特表 2022-507446 流体力学的なコンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-18

(54)【発明の名称】流体力学的なコンバータ

(51)【国際特許分類】

   F16H 41/26 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

F16H41/26

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021526379

(86)(22)【出願日】2019-10-09

(85)【翻訳文提出日】2021-06-09

(86)【国際出願番号】 EP2019077274

(87)【国際公開番号】W WO2020099031

(87)【国際公開日】2020-05-22

(31)【優先権主張番号】102018128470.5

(32)【優先日】2018-11-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】506408818

【氏名又は名称】フォイト パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＶＯＩＴＨ ＰＡＴＥＮＴ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔ． Ｐｏｅｌｔｅｎｅｒ Ｓｔｒ． ４３， Ｄ－８９５２２ Ｈｅｉｄｅｎｈｅｉｍ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ラインハート ケアンヒェン

(57)【要約】

本発明は、流体力学的な作業媒体回路を形成する作業室を備えた高速回転式の流体力学的な調整コンバータに関し、作業室内には少なくとも１つのポンプホイールと、少なくとも１つのタービンホイールと、少なくとも１つのガイドホイールとが位置決めされており、ポンプホイールは、作業媒体により遠心方向または遠心方向－斜め方向に通流されるようになっており、タービンホイールは、作業媒体により向心方向または向心方向－斜め方向に通流されるようになっており、タービンホイールの入口グリッド縁部は、ポンプホイールおよびタービンホイールの回転軸線に関して、ポンプホイールの入口グリッド縁部に比べて小さな半径上に位置しているかまたは等しい半径上に位置している。本発明による流体力学的なコンバータは、作業室内で、作業媒体の流れ方向においてポンプホイールの上流側に第１のガイドホイールが設けられており、第１のガイドホイールは、作業媒体が遠心方向にのみ通流するようにまたは斜め方向－遠心方向に通流するように配置されており、出力伝達に影響を及ぼすために用いられることを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体力学的な作業媒体回路を形成する作業室（１０）を備えた流体力学的なコンバータ（１１）であって、前記作業室（１０）内に、少なくとも１つのポンプホイール（１）と、少なくとも１つのタービンホイール（２）と、少なくとも１つのガイドホイール（３，４，５）とが位置決めされており、
前記ポンプホイール（１）は、作業媒体により遠心方向または遠心方向－斜め方向に通流されるようになっており、前記タービンホイール（２）は、前記作業媒体により向心方向または向心方向－斜め方向に通流されるようになっており、
前記タービンホイール（２）の入口グリッド縁部（７）は、前記ポンプホイール（１）および前記タービンホイール（２）の回転軸線（８）に関して、前記ポンプホイール（１）の入口グリッド縁部（９）に比べて小さな半径上に位置しているかまたは等しい半径上に位置している、流体力学的なコンバータ（１１）において、
前記作業室(１０)内で、前記作業媒体の流れ方向において前記ポンプホイール（１）の上流側に第１のガイドホイール（３）が設けられており、該第１のガイドホイール（３）は、前記作業媒体が遠心方向にのみ通流するようにまたは斜め方向－遠心方向に通流するように配置されていることを特徴とする、流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項2】

前記第１のガイドホイール（３）の入口グリッド縁部（１４）は、前記ポンプホイール（１）および前記タービンホイール（２）の前記回転軸線（８）に関して、少なくとも実質的に、前記タービンホイール（２）の前記入口グリッド縁部（７）の半径に相当する半径上に位置している、請求項１記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項3】

前記第１のガイドホイール（３）の前記入口グリッド縁部（１４）の前記半径は、前記タービンホイール（２）の前記入口グリッド縁部（７）の前記半径の０．８倍～１．２倍または０．９倍～１．１倍または０．９５倍～１．０５倍である、請求項２記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項4】

前記第１のガイドホイール（３）は、前記作業媒体の流れ方向において前記ポンプホイール（１）の直前に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項5】

前記作業室（１０）内に第２のガイドホイール（４）が設けられており、該第２のガイドホイール（４）は、前記作業媒体が軸方向にのみ、または斜め方向－軸方向に、または軸方向－斜め方向に通流するように配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項6】

前記第１のガイドホイール（３）は、ガイドホイール回転軸線（６）を中心として変位可能な、前記作業媒体流に対して可変に傾くことができるガイドベーンを備えて構成されており、前記ガイドホイール回転軸線（６）は特に、前記ポンプホイール（１）および前記タービンホイール（２）の前記回転軸線（８）に対して平行にまたは斜めに延在している、請求項１から５までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項7】

前記第２のガイドホイール（４）は、固定のガイドホイール（４）として構成されている、請求項５、または請求項５および６記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項8】

前記第２のガイドホイール（４）は複数のガイドベーン（４．１，４．２）を有しており、これらのガイドベーン（４．１，４．２）は隣り合う２つの群で、前記作業室（１０）内に相前後して位置決めされており、第１群の前記ガイドベーン（４．１）の数は、第２群の前記ガイドベーン（４．２）の数よりも少なくなっている、請求項５、特に請求項６または７の一方に記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項9】

前記作業室（１０）内には３つのガイドホイール（３，４，５）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項10】

前記作業室（１０）内に第３のガイドホイール（５）が設けられており、該第３のガイドホイール（５）は、前記作業媒体が軸方向にのみ通流するように位置決めされている、請求項５、特に請求項６から９までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項11】

前記第２のガイドホイール（４）は、前記第１のガイドホイール（３）よりも大きな直径上に位置決めされており、前記第３のガイドホイール（５）は、前記第１のガイドホイール（３）よりも小さな直径上に位置決めされている、請求項１０記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項12】

前記第１のガイドホイール（３）または前記第３のガイドホイール（５）は、ガイドホイール回転軸線（６）を中心として変位可能な、当該コンバータ（１１）の運転中に前記作業媒体流に対して傾くことができるガイドベーンを備えて構成されており、特に変位可能な前記ガイドベーン無しで構成された、前記２つのガイドホイール（３，５）のうちの一方は、前記作業媒体回路に関して前記作業室（１０）を半径方向内側において画定する壁部材を支持している、請求項６を引用しない、請求項１１記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項13】

前記作業室（１０）の内径（ＤＩ）：前記作業室（１０）の外径（ＤＡ）の比は、０．２未満または０．１未満である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項14】

前記ポンプホイール（１）および前記タービンホイール（２）の回転軸線（８）の方の前記作業室（１０）の幅（Ｂ）：前記作業室（１０）の外径（ＤＡ）の比は、０．５未満または０．４未満である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項15】

前記ポンプホイール（１）の前記入口グリッド縁部（９）の半径は、前記タービンホイール（２）の前記入口グリッド縁部（７）の前記半径の１．１倍～１．３倍、特に１．２倍である、請求項１から１４までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項16】

ベーンホイールの配置、特に前記ポンプホイールおよび前記タービンホイールの位置決めは、１．８～２．０の範囲内の、タービンホイール回転数とポンプホイール回転数との間の設計回転数比、ならびに最大２．３の作業範囲を可能にする、請求項１から１５までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）。

【請求項17】

駆動機械（１２）と、該駆動機械（１２）により駆動される多相ポンプ（１３）とを備えたユニットにおいて、
前記駆動機械（１２）と前記多相ポンプ（１３）との間の駆動結合部に、請求項１から１６までのいずれか１項記載の流体力学的なコンバータ（１１）が設けられていることを特徴とする、ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、流体力学的な作業媒体回路を形成する作業室内に、少なくとも１つのポンプホイールと、少なくとも１つのタービンホイールと、少なくとも１つのガイドホイールとを備えた流体力学的なコンバータに関する。

【0002】

流体力学的なコンバータは数十年来周知であり、例えば鉄道車両の流体力学的な変速機に起動コンバータまたは走行コンバータとして設けられる。これにより、流体力学的な出力伝達機として用いられるコンバータの数に応じて、自動２段変速機または自動多段変速機も達成され得る。起動コンバータはその設計点を一般に、タービン回転数：ポンプ回転数の回転数比に、すなわち、タービンホイールの回転数とポンプホイールの回転数との間の、つまり０．４～０．６の、極端な起動コンバータの場合はちょうど０．３の回転数比に有している。走行コンバータは、相応する０．８～０．９の回転数比を有していることが多い。これにより、タービンホイールは設計点において、すなわち車両の定格速度において、ポンプホイールよりも低速で回転するようになっている。走行コンバータの場合、鉄道車両に設けられた冷却装置の設計に応じて１．３～約１．５の回転数比までのタービンホイールが使用され得る。

【0003】

このような流体力学的なコンバータは、例えば独国特許発明第１０２０１００１８１６０号明細書に開示されており、この場合、ポンプホイールは、作業室内の循環流の作業媒体により少なくとも部分的に遠心方向に通流されるようになっており、コンバータの場合には、ポンプホイールおよびタービンホイールとは異なり回転しないためにガイドベーンリングとも呼ばれるガイドホイールは、循環流の作業媒体により少なくとも部分的に向心方向に通流されるようになっており、循環流の作業媒体の、タービンホイールに対する流入方向は、流体力学的なコンバータの軸方向の回転軸線に対して平行に延在しているのに対し、循環流の作業媒体の、タービンホイールからの流出方向は、部分的に向心方向にかつ部分的に軸方向に、つまり斜め方向に延在している。

【0004】

工業的に使用するために、流体力学的なコンバータは、変位可能なガイドホイールを備えて影響を及ぼすことができるコンバータとして構成されることが多い。複数の、つまり一方は変位可能であり、他方は固定のガイドホイールが設けられていてもよい。変位可能なガイドホイールでは、運転中にベーンが変位可能であり、これにより、コンバータの出力受取りと出力伝達とを無段式に変更することができる。

【0005】

このような流体力学的なコンバータの１つの実施例は、例えば独国特許発明第１０２００７００５４２６号明細書に開示されている。

【0006】

工業的に使用するための従来の流体力学的なコンバータの場合にも、回転数比は大抵、高いトルク伝達のために制限されており、設計の点で、説明した起動コンバータおよび走行コンバータに相応する。

【0007】

国際公開第０２１４７０６号に開示された、機械セットにおいて使用するための流体力学的なコンバータの場合には、駆動装置がガスタービンであり、作業機械は圧縮機である。この場合は、２０ＭＷまたはこれを上回るオーダの極めて高い出力が問題となっている。この極端な出力に基づき、機械も極めて大きな回転質量を有している。流体力学的なコンバータは、極めて小さなλ値を有している。タービンホイールの回転数とポンプホイールの回転数との間の回転数比は、１のオーダである。効率は、０．７５以上のオーダである。ポンプホイールは実質的に遠心方向に通流されるようになっており、タービンホイールは実質的に向心方向に通流されるようになっており、この場合、ポンプホイールベーンの入口縁部と、タービンホイールベーンの出口縁部とは、互いに対向している。ポンプホイールベーンの入口縁部およびタービンホイールベーンの出口縁部は、ポンプホイールベーンの出口縁部およびタービンホイールベーンの入口縁部よりも、コンバータ回転軸線の近くに位置している。

【0008】

独国特許発明第１０２００４０１１０３３号明細書に開示された、遠心方向通流式のポンプホイールと、向心方向通流式のタービンホイールとを備えた流体力学的なコンバータでは、ポンプホイールの出口縁部が、タービンホイールの入口縁部よりも大きな半径上に位置している。さらに、ポンプホイールのベーンの入口縁部が、タービンホイールのベーンの入口縁部よりも大きな半径上に位置していてもよい。ポンプホイールとタービンホイールとの間の半径方向外側の領域にはガイドベーンが設けられており、タービンホイールとポンプホイールとの間の半径方向内側の領域には、軸方向に通流されるガイドベーンが設けられている。

【0009】

国際公開第２０１００６２２６９号は、上述した形式の流体力学的なコンバータを起点として、向心方向に通流されるポンプホイールを、向心方向または軸方向に通流されるタービンホイールの半径方向外側に配置することを提案する。この場合はガイドベーンもやはり、ポンプホイールの上流側で向心方向に通流されるように位置決めされてよい。

【0010】

本発明の根底を成す課題は、特に従来周知の走行コンバータの回転数比を上回る、設計点における高い回転数比、ならびに設計点を中心とした広範な作業範囲に適した流体力学的なコンバータを提供することにある。

【0011】

本発明による課題は、請求項１記載の特徴を備えた流体力学的なコンバータにより解決される。従属請求項には、本発明の有利で特に目的に合った構成が記載されている。

【0012】

本発明による流体力学的なコンバータは、作業媒体の流体力学的な作業媒体回路を形成する作業室を有している。作業媒体としては特に油が考慮されるが、別の媒体、例えば水または水混合物、特に水・グリコール混合物等も考慮される。作業室内には、少なくとも１つのポンプホイールと、少なくとも１つのタービンホイールと、少なくとも１つのガイドホイールとが、作業媒体の流れ方向に連続して位置決めされている。この場合、流れ方向において一般に、ポンプホイールにガイドホイールが続いており、ガイドホイールにタービンホイールが続いている。さらに別のガイドホイールが、例えば流れ方向においてポンプホイールの上流側に設けられていてよく、この場合、このガイドホイールは、有利には変位可能である、すなわち、このガイドホイールの各ガイドベーンまたは少なくとも一部は、ベーン回転軸線とも呼ばれる回転軸線を中心としてそれぞれ回転可能であり、これにより、ガイドホイールは、作業媒体流に対して可変に傾くことができるようになっている。変位可能なガイドホイールが設けられている場合には、影響を及ぼすことができる流体力学的なコンバータとも言う。

【0013】

本発明によるコンバータは、特にいわゆる高速回転式のコンバータとして構成されている、すなわち特に大きな設計回転数比を有しており、このことについては後で説明する。

【0014】

本発明に基づき、ポンプホイールは作業媒体により遠心方向に、特に遠心方向にのみ、または遠心方向－斜め方向に通流されるようになっており、タービンホイールは作業媒体により向心方向に、特に向心方向にのみ、または向心方向－斜め方向に通流されるようになっている。

【0015】

よって作業媒体は、向心方向でタービンホイールに流入し、タービンホイールから向心方向にまたは部分的に向心方向にかつ部分的に軸方向に流出する。

【0016】

タービンホイールの入口グリッド縁部の半径は、ポンプホイールの入口グリッド縁部に比べて小さくなっているかまたは等しくなっている。タービンホイールのこのような入口グリッド縁部は、タービンホイールのベーンの入口縁部と呼ばれることもあり、タービンホイールのベーンの流入縁部を表す。相応して、出口グリッド縁部または出口縁部は、タービンホイールのベーンの流出縁部を表す。同じことが、その他のホイール、すなわちポンプホイールと、１つまたは複数のガイドホイールとにも当てはまる。

【0017】

有利には、流体力学的なコンバータは、単一のタービンホイールを備えた単段式の流体力学的なコンバータとして構成されている。

【0018】

好適にはポンプホイールも１つだけ設けられており、このポンプホイールは、作業媒体が遠心方向にのみ通流するようにまたは遠心方向－斜め方向に通流するように配置されている。これにより、作業媒体は遠心方向でポンプホイールに流入しかつポンプホイールから遠心方向に流出する、もしくは遠心方向でポンプホイールに流入しかつポンプホイールから部分的に遠心方向にかつ部分的に軸方向に流出する。

【0019】

本発明では、例えば回転軸線を中心として変位可能な第１のガイドホイールが設けられており、この場合、このガイドホイールは、好適には作業媒体が遠心方向にのみ通流するようにまたは斜め方向－遠心方向にも通流するように、作業室内に配置されている。よって作業媒体は、第１のガイドホイールに遠心方向に、または部分的に遠心方向にかつ部分的に軸方向に流入し、第１のガイドホイールから遠心方向に流出する。この場合は調整ベーンが、ガイドホイールの、遠心方向にのみ通流される領域に配置される。

【0020】

第１のガイドホイールは作業室内で、作業媒体の流れ方向においてポンプホイールの上流側に、特にポンプホイールの直前に配置されている。ポンプホイールの直前に第１のガイドホイールを配置した場合、第１のガイドホイールの出口とポンプホイールの入口との間に別のベーンホイールまたは別のベーンは一切設けられていない、すなわち、ガイドホイールのベーンの出口グリッド縁部もしくは出口縁部は、ポンプホイールのベーンの入口グリッド縁部もしくは入口縁部に対向している。

【0021】

さらに、好適には第２のガイドホイールが設けられており、第２のガイドホイールは、作業媒体が軸方向にのみ、斜め方向－軸方向にまたは軸方向－斜め方向に通流するように、作業室内に配置されている。よって作業媒体は、第２のガイドホイールに部分的に半径方向にかつ部分的に軸方向にまたは専ら軸方向にのみ流入し、かつ第２のガイドホイールから専ら軸方向にのみもしくは部分的に軸方向にかつ部分的に半径方向に流出する。

【0022】

第２のガイドホイールは、特に作業媒体の流れ方向において、作業媒体回路内でポンプホイールの下流側に配置されている。

【0023】

第１のガイドホイールの入口グリッド縁部もしくは第１のガイドホイールのベーンの入口縁部は、ポンプホイールおよびタービンホイールの回転軸線に関して、好適には少なくとも実質的に、タービンホイールのベーンの入口グリッド縁部もしくは入口縁部の半径に相当する半径上に位置している。例えば第１のガイドホイールの入口グリッド縁部の半径は、タービンホイールの入口グリッド縁部の半径の０．８倍～１．２倍、特に０．９倍～１．１倍または０．９５倍～１．０５倍である。好適には、第１のガイドホイールの入口グリッド縁部の半径は、タービンホイールの入口グリッド縁部の半径の０．９倍である。

【0024】

ポンプホイールのベーンの入口グリッド縁部もしくは入口縁部の半径は、タービンホイールのベーンの入口グリッド縁部もしくは入口縁部の半径の好適には１．１倍～１．３倍、特に１．２倍である。

【0025】

第２のガイドホイールは、特に固定のガイドホイールとして構成されていてよく、したがって回転軸線を中心として変位可能もしくは作業媒体流に対して変位可能なベーンを有することは一切ない。

【0026】

１つの実施形態では、第２のガイドホイールには流出領域にスプリッターベーンが装備されている。つまり、第２のガイドホイールは複数のガイドベーンを有しており、これらのガイドベーンは隣り合う２つの群で、作業室内に相前後して位置決めされており、この場合、第１群のガイドベーンの数は、第２群のガイドベーンの数に比べて少ないか、または等しくなっていてもよい。第１群のガイドベーンは、例えば比較的長い軸方向延在長さ、特に半径方向延在長さよりも長い軸方向延在長さを有していてよい。作業媒体を案内するために、ガイドベーンは所定の厚さを有していてよい。

【0027】

本発明の１つの実施形態では、作業室内に３つのガイドホイールが設けられており、例えば第１のガイドホイールは、作業室の半径方向通流領域に設けられており、第２のガイドホイールは、作業室の外径上で軸方向通流領域に設けられており、第３のガイドホイールは、作業媒体の流れ方向においてタービンホイールの下流側の作業室の内径上で軸方向通流領域に設けられている。第３のガイドホイールは、例えば作業媒体回路に関して作業室を半径方向内側において画定する、すなわち、作業室の経線輪郭を形成する構成部材もしくは壁部材に対する支持機能を有していてよい。

【0028】

作業室は、特に中空円環状である、すなわち作業室は、軸方向断面において流体力学的なコンバータの回転軸線の各側にリング形状を有しており、この場合、このリング形状は円環形状とは異なっていてよく、特にリング形状の全周にわたって可変の厚さもしくは可変の横断面を有していてよい。換言すると、作業媒体が通流するコンバータの作業室は、内側のリング状の経線プロファイル輪郭と外側のリング状の経線プロファイル輪郭とにより画定されており、これらの経線プロファイル輪郭は、コンバータの回転軸線を中心として対称に周方向に延びて、内部にベーンホイールが配置されたコンバータの作業室を形成している。通路幅、すなわち内側の経線プロファイル輪郭に対する外側の経線プロファイル輪郭の間隔は、特にコンバータの個々の区分における各要求に相応して、通流方向において適当な形で変化する。

【0029】

上述した変位可能な第１のガイドホイールと、固定の第２のガイドホイールとが設けられており、さらに作業室内に第３のガイドホイールが設けられている場合には、この第３のガイドホイールは、有利には作業媒体が軸方向にのみ通流するように位置決めされている。

【0030】

好適には、第２のガイドホイールは、第１のガイドホイールよりも大きな直径上に位置決めされており、第３のガイドホイールは第１のガイドホイールよりも小さな直径上に位置決めされている。

【0031】

本発明の１つの実施形態では、少なくとも１つの第４のガイドホイールが、作業室内に設けられている。このような第４のガイドホイールは、好適には作業媒体により、斜め方向－向心方向にまたは向心方向にのみ通流される。第４のガイドホイールは、好適には第２のガイドホイールとタービンホイールとの間に、特にタービンホイールの直前に位置決めされており、これにより第４のガイドホイールのベーンの出口グリッド縁部もしくは出口縁部は、別のホイールまたはベーンが介在すること無しに、タービンホイールの入口グリッド縁部にすぐ対向している。

【0032】

このような第４のガイドホイールは特に、ただし必ずではないが、スプリッターベーンを有さない単純な第２のガイドホイールと組み合わせられる。

【0033】

もちろん、第２のガイドホイールをスプリッターベーン無しの単純なガイドホイールとして構成し、第４のガイドホイールを、第２のガイドホイールの下流側で軸方向に通流されるようにまたは軸方向－斜め方向に通流されるように位置決めすることも可能である。

【0034】

有利なのは、作業室の内径：作業室の外径の比が、０．２未満または０．１未満の場合である。１つの実施形態では、（経線輪郭の上側における）内径：外径の比は、相応して０．１である。

【0035】

好適には、ポンプホイールおよびタービンホイールの回転軸線の方の作業室の幅：作業室の外径の比は、０．５未満または０．４未満、例えば０．３８または０．４８５である。

【0036】

本発明による流体力学的なコンバータを備えたユニットは、例えば駆動機械と多相ポンプとを有しており、この場合、多相ポンプは駆動機械により駆動される。駆動機械と多相ポンプとの間の駆動結合部に、本発明による流体力学的なコンバータが設けられている。

【0037】

多相ポンプは、特に液体・ガス混合物の圧送に適しており、多相ポンプのポンプインペラの上流側にエアポケットが形成されないように対策が講じられている。これにより、ポンプのドライランが排除されている。

【0038】

好適には、多相ポンプが気体を自動的に吸い込むことができるように、多相ポンプの吸込み側は、所定の量だけ絞られている。

【0039】

このような多相ポンプにより、本発明の１つの実施形態では、特に油および／または気体が圧送される。

【0040】

本発明による流体力学的なコンバータは、例えば１．８～２．０の設計回転数比および最大２．３の作業範囲を有することができる。

【0041】

変位可能なガイドホイールのベーンは、ガイドホイール内に最大に開放された流れ通路～完全に閉じられた流れ通路を形成するために適した回転範囲内で、好適には個別に回転可能である。軸方向内側のガイドホイールが設けられている場合、このガイドホイールは、タービンホイールとポンプホイールとの間の領域に所望の経線プロファイル輪郭を形成するために設けられていてよく、さらに、変位可能なガイドホイールのガイドベーンを変位させるための構成部材を収容していてよい。

【0042】

流体力学的なコンバータの個々のベーンホイールのベーン数は、全ての要求を考慮して比較的少なく構成されていてよい。

【0043】

本発明によるコンバータは、良好な完全性を有しており、このことは、広範に及ぶ効率特性線を意味する。つまり効率は、例えば１．３～２．２の回転数比範囲において、７５％を上回ることができる。さらに効率は、１．４～２．４の回転数比範囲で７５％を上回ることもできる。回転数比は、ポンプホイールの回転数に対するタービンホイールの回転数を表す。ピーク効率は、８０～８２％であるか、またはそれどころかこれを上回っていてもよい。

【0044】

例えば７８または８０％超の最大効率を有する設計回転数比範囲は、例えば１．８～２．２である。

【0045】

ポンプホイールの圧力の数値ｐｓｉは、例えば１．２５～３であってよく、吐出量ｐｈｉは、少なくともほぼ１．１であってよい。ポンプホイールの電力消費量（ラムダ値）は、好適には少なくともほぼ０．６×１０^３である。

【0046】

ラムダ特性線は、増加する回転数比にわたり、やや下降するように構成されていてよい。

【0047】

本発明の１つの実施形態では、コンバータは、変換が常に０．７未満であるように、すなわち、結合点が存在せず、タービンホイールのトルクが回転数比範囲全体にわたりポンプホイールのトルクよりも小さくなるように構成されている。

【0048】

ポンプホイールの直前に変位可能なガイドホイールを好適に配置することは、特に良好に段階付けられた特性線図を可能にし、ひいてはコンバータの出力伝達に良好な影響を及ぼし得るということを可能にする。段階付けとは、調整ホイールベーン（第１のガイドホイールのベーン）の回転角度に比例する、ポンプホイールの電力消費量およびタービンホイールトルクの個々の特性線の間隔を意味する。この場合、ポンプホイールの直前に変位可能なガイドホイールを配置することは、作業媒体回路内に適宜に位置決めされていれば、遠心方向にのみ通流されるガイドホイールによっても、軸方向に通流されるガイドホイールによっても達成され得る。

【0049】

流体力学的なコンバータは、好適には回転数を制限するようになっている、すなわち、回転数が作業範囲回転数比の上限を上回って増加すると、タービンホイールは、作業媒体の循環質量流の破壊をもたらし、ひいてはこれに関連して即座に限界点に達する。特に流体力学的なコンバータは、回転数比が３を上回ると、コンバータ自体が回転数を制限するようになっている。

【0050】

ベーンホイールの配置、特にポンプホイールおよびタービンホイールの位置決めは、１．８～２．０の範囲内の、タービンホイール回転数とポンプホイール回転数との間の設計回転数比、ならびに最大２．３の作業範囲を可能にするように行われる。よってこの形式のコンバータは、高速回転式のコンバータである。

【0051】

以下に、本発明を実施例と図面とに基づき例示的に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】本発明による高速回転式の流体力学的なコンバータの実施例を示す図である。

【図2】駆動機械と、流体力学的なコンバータと、多相ポンプとを備えた本発明によるユニットの実施例を示す図である。

【図3】ベーンホイールの配置が変更された、図１に対応する別の図である。

【図4】第２のガイドホイールのスプリッターベーンを備えたベーンホイールのユニットが設けられた、図３に対応する図である。

【0053】

図１には、回転軸線８の一方の側の、流体力学的なコンバータ１１の作業室１０の軸方向断面が略示されている。作業室は、中空円環状の作業室１０のもしくはこの作業室１０の経線プロファイルの外側の輪郭線に対してそれぞれ内径ＤＩと、外径ＤＡと、幅Ｂとを有している。

【0054】

作業室１０内には、遠心方向通流式のポンプホイール１ならびに向心方向－斜め方向通流式のタービンホイール２が配置されている。タービンホイール２の入口グリッド縁部７は、ポンプホイール１の入口グリッド縁部９よりも小さな半径上に位置している。ポンプホイール１は、作業室１０の直径のほぼ中間に配置されており、タービンホイール２は少なくとも、実質的に作業室１０の内径ＤＩまで延在している。

【0055】

タービンホイール２とポンプホイール１との間、つまり作業室１０の半径方向内側の領域には固定のガイドホイール５が配置されており、半径方向外側にやや離れたポンプホイール１の入口グリッド縁部９の上流側には変位可能なガイドホイール３が位置決めされている。さらに、作業室１０の半径方向外側の領域には、別のガイドホイール４が設けられている。

【0056】

本発明では、ポンプホイール１の上流側のガイドホイール３は第１のガイドホイール３と呼ばれ、第１のガイドホイール３は、ガイドホイール回転軸線６を中心として変位可能である。作業室１０の半径方向外側の領域に設けられたガイドホイール４は、第２のガイドホイール４と呼ばれ、第２のガイドホイール４は、２つの群のガイドベーン４．１，４．２を有しており、この場合、第２群のガイドベーン４．２の数は、第１群のガイドベーン４．１の数に比べて多くなっているかまたは等しくなっている。作業室１０の半径方向内側の領域に設けられたガイドホイール５は、第３のガイドホイール５と呼ばれる。

【0057】

第１のガイドホイール３は、入口グリッド縁部１４と出口グリッド縁部１５とを有している。出口グリッド縁部１５は、ポンプホイール１の入口グリッド縁部９にすぐ対向している。第１のガイドホイール３の入口グリッド縁部１４は、回転軸線８に対して平行に位置決めされているため、作業媒体は、第１のガイドホイール３を遠心方向にのみ通流する。

【0058】

図２には、駆動機械１２と、駆動機械１２により駆動され、液体・空気混合物または液体・気体混合物を圧送する多相ポンプ１３とを有するユニットが示されている。この場合、多相ポンプ１３の駆動は、例えば図１に略示したような、本発明に基づき構成された流体力学的なコンバータ１１を介して行われる。

【0059】

図３では、第２のガイドホイール４が単純なガイドホイールとして、すなわちスプリッターベーン無しで構成されている。代わりに第２のガイドホイール４には、作業媒体の流れ方向において下流側に第４のガイドホイール１６が後置されている。第４のガイドホイール１６は、タービンホイール２の直前に位置決めされており、図示の実施例では向心方向にのみ通流される。ただし択一的に、斜め方向－向心方向の通流部が設けられていてもよい。

【0060】

図４に示す構成では、第４のガイドホイールが再び省かれる。代わりに第２のガイドホイール４はスプリッターベーンを備えて構成されていて、第１群のガイドベーン４．１と第２群のガイドベーン４．２とを有しており、この場合、第１群のガイドベーン４．１の向きおよび／または第１群のガイドベーン４．１の数は、第２群のガイドベーン４．２の向きおよび／または第２群のガイドベーン４．２の数とは異なっている。

【符号の説明】

【0061】

１ ポンプホイール
２ タービンホイール
３ 第１のガイドホイール
４ 第２のガイドホイール
４．１ 第１群のガイドベーン
４．２ 第２群のガイドベーン
５ 第３のガイドホイール
６ ガイドホイール回転軸線
７ 入口グリッド縁部
８ 回転軸線
９ 入口グリッド縁部
１０ 作業室
１１ 流体力学的なコンバータ
１２ 駆動機械
１３ 多相ポンプ
１４ 入口グリッド縁部
１５ 出口グリッド縁部
１６ 第４のガイドホイール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】