DE886405C

DE886405C - Foettinger converter with additional Leitkraenzen

Info

Publication number: DE886405C
Application number: DEA11682D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Ing Fichtner
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-07-17
Filing date: 1937-07-17
Publication date: 1953-08-13
Also published as: FR840270A

Description

Föttinger-Wandler mit zusätzlichen Leitkränzen Momentwandler nach dem Föttinger-Prinzip erfordern zur Aufnahme des Unterschiedes zwischen eingeführtem und abgegebenem Drehmoment feste Leitkränze, und zwar bei zwei- oder mehrstufigen Turbinen einen Leitkranz weniger als die Anzahl der Turbinenstufen (Grundform des Wandlers).Föttinger converter with additional guide rings Moment converter after the Föttinger principle require to record the difference between introduced and output torque fixed guide rings, namely with two- or multi-stage Turbines one guide ring less than the number of turbine stages (basic form of Converter).

Eine Ausnahme hiervon machen Wandler mit zwei oder mehreren in verschiedener Richtung laufenden Turbinenrädern (Gegenlaufwandler). Die entgegengesetzten Momente ihrer Turbinenräder stützen sich zum Teil gegeneinander ab. Während die algebraische Summe der Antriebsmomente gleich dem Antriebsmoment ist, kann sich die Summe ihrer Absolutwerte erheblich vom Antriebsmoment unterscheiden. An exception to this are converters with two or more in different Direction of running turbine wheels (counter-rotating converter). The opposite moments their turbine wheels are partially supported against each other. While the algebraic The sum of the drive torques is equal to the drive torque, the sum of their The absolute values differ considerably from the drive torque.

Sowohl bei der Grundform wie beim Gegenlaufwandler tritt die Arbeitsflüssigkeit aus dem letzten Turbinenrad unmittelbar in die Pumpe über. Der Eintrittsdrall in die Pumpe wird daher von der Umlaufgeschwindigkeit des letzten Turbinenrades maßgebend beeinflußt. Infolgedessen nimmt bei stehendem Turbinenrad (Anfahren) die Pumpe bei der Grundform in der Regel eine beträchtlich gesteigerte Leistung, beim Gegenlaufwandler eine beträchtlich gedrückte Leistung auf. Beides bedeutet eine schlechte Ausnutzung des Antriebsmotors. The working fluid occurs in both the basic form and the counter-rotating converter from the last turbine wheel directly into the pump. The entry swirl in the pump is therefore decisive for the rotational speed of the last turbine wheel influenced. As a result, the pump increases when the turbine wheel is stationary (starting up) the basic form usually a considerably increased performance, with the counter-rotating torque converter a considerably depressed performance. Both mean poor utilization of the drive motor.

Beim Gegenlaufwandler kommt hinzu, daß das Anfahrmoment durch den Stoßverlust zwischen den gegenläufigen Rädern stark beeinträchtigt wird. Beim Stillstand ist die Stoßgeschwindigkeit gleich der Summe der beiden Umfangsgeschwindigkeiten im stoßfreien Gang, wobei der Verlust durch den Stoß etwa dem Quadrat der Stoßgeschwindigkeit verhältnisgleich ist. In the case of the counter-rotating converter, the starting torque is also due to the Shock loss between the opposing wheels is greatly impaired. At the Standstill the impact speed is equal to the sum of the two peripheral speeds in shock-free gait, where the loss due to the shock is approximately the square of the shock velocity is proportional.

Erfindungsgemäß werden bei Föttinger-Wandlern mit mindestens zwei Turbinenrädern außer den für die Erzielung einer Momentänderung unbedingt notwendigen festen Leitkränzen ein oder mehrere zusätzliche feste Leitkränze im Kreislauf angeordnet. Da bei Gegenlaufwandlern feste Leitkränze für die Erzielung einer Momentänderung nicht unbedingt notwendig sind, liegt die Erfindung bei diesen Wandlern schon in der Anordnung eines festen Leitkranzes überhaupt. According to the invention in Föttinger converters with at least two Turbine wheels apart from those absolutely necessary to achieve a change in torque fixed guide rings one or more additional fixed guide rings arranged in the circuit. Since there are fixed guide rings for counter-rotating converters to achieve a change in torque are not absolutely necessary, the invention is already in these converters the arrangement of a fixed guide ring at all.

In allen Fällen, d. h. sowohl bei der Grundform des Wandlers als auch beim Gegenlaufwandler wird man den erfindungsgemäßen festen Leitkranz vorzugsweise vor dem Eintritt in die Pumpe anordnen. Die Pumpe wird damit dem Einfluß der Drehung des Turbinenrades entzogen und ihre Leistungsaufnahme wird praktisch unabhängig von der Antriebsdrehzahl. In all cases, i. H. both in the basic form of the converter as The fixed guide ring according to the invention is also preferred in the case of the counter-rotating converter place in front of the entrance to the pump. The pump is thus subject to the influence of the rotation withdrawn from the turbine wheel and its power consumption is practically independent from the drive speed.

Der Antriebsmotor beispielsweise von Fahrzeugen wird daher stets voll ausgenutzt. Damit wird auch in vielen Fällen, und zwar insbesondere beim Gegenlaufwandler, eine Erhöhung des Anfahrmomentes erzielt.The drive motor of vehicles, for example, is therefore always full exploited. This means that in many cases, especially with the counter-rotating converter, an increase in the starting torque is achieved.

Ordnet man bei Gegenlaufwandlern außer einem vor der Pumpe liegenden Leitkranz oder an Stelle desselben einen festen Leitkranz zwischen den gegenläufigen Turbinenrädern an, so ist es möglich, die obenerwähnten Stoßverluste zwischen den gegenläufigen Rädern wesentlich zu verringern. Die Stoßgeschwindigkeit wird in zwei Teile zerlegt; der Gesamtverlust beider Stoßstellen ist der Summe ihrer Geschwindigkeitsquadrate verhältnisgleich, also bei Gleichheit der Geschwindigkeiten nur halb so groß wie ohne Leitkranz. In the case of counter-rotating converters, this is arranged except for one in front of the pump Guide ring or instead of the same a fixed guide ring between the opposing ones Turbine wheels, it is possible to reduce the above-mentioned shock losses between the significantly reduce counter-rotating wheels. The impact speed is divided into two Parts disassembled; the total loss of both joints is the sum of their velocity squares relative, i.e. only half as large as when the speeds are the same without guide ring.

In der Zeichnung sind an Hand von vier Abbildungen die Eigenschaften der Erfindung an dem Beispiel von Gegenlaufwandlern mit zwei entgegengesetzt umlaufenden Turbinenrädern dargestellt. The drawing shows the properties on the basis of four images of the invention using the example of counter-rotating converters with two oppositely rotating Turbine wheels shown.

Abb. I der Zeichnung gibt die bisher übliche Bauart eines Gegenlaufwandlers wieder. Der Wandler besteht aus der Pumpe I sowie aus den beiden gegenläufigen Turbinenrädern 2 und 3. Die Pumpe I wird von der Antriebswelle I angetrieben und läuft mit der Drehzahl n1 um. Das mit der Drehzahl n2 umlaufende Turbinenrad 2 arbeitet im gleichen Drehsinne wie die Pumpe I auf die Abtriebswelle II. Das Turbinenrad 3 ist mit einer zweiten Abtriebswelle III verbunden und läuft entgegengesetzt zur Pumpe I und dem Turbinenrad 2 mit einer Drehzahl um, die gleich n2 ibt oder von dieser abweicht. Die Drehrichtung der einzelnen Schaufelräder ist durch Pfeile angedeutet. DieAbb. 2,3 und 4 zeigen verschiedene Möglichkeiten für die erfindungsgemäße Anordnung der festen Leitkränze. Fig. I of the drawing shows the conventional design of a counter-rotating converter again. The converter consists of the pump I and the two counter-rotating turbine wheels 2 and 3. The pump I is driven by the drive shaft I and runs with the Speed n1 around. The turbine wheel 2 rotating at the speed n2 works in the same way Sense of rotation like the pump I on the output shaft II. The turbine wheel 3 is with a second output shaft III connected and runs opposite to the pump I and the Turbine wheel 2 with a speed which ibt equal to or deviates from n2. The direction of rotation of the individual paddle wheels is indicated by arrows. The Fig. 2, 3 and 4 show different possibilities for the inventive arrangement of the fixed guide rings.

Bei der Bauart nach Abb. 2 ist der erfindungsgemäße feste Leitkranz 4 zwischen die beiden gegenläufigen Turbinenräder 2 und 3 geschaltet, während bei der Bauart nach Abb. 3 ein Leitkranz 5 zwischen dem Turbinenrad 3 und der Pumpe I, also vor dem Eintritt in die Pumpe, vorgesehen ist.In the design according to Fig. 2, the fixed guide ring according to the invention is 4 connected between the two counter-rotating turbine wheels 2 and 3, while at of the type according to Fig. 3, a guide ring 5 between the turbine wheel 3 and the pump I, i.e. before entering the pump, is provided.

Bei der Bauart nach Abb. 4 sind zwei feste Leitkränze 4 und 5 vorgesehen, von denen der eine 4 gemäß Abb. 2 zwischen den gegenläufigen Turbinenrädern 2 und 3 liegt, während der andere 5 entsprechend der Bauart der Abb. 3 zwischen Turbinenrad 3 und Pumpe I angeordnet ist. In the design according to Fig. 4, two fixed guide rings 4 and 5 are provided, of which the one 4 according to Fig. 2 between the opposing turbine wheels 2 and 3 is, while the other 5, according to the design of Fig. 3, between the turbine wheel 3 and pump I is arranged.

Unterhalb der schematisch gezeichneten Kreisläufe sind in der Zeichnung die zugehörigen Kennlinien wiedergegeben, und zwar einmal die Kennlinie 27 für den Wirkungsgrad, die Kennlinie N1 für die Motorleistung und schließlich die Kennlinie M2 für die Abtriebsmomente. Als Einheit der Abtriebsmomente N2 ist dabei der Wert zugrunde gelegt, den M2 beim lllirkungsgrad g = 60 01, besitzt. Das Anfahrmoment M2 bei dem Verhältnis n2 = O als Vielfaches dieser nl Einheit läßt einen bequemen Vergleich der Momentsteigerung der verschiedenen Anordnen beim Anfahren zu. Below the schematically drawn circuits are in the drawing the associated characteristic curves are shown, namely once the characteristic curve 27 for the Efficiency, the characteristic curve N1 for the motor power and finally the characteristic curve M2 for the output torque. The unit of output torques N2 is the value based on the M2 with efficiency g = 60 01. The starting torque M2 with the ratio n2 = O as a multiple of this nl unit makes one comfortable Comparison of the increase in torque of the various arrangements when starting up.

Aus den Kennlinien der bisher üblichen Bauart der Abb. I ergibt sich, daß die Motorleistung N1 beim Anfahren stark gedrückt ist. Weiter zeigt die Kennlinie M2, daß beim Anfahren ein Anfahrmoment von etwa dem 3,7fachen des Ausgangsmomentes erzielt wird. From the characteristic curves of the previously common design in Fig. I, it follows that that the engine power N1 is strongly depressed when starting. The characteristic curve further shows M2 that when starting a starting torque of about 3.7 times the starting torque is achieved.

Bei der Bauart nach Abb. 2 ist die Leitungskurve N nicht wesentlich abweichend von der der Abb. I. Dagegen ist die Momentsteigerung von 3,7 auf 4,25 gesteigert worden, was auf die Verringerung der Stoßverluste zwischen den gegenläufigen Turbinenrädern 2 und 3 durch die Einschaltung des festen Leitkranzes 4 zurückzuführen ist. Bemerkenswert ist ferner die Streckung der Wirkungsgradkurve, die ebenfalls auf die gemilderten Stoßverluste zurückzuführen ist und wodurch der Bereich der brauchbaren Abtriebsdrehzahl erweitert wird. In the design according to Fig. 2, the line curve N is not essential different from that of Fig. I. In contrast, the torque increase is from 3.7 to 4.25 has been increased, reflecting the reduction in shock losses between the opposing Turbine wheels 2 and 3 due to the engagement of the fixed guide ring 4 is. Also noteworthy is the stretching of the efficiency curve, which is also can be attributed to the mitigated shock losses and thereby the area of the usable output speed is expanded.

Die Kennlinien der Abb. 3 zeigen als beachtlichen Unterschied zu denen der Abb. I und 2 den nahezu konstanten Verlauf der Leitungskurve Nl, was auf die Einschaltung des festen Leitkranzes vor dem Eintritt in die Pumpe zurückzuführen ist. Darüber hinaus ergibt diese Bauart eine Erhöhung der Momentsteigerung, und zwar auf den Wert von 4,4. The characteristic curves in Fig. 3 show a considerable difference those of Fig. I and 2 the almost constant course of the line curve Nl, which indicates due to the activation of the fixed guide ring before entering the pump is. In addition, this design results in an increase in torque increase, and although to the value of 4.4.

Bei der Bauart der Abb. 4 wird ebenso wie im Falle der Abb. 3 eine praktisch gleichbleibende Leistungskurve erreicht, während die Momentsteigerung noch um ein weiteres, und zwar auf einen Wert von 5,3 erhöht worden ist. Die Wirkungsgradkurve W verläuft wie im Falle der Abb. 2 im abfallenden Teil stark gestreckt. In the design of Fig. 4, as in the case of Fig. 3, a practically constant power curve achieved while the torque increase has been increased by another, to a value of 5.3. The efficiency curve As in the case of Fig. 2, W is very stretched in the sloping part.

Wenn bei den gezeigten Bauarten des Gegenlaufwandlers immer nur zwei gegenläufige Turbinen räder zugrunde gelegt sind, so schließt dies naturgemäß nicht aus, daß auch mehr als zwei gegenläufige Turbinenräder vorhanden sein können. Ebenso darf aus dem gewählten Beispiel der Gegenlaufwandler nicht gefolgert werden, daß die Erfindung auf Gegenlaufwandler allein beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Anordnung kann vielmehr auch bei den Wandlern der ursprünglichen Bauart benutzt werden, d. h. bei solchen Wandlern, bei denen zwei oder mehrere Turbinenräder nicht gegenläufig, sondern gleichsinnig umlaufen, wobei es gleichgültig ist, ob diese Turbinen- räder miteinander verbunden sind und auf eine gemeinsame Abtriebswelle arbeiten oder nicht miteinander verbunden und mit getrennten Antriebswellen gekuppelt sind. If there are always only two of the counter-rotating converter types shown counter-rotating turbines are based on this, of course, does not include this from the fact that more than two counter-rotating turbine wheels can be present. as well it must not be inferred from the selected example of the counter-rotating converter that the invention is limited to counter-rotating converters alone. The arrangement according to the invention Rather, it can also be used with converters of the original design, i.e. H. with converters in which two or more turbine wheels do not rotate in opposite directions, but revolve in the same direction, whereby it does not matter whether these turbine bikes are interconnected and work on a common output shaft or not are interconnected and coupled to separate drive shafts.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Föttinger converter with at least two turbine wheels, characterized in that in addition to the essential for achieving a change in torque necessary fixed guide rings one or more additional fixed guide rings in the Circulation are arranged.

2. Föttinger transducer according to claim I, characterized in that an additional fixed guide ring is arranged in front of the entry into the pump.

3. Föttinger converter with at least two counter-rotating turbine wheels according to claim I, characterized in that a fixed guide ring between two counter-rotating turbine wheels is arranged.

4. Föttinger transducer according to claim 3, characterized in that Another fixed guide ring is arranged in front of the entry into the pump.