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FiussigkeitswechseIgetriebe.
Flüssigkeitswechselgetriebe zur Kraftübertragung zwischen zwei Wellen mit einem treibenden Pumpenrad und einem oder mehreren getriebenen Tnrbinenlaufschaufelkränxen. die miteinander in Reihe geschaltet sind, so dass die Kupplungsflüssigkeit in geschlossenem Kreislauf durch das Pumpenrad und die Turbinenlaufschaufelkränze umläuft, sind an sich bekannt. Gemäss der Erfindung sind die mit
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kanals verstellbar ausgebildet.
Diese Anordnung macht nicht allein eine Leitvorrichtung für das Pumpenrad entbehrlich, sondern ist auch für die Wirkungsweise des Flüssigkeitsgetriebes von entscheidender Bedeutung. Wenn z. B. ein Flüssigkeitsgetriebe gemäss der vorliegenden Erfindung für die Kraftübertragung von Dieselmasehinen angewendet wird, so kommt es hier bekanntlich darauf an, dass die Dieselmaschine möglichst ohne Belastung anfahren kann. Dieser Forderung entspricht das neue Getriebe in einfacher Weise, indem nämlich beim völligen Abschluss des Schaufelkanals im Pumpenrade überhaupt kein Kraftmoment im Flüssigkeitgetriebe auftreten kann. Die einfache Verdrehung der Laufschaufeln in die Abschlussstellung bedeutet also die völlige Entlastung des Flüssigkeitsgetriebes, ohne dass es notwendig wäre, dieses von der Welle der Dieselmaschine abzuschalten.
Nach dem Anlauf der Maschine wird durch Verdrehung der Schaufeln des Pumpenrades der Sehaufelkanal allmählich geöffnet und weiter vergrössert und dadurch das vom Flüssigkeitsgetriebe übertragene Drehmoment in beliebigen Grenzen geregelt.
Um die Schaufeln der feststehend angeordneten Turbinenlaufschaufelkränze mit stets gutem Wirkungsgrad unabhängig vom Einlaufswinkel und der Geschwindigkeit der Kupplungsflüssigkeit zu machen, sind sie zweckmässig mit einer abgerundeten Einlaufkante versehen. Falls mehrere Laufschaufelkränze verwendet werden, werden vorzugsweise die Schaufeln des dem Pumpenrad am nächsten folgenden Laufschaufelkranzes oder deren sämtlich mit einer derartigen abgerundeten Einlaufkante versehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt, durch ein Flüssigkeitswechselgetriebe nach der Erfindung ; Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Wechselgetriebe nach der Linie Il-Il in Fig. 1 ; Fig. 3 einen Einzelteil der Fig. 1 in grösserem Massstab ; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 ; Fig. 5 einige Kurven zur Erläuterung der Grundlage der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet 3 eine hohle Primärwelle eines Flüssigkeitsweehselgetriebes, die eine Scheibe 4 trägt. An dieser Scheibe 4 sind die Schaufeln 5 des Pumpenrades angebracht. Diese Schaufeln erstrecken sich mit ihrer Längsausdehnung in axialer Richtung des Wechselgetriebes und tragen an ihrem freien Ende eine ringförmige Scheibe 6, die zusammen mit der Scheibe 4 den Durchströmkanal des Pumpenrades seitlich, d. h. axial begrenzt. Auf der Sekundärwelle 7 ist eine Turbinenscheibe 8 befestigt und auf dieser Scheibe ist ein Turbinenschaufelkranz 9 angebracht, der mit dem andern Ende an einem ringförmigen, in diesem Fall hohlen Körper 10 befestigt ist. Dieser Körper 10 trägt auch noch Turbinen- schaufelkränze 11 und 12. Mit 13 und 14 sind stillstehende Leitschaufelkränze bezeichnet.
Die Flüssigkeit, in diesem Falle beispielsweise Wasser, strömt von einem mittleren Raum 14 im Wechselgetriebe in der Richtung des Pfeiles 15 zunächst durch den Pumpensehaufelkranz 5, dann durch den Turbinenschaufelkranz 12 und weiter durch den Leitschaufelkranz 13 und durch den Turbinenlaufschaufelkranz 11. Die Flüssigkeit strömt weiter durch den Leitschaufelkranz 14 und durch den Turbinenlaufschaufelkranz 9, um schliesslich den Kreislauf zu vollenden und wieder von neuem den Pumpenschaufelkranz 5 zu durch-
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strömen. Die Primärwelle. 3 kann mit der Motorwelle gekuppelt sein oder die Motorwelle selbst bilden.
Sie ist beispielsweise mittels eines auf ihr befestigten und mit einem Zahnrad 17 auf einer Welle 18 in Eingriff stehenden Zahnrades 16, somit durch eine mechanische Übersetzung mit der Motorwelle verbunden, die entweder mit der Welle 18 zusammengekuppelt ist oder diese selbst bilden kann. Innerhalb der hohlen Primäl'Welle. 3 ist eine Welle 20 vorgesehen, die mit der Welle 3 umläuft. Die Welle 20 hat am äusseren Ende ein Gewinde 21 mit grosser Steigung. Auf dieses Gewinde ist eine mit inneren Gewinden versehene Hülse 22 aufgeschraubt (siehe auch Fig. 2). Durch Verschieben der Hülse 22 in der Längsrichtung der Welle 20 wird diese letztere mittels des Gewindes 21 zur hohlen Primärwelle 3 verdreht.
Zur Verschiebung der Hülse 22 dient ein sie umgebender, stillstehend angebrachter Ring 24. Der Ring 24
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wird durch den Hebel 26 in axialer Richtung verschoben. Normalerweise drehen sieh die PrimHrwt'lle 3. die Welle 20 und die Hülse 22 mit derselben Geschwindigkeit. Die Verdrehung der Welle 20 s : es ; enüber der Welle 3 durch die Hülse 22 und den Hebel 26 kann auch während des Umlaufens der Wellen geschehen. Die relative Drehung der Wellen wird zur Umstellung der Pumpenschaufeln 5 ausgenutzt. was gelegent- lich der folgenden Beschreibung der Fig. 3 näher erläutert wird. in derdieselben Bezugszeichen für die entsprechenden Teile wie in Fig. l und 2 verwendet sind.
Die Pumpenschaufelkränze 5, im folgenden kurz Schaufeln 5 benannt (siehe auch Fig. 4). sind gemäss der dargestellten Ausführungsform jeweils auf einem Bolzen 27 verstellbar gelagert, der gleichzeitig die Pumpenscheibe 4 und den Ring 6 zusammenhält.
Die somit zur Pumpenscheibe 4 und zur Scheibe 6 verstellbaren Schaufeln 5 sind mit ihrem einen Ende an einer Platte oder kleineren Scheibe 28 befestigt, die an ihrem inneren, der Wellenmitte zugewendeten Teil zu einem Ohr. einer Nase oder Zunge 30 ausgeformt ist. Die Welle 20 trägt an ihrem innelen Ende eine mit ihr fest verbundene, in diesem Falle kegelförmig ausgeführte Scheibe 31 mit Ausnehmungen. die die Zungen 30 umfassen und dadurch die Scheiben 28 in einer bestimmten Stellung halten. Wenn die Wellen 3 und 20 in beschriebener Weise eine relative Bewegung zueinander ausführen, führen auch die Scheiben 31 und 4 eine relative Bewegung zueinander aus, d. h. sie werden in Umfangsrichtung gegeneinander verschoben.
Dies hat zur Folge, dass die Zungen 30 der Scheiben 28 beispielsweise von der
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die Bolzen 27 gedreht und dadurch die an diesen Platten befestigten Schaufeln in eine andere Stellung gebracht, z. B. in die Stellung 5a" die durch strichpunktierte Linien in Fig. 4 angedeutet ist. Durch Ver-
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Scheiben 31 und 4 verschiedene Stellungen zueinander einnehmen werden, so dass auch die Schaufeln verschiedene Winkel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit einnehmen. Bei einer gewissen Drehzahl und (oder) bestimmten Kraftüberführung können die Schaufeln durch diese Vorrichtung derart eingestellt werden, dass die Auslasskanten der Schaufeln sich auf einem bestimmten Abstand von den Einströmungskanten 36 der Turbinenlaufschaufeln 12 befinden.
Bei andern Betriebsverhältnissen können die Schaufeln5
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schaufeln 12 entfernen oder sich ihnen nähern. Die Schaufeln 5 können sogar so eingestellt werden, dass sie in der Stellung 5 {1. den Durehströmungskanal durch die Pumpe ganz schliessen. Dadurch, dass der Kanalquerschnitt vergrössert oder vermindert werden kann, u. zw. von der grössten Durchströmungsfläche bis zur kleinsten, können unabhängig von der Drehzahl der Pumpenwelle verschieden grosse Flüssigkeitmengen die Pumpe durchströmen.
Diese Umstellung der Schaufeln kann ohne grösseren Kraftverbraueh durchgeführt werden, wenn die Schaufeln 5 nach der Erfindung um eine in ihrer Längsrichtung, d. h. senkrecht zur Durchströmungsrichtung gelegene Achse verstellbar angebracht sind, die mit der Drucklinie übereinstimmt, welche durch die Fliehkraft und den Druck der umlaufenden Flüssigkeit auf die Schaufeln entsteht.
Um den Widerstand gegen die Strömung der Flüssigkeit durch den Pumpenkanal zu vermindern, sind die Scheiben oder Platten 28 in Aussparungen in der Scheibe 4 eingelegt, so dass die den Schaufeln zugewendeten Flächen der Scheiben 28 in derselben Ebene wie die Teile der Pumpenscheibe 4 liegen, die nicht von den Scheiben 28 bedeckt werden. Es sind jedoch Höhlungen an denjenigen Stellen vorhanden, wo die Zungen 30 sich bewegen. Um die schädliche Einwirkung dieser unausgefüllten Höhlungen auf die Strömung der Flüssigkeit zu vermindern, ist die Scheibe 31 mit einer Schutzplatte 38 versehen, die diese Höhlungen bedeckt.
Diese Schutzplatte. 38 ist als Fortsetzung der in Fig. 1 dargestellten, gebogenen Scheibe 39 ausgeführt, die bezweckt, dem Kanal für die Druekflüssigkeit eine der Strömung der Flüssigkeit angepasste Form zu geben.
Fig. 5 zeigt einige in ein Koordinatensystem eingezeichnete Kurven, wobei die Abszisse die Geschwindigkeit der Sekundärwelle und die Ordinate für einige Kurven die Drehzahl der Primärwelle und für
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welle eines Flüssigkeitswechselgetriebes an, bei dem das Pumpenrad keine verstellbaren Schaufeln enthält. Diese Kurve zeigt, dass die Drehzahl der Primärwelle bei niedriger Drehzahl der Sekundärwelle bedeutend niedriger wird als bei höherer Drehzahl der Sekundärwelle. Dies ist darauf zurückzuführen, dass, wenn
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dieselbe Kraft zur Sekundärwelle übertragen werden soll, die Turbine natürlich auf Grund der niedrigen Drehzahl der Sekundärwelle der durchströmenden Flüssigkeit grösseren Widerstand darbietet.
Der Widerstand der Pumpe wird dadurch natürlich auch grösser, weshalb der Motor nicht länger die genügend hohe Drehzahl beibehalten kann. Durch Umstellung der Schaufeln für kleinere Durchströmungsmenge gibt die Pumpe bei derselben Drehzahl eine geringere Flüssigkeitsmenge ab. wobei die Turbine dem Flüssig-
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Kraft entwickeln kann. Die gerade, voll ausgezogene Linie 41 zeigt. wie die Drehzahl der Primärwelle geregelt werden kann wenn die verstellbaren Schaufeln der Pumpe mit grösserer Drehzahl der Sekundärwelle allmählich so eingestellt werden. dass ein grösserer Kanalquersehnitt erzielt wird.
Die gestrichelte Linie 42 zeigt die vom Motor an die Primärwelle abgegebene Kraft, wenn das Pumpenrad keine verstellbaren Schaufeln enthält, während die voll ausgezogene Linie 4. dieselbe Kraft zeigt, wenn das Pumpenrad derart einstellbare Schaufeln enthält. dass die Primärwelle die der Kurve 41 entsprechende Drehzahl
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das Pumpenrad keine verstellbaren Schaufeln enthält. während die Kurve 45 die zur Sekundärwelle übertragene Kraft darstellt, wenn das Pumpenrad verstellbare Schaufeln enthält. Diese Kurven beweisen, dass bei niedrigerer Drehzahl höhere Kraft zur Primärwelle übertragen werden kann als bei Getrieben mit Pumpenrad ohne verstellbare Schaufeln.
Die verstellbaren Schaufeln des Pumpenrades werden haupt-
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welle unter der normalen liegt, weshalb die Pumpensehaufeln bei höheren Drehzahlen diejenige Stellung einnehmen, die nicht verstellbare Schaufeln gewöhnlich haben. Diese Stellung entspricht somit bei den in Fig. 5 dargestellten Kurven 1000 Umdr./Min. der Sekundärwelle.
Die Schaufeln können sich selbsttätig verstellen, u. zw. entweder abhängig von der Drehzahl der Sekundärwelle oder derjenigen der Primärwelle. Zweckmässig wird diese Verstellung von der Drehzahl der Primärwelle abhängig gemacht und so geregelt. dass die Primärwelle konstante Drehzahl beibehalten kann. Jedoch kann diese Veistellung, besonders in Fällen, wenn das Fahrzeug hauptsächlich mit grösserer Geschwindigkeit fahren soll. natürlich auch von Hand erfolgen, wobei allerdings darauf zu achten ist, dass die im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen Verhältnisse eintreten.
Die Verminderung des Durchströmungsquerschnittes kann auch dadurch erreicht werden, dass der Abstand zwischen den beiden Scheiben 4 und 6 in axialer Richtung verringert wird. Hiebei entstehen
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Die Verstellung der Schaufeln lässt sich schliesslich auch dadurch herbeiführen, dass an Stelle der oben beschriebenen relativen Drehbewegung zwischen der Primär welle, j und der in ihr angebrachten Welle 20 die relative Bewegung dieser Wellen zueinander in axialer Richtung erfolgt, die dann auf die verstellbaren Pumpenschaufeln übertragen wird.
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Fluid change gear.
Fluid change gear for power transmission between two shafts with a driving impeller and one or more driven turbine rotor blade cranes. which are connected in series with one another so that the clutch fluid circulates in a closed circuit through the pump wheel and the turbine blade rings are known per se. According to the invention are with
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channel adjustable.
This arrangement not only makes a guide device for the pump wheel unnecessary, but is also of crucial importance for the operation of the fluid transmission. If z. If, for example, a fluid transmission according to the present invention is used for the power transmission of diesel engines, it is known here that the diesel engine can start up with as little load as possible. The new transmission complies with this requirement in a simple manner, namely in that when the blade channel is completely closed in the pump wheel, no moment of force can occur in the fluid transmission. The simple rotation of the rotor blades into the final position means that the load on the fluid transmission is completely relieved without it being necessary to disconnect it from the shaft of the diesel engine.
After the machine has started up, the Sehaufelkanal is gradually opened and further enlarged by turning the blades of the pump wheel, thereby regulating the torque transmitted by the fluid transmission within any limits.
In order to make the blades of the stationary turbine blade rings with always good efficiency regardless of the inlet angle and the speed of the clutch fluid, they are expediently provided with a rounded inlet edge. If several rotor blade rings are used, the blades of the rotor blade ring closest to the impeller or all of them are preferably provided with such a rounded inlet edge.
An embodiment of the invention is shown in the drawing.
1 shows a longitudinal section through a fluid change gear according to the invention; FIG. 2 shows a vertical section through the change gear according to the line II-II in FIG. 1; 3 shows an individual part of FIG. 1 on a larger scale; FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3; 5 shows some curves to explain the basis of the invention.
In Fig. 1, 3 denotes a hollow primary shaft of a fluid change gear, which carries a disc 4. The blades 5 of the pump wheel are attached to this disk 4. These blades extend with their longitudinal extension in the axial direction of the change gear and carry at their free end an annular disc 6 which, together with the disc 4, laterally forms the throughflow channel of the pump wheel, i.e. H. axially limited. A turbine disk 8 is attached to the secondary shaft 7, and a turbine blade ring 9 is attached to this disk, the other end of which is attached to an annular, in this case hollow body 10. This body 10 also carries turbine vane rings 11 and 12. With 13 and 14 stationary guide vane rings are designated.
The liquid, in this case water, for example, flows from a central space 14 in the change gear in the direction of arrow 15, first through the pump blade ring 5, then through the turbine blade ring 12 and then through the guide vane ring 13 and through the turbine blade ring 11. The liquid continues to flow through the guide vane ring 14 and through the turbine blade ring 9, in order to finally complete the cycle and again to pass through the pump blade ring 5 again.
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stream. The primary wave. 3 can be coupled to the motor shaft or form the motor shaft itself.
It is, for example, connected to the motor shaft by means of a gear 16 attached to it and engaging with a gear 17 on a shaft 18, thus by a mechanical transmission, which is either coupled to the shaft 18 or can form it itself. Inside the hollow primal wave. 3, a shaft 20 is provided which rotates with shaft 3. The shaft 20 has a thread 21 with a steep pitch at the outer end. A sleeve 22 provided with internal threads is screwed onto this thread (see also FIG. 2). By moving the sleeve 22 in the longitudinal direction of the shaft 20, the latter is rotated by means of the thread 21 to form the hollow primary shaft 3.
A ring 24 that surrounds it and is attached in a stationary manner is used to move the sleeve 22. The ring 24
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is moved by the lever 26 in the axial direction. Normally, the primary shafts 3 rotate the shaft 20 and the sleeve 22 at the same speed. The rotation of the shaft 20 s: es; Enover the shaft 3 through the sleeve 22 and the lever 26 can also be done while the shafts are rotating. The relative rotation of the shafts is used to move the pump blades 5. which is occasionally explained in more detail in the following description of FIG. in which the same reference numerals are used for the corresponding parts as in Figs.
The pump blade rings 5, hereinafter referred to as blades 5 for short (see also FIG. 4). are adjustably mounted according to the embodiment shown on a bolt 27, which simultaneously holds the pump disc 4 and the ring 6 together.
The vanes 5, which can thus be adjusted relative to the pump disk 4 and to the disk 6, are fastened at one end to a plate or a smaller disk 28, the inner part facing the shaft center to an ear. a nose or tongue 30 is formed. The shaft 20 carries at its inner end a firmly connected to it, in this case conical disc 31 with recesses. which comprise the tongues 30 and thereby hold the discs 28 in a certain position. When the shafts 3 and 20 move relative to one another in the manner described, the disks 31 and 4 also move relative to one another, i. H. they are shifted against each other in the circumferential direction.
This has the consequence that the tongues 30 of the discs 28, for example, from the
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the bolts 27 rotated and thereby brought the blades attached to these plates in a different position, e.g. B. in the position 5a "which is indicated by dash-dotted lines in Fig. 4. By means of
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Discs 31 and 4 will assume different positions with respect to one another, so that the blades also assume different angles to the direction of flow of the liquid. At a certain speed and (or) certain force transfer, the blades can be adjusted by this device in such a way that the outlet edges of the blades are at a certain distance from the inflow edges 36 of the turbine rotor blades 12.
In other operating conditions, the blades5
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remove or approach blades 12. The blades 5 can even be adjusted so that they are in the position 5 {1. completely close the flow channel through the pump. Because the channel cross section can be increased or decreased, u. Between the largest flow area to the smallest, different amounts of liquid can flow through the pump regardless of the speed of the pump shaft.
This changeover of the blades can be carried out without a large expenditure of force if the blades 5 according to the invention by a lengthwise direction, i. H. perpendicular to the direction of flow are adjustably mounted axis that coincides with the pressure line, which is created by the centrifugal force and the pressure of the circulating liquid on the blades.
In order to reduce the resistance to the flow of the liquid through the pump channel, the disks or plates 28 are inserted into recesses in the disk 4 so that the surfaces of the disks 28 facing the blades lie in the same plane as the parts of the pump disk 4 which are not covered by the disks 28. However, there are cavities where the tongues 30 move. In order to reduce the harmful effect of these unfilled cavities on the flow of the liquid, the disc 31 is provided with a protective plate 38 which covers these cavities.
This protective plate. 38 is designed as a continuation of the curved disk 39 shown in FIG. 1, the purpose of which is to give the channel for the pressure fluid a shape adapted to the flow of the fluid.
Fig. 5 shows some curves drawn in a coordinate system, the abscissa the speed of the secondary shaft and the ordinate for some curves the speed of the primary shaft and for
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shaft of a fluid change gear in which the impeller contains no adjustable blades. This curve shows that the speed of the primary shaft is significantly lower at a low speed of the secondary shaft than at a higher speed of the secondary shaft. This is due to the fact that when
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the same force is to be transmitted to the secondary shaft that the turbine naturally offers greater resistance to the liquid flowing through due to the low speed of the secondary shaft.
The resistance of the pump is of course also greater, which is why the motor can no longer maintain the sufficiently high speed. By changing the blades for a smaller flow rate, the pump delivers a smaller amount of liquid at the same speed. with the turbine flowing
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Can develop strength. The straight, solid line 41 shows. How the speed of the primary shaft can be regulated if the adjustable blades of the pump are gradually adjusted with a higher speed of the secondary shaft. that a larger canal cross section is achieved.
The dashed line 42 shows the force delivered by the motor to the primary shaft when the impeller does not contain adjustable blades, while the solid line 4 shows the same force when the impeller contains such adjustable blades. that the primary shaft has the speed corresponding to curve 41
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the impeller does not contain adjustable blades. while curve 45 represents the force transmitted to the secondary shaft when the impeller contains adjustable blades. These curves show that higher power can be transmitted to the primary shaft at a lower speed than with gearboxes with pump impellers without adjustable blades.
The adjustable blades of the pump wheel are mainly
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wave is below the normal, which is why the pump blades at higher speeds take the position that fixed blades usually have. This position corresponds to 1000 rev / min in the curves shown in FIG. the secondary wave.
The blades can adjust automatically, u. between either depending on the speed of the secondary shaft or that of the primary shaft. This adjustment is expediently made dependent on the speed of the primary shaft and thus regulated. that the primary shaft can maintain constant speed. However, this adjustment can be made, especially in cases when the vehicle should mainly travel at greater speed. can of course also be done by hand, although care must be taken that the relationships described in connection with FIG. 5 occur.
The reduction in the flow cross-section can also be achieved by reducing the distance between the two disks 4 and 6 in the axial direction. Here arise
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Finally, the adjustment of the blades can also be brought about by the relative movement of these shafts to one another in the axial direction, which is then transferred to the adjustable pump blades, instead of the above-described relative rotary movement between the primary shaft, j and the shaft 20 attached to it becomes.