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Strömungswandler Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler nach
hem Strömungsprinzip und bezweckt eine für besondere Anwendungsfälle besonders zweckmäßige
Ausgestaltung. Alle b :islier belzunnten Strömungswan:d.ler sind für eine mehr oder
weniger große Untersetzung, also für ein mehr oder weniger großes Drehzahlverhältnis
ausgelegt und daher nicht für solche Fälle geeignet, wo einerseits eine ganz besonders
hohe Drehmomeritwandlung erwünscht ist, wo aber ;andererseits die Betriebscerhältnisse
:so liegen, ,daß das Turbinenrad meistens stillsteht oder wenigstens nur mit sehr
kleiner Geschwindigkeit umläuft. Die Erfindung bezieht sich also auf solche Antriebe,
wo durclh den `'Wandler mit möglichst geringem Energieverbrauch ein mGglichst hohes
Haltedrehmoment erwünscht ist.
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Gemäß der Erfindung wird ein den besonderen Anforderungen entsprechender
Strömungswandler dadurch geschaffen, @daß dieser für das Drehzahlverhältni:s n2/111
- Null oder annähernd Null -(@a@/nl opt. etwas größer oder kleiner als Null) ausgelegt
wird, d.h. also für ,den Stillstand :des Turbinenrades. Die Besdhaufelung des neuen
Wandlers ist demnach so auszulegen, 4a13 .der Austrittsw 1n12-,1 der Strömung aus
dem vor ,dem Tunbinenrad liegenden Schaufelrad gleich oder annähernd gleich dem
Eintrittswinkel des Turbinenraides und der Eintrittswinkel der Schaufeln des hinter
:dem Turbinenrad
liegenden Leitrades gleich oder annähernd gleich
.dem Austrittswinkel .der Turbinenschaufeln ist.
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Es wurden zwar bisher schon vielfach insbesondere für Fahrzeuge Wandler
mit hohem Anzugsvermögen, jalso hoher Anfahrwandlung gebaut, aber ,alle diese Wandler
müssen ,über einen bestimmten, .mehr oder weniger großen- Fahrbereich einen ausreichenden
Wirkungsgrad haben. Hiervon unterscheidet,sich der Wandler nach vorliegendem Vorschlag
dadurch, @daß er überhaupt nur mit dem Wirkungsgrad Null arbeitet oder sein Wirkungsgradmaximum
bei .einem außerordentlich geringen Wert von n2/n. erreicht. Da der Wandler gemäß
der Erfindung im Vergleich zu dem von ihm erzeugten Moment nur eine sehr kleineLeistung
aufnimmt, ist es uribeachtlich, daß er mit dem Wirkungsgrad Null oder einem sehr
schlechten Wirkungsgrad arbeitet.
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Zur Vergrößerung der Momentwandlung wird in weiterer Ausbildung oder
Erfindung das radial; und zwar zentrifugal durchströmte Turbinenrad mit einem Austrittsdurchmesser
versehen, der mehr als das Doppelte des Austrittdurchmessers des Pumpenrades ist.
Weiterhin kann zur weiteren Steigerung des Abtriebsdrehmoments noch die an sich
bekannte Maßnahme zusätzlich angewendet werden, daß auch. noch das auf das Leitrad
wirkende Rückdruckmoment etwa über ein Kegelradumkehrgetriebe auf die Abtriebawelle
geleitet wind. Dabei ist es möglich, das und das Leitrad völlig gleich .auszubilden,
so daß sich die Herstellungskosten besonders niedrig ergeben.
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Durch die Ausbildung des Warnfilets mit überaus großem Durchmesser
für verhältnismäßig kleine Leistungen. und im wesentlichen radialer Erstreckung
der durch das Turbinenrad und das Leitrad gebildeten Schaufelkanäle können diie
Schaufelräder mit zylindrischen Schaufeln oder mit aus Blech zusammengeschweißten
Schaufelkanälen ausgeführt werden. Es empfiehlt sich :dabei, die lichte Weite der
Schaufelkanäle längs ihres gesamten Verlaufs möglichst gleichbleibend auszuführen,
um den Energieverbrauch so gering wie möglich zu halten.
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Zum Regeln des übertragenen Drehmomentes, etwa selbsttätig in Abhängigkeit
von einer Betriebsgröße; können an sich bekannte Mittel, wie Ringschieibber oder
Drehschaufeln, z. B:. drehbare Vorleitschaufeln, vor dem Pumpenraid vorgesehen werden.
Bei der Aus Ibildung des Wandlers gemäß der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit,
den im Vergleich zum Wandler kleinen Antriebsmotor, etwa einen Elektromotor, unmittelbar
am Wandlergehäuse zu befestigen.
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Der neue Wandler eignet sich besonders für Rollmaschinen oder Röllenschneidmaschinen
für Papier oder ähnliche Stoffbahnen zum Gewichtsausgleich der mit zunehmendem Aufrolldurehnless-er
schwerer werdenden Papierrolle, also zur Aufrechterhaltung und, Regelung des Anpreßdruckes
zwecks Erzielung einer bestimmten Wickelhärte: Für .diesen Zweck sind bereits Strömungskupplungen
zur Anwendung gekommen; wobei aber eine sehr starke mechanische Untersetzung (in
einem Anwendungsfall z. B. a :1q.4) zwischen dem Turbinenrad der Strömungskupplung
und dem Antrieb zum Belastungsgewicht verwendet werden mußte, um mit geringer Antriebsleistung
für die Strömungskupplung auszukommen. Bei dieser Ausführunghat sich aber gezeigt,
daß das stark untersetzte mechanische Getriebe eine so große Selbsthemmung @durch
Reibung aufwies, daß eine hinreichend genaue Einregelung nicht möglich war. Durch
die erfindungsgemäße Anwendung des in neuer Weise ausgebildeten Wandlers werden
diese Schwierigkeiten behoben.
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Ein weiteres Anwendungsgebiet für den erfindung:sgemäßen Wandler stellen
Erdöl- oder Gesteinsbohrwerke ,dar, wo der Wandler zum Ausgleich des Gewichtes des
Bohrmeißels und damit zur Bohrdruckregelung dienen kann. Das Gewicht des Bohrmeißels
wird durch das von dem Wandler aufgebrachte Gegendrehmoment so weit aufgehoben,
daß das Restgewicht ,dem gewünschten Bohrdruck, entspricht: Durch Regelung des flbertragungsvermögens
des Wandlers kann der Bohrdruck nach Belieben erhöht oder erniedrigt, ja gänzlich
aufgehoben wenden. Es ist @audh, möglich, den Wandler zum vollständigen Anheben
des Bohrmeißels, also etwa zum Aushauen .desselben zu verwenden. Bei Erdölbohrwerken
ist es zwar bereits bekannt, Strömungswandler anzuwenden. Dabei sitzt der Wandler
.aber zwischen dem Hauptantriebsmotor und dem Bohrkran, also im Hauptantrieb. Da
hierbei für den Wandler etwa die gleichen Betriebsbedingungen auftreten, wie sie
z. B. auch bei Wandlern für Fahrzeugantrieb vorherrschen, kann hierfür ein ganz
normaler Wandler verwendet werden. Nach dem Vorschlag der Erfindung aber soll der
Wandler an ganz anderer Stelle, nämlich in der Aufhängung des Bohrmeißels sitzen.
Hier wäre ein normaler -Wandler infolge seiner großen Leistungsaufnahme bei verhältnismäßig
kleinem Wandlüngsvermögendurchaus unbrauchbar.
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Auch als Gegenbremse beim Lastsenken mit Hebezeugen oder in Fällen,
wo ,sanfte und gleichmäßige, aber nicht rupfende Bremskräfte gebraucht werden, wie
z. B. bei der Abwickelbremse für Papier an Stelle der sogenanuten Friktionen, kann
der Wandler gemäß der Erfindung mit Vorteil verwendet werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführüngsheispiel dargestellt,
und zwar zeigt Abb. 1 einen Achsschnitt und Abb. z einen Teildes Wandlern im achssenkrechten
Schnitt. Auf der vom Motor i .angetriebenen Primärwelle 2 sitzt das Pumpenrad 3.
Diesem folgt in Strömungsrichtung das zentrifugal durchströmte Turbinenrad 4 und
das' zentripetal durchströmte Leitrad 5. Das Turbinenrad 4 ist über das umlaufende
Gehäuse 6 mit -der Welle 7 und das Umkehrzahnrad 8 mit der Abtriebswelle g verbunden.
Das- Leitrad 5 treibt unmittelbar auf (die Abtriebswelle 9. Bei - dieser Ausführung
ergibt sich also eine Drehrichtung der AbtriebSWelle, die der Drehrichtung der Antriebswelle
entgegengesetzt ist. Natürlich könnte auch
das Turbinenrad in positiver
Richtung abtreiben und die Drehrichtung des Leitrades über ein Umkehrzahnrad in
die Drehrichtung des Turbinenrades umgekehrt werden.
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Aus ;dein Schnitt nach Linie a-a der Abb-. i ist in Abb. z die Ausbildung
.der Schaufelkanäle zu ersehen.