Przedmiotem wynalazku jest pednia hydrauliczna o dajacym sie zmieniac sto¬ sunku przekladni za pomoca jednego kola lopatkowego. Taka pednia moze sluzyc ja¬ ko sprzeglo hydrauliczne, wówczas wal na¬ pedzajacy jest sprzegany bezposrednio z walem napedzanym i kolo lopatkowe, któ¬ re w pedni tej sluzy zwykle jako koloj kie¬ rownicze (mozna stosowac takze kilka ta¬ kich kól), przenoszace moment obrotowy, odpowiadajacy róznicy miedzy momentem obrotowym walu napedzajacego a momen¬ tem obrotowym walu napedzanego, na oslo¬ ne pedni, jest odlaczone od oslony pedni. lo kierownicze obraca sie luzem z odpo¬ wiednia liczba obrotów, nie zmieniajac na¬ pedowego momentu obrotowego. Mozna takze uzyc kola kierowniczego do powiek¬ szania dzialania kola pompowego lub tur¬ binowego, laczac je podczas dzialania ped¬ ni z walem napedzajacym wzglednie z wa¬ lem napedzanym. W tych przypadkach za¬ silanie kola musi byc oczywiscie odpowied¬ nie do pozadanego dzialania (jako kola pompowego lub turbinowego).W pedniach hydraulicznych o dajacym sie zmieniac stosunku przekladni kolo kie¬ rownicze odlacza sie samoczynnie we wla- W przypadku sprzegla hydraulicznego ko- sciwej chwili, zaleznie od momentu obro- ScWJtpwego za4a^cZQi q4 stalej oslony pedni i sprzega z czescia napedzana pedni, v wzglednie odwrotnie. Takie pednie wyma- ! gaja.specjalnego wykonaijia i odpowiednie¬ go umieszczenia kola kierowniczego oraz polaczenia tegoz z odpowiednimi narzada¬ mi przelaczajacymi.Przy przelaczaniu na dzialanie bez zmiany momentów napedowych nalezy naj¬ pierw kolo lopatkowe, jako kolo kierowni¬ cze, odlaczyc od oslony pedni. To odlacze¬ nie moze byc samoczynne dzieki temu, ze jest zalezne od kierunku, w którym wlacza¬ ne kolo dazy do obracania sje. Dopóki bo¬ wiem pednia zwieksza moment napedowy przy jednakowym kierunku obrotu walu napedzajacego i walu napedzanego, wów¬ czas dziala od zewnatrz na kolo kierowni¬ cze moment róznicowy w tym samym kie¬ runku, jak moment pierwotny, równowaza¬ cy momenty dzialajace od zewnatrz na pe¬ dnie, czyli kolo kierownicze dazy do obro¬ tu w kierunku przeciwnym do kierunku ob¬ rotu walu napedzajacego i walu napedza¬ nego. Takiego obrotu nalezy, oczywiscie, unikac, sprzegajac kolo kierownicze z nie¬ ruchoma czescia pedni. Gdy moment obro¬ towy walu napedzanego jest równy mo¬ mentowi walu napedzajacego, to kolo kie¬ rownicze jest zupelnie odciazone, ponie¬ waz róznica miedzy; obu momentami równa sie zeru;. Gdy kolo kierownicze jest pusz¬ czone luzem wówczas obraca sie ono w tym saur^ym kierunku, jak obydwa waly, a miar noiyicie z liczba obrotó-Ny, przy której nie przenosi energii cieczy i jej nie otrzymuje (pomijajac energie potrzebna do przezwy¬ ciezenia tarcia w lozyskach i na bokach).Pednia dziala w tym przypadku jako sprzeglo hydrauliczne. Laczenie kola kie¬ rowniczego, podczas, dzialania pedni i zwalnianie go, mc£e byc latwo uskutecz¬ niacie nc. za comoca hamulca, który przy¬ trzymuje'kolo przeciw obracaniu sie w kie- runjcu wstecznyip, natomiast zwalijia je przy obracaniu sie w kierunku naprzód.Na rysunku uwidocznia fig. 1 wlasci¬ wosci biegu pedni. Na wykresie sa oznaczo¬ ne przy stalej liczbie obrotów walu nape¬ dzajacego liczba obrotów walu napedzane¬ go litera n2; litera M1 oznacza; ten moment Obrotowy, który odbiera pednia hydraulicz¬ na od silnika napedzajacego, zas Af2 okre¬ sla momenty obrotowe, przenoszone przez pednie hydrauliczna przy róznych liczbach obrotu walu napedzanego. Wykres wyja¬ snia, ze pednia hydrauliczna dostosowuje sie do róznych zadanych momentów obro¬ tów walu napedzanego przy jednoczesnej zmianie jega liczby obrotów, a mianowicie przy wzrastaniu momentu walu napedza¬ nego zmniejsza sie jednoczesnie liczba jego obrotów, podobnie jak to ma miejsce w sil¬ nikach1 pradu stalego. Podczas gdy moment Af2 i liczba obrotów n2 walu napedzanego ulega zmianie, pozostaje moment Mt prak¬ tycznie staly. Pednia hydrauliczna powo¬ duje wiec samoczynnie odpowiednia zmia¬ ne momentu obrotowego i liczby obrotów walu napedzanego.Przy liczbie obrotów ri2 walu napedza¬ nego utrzymuje sie równowaga momentów walu napedzajacego i napedzanego pedni.W tym przypadku kolo kierownicze jest zupelnie odciazone i rozpoczyna obracac sie, gdy zostanie) np. uwolnione od wspom¬ nianego hamulca, w takim samym kierunku, jak wal napedzajacy i wal napedzany przy liczbie obrotów n2 wiekszych od n'2. Nale¬ zy zaznaczyc, ze w przypadku zwolnienia kola kierowniczego nie osiaga sie czesci pogrubionej linii Af2, a raczej M1 i M2 po¬ zostaja równe. Przy dalszym odciazeniu walu napedzanego nastepuje wskutek róz¬ nicy momentów, poczynajac od Af2, przy¬ spieszenie tego walu.Gdy kolo kierownicze nie obraca sie lu¬ zem, lecz ma byc uzyte do przenoszenia mocy, nalezy je sprzegnac z napedzajaca lub napedzana strona pedni hydraulicznej, przy czym, oczywiscie, jego lopatki musza byc wykonane odpowiednio do przenosze- — 2 —nia mocy z dobrym skutkiem, czyli w ta¬ ki sposób, ze kolo powyzej liczby obrotów ri2 dziala jak turbina, mianowicie wtedy, gdy jest sprzezone ze strona napedzana, czyli obraca sie z jej liczba obrotów. Wy¬ nalazek polega wiec na' tym, ze lopatki ko¬ la kierowniczego sa wykonane odpowied¬ nio do uzycia tego kola jako turbiny lub pompy.Fig. 2 przedstawia w zwykly sposób na¬ kreslony wykres szybkosci przy wlocie lub wylocie czastki srodka roboczego w kolach wirujacych. Litera u oznacza szybkosc ob¬ wodowa kola, w — szybkosc wzgledna czastki srodka roboczego przy wejsciu do tego kola, a litera c — absolutna szybkosc czastki srodka roboczego. Litera cu ozna¬ cza skladowa styczna do obwodu, cm — skladowa w kierunku osi obrotu pedni. W dalszym opisie litera R oznacza odleglosc czastki od osi pedni. Wskaznik L oznacza wartosci, nalezace do na przemian laczone¬ go kola kierowniczego, a wskaznik x — wielkosci, nalezace do poprzedzajacego kola lopatkowego, zas e — wlot kola i wreszcie a — wylot kola. Wtedy szybkosc obrotowa czastki cieczy, wyplywajacej z kola turbinowego, a wiec szybkosc przed wejsciem do kola kierowniczego jest Cuax. • Tax = (Uax ~ Cmax • C°lS P a szybkosc obrotowa czastki cieczy, wyply¬ wajacej z kola kierowniczego, C„aL-raL = (UaL - CmaL . coig$J. raL Zmiana szybkosci obrotowej czastki pod¬ czas przeplywu przez kolo kierownicze jest wiec A (Cu . r)L = UaL- raL- CmaL. coig $aL . raL — U.r+C . cot& 3 . r ^ ax ' ax ' max ' VVLS rax ax Wprowadzajac liczby obrotów nx i nLj oraz ilosc cieczy 0 (m3/sek) i szerokosci kola bnr i br , to mozna wstawiac Cm = r. n tn ~3Ó~ Q l.r.K.b przy czym 2 ,tt .r . b okresla przeplywowy przekrój w odnosnym miejscu. Wprowa¬ dzajac to równanie do równania okresla¬ jacego zmiane szybkosci obrotowej czastki cieczy, to otrzymuje sie Wiadorno, iz moment obrotu kola lopatkowego podczas przeplywu cieczy jest przy czym y oznacza ciezar wlasciwy cieczy, a g — przyspieszenie sily ciezkosci, czyli a mianowicie oznacza dodatnia wartosc przy dzialaniu turbiny. Przy jednakowej przy dzialaniu pompy, a ujemna wartosc ilosci obrotów n2 jest wedlug fig. 1 i po- — 3 —wyzszych wywodów M1 = M2, czyli rózni¬ cowy moment obrotu ML = O. Tak samo jest przy swobodnie obracajacym sie kole kierowniczym przy liczbach obrotów powy¬ zej' ri2 po stronie napedzanej ML = O,; po¬ niewaz swobodnie obracajace sie kolo, jak wyzej wspomniano, nie moze odbierac mo¬ mentu obrotu.W tym przypadku oblicza sie liczbe ob¬ rotów swobodnie obracajacego sie kola kie¬ rowniczego lraA2 15 Q L 1SQ ICOtg$ax COtg$aL\ JaL (2) Jako kolo poprzedzajace kolo kierowni¬ cze przyjmuje sie kolo turbinowe. Wtedy nx = n2.Dla nx= ri2 musi nL = 0. Wtedy jest, gdy Q* oznacza wirujaca ilosc cieczy przy n2 15Q' L COtg $ax COtg $al\ _ , (raA2 'aL H-fe)" a dalej 15 [COtgPa* COtg$aA_ , ItoA1 1 *.»*'[ bax baL )-nt\rJmQi Z tego wynika przez wstawianie do równania (2) dla swobodnie obracajacego sie kola kierowniczego Na fig. 3 znajduje sie nad kazda liczba obrotu n% pedni po stronie napedzanej od¬ powiednia liczba nL swobodnie obracajace¬ go sie kola kierowniczego. Jednoczesnie jest takze wartosc n2, okreslajaca szybkosc obrotu po stronie napedzanej, jeszcze raz przeprowadzona przez os wspólrzednych, przy czym nalezy zaznaczyc, ze podzialka rzednych jest z powodu braku miejsca mniejsza, wskutek czego linia n2 nie jest nakreslonal pod katem 45°, lecz pod mniej¬ szym katem. Chwilowo pominieto przy obli¬ czaniu nL zmiane obiegowej' ilosci wody, co jako przyblizenie jest dopuszczalne, dopó¬ ki nie rózni sie znaczniej od n12. Widac natychmiast, zenL wzrasta wedlug prostej, skoro n2 staje sie wieksze niz ri2, a miano¬ wicie ten wzrost jest tym bardziej stromyT im wiekszy jest iloraz — . Dla -— = 1 TaL VaL jest nL jak narysowano równolegle do n2, a w nieskonczonosci nie ma punktu przecie¬ cia. Gdy — = 2, to nastepuje, poniewaz iloraz w równaniu 3 jest w kwadracie, juz dosc znaczne wzniesienie od nL. Dalszy wzrost stosunku — powoduje wtedy szybko wzrastajaca stromosc krzywej nL.Na fig. 3 jest jeszcze uwidoczniona krzywa dla — = 2,5, która przecina krzywa n2 TaL przy liczbie obrotów, która lezy nieco po¬ nad ri2.Z równania 1 wynika, ze powiekszenie nL przy okreslonej wielkosci nx wzglednie n2 dla kola kierowniczego powodowaloby zwiekszenie szybkosci obrotu cieczy, a tym samym momentu obrotu, a zmniejszenie nL — spadek momentu obrotu. To znaczy wiec, ze przy wielkosciach, wyznaczonych na lewo powyzej kazdorazowej krzywej nL na fig. 3 dzialaloby kolo kierownicze jak pompa, a na prawo od krzywej nL — jak turbina, podczas gdy przy wielkosciach na krzywej nL nie odbiera i nie przenosi mo¬ mentu obrotowego. Gdy wiec kolo kie¬ rownicze nie zostaje zwolnione, lecz sprze¬ zone z walem napedzanym, to obraca sie z liczba obrotów n2. Z powyzszego wynika, ze kolo kierownicze1 sprzezone z walem na¬ pedzanym przy wielkosciach na prawo od - 4 -punktu przeciecia P (wzglednie P') na fig. 3 dziala jak turbina i to tern silniej, im wiecej krzywa nL wznosi sie nad krzywa n2. Z tego powodu, celem przejscia jak naj¬ szybciej kola kierowniczego na dzialanie turbinowe, skoro n2 wzrosnie ponad ri2, krzywa nL winna wznosic sie mozliwie stro¬ mo. \ W celu osiagniecia dostatecznego wzniesienia krzywej nL winno raL byc mniejsze niz rax . To znaczy, ze kolo kie¬ rownicze, gdy przez odpowiednie sprzeze¬ nie z walem napedzanym zostanie uzyte takze do przenoszenia momentu obrotowe¬ go, dziala jak turbina dosrodkowa, czyli przeplyw odbywa sie od| zewnatrz do wew¬ natrz. W takich turbinach przeplywajaca ilosc cieczy zwykle maleje z wzrastajaca liczba obrotów. W zadnym! razie nie nasta¬ pi jednak znaczna zwyzka ilosci 0 przy wzrastajacej wielkdsci n2. W niniejszym przypadku znaczy to, ze przy wzrastajacej wielkosci n2, iloraz -j\\ w równaniu zwykle maleje, wskutek czego wzniesienie krzywej nL powieksza sie i wtedy tworzy krzywa p", uwidoczniona lijiia kreskowana na fig. 3, która zostala wykreslona na podstawie danych przy badania pedni.Powyzsze wywody odnosza sie do kola kierowniczego, znajdujacego sie za kclem turbinowym. Gdy natomiast kolo, znajdu¬ jace sie przed kolem kierowniczym, jest pompa, której liczba obrotów n± praktycz¬ nie nie zmienia sie z obciazeniem walu na¬ pedzanego (fig. 1), to Z tego wynika, ze nL moze wznosic sie tylko wskutek spadku Q, czyli tylko znacz¬ nie mniej, niz w tym przypadku, gdy przed kolem kierowniczym znajduje sie kolo tur¬ binowe, którego liczba obrotów wzrasta przy odciazeniu.W celu osiagniecia szybkiej zmiany dzialania kola kierowniczego, jako turbiny przy odciazeniu pedni, kolo to, patrzac w kierunku przeplywu, winnoj byc umieszczo¬ ne za kolem turbinowym tak, aby jego sre¬ dnica wylotowa byla mniejsza od srednicy wylotowej poprzedzajacego je kola turbi¬ nowego. W ten sposób jest mozliwe samo¬ czynne przelaczenie kola kierowniczego we wlasciwym czasie. Osiaga sie to dzieki te¬ mu, ze oprócz juz wspomnianego hamulca, który przytrzymuje i uwalnia kolo kierow¬ nicze wzgledem oslony, zastosowany jest drugi jednostronnie dzialajacy narzad sprzegajacy, np. hamulec, umieszczony miedzy kolem kierowniczym, wzglednie czescia, nalezaca do niego, i odpowiednia czescia na wale napedzanym pedni w ten sposób, ze sprzega kolo kierownicze z wa¬ lem napedzanym wtedy, skoro to kolo dazy do obracania sie szybciej niz ten wal.Sprzeganie odbywa sie wiec w punkcie P wzglednie P* lub P" na fig. 3. Gdy obciaze¬ nie pedni ze strony walu napedzanego zno¬ wu wzrasta, maleje liczba obrotów n2. Kolo kierownicze nie nadaza za biegiem walu napedzanego (co umozliwia hamulec), staje i unieruchomia sie za pomoca drugiego ha¬ mulca, którego 'kierunek hamowania jest odwrotny, wstecz wzgledem stalej oslony, wskutek czego to kolo staje sie znowu ko¬ lem kierowniczym i umozliwia dostosowa¬ nie sie momentu obrotowego w pedni.Na fig. 4 jest przedstawiony przyklad wykonania pedni wedlug niniejszego wyna¬ lazku.Z walem napedzajacym 1 jest polaczo¬ ne kolo pompowe 3. Ciecz, doprowadzana za pomoca tego* kola, doplywa do« kola tur¬ binowego 4, osadzonego na wale napedza¬ nym 2, przenosi na niego calkowity lub cze¬ sciowy moment obrotowy walu napedzaja¬ cego i doplywa przez kolo lopatkowe 5 z powrotem do kola pompowego. Gdy kolo lopatkowe 5 zostanie unieruchomione, to sluzy jako kolo kierownicze, a pednia prze- - 5nosi czesc momentu obrotowego, przy czym róznica miedzy momentem obrotowym wa¬ lu napedzajacego i momentem obrotowym walu napedzanego jest przejmowana przez kolo kierownicze i przenoszona na nieru¬ choma oslone* Gdy natomiast kolo lopat¬ kowe 5 zostanie polaczone z walem nape¬ dzanym zamiast z oslona, to powstaje sprzeglo hydrauliczne, które powoduje przenoszenie momentu obrotowego prawie w stosunku 1:1. Kolo lopatkowe 5 jest wykonane odpowiednio do powyzszych roz¬ wazan, mianowicie ze srednica wylotowa mniejsza od srednicy wylotowej kola po¬ przedzajacego turbinowego.Miedzy) tuleja 6, na której znajduje sie kolo lopatkowe 5, i oslona 7 umieszczono znany hamulec 8, który unieruchomia kolo lopatkowe 5, wtedy gdy ono dazy do ob¬ racania sie w kierunku przeciwnym do ob¬ rotu kpia pompowego, natomiast pozwala na swobodny obrót kola 5 w kierunku zgod¬ nym do kierunku obrotu kola pompowego.Drugi hamulec znajduje sie miedzy kolem lopatkowym 5 i walem napedzanym 2* Ten hamulec rozpoczyna hamowac, skoro kolo lopatkowe 5 chce wyprzedzic wal 2 (czyli w punkcie P wzglednie F lub P" fig. 3) i sprzega wskutek tego kolo 5 z walem na¬ pedzanym* Topolaczenie utrzymuje sie tak dlugo, jak dlugo kolo 5 dziala jako kolo turbinowe. Gdy wzrasta obciazenie walu napedzanego i zmniejsza sie ilosc jego ob¬ rotów, wówczas kolo 5 zostaje unierucho¬ mione za pomoca hamulca 8 wzgledem o- slony, az zmniejszy sie obciazenie walu na¬ pedzanego i powiekszy sie liczba jego ob¬ rotów, wówczas kolo 5 sprzega sie z walem napedzanym za pomoca hamulca 9* Pednia nastawia swe dwa okresy zupelnie samo¬ czynnie bez obslugi, mianowicie zaleznie od obciazenia.Oczywiscie, moze byc dzialanie turbi¬ nowe, pompowe lub kierownicze takze kil- kostopniowe we wspólnym obiegu okrez¬ nym. Gdy dzialanie turbinowe ma byc kil- kostopniowe, mozna ,np. wlaczyc miedzy kolo kierownicze 5 i kolo pompowe 3 (w kierunku przeplywu) drugie kolo turbino¬ wejwskutek czego ciecz plynie z kola pom¬ powego do pierwszego kola turbinowego, nastepnie do kola kierowniczego, dalej do drugiego kola turbinowego, a wreszcie z powrotem do kola pompowego. PL