DE922394C

DE922394C - Blades for flow machines, especially Foettinger vehicle transmissions, approached from different directions

Info

Publication number: DE922394C
Application number: DEK8112D
Authority: DE
Original assignee: CURT STEDEFELD DIPL ING; FRANZ KRUCKENBERG DIPL ING
Current assignee: CURT STEDEFELD DIPL ING; FRANZ KRUCKENBERG DIPL ING
Priority date: 1942-02-10
Filing date: 1942-02-10
Publication date: 1955-01-13

Description

Aus wechselnder Richtung angeströmte Schaufelung für Strömungsmaschinen, insbesondere Föttinger-Fahrzeuggetriebe Während die Mehrzahl der Strömungsmaschinen (sowohl Kreiselpumpen und Kreiselverdichter, wie Wasser-, Dampf- und Gasturbinen) mit praktisch gleichbleibender Zustromrichtung zu den Schaufelkränzen arbeitet, gibt es Fälle, in denen die Zuströmrichtung zur Schaufelung ständig, z. B. bei Explosionsgasturbinen, oder zeitweise wechselt, letzteres bei Föttinger-Getrieben, insbesondere Föttinger-Fahrzeuggetrieben. An Föttinger-Wandlern ist der Richtungswechsel der Zuströmung zur Schaufelung von Anfahrt bis Schnellfahrt am stärksten ausgeprägt. Daher ist der Erfindungsgegenstand, eine in weitem Bereich richtungsunempfindliche Schaufelung, am Beispiel einer kennzeichnenden einfachen Bauart des Föttinger-Wandlers beschrieben.Blading against flow from alternating directions for flow machines, especially Föttinger vehicle transmissions, while the majority of fluid flow machines (both centrifugal pumps and centrifugal compressors, such as water, steam and gas turbines) works with a practically constant flow direction to the blade rings, there are cases in which the inflow direction to the shoveling is constant, e.g. B. in explosion gas turbines, or changes from time to time, the latter in the case of Föttinger transmissions, in particular Föttinger vehicle transmissions. At Föttinger converters the change in direction of the inflow to the blades is from Most pronounced travel up to high-speed travel. Therefore the subject of the invention is a blade that is insensitive to direction in a wide range, using the example of a characteristic one simple design of the Föttinger converter described.

Der achsensymmetrische Föttinger-Wandler nach dem Meridianschnitt (Fig. I) ist ein drehmomentsteigerndes Flüssigkeitsgetriebe, dessen antreibende Welle I ein Kreiselpumpenrad 2 trägt. Dieses schleudert die Betriebsflüssigkeit, meist dünnes Öl, auf den Turbinenkranz 3, der auf der Antriebswelle 4 sitzt. Aus dem Turbinenrad 3 strömt die Flüssigkeit durch den im Gehäuse fest sitzenden, den Drehmomentunterschied zwischen Abtrieb und Antrieb abstützenden Leitschaufelkranz 5 und danach durch den Gehäusekanal 6 im Kreislauf wieder den Pumpenschaufeln 2 zu. Im Schaufelschema (Fig.2) sind die drei Schaufelkränze der Pumpe P der Turbine T und des Leitapparates L als ebene, geradegestreckte Gitter dargestellt. In den beispielsweisen Geschwindigkeitsdreiecken der Fig. 3 bedeuten wie üblich u1 bzw. u2 die Umfangsgeschwindigkeiten am Ein- bzw. Austritt, w1 bzw. w2 die betreffende Relativ-, c1 bzw. c2 die betreffenden Absolutgeschwindigkeiten nach Größe und Richtung, und zwar in vollen Linien für den günstigsten Betriebszustand jeweils stoßfreien Eintritts, d. h. günstigen Getriebewirkungsgrades i, bei der Nennübersetzung i = nII: nI der Abtriebswelle 4 gegenüber Antriebswelle I, dargestellt in Fig. 4.The axially symmetrical Föttinger converter based on the meridional section (Fig. I) is a torque-increasing fluid transmission, its driving Wave I carries a centrifugal pump impeller 2. This flings the operating fluid, mostly thin oil, on the turbine rim 3, which sits on the drive shaft 4. the end the turbine wheel 3, the liquid flows through the firmly seated in the housing, the Torque difference between the output and the drive-supporting guide vane ring 5 and then through the housing channel 6 in the circuit again the pump blades 2 to. In the blade diagram (Fig. 2) are the three blade rings of the pump P of the turbine T and the diffuser L shown as a flat, straight grid. In the For example, speed triangles in FIG. 3 mean, as usual, u1 or u2 the circumferential speeds at the inlet and outlet, w1 and w2 the relevant Relative, c1 or c2 the relevant absolute speeds according to size and direction, and that in full lines for the most favorable operating condition, in each case bumpless Entry, d. H. favorable gear efficiency i, with the nominal ratio i = nII: nI of the output shaft 4 with respect to the input shaft I, shown in FIG. 4.

Dient der Wandler als Fahrzeuggetriebe, so steht im Augenblick der Anfahrt der Turbinenkranz still; im allgemeinen liefert dann der Pumpenkranz 2, weil der Flüssigkeit im Kreislauf keine Arbeit entzogen wird und die Widerstände guter Schaufelung gering sind, im Vergleich zur Vollfahrt eine etwas größere Fördermenge, die sich in den größeren gestrichelten Werten wP2' und cP2' ausdrückt und die gestrichelten Geschwindigkeiten cT1'= wT1', cT2'='WT2' im Turbinenkranz ergibt. Daher strömt die Flüssigkeit der Turbinenschaufelung 2 nicht mehr stoßfrei, sondern nach Fig. 3 mit dem Bruststoßwinkel aTB zu und kommt nach dem Austritt aus der Turbine mit dem Bruststoßwinkel aLB zum Eintritt der Leitschaufeln 5. Rückenstoßwinkel aTR und aLR treten auf, wenn das Fahrzeug und damit die Abtriebswelle 4 jenseits der günstigsten Getriebeübersetzung i = nII : nI schneller und schneller läuft.If the converter is used as a vehicle transmission, the Approach of the turbine ring still; in general the pump ring then delivers 2, because no work is withdrawn from the fluid in the circuit and the resistances good shoveling are low, compared to full travel a slightly larger delivery rate, which is expressed in the larger dashed values wP2 'and cP2' and the dashed Velocities cT1 '= wT1', cT2 '=' WT2 'in the turbine ring results. Hence the flows The liquid of the turbine blades 2 is no longer jerk-free, but with it according to FIG. 3 to the chest shock angle aTB and comes after the exit from the turbine with the chest shock angle aLB to the inlet of the guide vanes 5. Tail shock angle aTR and aLR occur when the vehicle and thus the output shaft 4 beyond the cheapest gear ratio i = nII: nI runs faster and faster.

Um den durch solche Stoßströmungen bewirkten schnellen Abfall des Wirkungsgrades der Föttinger-Getriebe beiderseits des Scheitels (Fig. 4) zu vermeiden, sind zahlreiche Mittel vorgeschlagen worden, die auch für die anderen Strömungsmaschinen mit Stoßgang zutreffend sind. In der Schaufelformgebung hat sich lediglich das am Kopf verdickte, sanft gerundete Schaufelprofil durch seinen von Tragflügeln her bekannten größeren Anstellwinkelbereich als vorteilhaft erwiesen.- Alle sonstigen Vorschläge arbeiten in der Schaufelung mit beweglichen Teilen, seien es drehbare Schaufeln, Schaufelteile oder Schaufelkränze, seien es ein- und gusschiebbare oder sonst verschiebliche Schaufeln unterschiedlicher Formgebung; sie haben sich aber wegen der verwickelten Bauart nur wenig oder gar nicht einführen können. Unterschiedlich davon bringt die Erfindung neue Formen und Anordnungen von Schaufeln, die ohne jede Verstellbarkeit gegen wechselnde Anströmrichtung unempfindlicher als die bisher bekannten und dadurch gekennzeichnet sind, daß ein Teil der Schaufeln die zuströmende Flüssigkeit im voraus zur mittleren Anströmrichtung hin anlenkt, ehe sie den zweiten, ablenkenden Teil der Schaufeln trifft.In order to avoid the rapid drop in the To avoid the efficiency of the Föttinger gear on both sides of the apex (Fig. 4), Numerous means have been proposed that also apply to the other fluid flow machines with push gear are applicable. In the blade shape, only the Head thickened, gently rounded blade profile through its aerofoil known larger angle of attack range proven to be advantageous - all others Proposals work in the shoveling with moving parts, be they rotatable Shovels, shovel parts or shovel rings, whether they can be pushed in or out otherwise displaceable blades of different shapes; but they have each other due to the intricate design, can only introduce little or not at all. Different of this, the invention brings new shapes and arrangements of blades, which without any Adjustability to changing direction of flow less sensitive than before known and are characterized in that some of the blades are the inflowing Directs liquid in advance towards the middle direction of flow before it moves the second, meets the deflecting part of the blades.

Zum Verständnis der Erfindung sind an Hand der schematischen Fig. 5 bis 8 wichtige Erkenntnisse hinsichtlich grundsätzlicher Eigenheiten von Stoßströmungen an Schaufelgittern an den Anfang gestellt. In Fig.5 sind Anströmverhältnisse mit Stoßwinkel aLB und aLR schematisch dargestellt für geradlinig vereinfachte Leitschaufelspitzen, welche gemäß dem Schaufelplan (Fig.2) im Winkel zurückgeneigt sind. Man sieht: Die Rückenanströmrichtung cL1" durch einen Schaufelanfang 0 trifft die nächste Schaufelspitze in einem Abstand a vom Schaufelanfang, der viel größer ist als der Abstand b, in welchem die Brustströmungsrichtung CL1' auf die andersseitige Schaufelspitze trifft. Es gilt a : b = sin (a = γ) : sin (a-γ). Für die Strömung bedeutet dies: Die Rückenstoßströmung wird von dem zurückgeneigten Schaufelkanalanfang besser aufgefangen und früher geführt als die Bruststoßströmung. Daher wird, zumal am Turbineneintritt, gleiches stattfinden, der Wirkungsgrad 7 (Fig. 4) im rechten (Schnellfahr-) Zweig mit Werten nII : nI > i verhältnismäßig sanfter abfallen als im linken (Anfahr-)Zweig mit 0 < nII : nI < i. Wollte man diese Auffangunzulänglichkeiten auf Anfahr-und Schnellfahrbereich gleichmäßiger verteilen, so müßte man einen Schaufelplan mit senkrechtem Eintritt (γ = 0) bei Leit- wie Turbinenkranz anstreben, wie ihn Fig. 6 zeigt, denn bei gleicher Kanalbreite t gilt a0 = b0 = (a + b)/2.To understand the invention are on the basis of the schematic Fig. 5 to 8 important findings regarding the fundamental characteristics of surge currents placed at the beginning on shovel grids. In Fig. 5 flow conditions are with Shock angles aLB and aLR shown schematically for straight, simplified guide vane tips, which are inclined back at an angle according to the blade plan (Fig. 2). You can see: The Back flow direction cL1 "through a blade start 0 meets the next blade tip at a distance a from the beginning of the blade, which is much greater than the distance b, in which the chest flow direction CL1 'meets the blade tip on the other side. The following applies: a: b = sin (a = γ): sin (a-γ). For the current this means: The back impact flow is better absorbed by the beginning of the blade channel, which is inclined back and passed earlier than the thoracic surge current. Therefore, especially at the turbine inlet, the same take place, the efficiency 7 (Fig. 4) in the right (high-speed) branch with values nII: nI> i decrease relatively more gently than in the left (start-up) branch with 0 <nII: nI <i. If you wanted to have these inadequacies on start-up and Distribute the high-speed range more evenly, so you would have to include a shovel plan Aim for a vertical entry (γ = 0) in the case of the guide and turbine ring, like him Fig. 6 shows, because with the same channel width t, a0 = b0 = (a + b) / 2 applies.

Noch eine zweite Erscheinung begünstigt grundsätzlich die Rücken- gegenüber der Bruststoßströmung. Im Schema der Fig. 7 und 8 ist ein und dieselbe, gemäß Fig. 6 senkrecht ansetzende gekrümmte Leitschaufelform unter gleichem Brust-(aLB) wie Rückenstoßwinkel (aLR) angeströmt. Der wirkliche Schaufelquerschnitt mag nach allen neuzeitlichen Erkenntnissen der Tragflügelformung, also ähnlich den Kennzeichen der Fig. g, gestaltet sein, und die Strömung mag solcherart über einen beträchtlichen Bereich der Stoßlinien aLB und aLR ablösungsfrei verlaufen. Wachsen aber die Stoßwinkel über diesen Bereich hinaus, so sind Ablösungen der Strömung dicht hinter dem Schaufelkopf unvermeidlich (Fig. 7), welche im Schema (Fig. 7 und 8) für Brust- wie Rückenstoßströmung in ihren Unterschieden dargestellt sind. Beim Bruststoß (Fig. 7) wird die wirbelig wandreibungsverzögerte Ablösungszone 7 von der schneller vorbeistreichenden gesunden Druckseitenströmung 8 deshalb so gar nicht an der Berührungsschicht durch Zähigkeit mit fortgerissen und verschmälert, sondern breiter und breiter, weil ihre ruhende konvexe Wandbegrenzung g von ihrer trägheitsgegebenen Geradeausrichtung hinweggekrümmt verläuft. Bei dem Rückenstoß (Fig. 8) wird dagegen die durch Ablösung am Kopf entstandene träge Wirbelzone io an solcher Ausbreitung verhindert, weil sie von ihrer ruhenden konkaven Wandbegrenzung i i zu der schneller vorbeistreichenden Druckseitenströmung i2 hingedrängt wird. je stärker die Schaufeln gekrümmt sind (wie bei den Hakenschaufeln der Turbine T in Fig. 2), um so ausgeprägter wird diese Benachteiligung der Brustströmung und diese Begünstigung der Rückenstoßströmung unter sonst gleichen Verhältnissen (aB = aR; y =0) sein. Zur Stoßströmungsbesserung hat man also um so mehr Veranlassung im Schaufelplan einem senkrechten Schaufeleintritt (Fig. 6) zuzustreben, je hakiger die Schaufeln gekrümmt sind. Nach dem Gesagten ist die Verbesserung der Bruststoßströmung ungleich wichtiger und schwieriger; auf diese kann sich die Erörterung der Erfindung im wesentlichen beschränken, wie es in den folgenden Figuren geschehen ist.A second phenomenon basically favors the back flow compared to the chest blow. In the diagram of FIGS. 7 and 8, the flow is incident against one and the same curved guide vane shape, starting vertically according to FIG. The actual blade cross-section may be designed according to all modern knowledge of the wing formation, i.e. similar to the characteristics of FIG. G, and the flow may thus run without detachment over a considerable area of the impact lines aLB and aLR. If, however, the shock angle grows beyond this range, the flow separation close behind the blade head is unavoidable (Fig. 7), the differences between which are shown in the diagram (Figs. 7 and 8) for chest and back shock flow. During the chest impact (Fig. 7), the eddy, wall-friction-delayed separation zone 7 is therefore not torn away and narrowed at the contact layer by toughness, but wider and wider because its static convex wall boundary g is curved away from its straight-ahead direction given by its inertia runs. In the back impact (Fig. 8), on the other hand, the sluggish vortex zone io created by detachment on the head is prevented from spreading because it is pushed by its stationary concave wall boundary ii to the pressure side flow i2, which sweeps past faster. the more the blades are curved (as with the hook blades of the turbine T in Fig. 2), the more pronounced this disadvantage of the chest flow and this favoring of the back impact flow will be under otherwise identical conditions (aB = aR; y = 0). In order to improve the surge flow, the more hooked the blades are, the more reason one has to strive for a vertical blade inlet (FIG. 6) in the blade plan. According to what has been said, the improvement of the chest impulse flow is far more important and more difficult; the discussion of the invention can essentially be restricted to these, as has happened in the following figures.

Fig. 9 zeigt einen Schaufelkranz, dessen Zu- und Abströmwinkel beispielsweise dem Leitkranz L in Fig. I und 2 entsprechen. Die Anströmrichtung bildet gegenüber dem Schaufeleintritts-Winkel γ = 22° einen Stoßwinkel aB = 45°, entsprechend dem Anfahrzustand des Föttinger-Wandlers im Fahrzeug. Was der Schaufelkanal (durch die an einer Stelle eingetragenen Lichtweitenkreise) an stetiger Breitenzunahme zeigt, ist durch Abnahme der Kanalhöhe .so reichlich ausgleichbar, daß die Vollströmung ohne Verzögerung durch Querschnittserweiterung vor sich geht (Fig. I, Leitkranzhöhe 5). Beobachtungen an Versuchsgittern zeigen dabei bereits erhebliche Ablösung am Schaufelrücken, sichtbar gekennzeichnet als Wirbelzone 13, die bald hinter der Umlenkung um die Schaufelkuppe beginnt und keilförmig zunimmt, während der Querschnittsanteil des gesunden, nahezu wirbelfreien Strömungsteiles 14 mit der Kanallänge allmählich abnimmt. Dabei gibt das Verhältnis als Kontraktionsziffer Breite 13 + 14 einen ersten Anhalt zur Beurteilung des Durchflußwiderstandes und damit (zusammen mit den übrigen Widerständen im Kreislauf) der sekundlichen Pumpenfördermenge, also der Stromstärke. Auf diese allein kommt es (wie beim Elektromotor) für die Anfuhrzugkraft des Fahrzeuges an, denn letztere ist verhältnisgleich der Summe Motormoment + Leitkranzmoment am Föttinger-Wandler und das Leitkranzmoment ist verhältnisgleich der Leitkranzrückdruckkraft, die nach dem Impulssatz gleich sekundliche Flüssigkeitsmasse mal Geschwindigkeitsunterschied (cu1 = cu2) ist (Fig. 9, rechts). Man sieht, hierin wächst sowohl das Massenglied wie das Geschwindigkeitsglied verhältnisgleich mit der sekundlichen Durchflußmenge (Stromstärke), die Leitkranzrückdruckkraft also mit deren Quadrat.9 shows a blade ring, the inflow and outflow angles of which correspond, for example, to the guide ring L in FIGS. The direction of flow forms an impact angle aB = 45 ° with respect to the blade inlet angle γ = 22 °, corresponding to the start-up state of the Föttinger converter in the vehicle. The steady increase in width that the blade channel shows (through the clearance circles entered at one point) can be compensated for by decreasing the channel height so that the full flow occurs without delay due to the widening of the cross-section (Fig. I, guide ring height 5). Observations on test grids already show considerable detachment on the blade back, visibly marked as vortex zone 13, which begins soon after the deflection around the blade tip and increases in a wedge shape, while the cross-sectional portion of the healthy, almost vortex-free flow part 14 gradually decreases with the channel length. The ratio is given as a contraction number Width 13 + 14 a first reference for assessing the flow resistance and thus (together with the other resistances in the circuit) the secondary pump delivery rate, i.e. the current strength. This is the only thing that matters (as with the electric motor) for the traction force of the vehicle, because the latter is the ratio of the sum of the engine torque + the guide ring torque at the Föttinger converter and the guide ring torque is the ratio of the guide ring pressure force, which, according to the principle of impulse, is equal to the second liquid mass times the difference in speed (cu1 = cu2) (Fig. 9, right). It can be seen that both the mass member and the speed member grow in proportion to the secondary flow rate (current strength), and the guide ring back pressure force therefore increases with its square.

So gesehen haben die erfindungsgemäßen Schaufelurigen aller folgenden Figuren einfach die Aufgabe gelöst, die Durchflußmenge zu erhöhen, welche durch die beste bekannte Schaufelurig nach Fig. 9 im gleichen Flüssigkeitskreislauf bisher erzielbar war. Alle diese Lösungen bedienen sich des kennzeichnenden Mittels, daß ein Teil der Schaufeln die zuströmende Flüssigkeit im voraus zur mittleren Anströmrichtung hin anlenkt, ehe sie den zweiten ablenkenden Teil der Schaufel trifft. Bei Fig. Io bis 14 sind die Schaufeln erster Art in rhythmischer Folge einreihig mitsamt den Schaufeln zweiter Art angeordnet. Bei Fig. 15 und 16 liegt eine besondere Schaufelreihe erster Art vor der Schaufelreihe zweiter Art.Seen in this way, the blades according to the invention have all of the following Figures simply solved the problem of increasing the flow rate through which the best known Schaufelurig according to FIG. 9 in the same liquid circuit so far was achievable. All of these solutions make use of the characteristic means that a part of the blades the inflowing liquid in advance to the middle direction of flow before it hits the second deflecting part of the shovel. In Fig. Io to 14 are the shovels of the first type in a rhythmic sequence in one row together the blades of the second type arranged. In Figs. 15 and 16 there is a special row of blades of the first kind in front of the row of shovels of the second kind.

In Fig. Io ist jede zweite Schaufel von der anderen etwas vorgezogen bzw. zurückgesetzt. Dadurch entsteht für jeden zweiten Schaufelkanal eine günstige Staffelung der zugehörigen Schaufelköpfe gegen die Anströmrichtung. Die Stoßströmung wird in den Kanälen 15 sozusagen besser aufgefangen und besser weitergeführt, als in den dazwischen liegenden Kanälen 16, die zunächst einmal ebenso viel schlechter daran zu sein scheinen wie die Kanäle 15 besser beim Vergleich mit Fig. 9. Indessen bietet die Versetzung der Schaufelanfänge in Fig. Io zum ersten ersichtlich die räumliche Möglichkeit, die Schaufelkuppen etwas dicker zu halten und etwas größer abzurunden als bei der gleichen Gitterteilung gemäß Fig. 9, ohne die Kanalbreite zu benachteiligen. Und dickere, sanfter gerundete Kuppen sind im Stoßgang allemal von Vorteil. Zum zweiten aber wirkt sich ohnedies nach Überlegung wie Versuch der verringerte Stoßwinkel der Schaufel 17 und die bessere Stromführung im Kanal 16 mehrfach günstiger aus, als es der Strömungsverschlechterung im Kanal 16 und um die Schaufel 18 entspricht. Durch die ausgiebigen Tragflügeluntersuchungen weiß man es, daß mit steigendem Anstellwinkel auf der Saugseite des Profils unterhalb eines ganz kleinen Winkelbereiches, des Abreißpunktes, sich ein einheitliches glattes Strombild wie im Kanal 15 zeigt, oberhalb dagegen .sich ein durchwirbeltes, gar nicht kleines Totwassergebiet I9 sprunghaft zwischen Profilwand 18 und die weit abgedrängte glatte Strömung 2o geschoben hat, das sich aber bei noch etwas weiter steigendem Anstellwinkel nur langsam vergrößert (Fig. Io). An diesem unstetigen Verhalten der Strömung diesseits und jenseits des Abreißpunktes setzt die Erfindung mit ihren Maßnahmen an. Während bei den besten bisher bekannten Schaufelurigen (Fig. 9), die gestörte Strömung 13/14 in jedem Kanal unterschiedslos auftrat, ist sie bei der erfindungsgemäßen Schaufelurig (Fig. fo) auf die Hälfte der Kanäle beschränkt und dort nicht oder nur ganz unwesentlich gegenüber Fig. 9 verschlechtert.In Fig. Io, every other blade is slightly advanced from the other or reset. This creates a favorable one for every second blade channel Staggering of the associated blade heads against the direction of flow. The surge current is, so to speak, better caught in the channels 15 and carried on better than in the intervening channels 16, which are just as much worse at first appear to be, as the channels 15, better when compared with Fig. 9. Meanwhile offers the offset of the blade beginnings in Fig. Io for the first time the spatial possibility to keep the tip of the shovel a little thicker and a little bigger than with the same grid division according to FIG. 9, without the channel width to disadvantage. And thicker, more gently rounded peaks are always in the aisle advantageous. On the other hand, however, after consideration, it has the same effect as the attempt reduced impact angle of blade 17 and better current flow in channel 16 several times cheaper than the deterioration in flow in the channel 16 and around the blade 18 corresponds. Thanks to the extensive hydrofoil examinations, it is white it is that with increasing angle of attack on the suction side of the profile below of a very small angular area, the tear-off point, becomes a uniform, smooth one Current picture as in channel 15 shows, above, however, a swirled, even not small dead water area I9 leaps and bounds between profile wall 18 and the far pushed smooth flow 2o pushed, but with something further increasing angle of attack only slowly increases (Fig. Io). At this discontinuous one The invention sets the behavior of the flow on this side and on the other side of the break-off point with their measures. While with the best known shovel lures (Fig. 9), the disturbed flow 13/14 occurred indiscriminately in each channel, it is in the Schaufelurig according to the invention (Fig. Fo) limited to half of the channels and there is not or only insignificantly deteriorated compared to FIG.

Durch weitere Maßnahmen, wie eine solche in Fig. i i gezeigt wird kann man der Größe der Wirbelablösung an den vorstehenden Schaufeln noch entgegenarbeiten. In Fig. i i (in etwas größerem Maßstab) ist das vorstehende Schaufelprofil 21 weiter verdickt und seine Kuppe größer abgerundet, sozusagen auf Platzkosten des zurückstehenden Schaufelprofils 22, welches so weit dünner und mit weniger stumpfer Kuppe ausgebildet ist, wie es in Annäherung an den Ablösungspunkt noch angeht.By further measures, such as those shown in Fig. I i one can work against the size of the vortex shedding on the protruding blades. In Fig. I i (on a somewhat larger scale) the above blade profile 21 is wider thickened and its tip rounded larger, so to speak at the cost of space for the backward one Blade profile 22, which is so far thinner and less blunt tip is how it is still approaching the separation point.

Im Grenzfall kann man sich sogar vorstellen, daß der Grundgedanke der Erfindung nach Anspruch i auch ohne geometrische Zurücksetzung 23 des Schaufelkopfes 22 .gegenüber dem Schaufelkopf 21 zu verwirklichen ist, lediglich durch die anlenkfähigere Großkuppe von 21 gegenüber der richtungsbeschränkteren Kleinkuppe von 22.In the borderline case one can even imagine that the basic idea of the invention according to claim i also without geometrical setback 23 of the blade head 22. Compared to the blade head 21 can be realized only by the articulated Large dome of 21 compared to the directionally restricted small dome of 22.

Es bleibt noch eine Reihe weiterer Veränderlicher verfügbar, um das Strombild (Fig. fobzw. Fig. f i) zu beeinflussen. Man kann die Kanalbreiten 15, 16 ungleich machen, die Staffelung 23 der Schaufelkuppen ändern, auch die Schaufelenden mit Staffelung 24 anordnen; schließlich könnte auch die Schaufelstaffelung statt im Zweierrhythmus in höherem Rhythmus erfolgen, d. h. es könnten nach einer vorspringenden Schaufel z. B. zwei (gleich oder ungleich) zurücktretende gesetzt werden; endlich kann auch die Winkelstellung der Schaufeln rhythmisch verschieden sein.There are a number of other variables available to do this To influence the current image (Fig. Fob and Fig. F i). The channel widths 15, 16 make unequal, the staggering 23 of the blade tips change, also arrange the blade ends with graduation 24; Finally, the staggering of the blades could also be used take place in a higher rhythm instead of in a two-person rhythm, d. H. it could be after a protruding blade z. B. two (equal or unequal) receding set will; Finally, the angular position of the blades can also be rhythmically different be.

Die letztgenannte Anordnung kann gemäß Fig. 12, zu einer bemerkenswerten Steuerwirkung .benutzt werden. Die Neigung ß2' der Austrittsenden der Schaufeln 25 ist hier schwächer ausgeführt als die Neigung ß2" der Schaufelenden 26. An der linken Seite der Fig. 12 ist die Bruststoßströmung der Schaufeln, auf der rechten die Rückenstoßströmung gekennzeichnet. Bei der Brustanströmung ist der Kanalstrom 27' durch eine Ablösungswirbelzone hinter Schaufel 25 behindert, also von schwächerem Beitrag zur Gesamtfördermenge als der ungestört glatte Kanalstrom 28'. Bei der Rückenanströmung (rechts) ist umgekehrt 27" ungestört, dagegen 28" durch eine Wirbelzone gestört und von schwächerem Mengenbeitrag. Infolgedessen ist bei Brustanströmung (links) die Gesamtaustrittsrichtung c2B etwas weniger geneigt mit Ö2B, bei Rückenanströmung (rechts) dagegen c2R etwas mehr geneigt mit ö2R, als die Gesamtaustrittsrichtung -bei stoßfreier Anströmung des Schaufelkranzes, d. h. im mittleren Bereich günstigster Wirkungsgrade (Fig. 4). Weil im Kreislauf (Fig. I) die Leitradaustrittsrichtung cL2 den Eintrittsdrall zur nachfolgenden Pumpenschaufelung P, also deren Leistungsaufnahme bestimmt, wird die Schaufelung (Fig. 12) im Anfahrbereich (links) den Eintrittsdrall vermindern, also die Leistungsaufnahme der Pumpe vergrößern. Und dies ist erfahrungsgemäß bei Wandlerkreisläufen dieser Art oft erwünscht, damit der Motor bei der Anfahrt nicht infolge verminderter Leistungsaufnahme auf Überdrehzahl läuft. Statt mit verschiedenen Austrittswinkeln ß2' und 82" läßt sich auch durch stark verschiedene Längen des Schaufelschwanzteiles 25 bzw. 26 einiger Drallunterschied der Austrittsströmung als Steuerwirkung bei Bruststoßströmung bzw. Rückenstoßströmung erzielen.The latter arrangement can, as shown in FIG. 12, become a remarkable one Tax effect. Be used. The inclination ß2 'of the outlet ends of the blades 25 is designed to be weaker here than the inclination β2 "of the blade ends 26. At the on the left of Fig. 12 is the chest impulse flow of the vanes, on the right marked the dorsal shock flow. In the chest flow is the canal flow 27 'hindered by a separation vortex zone behind blade 25, that is to say by a weaker one Contribution to the total delivery rate as the undisturbed smooth channel flow 28 '. At the back flow (right), conversely, 27 "is undisturbed, whereas 28" is disturbed by a vortex zone and a weaker volume contribution. As a result, when the flow is flowing into the chest (left) the overall exit direction c2B slightly less inclined with Ö2B, with the flow towards the back (right), on the other hand, c2R slightly more inclined with ö2R than the overall exit direction -with shock-free flow to the blade ring, d. H. cheapest in the middle range Efficiencies (Fig. 4). Because in the circuit (Fig. I) the stator outlet direction cL2 the inlet swirl to the following pump blade P, i.e. its power consumption determined, the blade (Fig. 12) in the approach area (left) becomes the inlet swirl reduce, i.e. increase the power consumption of the pump. And this is based on experience Often desirable in converter circuits of this type, so that the motor starts up does not run at overspeed due to reduced power consumption. Instead of different Exit angles ß2 'and 82 "can also be determined by very different lengths of the Blade tail part 25 or 26 of some swirl difference in the outlet flow as a control effect in chest thrust flow or back thrust flow.

In der Ausgestaltung des Erfindungsgedankens nach Fig. 13 ist die Strömung durch das Schaufelgitter noch weiter verbessert durch Anwendung der Spaltflügelwirkung, welche bekanntlich die Strömung auch noch bei so großen Anströmwinkeln an der Profilunterdruckseite anliegend erhält, bei denen sie am gleichen- spaltlosen Profil längst abgelöst wäre. Erfindungsgemäß braucht man nur jeweils die steilst angeströmte vorausliegende Schaufel mit Spaltwirkung zu versehen, um der Ausbildung von Wirbelzonen (I9 in Fig. Io) zu begegnen. Bei steiler Brustanströmung gemäß Fig. 13 tritt durch den Spalt 29 zwischen dem Schaufelkopfteil 30 und dem Schaufelschwanzteil 31 ein Teil 33 des Kanalstromes 32 von der Überdruck- auf die Unterdruckseite der Schaufel 3I. Im enger werdenden Spalt 29 bekommt die Spaltströmung 33 so hohe Geschwindigkeit, daß die beim schnellen Umströmen der Kopfkuppe 3o reibungsermüdeten Teile des Kanalstromes 35 von der Wucht des Austrittsstrahls 34 erneut voran getrieben werden und ohne oder mit winziger Totwasserbildung einen ähnlich geschlossenen Kanalstrom 35 bis zum Schwanzende bilden, wie er im günstig gestaffelten Nachbarkanalstrom 32 ohnehin vorhanden ist.In the embodiment of the inventive concept according to FIG. 13, the Flow through the blade grille is further improved by using the split vane effect, which, as is well known, the flow even with such large angles of attack on the low pressure side of the profile adjoining, in which it would have long since been replaced on the even-gapless profile. According to the invention, only the blade in front of the steepest flow is needed in each case to be provided with a splitting effect in order to prevent the formation of vortex zones (I9 in Fig. Io) to meet. In the case of a steep flow towards the chest according to FIG. 13, it passes through the gap 29 between the blade head part 30 and the blade tail part 31 a part 33 of the Channel flow 32 from the overpressure to the underpressure side of the blade 3I. In close becoming gap 29 gets the gap flow 33 so high speed that the with rapid flow around the top of the head 3o parts of the canal flow fatigued by friction 35 are driven forward again by the force of the exit jet 34 and without or a similarly closed canal stream 35 bis with tiny dead water formation form to the tail end, as is already the case in the favorably staggered adjacent channel stream 32 is available.

Die Spaltschaufelströmung nach Fig. 13 hat gegenüber anderen Bekämpfungsmöglichkeiten der Wirbelzone den Vorteil denkbar sparsamsten Energieverbrauches. Zum ersten ist die im Nebenschluß verbrauchte Flüssigkeitsmenge 33 wegen der richtungsgebundenen Strahlwirkung 34 unverstreut ausgenutzt. Zum zweiten wird die Durchtrittsmenge 33 durch die Anströmrichtung selbsttätig richtig gesteuert, denn bei Bruststoßrichtung 32 hat sie ihren erwünschten Höchstwert, während sie im Bereich von stoßfreier bis Rückenstoßausströmung absinkt oder durch Null geht, also in diesem Bereich nur winzig sein kann; wird doch die Eintrittsöffnung 29 schon bei der stoßfreien Strömung nur gestreift. Dies kann man sich aus der Fangwirkung des Spalteintrittes 29 durch Drehen der Anströmrichtung im Sinne der Fig. 12 ohne weiteres klar machen. Bei Rückenstoßströmung gemäß Fig. 12, rechts, verhindert die Drosselung durch die scharfe Endkante des Schaufelteiles 30 ein Rückwärtsströmen nennenswerter Flüssigkeitsmengen durch den Spalt 29 von der Rücken- zur Brustseite. Die Verbesserung der Anfahrzugkraft ist also hier nicht mit spürbarem Absinken des Wirkungsgrades im übrigen Betriebsbereich erkauft.The gap blade flow according to FIG. 13 has the advantage of the most economical energy consumption conceivably as compared to other methods of combating the eddy zone. First, the amount of liquid 33 consumed in the shunt is used in an undispersed manner because of the directional jet effect 34. Second, the flow rate 33 is automatically and correctly controlled by the direction of flow, because in the chest thrust direction 32 it has its desired maximum value, while in the range from shock-free to back thrust outflow it drops or goes through zero, i.e. can only be tiny in this area; the inlet opening 29 is only touched in the bumpless flow. This can be made clear from the catching effect of the gap inlet 29 by rotating the direction of flow in the sense of FIG. 12. In the case of a back impact flow according to FIG. 12, right, the throttling through the sharp end edge of the blade part 30 prevents appreciable amounts of liquid from flowing backwards through the gap 29 from the back to the chest side. The improvement of the starting tractive effort does not come at the cost of a noticeable drop in efficiency in the rest of the operating range.

Unterschiedlich vom Flugzeugspaltflügel lassen sich solche Schaufelkränze mit einem in voller Länge durchgehenden engen Spalt genau und sehr wirtschaftlich herstellen, wenn man erfindungsgemäß den Kopfteil 30 und den Schwanzteil 31 an verschiedenen Bauteilen sitzen und den Spalt erst durch deren paßgerechte Zusammenfügung entstehen läßt. In Fig. 13 ist beispielsweise Spritzgußmassenherstellung der Schaufeln zugrunde gelegt, deren mehrere in bekannter Weise auf gemeinsamem Bodenstück 37 sitzen. Diese Böden 37 werden an der strichpunktiert angedeuteten Fugenlinie 38 paßgerecht zu einem Schaufelkranz aneinandergefügt und in üblicher Weise je nachdem als Leitkranz mit dem Getriebegehäuse, als Turbinenkranz mit dem Turbinenrad fest verbunden. Man sieht, die Fugenlinie 38 verläuft mitten durch den Spalt 29, der Boden 37 trägt nebeneinander einen Schaufelkopfteil 3o, eine Vollschaufel 36 und einen Schaufelschwanzteil 3I. Erst die Zusammenfügung zweier Spritzgußstücke läßt an der Berührungslinie 38 den Spalt 29 zwischen dem Schaufelschwanzteil 3 1 .des einen Gußstückes und dem .Schaufelkopfteil 3o des anderen entstehen.Unlike the aircraft gap wing, such blade rings with a full length continuous narrow gap can be produced precisely and very economically if, according to the invention, the head part 30 and the tail part 31 are seated on different components and the gap is only created by fitting them together. In FIG. 13, for example, the production of injection molding compounds is based on the blades, several of which are seated on a common base piece 37 in a known manner. These bottoms 37 are joined together to form a blade ring at the joint line 38 indicated by dash-dotted lines and are fixedly connected in the usual way as a guide ring with the gear housing, as a turbine ring with the turbine wheel, depending on the situation. It can be seen that the joint line 38 runs through the middle of the gap 29, the bottom 37 carries a blade head part 3o, a full blade 36 and a blade tail part 3I next to one another. Only when two injection-molded pieces are joined together can the gap 29 between the blade tail part 3 1 of the one casting and the blade head part 3o of the other arise at the line of contact 38.

In Fig. 14 ist eine nach gleichen Grundsätzen gestaltete Turbinenschaufelung mit stark gekrümmten Hakenschaufeln (Überdruckschaufeln) dargestellt, wie sie zu einem Kreislauf nach Fig. i und 2 als T-Schaufelung 3 gehören würde. Bei solcher starken Umlenkung im Schaufelkanal wird das Hilfsmittel der Spaltströmung ersichtlich besonders wichtig, um der Ausbildung von Wirbelzonen zu begegnen, wenn dort auch .die Anströmstoßwinkel, besonders beim Bruststoß, im allgemeinen erheblich kleiner bleiben als bei dem Leitschaufelkranz. Die ausreichende Weite des Spaltes und seine günstigste Lage zwischen den im linken und rechten Teil der Fig. 14 beispielsweise gezeigten Grenzfällen läßt sich heute noch nicht errechnen, sondern nur durch Versuche finden. Nach dem zu Fig. 13 Gesagten ist eine weitere Beschreibung entbehrlich. Auch bei diesen Turbinenschaufeln ist die bei Fig. 13 beschriebene Herstellungsteilung in Gestalt der Fugenlinien 38 eingezeichnet.14 shows a turbine blade designed according to the same principles with strongly curved hook shovels (overpressure shovels) shown how to would belong to a circuit according to FIGS. i and 2 as T-blades 3. With such strong deflection in the blade channel, the aid of the gap flow becomes apparent particularly important to counteract the formation of vortex zones, even if there. especially in the case of the chest shock, generally remain considerably smaller than in the case of the guide vane ring. The sufficient width of the gap and its most favorable position between the ones on the left and the right part of FIG. 14, for example, the borderline cases shown today do not calculate yet, only find it through experiments. According to what has been said about FIG no further description is required. This is also the case with these turbine blades the production division described in FIG. 13 is shown in the form of joint lines 38.

In Fig. 15 ist für die erfindungsgemäße Voranlenkung der Stoßströmung zur mittleren Anströmrichtung hin eine gesonderte abweichend geformte Schaufelreihe von der Ablenkschaufelreihe 4o angeordnet. Die Schaufeln 39 sind durch ihr nahezu symmetrisches Profil, welches in die Richtung der stoßfreien Anströmung 41 :gestellt ist, in diesem Betriebszustand höchsten Wirkungsgrades (Fig. 4) praktisch ohne Ablenkwirkung, d. h. ohne Rückdruckbeitrag zum Leitkranz. Sie sind nach der gegebenen Lehre zwecks wirbelfreier Anlenkung beim Stoßgang so großkuppig wie möglich ausgeführt, und zwar in Fig. 15 beispielsweise so, daß die lichte Kanalweite 2 ß I zwischen den Schaufeln 39 zur Summe der Lichtweiten I beim Eintritt in die Ablenkschaufelreihe 4o ohne Geschwindigkeitsänderung hinüberführt. Von Flugzeugflügeln ist bekannt, daß solche dicken symmetrischen Profile 39 allen anderen Profilen an Unempfindlichkeit gegen wechselnde Anströmrichtung ohne Strömungsablösung überlegen sind. Daher wenden die Profile 39 hier sowohl bei Bruststoßanströmung aus Richtung 42 wie bei Rückenstoßanströmung 43 die Stromrichtung so weit zur mittleren Anströmrichtung 41' auf die Ablenkschaufeln 40 zu, daß letztere in ihren Kanälen keine Ablösungserscheinung mehr zeigen. Gegenüber allen bekannten Vorschlägen ist dieser Erfolg mit durchweg feststehenden Schaufeln erzielt, also fortschrittlich einfach, unempfindlich und kostensparend.In FIG. 15, the surge flow is for the forward articulation according to the invention a separate, differently shaped row of blades towards the middle direction of flow arranged from the deflection blade row 4o. The blades 39 are almost by her symmetrical profile, which is in the direction of the impact-free flow 41: placed is, in this operating state of highest efficiency (Fig. 4), practically without any deflection effect, d. H. without back pressure contribution to the guide ring. According to the teaching given, they are in order eddy-free articulation in the push-pull corridor as large-headed as possible, namely in Fig. 15, for example, so that the clear channel width 2 ß I between the Blades 39 for the sum of the clearances I when entering the row of deflecting blades 4o crossed over without changing speed. From airplane wings it is known that such thick symmetrical profiles 39 all other profiles of insensitivity are superior to changing direction of flow without flow separation. Therefore turn the profiles 39 here both in the case of a chest impact flow from direction 42 and in the case of a back impact flow 43 the direction of flow so far as to the middle direction of flow 41 'onto the deflector blades 40 to the fact that the latter no longer show any detachment in their canals. Opposite to all known proposals are this success with consistently fixed blades achieved, i.e. progressively simple, insensitive and cost-saving.

Die Anlenk- und Ablenkschaufelreihen können gemäß Fig. 16 auch räumlich völlig getrennt nacheinander angeordnet sein, beispielsweise können erstere im Kreislauf (Fig. I) außen den Kranz 5 bilden, letztere darauffolgend bei 44 in dem zur Pumpenwelle führenden Kreislaufteil sitzen. In der Ausführung nach Fig. 16 sind Anlenkschaufeln 45 und 46 für senkrechten Leitkranzeintritt in Staffelordnung dargestellt, damit trotz dickkuppiger Form die Kanalbreiten nur so mäßig zunehmen, daß diese Zunahme zwecks Vermeidung verzögerter Kanalströmung durch erträgliche Höhenabnahme, wie bei 5 (Fig. I) dargestellt, wieder ausgeglichen werden kann. Man hat hier die Freiheit, die Teilung des einen Schaufelgitters gegen die des anderen zu versetzen bzw. jedem Schaufelkranz eine andere Teilung zu geben. Die Anlenkschaufeln 45 bzw. 46 lassen sich wegen ihrer Stärke und Außenlage günstig zur Übertragung des Leitkranzabstützmomentes vom Leitkranz auf das Gehäuse benutzen. Sie selber stützen auch hier die Leitkranzströmung nur im Stoßgang ab, bleiben im Beispiel dagegen wirkungsfrei im Regelgang günstigsten Wirkungsgrades, bei dem die Ablenkschaufeln 44 allein den Drehmomentunterschied zwischen Pumpe P und Turbine Z aufnehmen.According to FIG. 16, the rows of articulation and deflection blades can also be three-dimensional be arranged completely separately one after the other, for example the former can be in the circuit (Fig. I) form the outside of the ring 5, the latter subsequently at 44 in that to the pump shaft the leading part of the circulatory system. In the embodiment according to FIG. 16 there are pivot blades 45 and 46 for vertical guide ring entry shown in staggered order, so in spite of the thick-capped shape, the channel widths only increase so moderately that this increase in order to avoid delayed canal flow due to tolerable decrease in height, such as at 5 (Fig. I) shown, can be compensated again. You have the freedom here to offset the division of one blade grid against that of the other or each To give the blade ring a different pitch. Leave the pivot blades 45 and 46, respectively due to their strength and outer layer are favorable for the transmission of the guide ring support torque from the guide ring to the housing. Here, too, you support the vane flow only in the push gear, in the example, on the other hand, they remain cheapest in the control gear without any effect Efficiency in which the deflector vanes 44 alone the difference in torque between pump P and turbine Z.

Nach gleichen Grundsätzen, wie sie für einstufige Schaufelung dargelegt sind, lassen sich auch bei mehrstufigen Kreisläufen Turbinen- und Leitkränze gestalten. Ein Sonderfall liegt dann vor, wenn man einen der mehrstufigen Turbinenkränze nur mit Anlenkschaufeln 45, 46 nach Art der Fig. 16 ausführt, in der umlaufenden Turbine abweichend so geformt, daß ihre Absolutwandform derjenigen 45, 46 entspricht. Dann wird diese Turbinenstufe im Regelgang günstigsten Wirkungsgrades wegen cu1 = cu2 = U arbeitslos sein, dagegen im Anfahrbereich positiven, im Schnellfahrbereich negativen Beitrag zum Turbinendrehmoment liefern. Zu diesem ablösungsfrei durchströmten Anlenkkranz gehört hier sozusagen als Ablenkkranz die darauffolgende Leitschaufelreihe, deren Anströmverhältnisse die gewählte Turbinenschaufelform dann durch ermäßigte Stoßwinkel verbessert. Bei der mehrstufigen Turbine kann die große Stärke und Steifigkeit des Schaufelkranzes ähnlich 45, 46 (Fig. 16) von wichtigem Vorteil sein, wenn dieser bei mehreren nebeneinanderliegenden Wandlerkreisläufen als mechanische Verbindungsbrücke zur Abtriebswelle das überkragende Gewicht der Turbinenräder und deren Drehmoment zu übertragen hat.According to the same principles as set out for single-stage paddling turbine and guide rings can also be designed for multi-stage circuits. A special case is when one of the multi-stage turbine rings is only used executed with pivot blades 45, 46 in the manner of FIG. 16, in the rotating turbine differently shaped so that their absolute wall shape corresponds to those 45, 46. then this turbine stage becomes in the control gear the most favorable efficiency because cu1 = cu2 = U be unemployed, on the other hand positive in the start-up range and negative in the high-speed range Contribute to the turbine torque. To this pivot ring with no detachment The following row of guide vanes belongs here, so to speak, as a deflector ring, their Inflow conditions the selected turbine blade shape then through reduced impact angle improved. In the case of the multi-stage turbine, the great strength and rigidity of the Blade ring similar to 45, 46 (Fig. 16) be of important advantage when this in the case of several converter circuits lying next to one another as a mechanical connecting bridge to the output shaft the projecting weight of the turbine wheels and their torque has to transfer.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Blading against a flow from alternating directions for fluid flow machines, in particular Föttinger vehicle transmissions, characterized in that that a part of the blades the inflowing liquid in advance to the mean direction of flow before it hits the second deflecting part of the blades.

2. Shoveling according to claim i, characterized in that in one and the same blade ring the heads of the shovels are arranged backwards and forwards according to a rhythm are, with the blade heads ahead, the inflowing liquid to the middle Adjust the direction of flow before it hits the blade heads behind.

3. Blading according to claim i and 2, characterized in that the blade type with the head lying in front has thicker and more gently rounded tips, whereas the Recessed blade type is thinner and more sharply rounded at the head.

4. Shoveling according to claim i, characterized in that in one and the same blade ring the shovels without standing with their heads in front of or behind each other, are arranged in a rhythm, making the one type of shovel thicker and with a gentler one rounded tips, the other thinner and shaped with sharper rounded tips is.

5. Shoveling according to claim 1 to 4, characterized in that that that type of blade, which the inflowing liquid direction in advance links towards the middle direction of flow, is designed as a split blade profile.

6. Shoveling according to claim 5, characterized in that the head part and the Tail part of the same split blade belongs to different components, its properly fitting Assembly only lets the blade gap arise.

7. Blading according to claim I to 6, characterized in that the different chest and back thrust currents Flow rate in the rhythmically changing paddle channels used for control is to different flow swirl behind the blade grille, in particular by means of different exit angles of the blade types.

8. Shoveling according to claim I, characterized in that two blade rings in the direction of flow are arranged one behind the other, of which the blade ring in front, completely or shaped almost without any distraction, the inflowing liquid at different Direction of flow deflects towards the middle direction of flow before it deflects the second shaped blade ring meets.

9. Shoveling according to claim I and 8, characterized in that that the blade ring in front consists of blades that are rhythmically set back and forth is formed by a particularly thick-nosed profile. Io. Multi-stage turbine blades according to claims 8 and 9, in particular for Föttinger converters, characterized in that that on a turbine stage with completely or almost deflection-free, d. H. for the control range practically unemployed shaped blade ring a guide blade ring and then the Next turbine stage with deflecting, always working - the blade ring follows.