DE451013C

DE451013C - Fluid change and reversing gearboxes

Info

Publication number: DE451013C
Application number: DEF49903D
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Foettinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-08-09
Filing date: 1921-08-09
Publication date: 1927-10-19

Description

Flüssigkeitswechsel- und -wendegetriebe. Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Flüssigkeitswechsel- und -wendegetriebe- zur Arbeitsübertragung zwischen benachbarten Wellen, die in beliebigen Lagen zueinander angeordnet sein können. Das Getriebe besteht aus einem langsamlaufenden Kapselwerk als Flüssigkeitsmotor (S:ekundärteil) und einer turbinenartigen Flüssigkeitspumpe (Primärteil) von solcher Bauart, daß sie bei steigender Förderung selbsttätig fallende Drücke liefert, dagegen bei sinkender oder Nullförderung selbsttätig steigende Drücke und infolgedessen auch @entsprechende Drehmomente an dem Flüssigkeitskolbenmotor erzeugt. Pumpen mit solcher »Charakteristik« können am einfachsten durch eine bestimmte, von der üblichen abweichende Gestalt ihrer verschiedenen Glieder erhalten werden, z. B. durch außergewöhnlich stark rückwärts gekrümmte Laufradschaufeln oder durch :ein vorgeschaltetes Leitrad o. dgl., das der Flüssigkeit bereits vor ihrem Eintritt in das Laufrad einen gewissen Drall erteilt. Diese Wirkung der Pumpe kann aber nur eintreten, wenn. im Flüssigkeitsmotor kein freier Durch-Ruß möglich ist, sondern durch Kolben abgeschlossene Räume vorgesehen sind, so daß der Durchtritt der Flüssigkeit nur entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Flüssigkeitsmotors und der geleisteten Arbeit stattfinden kann.Fluid change and reversing gears. The subject of the invention forms a fluid change and reversing gear for the transfer of work between adjacent shafts, which can be arranged in any position to each other. The gearbox consists of a low-speed capsule mechanism as a liquid motor (S: secondary part) and a turbine-like liquid pump (primary part) of such Design that it automatically supplies falling pressures with increasing delivery, on the other hand with decreasing or zero delivery automatically increasing pressures and as a result also generates corresponding torques on the liquid piston engine. Pumps with Such "characteristics" can most easily be identified by a specific one from the usual different shape of their various members can be obtained, e.g. B. by extraordinary strongly backward curved impeller blades or by: an upstream stator o. The like. That the liquid already has a certain amount of water before it enters the impeller Twist granted. This effect of the pump can only occur if. in the liquid motor no free through-soot is possible, but spaces enclosed by pistons are provided are so that the passage of the liquid only according to the speed of rotation the liquid motor and the work done can take place.

Diese .eigenartige und selbsttätige Drehmomentsteigerung macht das Getriebe für alle Antriebe mit möglichst stetig zu verändernder üb.ersetzung und wechselnder Drehrichtung und für hohe Drehzahlen und Drehmomente der Antriebsmaschine (Elektromotor, Verbrennungsmaschine), z. B. zum Antrieb von Walzenzug- oder Fördermaschinen, großen Werkzeugmaschinen und Fahrzeugen aller Art (wie Schiffe, Lokomotiven, Straßenfahrzeuge), besonders verwendbar, wobei unter Anwendung bekannter Wechselschieber o. dgl. die Drehrichtung umgekehrt werden kann.This peculiar and automatic increase in torque does it Gearbox for all drives with a ratio that can be changed as continuously as possible alternating direction of rotation and for high speeds and torques of the drive machine (Electric motor, combustion engine), e.g. B. to drive compactors or conveyors, large machine tools and vehicles of all kinds (such as ships, locomotives, road vehicles), particularly useful, with the use of known interchangeable slides or the like Direction of rotation can be reversed.

Die Vereinigung der beiden hydraulischen Maschinentypen zu einem Getriebe ermöglicht es ferner, die Flüssigkeitsmenge derartig zu steigern und entsprechend di:e Druckunterschiede derart zu verringern, daß die erheblichen Undichtigkeitsvexluste der bekannten Getriebe aus beiden Gründen. prozentual sehr stark zurücktreten und höhere Wirkungsgrade erzielt werden; außerdem werden auch die Reibungsverluste der Turbine in günstigem Sinne beein$ußt.The union of the two hydraulic machine types in one transmission it also makes it possible to increase the amount of liquid in such a way and accordingly di: e to reduce pressure differences in such a way that the considerable leakage losses the known transmission for both reasons. withdraw very strongly in percentage terms and higher efficiencies can be achieved; in addition, the friction losses of the Influences the turbine in a favorable sense.

- In .der Zeichnung ist .die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Abb. i zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des Getriebes mit einer Flügelkolbenmaschine teils in Seitenansicht und teils im Schnitt. Abb. 2 veranschaulicht im Schnitt eine Ausführungsform des Läufers der Förderturbine. Abb.2a ist ein Diagramm der Arbeitsweise einer solchen Förderturbine. Abb. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel eine mehrfache Anordnung der Förderturbine.The invention is illustrated by way of example in the drawing. Fig. I shows a schematic representation of an embodiment of the transmission with a vane piston machine partly in side view and partly in section. Fig. 2 illustrates in section an embodiment of the rotor of the conveyor turbine. Fig 2a is a diagram the mode of operation of such a conveyor turbine. Fig. 3 shows an exemplary embodiment a multiple arrangement of the conveyor turbine.

Nach Abb. i ist eine schnellaufende Förderturbine i, z. B. Zentrifugalpumpe, mit Zuströmung 2, Abströmung 3 und Laufrad q. (gestrichelt) durch ein Verteilorgan 5, 6 (Vierweghahn, Wechselhalm, Wechselschieber, Wechselventil o. dgl.) zur Umsteuerung oder Regelung oder Umsteuerung und Regelung, etwa durch Vertauschung irgendwelcher Zu-oder Abströmkanäle, mit einer Flügelkolbenmaschine io verbunden. Solche Verteiler sind in vielen Formen und Aufgaben an sich bekannt. Die Flügelkolbenmaschine bekannter Bauart hat schieberartig bewegliche umlaufende Kolben i i. Die Zuströmung der Arbeitsflüssigkeit aus der Zentrifugalpurnpe zum Flüssigkeitsmotor io geschieht durch den Kanal 12 und die Abserömung durch den Kanal 13 zum Saugrohr 2 der Pumpe durch den Verteiler 5. Die durch den Pfeil bezeichnete Drehrichtung des Läufers der Flügelkolbenmaschine bedeutet beispielsweise die Vorwärtsdrehung der Sekundärwelle 1q.. Der Rückwärtsgang wird durch Umstellung des Verteilers 5 erhalten, wobei in bekannter Weise die Verbindung der Zu- und Abströmkanäle von Pumpe und Motor durch sich kreuzende Kanäle geändert wird.According to Fig. I, a high-speed conveyor turbine i, z. B. centrifugal pump, with inflow 2, outflow 3 and impeller q. (dashed) by a distribution organ 5, 6 (four-way cock, exchangeable straw, exchangeable slide, changeover valve or the like) for reversing or regulation or reversal and regulation, for example by interchanging any Inflow or outflow channels connected to a vane piston machine. Such distributors are known per se in many forms and tasks. The vane piston machine better known Design has rotating piston i i movable like a slide. The inflow of the working fluid from the centrifugal pump to the liquid motor io happens through the channel 12 and the outflow through the channel 13 to the suction pipe 2 of the pump through the distributor 5. The direction of rotation of the rotor of the vane piston machine indicated by the arrow means, for example, the forward rotation of the secondary shaft 1q .. The reverse gear is obtained by moving the distributor 5, with the connection in a known manner the inflow and outflow channels of the pump and motor changed by crossing channels will.

Die eigenartige Wirkung selbsttätiger Drucksteigerung ergibt sich durch Verwendung solcher Zentrifugalpuxupen, welche bei ! konstanter Drehzahl nach Abb.2a bei verringerter Fördermenge Q eine gesteigerte Förderhöhe (Druckdifferenz) H liefern (Pumpen mit sogenannter »fallender Q-H-Charakteristik«). Diese Form der »Chaxakteristik« läßt sich am einfachsten durch ein Laufrad q. mit ungewöhnlich stark zurückgekrümmten Schaufeln 7 (Abt. z) oder durch andere Mittel, z. B. die schon erwähnten Leitapparate, erzielen.The peculiar effect of automatic pressure increase results through the use of such centrifugal luxups, which at! constant speed Fig.2a with a reduced delivery rate Q an increased delivery head (pressure difference) Deliver H (pumps with so-called »falling Q-H characteristics«). This form of "Characteristic" leaves The easiest way is to use an impeller q. with unusually strongly curved back blades 7 (section z) or by other means, z. B. achieve the already mentioned diffusers.

Hierdurch wird folgende Wirkung erreicht. Beim langsamen Anfahren läßt der Motor nur kleine Flüssigkeitsmengen .Q durchströmen (Q---0). Bei Verwendung gewöhnlicher Zentrifugalpumpen würde bei dieser kleinen Durchflußmenge Q auch eine kleinere Druckhöhe H als bei Normalförderung erzeugt werden, d. h. auch kleinere Umfangskraft P im Flügelkolbenmotor als bei Normalfahrt. Bei Pumpen mit oben beschriebener Charakteristik steigt aber im Gegenteil die Förderhöhe H bei verringerter Liefermenü Q sehr stark an, so daß auf die Kolben des Flügelkolbenmotors io gesteigerte Umfangskräfte übertragen werden. Das Wertvollste ist dabei, daß diese Wirkung des Getriebes ohne äußeren Eingriff und ohne Steigerung der Drehzahl vollkommen selbsttätig geschieht.This has the following effect. When starting slowly the motor only allows small amounts of liquid to flow through (Q --- 0). Using With this small flow rate Q, conventional centrifugal pumps would also have a lower pressure head H can be generated than with normal delivery, d. H. also smaller ones Circumferential force P in the vane piston engine than during normal travel. For pumps with the above Characteristic, however, on the contrary, the delivery head H increases with a reduced delivery menu Q very strongly, so that on the piston of the vane piston engine io increased peripheral forces be transmitted. The most valuable thing is that this effect of the transmission without external intervention and happens completely automatically without increasing the speed.

Diese Wirkung kann nun dadurch noch weiter gesteigert werden, däß .auch noch die Drehzahl der beschriebenen Förderturbine während der Anfahrzeit usw. über das gewöhnliche Maß hinausgetrieben wird. Dies hat zur Folge, daß der :erzeugte Druck im Verhältnis der Quadrate der Primärdrehzahlen ansteigt. Die Zentrifugalpumpen nach Abb. 2a ergeben nämlich bei kleinerer Liefermenge Q auch einen stark verminderten Drehwiderstand (siehe Kurve der Drehmomente der Pumpe = Mom., Abb. 2a) und lassen daher die antreibende Kraftmaschine (etwa eine Verbrennungskraftmaschine) bei Verwendung eines geeigneten Leistungs-oder Geschwindigkeitsreglers auf entsprechend höhere Drehzahlen hinaufklettern.This effect can now be increased still further by the fact that .also the speed of the conveyor turbine described during the start-up time, etc. is pushed beyond the ordinary. As a result, the: generated Pressure increases in proportion to the squares of the primary speeds. The centrifugal pumps According to Fig. 2a, with a smaller delivery quantity Q also result in a greatly reduced Rotational resistance (see curve of the torque of the pump = torque, Fig. 2a) and leave hence the driving engine (such as an internal combustion engine) when in use a suitable power or speed regulator to a correspondingly higher one Climbing speeds.

In den Fällen, in denen die beschriebene selbsttätige Drehmomentstegerung noch nicht genügt, können die angegebenen neuen Mittel mit dem bekannten Mittel der Umschaltung mehrerer verschiedener Primär- oder Sekundärmaschinen oder beider vereinigt werden. Z. B. kann die Förderturbine nach Abb. 3 mit zwei verschiedenen Pumpenrädern 16 und 17 für verschiedene Förderhöhen. und wahlweise Verwendung oder Schaltung ausgerüstet sein, so daß entweder Rad 16 oder Rad 17 oder beide in Reihenschaltung auf den oder die Flügelkolbenmaschinen arbeiten.In those cases in which the described automatic torque control is not sufficient, the specified new remedies can be used with the known remedies the switching of several different primary or secondary machines or both be united. For example, the conveyor turbine according to Fig. 3 with two different Pump wheels 16 and 17 for different delivery heights. and optional use or Circuit equipped so that either wheel 16 or wheel 17 or both in series work on the vane piston machine (s).

Überhaupt können mehrstufige Zentrifugalpumpen Anwendung finden, deren Stufen mit beliebiger Zahl und Gruppierung auf entsprechend gruppierte Flügelkolbenmaschinen geschaltet werden, um bei jeder Gangart und Übersetzung die günstigsten. Liefermengen Q und DruckhöhenH zu erzeugen. Z. B. können beim Anfahren oder bei langsamer Sekundärdrehzahl die Flügelkolbenmaschinen parallel, bei schneller Gangart dagegen hintereinander geschaltet werden. (Diese Schaltung ist gerade umgekehrt derjenigen, die bei reinen Turbinengetrieben oder bleielektrischen Fahrzeugantrieben bekannt ist.) Um bei Reihenschaltung von Kapselmotoren eine. gleichmäßige Verteilung der verbrauchten Druckgefälle auf die einzelnen Motoren zu erreichen und Überlastung @einzelner Wellen, z. B. Lokomotivtriebachsen, zu vermeiden, können Einrichtungen vorgesehen werden, die eine gleichmäßige X-raftverteilung regelnd aufrechterhalten. Hierzu dienen beispielsweise Einrichtungen, die beim Auftreten. unerwünscht großer Druckunterschiede in. einem der in Reihe geschalteten Kapselmotoren einen Nebenschluß für die Arbeitsflüssigkeit, z. B. zur unmittelbaren Überströmung 'von einer Kolbenseite nach der anderen, freigeben.In general, multistage centrifugal pumps can be used, their Stages with any number and grouping on appropriately grouped vane piston machines shifted to the cheapest for every gear and gear ratio. Delivery quantities Q and pressure heights H. For example, when starting up or when the secondary speed is slow the vane-piston engines in parallel, but one behind the other when the pace is fast be switched. (This circuit is just the reverse of the one used at pure Turbine drives or lead-electric vehicle drives is known.) To with series connection of capsule motors one. even distribution of the pressure gradient used to reach the individual motors and overload individual shafts, e.g. B. locomotive drive axles, To avoid this, devices can be provided which ensure an even distribution of the raft maintained regulating. This is done, for example, by facilities that occur when. undesirably large pressure differences in one of the capsule motors connected in series a shunt for the working fluid, e.g. B. for immediate overflow '' from one piston side to the other, release.

Außer den genannten Anwendungen kommen für die vorliegende Erfindung hauptsächlich Kraftwagen, Radschiffe mit Verbrennungsmotoren oder Turbinen sowie alle ortsfesten Antriebe in Frage, bei denen selbsttätig veränderliche Übersetzungen und Drehkräfte in vollkommen stetiger Stufung verlangt werden, z. B. Walzwerke mit oder ohne Umsteuerung.In addition to the aforementioned applications, there are also applications for the present invention mainly motor vehicles, wheelboats with internal combustion engines or turbines as well all stationary drives in question, with which automatically changeable gear ratios and torsional forces are required in completely continuous steps, e.g. B. rolling mills with or without reversing.

Claims

PATENT ANSI'RÜCHE: i. Fluid change and reversing drives, characterized by the combination of a slow-running capsule system as a fluid motor with a turbine-like fluid pump, which due to its special design, for. B. exceptionally strong back-curved impeller blades, with increasing delivery automatically provides falling pressures, on the other hand automatically increasing pressures on the piston and thus also torques on the shaft of the liquid motor generates with decreasing or zero delivery. a. Fluid change and reversing transmission according to claim i, characterized in that the fluid pump is driven by a prime mover which automatically increases its speed within certain limits with decreasing resistance of the pump shaft and increasing resistance of the motor shaft.