DE1575841A1 - Mit Speicher ausgestattete Fluessigkeitskupplung - Google Patents
Mit Speicher ausgestattete FluessigkeitskupplungInfo
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Description
- "Mit Speicher ausgestattete Flüssigkeitskupplungg'
Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitskupplungen bestehend aus einem Pumpen- und einem Turbinenrad (oft auch als Leit- und Laufrad bezeichnet), die je mit einer Vielzahl radial verlaufender Wirbel bilden- der Schaufeln ausgestattet sind, wobei die Elemente innen zusammen eine Arbeitskammer bilden, die eine Arbeitsflüssigkeit, gewöhnlich Q1, enthält und wobei die beiden Elemente zur Übertraäung des Drehmomentes untereinander über FlüssIgkeitswi rbel e-::upprrlt sind, die sieh in der Arbeitskammer zwischen (den Schaufeln e@.r.s .fel.len. @.£fiifkeisi:LippltT1;8@1 (lPC genant @-3. A`#'",: gewöhnlich bei leistungsübertragenden. Artordnungen zwi- schert einem Antrieb, z.B. enerVerbrennungakraft- maachine oder einem Elektromotor und einer durch den Antrieb in Drehung versetzten Last eingeschaltet. Hier- bei tritt die Möglichkeit auf, daß das getriebene Kupplungselement überlastet wird oder durch Überlast zum Stillstand: kommt, was dazu führt, daß die Kupplung ein vielfaches des gewöhnlichen Antriebselementes auf den kntrieb aufbringt. Ein ähnliaherAberlastzustand von Kupplung und Antrieb kann -auch während des An- fahrens oder unter großer hast beh einstellen. Das Überlaetmomentdas daher-auf den Antrieb ausgeübt wird, kann - eine: ernste Beschädigung hervorrufen; es wurden bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht, durch die bei Vorhandensein solcher Beziehungen das: Maximalmoment;, das durch: die Kupplung übertragbar ist, automatisch auf einen solchen Wert begrenzt wird, da.ß die Kraftmaschine innerhalb des optimalen Geschwindig- keitsbereiches weiter läuft, indem sie ihr maximal mögliches Ausgangsdrehmoment liefert. Erfindungsgemäß soll nun: eine hydraulische .Kupplung mit Einrichtungen vorgeschlagen. werden, die automa- tisch die Fähigkeit der Ybertragung eines Drehmomentes hei .Auftreten. von-Stillstand infolge Überlast oder Überlastung des Laufrades begrenzen: Auch soll dies bei hydraulischen Kupplung der genann- ten Art unter den vorgenannten Bedingungen: -dadurch< be- grenzt werden, daß eine bestimmte Menge an Arbeits-- flüssikket ausder Arbeitskammer abgezogen- wircl. Die Erfindung geht. aus von einer Flüssigkeitskupplung mit einem Pumpen-. und- einem Turbinenrad, Wirbel bil-- - denden Schaufalnjeweils-n Pumpen- und Turbinenkammer, einem mit dem Turbinenrad drehberen: Plüss-igkeitabehäl® ter, der-auch zur. Aufnahme der ArbeitsflUsegkeit aus .- der Arbeitskammer-dientwenigstens einem Xitne%mer an einem radial sich erstreckenden Teil der Wand des - Turbinen.elementesg um die ArbeitsflUssigkeit, die längs-der-Innenwand gegen. die itnehmer fließen will, zurü.ckz.altensowie mit leitgen, die Mitnehmen' und Speicherinnenraum verbinden, durch die letzteren durch den: Mitnehmen aufgehaltene Arbeitsflüssigkeit zugeliafert wind: _ - Die Erfindung zeichnet dich durch die Plüssigkeit richtende Einrichtungen am radialen äußeren Teil der Turbinenkammer aus, die die Plüssigkeit gegen den zugeordneten Mitnehmen richtenƒ - Beispielsweise Ausfül-.tungsiormen der Erfindung sollen. nun änhaild. der Beil ic:gende-neic@°ls.u.;e: näher erläutert werden, in denen _ _ Fig. 1 eine erste Ausführungsform teilweise in der Ansicht@, teilweise im Sehnittzeigt. Der, _ obere Teil der- Figur ist ein ebener Schnitt, der_die Drehachse der Kupplung enthält: Fig. 2 ist eine perspektivische-Aneehteines Teiles der Kupplung und zeigt die Anordnung eines Mitnehmere und der äugeördneten, hiermit zu- sammenwirkenden, die Flüssigkeit richtenden- Vorrichtungen: Die Fig. 3 und--4 sind Schnitte durch zwei verschiedene in der Kupplung verwendete Ventilkonstruktionen Fig. 5 ist ein Teilechnitt,-ähnlich wie Pig: 1_ durch eine andere-Ausführungeform mit einem Speicher einstellbaren Volumen und Fig. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung der 33etrie%e@= - , weise einer =erfiüdungoget.ßeu Wüng#,. . Ähnliche Teile sind in sämtlichen F#;guren der. Zeich- nungett Xi@.@en_gleiehen Beatageaoin **e4-hu4. Die dargestellte Kupplung besteht aus einem Pumpenrad 10, das auf einer Antriebewelle 11 sitzt,, die« eich mit einem-.Antriebt: z.B.. einer Brennkraftmaschine oder einem Elektromotor verbinden läßtdie Kupplung weist weiterhin ein auf einer Abtriebewelle 13 sitzendes Turbinenrad 12 auf, die sich mit der durch die Kupp- hng antxei'bbaeen Vorrichtung verbindenfläßt. Die un mittelbar benachbarten innen gelegenen Enden der-bei- den Wellen 11-Und 13 sind gemeinsam in einem einzigen Kugellager--14 gelagert, wobei der Innenkäfig auf einem Spitzende auf einem Wellenende 11 eitzt, während. der Außexxkäfi.g in einer Bohrung, -in der. Welle 13 unter- gebracht ist. :Die beiden Kugplimgelelemente -sind um eine gemeinsame Achse A-A drehbar: Innen bilden die beiden Elemente jeweils eine Humpen- und-eine.-Turbi- neri.cammer; -beide Kammern zusammen bilden die: übliche toxoid-färmiga Arbeitskammer:- die: eine Arbeitsflüssig- kein gewöhnlich ein 01, enthält. Jede Kammer ist mit den üblichen radial- eiäh eretreokenden,-Wirhsl.erzeu- :enden: -Schaufern 15 und 16 versehen* Eine Vielzahl radial verlaufendem die. Duft bewegender Schaufeln 1'T 'sind auf derAußenwand des Pumpenrades oder MBlemente$ 10 zwischen der Außenwand und einer Ummantelung 13 be- festigtl Während der Drehung des penelementes wird mh1luft durch die Zentrifugalwirki.g der Uhptufeln Uber die Außenfläche d"es Pumenlementes in Richtung der Pfeile 19 bewegt.- Eine Pumpenradverlängerung 20 umgibt das Turbinenrad in bekannter Weise- und, hält so die: Arbetaflüseigkeit in-der Kupplung*--Eine Dich- tung 2'1 schafft eine drehbare,-flü sigkeitadiohte Ver- bindung zwischen dem axial sich erstreckenden radial-- inneren Ende 22 der Verlängerung-2a und dembenaohbar- . ten Teil der Welle 13# Die Verlängerung 20 ist mit einer toroid-förmgen Vergrößerung 23 ausgestattet und-nimmt ein vom Turbinenrad getragenes Speicher- element 24 auf; - Der Querschnitt der toroid@förmigen Arbeitskammer in einer die gemeinsame-Drehachse der beiden Elemente enthaltenden Ebene ist eine Ellipse,- deren größere Achse im wesentlichen senkrecht zur Achse' A-A -ver-- läuft, wobei die kleinere Achse praktisch-parallel hierzu: liegt. Die Innenwand der Kammer ist daher - -ebenfalls von: elliptischer Form in dieser.Ebene. soll nun In- ebeeondere- auf Fg. 1 Eezug .genommen - - werden. Es ist ein dem Turbinenelement zugaordneter Plüssigkeitsepelaher- 25 vorgesehen,, der Im Querschnitt ringförmig isst und zwischen der Außenwand deH Elementes und dem Speicheralelen24 ausgebildet $t; letzteres - ist prat°l edh. en-halen- oder ta aenföiausgebildet und 'gibt dis b3&@'3. 13. Be# dr, dargestellten - Ausführungsform handelt es sich bei diesem Element um ein einfaches Stanzteil aus dünnem Metallblech, dessen radial außen liegendes Ende 26 derart geformt iet, daß zwischen ihm und dem benachbarten Turbinen- eiement ein-.Diehtungs-O-Ring 27 umfaßt wird, während s in radie-1--innen liegender-Teil 28 so umgefalzt ist, daß er eich axial zur Welle 1.3 erstrecht und somit den-Flüssigkeitsspeicher 25 radial anordnet. Das Speicherelement 24-ist : axial durch seinen Eingriff zwischen Turbinenelementwand und einem Schnappring -29 auf der Welle 13 angeordnet, wobei die Gestalt des Speicherelementes 24 und die Anordnung des Schnappringes so gewählt ist,-daß ersteres in Axial- richturig gedehnt werden muß, damit der Schnappring auf die Welle-faßt; hiernach werden Ring und Element in enger-Berührung`miteinander aufgrund des Federungs- vermü-gens-des--Materials des Elementes gehalten. Das Element 24-ist somit nicht am Element 12 befestigt:;, es ist in der Tat auch keinerlei solche Befestigung erforderlich. Dass Turbinenrad oder -element ist an einem radial eich erstreckenden Teil seiner Wand mit einer Viel- zahl von Mitnehmern 30 versehen, die bis in die Ar- beitskammer reichen, so dafl die Fliisaigkeitsströmung- ylgs der Innenwand des Elementes unterbunden wird, wobei jeder Mitnehmer diese Flüssigkeit durch eine zu- ,#eordnete Bohrung 31 in der Wand des Elementes in das Innere des Flüssigkeitsspeichers 25 liefert: Die Aus- wahl der Anordnung solcher Mitnehmer in der Wand des Turbinenelementes-wird weiter unten genauer erläutert vrerden. Jeder Iiitnehmer ist zwischen zwei unmittelbar benach- barten Schaufeln 16 angeordnet; bei-.einer typischen Ausführungsform kann eine Kupplung mit 50 solcher Schaufeln in jedem Element 5 im gleichen Abstand von einander um die Wand des Turbinenelementes angeord- nete Mitnehmer aufweisen. Jedem Mitnehmer ist eine die Flüssigkeit richtende Einrichtung zugeordnet, welche am Eintritt in das Turbinenelement für die Flüssigkeit vom Pumpenelement vorgesehen ist. Bei der besonderen dargestellten Ausführungsform besteht. jede die Flüssigkeit richtende Einriehtuag aus einem durch eine Richt- oder_Umlei.tungeplatte 32 gebildeten Kanal, der sie zwischen dem zugeordneten unmittelbar- benachbarten Paar der Schaufeln erstreckt und darüber hinaus praktisch den gleichen Verlauf wie der benach- barte radial äußerste Teil der Wand. des Turbnenele- mentes besitzt. Der duroh-die Platte gebildete Kanal .erstreckt sich so weit.in Richtung auf-den zugeord-' neten Mitnehmer, daB unter Stillstands Bedingungen der banal die eintre Lende flüssig-.eit in eine Strömung umformen kann, die: zwangsweise gegen die Wand des Innenelementes und auf den. Mitnehmer- z;ugeri-chtet ist., während er nicht so weit reicht, dai3 eine Behinderung der- Wirbelzirriulatiön unter normalen Betriebsbedirgin- gen eintritt.. Bei-dieser usführungsf_grm-:e.rsteot_ sich.-.die Flaute 3.2 über die volle axiale Tiefe--der TurbinenKammer und radial nach innen nur um das erstsprechende -Stüc k, das wegen der gleichen Eratrecl@ung wie das benachbar- te Teil :der Turbinenwand notwendig ist.-Bei anderen Ausführungsformen können sich die 21atten.radial nach innen etwas weiter als dargestellt, -erstrecken, Kanäle mit einem Ausmaß der Erstreckung wie "-darge- - stellt, haben sich in der lexis für den beabsichtig- ten Zweck: jedoch: als sehr wirksam herauegestelltb. Bei. anderen Auaführungs"formensind darüber hinaus:-- zusätzliche Platten 32 zwischen jedem benachbarten Sohaufelpaar vorgesehen, um die Flüssigkeitsströmung sämtlicher abgeachwächter Wirbel zu vrrbeasern und nicht nur die, die auf einen-der Kitnehmer 30 auf: ` trifft. Solche zusätzlahen,Flatten32 sind inTig. 2 gaatrichelt eingezeichnet.- - Im Betrieb der "Lupplung, vre:nn beide- 'Elemente sich- in Ruhestellung befinden,. läuft die -Arbeitsflüssigkeit . aufUrund der- `u'nh@,rerllraft in den unter ten Teil der Arbeitskammer. Während vier -Drehung, d'es Pumperielemen- tes oder -fades wird die FlüssiLl-Leit uni die r;aminern:. verteilt. und die Wirbel, die. die Leistun;@ zwischen den beiden Elementen übertrafen, stellen sich-schnell ein, s.o daß ein Antriebsdrehmorn-ent auf das--Turbinen- - element gegeben wird, wodurch die Turbine-sich - dreht : und der :ipe:icher unter -der Wrivrun der-Zentrifugal- kraft durch die Bohrungen 31 entleert :wird. Unter normalen- Arbeitsb.edingungezi (d:h. .normale Arbe.i s- geschwindigkeit, normale Belastung und. etwa 2 3 ; Schlupf) stellen sich diese-Wirbel im radial äußersten Teil der Arbeitskammer ein-und besitzen-praktisch kreisförmigen Querschnitt in einer: die Achse A:A - enthaltenden Ebene, wobei eine Beg-renzung,'we durch-- die öestrichelte Linie 33 in rig. 1 eingezeichnet, gegeben ist: Die diese Wirbel bildende Flüssigkeit - -- fließt praktisch in Richtung der Pfeile 34: Diese Wirbel kommen 'nicht mit den. hltnehmern -30 in -Be- - - rührung, eo daß bei dieeem`Zuetand keinerlei Über= trageng von Arbeitaflüssigk®it ,auf den 'Speicher = - etattfndet. _ _ Wird des Turbinenelement nun.angehtl-ten7 oder- überlastet-, so stellt sich eine erhebliche Zunahme im Schlupf zwischen den Elementen ein, die @firbel be- ginnen sich radial nach innen längs. der Achse A-A zu verlängbrn und bei einer 1Lritischen Größe des Schlup- fes, abhängig von der besonderen Auslegung der Kupp- lunG, wie weiter unten im einzelnen beschrieben, wer- den sie völlig aufgebrochen und die Flüssigkeit fließt über die Innenwand: der Arbeitskammer. Haben sich die Wirbel genügend gelenkt, um durch die I-Zitnehmer 30 .aufgehalten zu werden, so beginnen letztere damit, die Flüssi-;keit zum Speicher zu überführen, wobei diese Überführung allmählich stärker wird, bis sie ein hZaximim erreicht und der Speicher sich schnell - mit Flüssigkeit füllt. An ist das Tur- binenelement stationär bzw. bewegt sich so langsam, daß nur eine ungenügende zentrifugale Entleerungs- kraft zur Verhinderung dieses Füllvorganges auftritt. Flüssigkeitswirbel stellen sich noch durch die über die Kupplungsnnenwä:nde fließende Flüssigkeit ein, das verfügbare Flüssigkeitsvolumen zu deren Bildung wird jedoch das Volumen vermindert, das in den Speicher eingetreten ist; ihre radiale Länge wird erheblich vergrößert, so d:aß sie die hier bespro- chene "abgeschwächte" Form annehmen und einen prak- tisch hohlen elliptischen Querschnitt in dieser Ebene aufvreisen, wie durch die ausgezogene Linie 35 in i ig. 1 angedeutet, wobei die F'lüssiE;l@:eit, =wie durch die Pfeile36@gezeigt, fließt. Durch geeignete Wahl der Abmessungen der Arbeitskammer bezüglich des Volumens des Speichers und des Volumens an verwende- ter Arbeitsflüssigkeit können-die abgeschwächten 'dirbel so angeordnet werden, da:3 sie lediglich das normale maximale ILusgangsdrehmoment der Antriebs- maschine übertragen, für das die Kupplung ausgelegt ist, so daß der Antrieb weiter bei optimaler Geschwin- digkeit laufen kann, bei der er dieses normale maxi- male Drehmoment erzeugt. iiiiä der die Überlast-oder den Stillstand infolge Überlast hervorrufende Zustand nachträglich korri- giert, so beginnt das Turbinenelement von neuem sich zu drehen und ruft eine Strömung des Arbeits- mediums unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zurück in den Arbeitskreie hervor sowie eins rs.schs Wiedereinstellung der normalen Flüssi,gkeitswiebels Einen ähnlichen Effekt erhält man dann, wenn die Antriebema.s-chine unter einer erheblichen Überlae't anläuft; die erste Auswirkung einer Drehung d09 Pumpenelementes*besteht also darin, die Flüssigkeit Ubet ce @lementinnenflächen fließen zu lassen, wo- bei sich@der-Speicher entsprechend schnell füllt und die abgeschwächten Wirbel sich einstellen, wenn das Turbinenelement sich nicht oder bei hohem Schlupf zwischen den Elementen dreht. Die abgeschwächten Wir- bel verbleiben so lange wie die Turbinenelementge-- schwindigkeit in genügender Weise .zur Einstellung-_ der riormal-en @dirbel zunimmt: .Das Pumpenelement ist ebenfalls mit einer die.Plüssig- heit richtenden oder-leltenden Einricritung verserien, . die an dessen radial innen gelegenem Einlaßteil vor- gesehen ist und durch lichtplatten 37 gebildete Kanäle aufweist, wobei jede Platte sich zwischen einem zugeordneten unmittelbar benachbarten Schaufel.- paar erstreckt. Vorzugsweise sind-sämtliche Räume zwischen den Schaufeln mit solchen Platten versehen, die-sich praktisch genauso weit wie der benachbarte radial am weitesten innen gelegene Teil. der .Wand des-. Pumpenelementes erstreckt. Bei dieser Ausführungsform erstecken sich die Platten Über die .gesamte axiale Länge der Pumpenkammer und verlaufen radial. -nach- innen nur um das entsprechend.e-ätück, das durch-die- gleich große-Erstreckung wie dpa Innenwand. erforder- lieh ist.-Platten dieser Form haben sich-in Praxis- für den beabsichtigten Zweck als besonders wirksam erwiesen.. Dia durch die Platten --37 .gebildeten Kanäle erstecken sich genügend weit-in das Pumpenelement hinein, so da., unter den genannten S-til_ls-tandsbe- dinL;ün@en sie die eintretende, die abr;eschwchten Yirbel bildende fliissi.,!e:it irr entsprechende @; mime . formen, die z;lan@;s@reise läncIs und pra@:tickip6@.ra@a_el zur Innen:iand des Puripeneleme:ztes geleitet werden. inordnun@und Erstrec*,un@ der J1atten ?i;, t @o . @e- ,;ä"rilt, dai; unter den normalen ttrbei_tsbedingun@en diese frei von den normalen #,Tirbeln sind und daLtit nicht arbeiten.. Auslegung und Anordnung der 1"itnehmer 30 und den Einrichtun-en 32 und 37 zum Richten der @'lüssigke@it stehen Lit einander in Beziehung, da sie zur Er- zielurig ei-Iies glatten und airkaanen Flüssigkeits- übergangs vom Arbeitskreis zum Speicher zusammen,. . wirken. Unter Gtillstands- oder Jberlastbedingun- gen ist die jeden abgeschwächten -Wirbel bildende Flüssigkeitsschicht so flach,. insbesondere am radial. äußersten Teil der Kupplung, daß in Abwesenheit.der a entsprechenden Zeiteinrichtungen die Flüssigkeits- CD .schichten leicht längs der-Schaufeloberflächen radial nach innen abgelenkt Gerden anstatt der Kon- tur der jetieiligen Kammer zu folgen. Das Anbringen. der Richtvorrichtung 32 am Antritt.zum:Turbinenele- ment stellt sicher., daß bei Stillstand die Flüssig- - keit nicht so abgelenkt -wird,- sondern zu den Mitnehmern prahtis-dh parallel zur Turbinenelementinrien;vand ge- richtet wird und eher noch in Form eines zusammen- hängenden Stromes, der wirksam hierbei zum Speicher hin, übertragen werden kann. Die Änordnunder 111 tnehmer auf dem radial sich er- strecitenden: Teil des Turbinenelementes bestimmit weit- gehend den flachen Teil der Kurve, bei dem die Dreh- momen teilcharahieristik (in Prozent) über den Schlupf (in Prozent) sufgetragexi ist. Sind sie sehr nahe an den normalen eirbeln angeordnet, so beginnen sie praktisch unmittelbar nach einer Steigerung im Schlupf wirksam zu ;,erden, während sie nicht wirksam sind bis die abgeschwächten Wirbel sich voll einge- stellt haben, falls sie an oder nahe dem radial an weitesten innen gelegenen Teil der Kupplung angeord- net sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die VIitnehmer ausreichend nahe angeordnet, um bei Vorhandensein von etwa 12 jo Schlupf wirksam zu wer- den, entsprechend einer Drehmomentübertra.gungsfähg- keit von etwa dem 218fachen Arbeitsmomentvermögens, für das die Kupplung ausgelegt ist. Man findet, daß die Form der Mitnehmer 30 so gewählt sein kann, daß sie einen bestimmenden Einfluß auf diese charakteri- stische Kurve ausübt; so können die Öffnungen 31 in ihrer Zage festgelegt werden und die Kurve wie gewünscht geändert werden, indem die radiale :Länge der Mitnehmer verändert vrird: Bei solch einer Konstruktion führen lange Mitnehmer zu einer relativ schnellen Abnahme" der Drehmomentüberträjung mit; dem Schlupf, während l#.urzf: i@_itnehmer- zu einer weniger schnellen Abnahme führen. Das Diagramm nach FiL: 6 zeit die- charakteristische iL@zrve, die ran durch eine -geeignete Aüaleiüng der i@upplunC.- erhalten mann. Zin funkte A, entsprechend 3 Schlupf unter- nörr:talen kann die Kupplung " 100 ,.i des gewünschten Drehmomentes übertragen. Am Punkte B, entsprechend et -.-ra 10 ö Schlupf, erhält man die maximale Dreruriomentübertragungsfähigkeit -von etwa 315 ä; hiernach füllt sich der Speicher bis zuin" Punkt , C, in dieser Ausführungsform entsprechen etwa 30 ä Schlupf und ein DreIunomentübertragungsvermögen von etwa 200 ; wird erreicht. Das -Drehmomentübertragungs- vermögen hat auf seinen neuen Wert hin abgenommen und bleibt bei diesem neuen- Wert praktisch konstant: Wie, ersichtlich, kann die Größe des Speichers so gewählt ` werden, da13 dies zu einem'Drehmomentübertragungsver- mögen bei `Stillstand oder Start führt, mit dein der Überläät'ehärak.terstik 'de's Elektrohutors öder der Ver= 1 brennungskrgftimaö-,äilii-äd, 'die" cde äätwehleri darstellen;: entgproehen.wr'd. Di@'ähigke'it ""ä-er* Kupplung,- das 1reli"= mdmentvermögen ini't' St, gerüng dee @-Se2@lupfee in den @" - niedrigen Schlupfbereichen zu steigern ist von er- lieblichem Vorteil; d.h. wenn die Überlast sich auf- zubauen beginnt, steigt der Schlupf und, wie in der Darstellung zusehen, wird das Drehmomentübertragunge- vermögen erheblich größer, wodurch die 1)berlastfähig- keit des Motors ausgenutzt werden kann und die Kupp- lung,so-mit-.,der Überlast. "kämpfen" und diese überwirr- den kann, anstatt, wie dies bisher der fall war, die Abtriebswelle erheblich abbremsen und möglicherweise zum Stillstand kommen zu lassen. Bei der dargestellten Ausführungsform steigt der Ab- stand zwischen jeder Platte 32 und der Turbinenelement- innenw®nd progressiv radial nach- innen an, wodurch die Konvergenz .zwischen den zugeordneten Radialschaufeln- kompensiert und der Durchlaß mit einer praktisch kon- stanten quersohnittsfläche gewährleistet-ist. In an- deren Ausführungsformen ,jedoch kann die Qu®reohntts- fläohe steigen und/oder in dieser. Richtung.abaehmen, . wodurch Richtvorrichtungen .geschaffen werdeu"die wie 'gewünscht mit den Mitnehmern zueammenwirkeno. Der--Kanal- oder Durohlaß kann- auch-durah andere.Mttel als die . . darges.@ellte: RIQhtplatte gebildet werdenR . z...-B.@.durch- ein _Rohr-;gewünschter P.ormt _ das innerhalb. &6-Er Wurbnen- .: elementea befeatigttrci,. jeweils gewünaehten Ort befinden,... x c::isc_en .-erleg In ähnlicr:e-11 Weise nimmt der- Lbstand Pla t te '37 und der Innenwand des rumpen eleiie;ites all- mänlica radial nach aü-en ab, wodurch der ensprecrLen- de Durchlaß von pra:.tiscn >:öns tan ter @=uersci@ni tv@- fläche aufrechterhalten rird; in anderen Ausfüh- rungsformen :ann Jedoch diese Fläche steigen und/ oder abne=en, - üm Richtvorrichtungen mit einer Z;e- rünschten Chara£'cteristi:_ zu liefern. Die i,ichtvor- richtunÜ rann auch anders als durch die bestimmte dargestellte nichtplatte aufgebaut sein. Indem die Richtvorrichtunöen sowohl in den Turbinen- wie in den Pumpenelementen vorgesehen werden, wird. ein fester Xedienstrom bei Start- oder Stillstands-- bedingungen infolge Überlast geschaffen und@so das sonst nicht kontrollierbare Verspritzen und Ver- sprühen vermindert.-Ba ist-daher möglich, die radiale Dicke des Stromes zu berechnen und. den Abstand d so zu wühlen, daß der Strom frei zwischen der Richt- vorrichtung und der Turbineninnenfläche durchgeht, er sollte jedoch nicht so groß sein, daß etwa weder ein Spritzen in erheblichem Maße auftritt. Die Form der Richtvorrichtungen in der Turbine ist derart, daß diene der Wirbelbahn des-Z@Iediums unter einem Abstand b' vom Mittelpunkt X_des Wirbele unter -normalen Arbeitsbedingungen entspricht'« o da,3 die itichtvorrichtunb nicht die Strömung des normalen Virbels stört. Da die Innenkontur der Pumpen- und Turbinen::_aluF;_.ern bekannt ist, genauso wie die für be- stimmte,ßetriebszustände und Kupnlun@sabmessunc;en erforderliche eienge des Arbeitsmediums, mann die Zage. des ::@t üelz@jail_ tes X genau berechnet werden. Die Länge der Lichtvox riclitung, bemessen läriL;s der lirbelbahn des l"ediuxi--z Auj3 so @;e:*ählt sein, da 3 das .1z das sti--t-lteherde (oder sich sehr langsam drehende)Tur-, bine ielement eintretende =iedium nicht Spritzen oder län.;4 der Schaufeloberfläche abgelenkt werden bann uni damit die Bildung eines massiven Strömes verhin- dern @;lürde. Der Abstand dz von der Pumpeninnenfläche für die entsprechende Richtvorri.chtunb kann ebenfalls genau- -bestiicnat xvrerden, da die Dicke des 1iediumstromes an diesem 17üikt ebenfalls bekannt ist. Wie oben beschrieben, besitzt die Arbeitskammer. praktisch elliptischen Querschnitt in einer die Achse A-A enthaltenden Ebene, wobei die kleinere Achse praktisch parallel:: zu dieser Achse verläuft. Ein in Fib1 finit 38 bezeichnetes Kammerrngvolumen, . das gestrichelt dargestellt ist, wird nicht von den normalen oder abgeschwächten Wirbeln eingenommen; es ist daher möglich, 13elü,ftunepeinrichtungen vorzusehen, die vom Pumpenelement getragen werden und das Innere der «£:upplung zu der die Kupplung um- gebenden Atmosphäre hin entlüften, indem Vorsorge dafür getroffen ist, da:3 der hinlaß zu-den Belüf- tunLovorrichtun,;en innerhalb dieses 1-tin#volumens 33 zu liegen kommt. Wie dargestellt besteht die Be- lüftunGseinricrltun" bei dieser Ausfütiruntsform aus einem in der Wand des angebrach- ten Belüftungsrohr 3,;, wobei ein unter Zentrifugal- kraft sich öffnendes Ventil 40 am äußeren Ende vor- gesehen ist. Insbesondere nach den Fig. 3 und-4 weist das Rohr 3'_? eine BelUftunk-abohrung 41 auf, deren Einlaß sich zu dem Ringvolumen 38 hin öffnet, wobei der Auslaß 43 sich über das Ventil 4Q zur um- gebenden Atmosphäre hin öffnet. Das Ventil 40 kann, wie in.Fig. 3 gezeigt; ausge- bildet sein und durch eine Kugel 44 gegen einen Sitz 45 durch eine Feder 46 geschlossen werden, während da.® Pumpenelement sich.` mit weniger als einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht, wobei der Zweck darin zu sehen ist, daß ein Austritt von Arbeite- flüssi-gkeit aus der Kupplung über das Belitftungerohr verhindert wird, wenn das Pumpenelement zur Ruhre kommt, wobei der Rohreinlaß 42 unterhalb den Are beitsflüssigkeitspiegels liegt. Während de.e Pumpenelement sIch'zu drehen beginnt, wird im Röhr 39 vorhandenes Arbeitsmedium zur -Kupplung aurücl:befördert, so dai3 hierin kein Medium mehr vorhanden ist, sobald die Pumpenge- schwindigkeit zum Öffnen des Ventiles infolge Schwer-` kraft 'ausreicht, Wobei die Schwerrräft die Kugel ge- gen d:e Torspannung der- Feder 46 drückt. bobald@ das Ventil offen ist,- wird dasnlere der `xtfzpplung be- lüftet',* wodurch ein-Äustritt v0'12 Gasen und/odef Dämpfen- unter Druck hie'r'durch .. wird. Die Ro- tationsgesenwindikeit 'des tumpenelemehtes,' bei äer das Ventil öffnet und schließt ist ncrt rirtiach, mu13 jedöclcgeringer - sein als die' Üesch-.:nd@:;he,ten, - de man erhält= wenn das Turbinenelement :üritet den' härtesten Betriabsbedngüngen arbeiten rÜui3` nämlich bei völligem Stillstand (infoläe-Überlast). Legt man "die Kupplung daher aus,' soybraueht 'die TIöd- lichkeit höher' Tnheyhdi°iieke- nicht berücl'.sich.tigt Wer- den-, s6 - das eine 'entsprechende @ermindeTÜnä 'in der'2 .' Wanddicke fereyxts" einkalkuliert ser'den' rann-, joder es können "s'chmelzba're "!tog'fen vor.esehensein.. Viele Flüssifkeitskupplurigeri verschiedensteGröße,- bei denen `-di-ä -fünp=en-urid Tü:rbi'nenräder Li'srler' gegossen' 1 oder beär-be'itet`f werden -hu3ten; "damit 'die' `notwendüeFestigkeit g'egeben@raar'die Bruches oder einer Explosion infolt,_-,e lnnendrucl: ver- hinderte, können daher unter Verwendung gestanzter oder öepreßter Elemente aus relativ dünnere tal"1- blech statt dessen hergestellt -aerden, wobei @;le.c:- zeitig eine- erhebliche Ver:r-inderun.- im "e*,ic:un.I in den Herstelhznf;stosten herbeigefährt :=,ird. Die Veri-en_ dung dünner l@eta@l@ehö.use macht es darüber hinaus möglich, daß die MIitnehmer 30 dadurch schnell@nerge- stellt werden können, da-4 sie direkt aus dem i:etah des Turbinenelenentes geschlagen ;;erden. . Fig,.. zeiät eine andere Form des zentrifu,:#,-,albetö.ti; - ten Ventils, das vorzugsweise anstelle des ix- 2iG. 3 gezeigten verwendet wird. Bei dieser anderen Ausfüh- run,gsform ist die Kugel -4 z;ischeli den ;*itz 45 und einem Kolben 47 eingesetzt, dessen i'Kopf, -;8 in Berüh- ruhe mit der Kugel durch lie Feder 116 gedrücht -wird. Die Längsachsen des Kolbens und der Feder sind pra_- visch parallel zur gemeinsamen Drehachse' der Kupplung angeordnet, wobei die Kugel sich radial nach außen senkrecht zur gemeinsamen Achse unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft bewegt, wobei sowohl die Kugel CD wie der Kolben 47 sich, in Längsrichtung gegen die entgegenairkende Vorspannungskraft voza 'rolben und. Feder sich barregen. Bei solch einer Anordnugip kann die Ausoiirkung der Zen,rifuba.lkraft auch die Feder beim -Berechnen der Rotationsgesclraindigkeit vernach-- läßigt ,Werden, die zum Öffnen des Ventils um das ge- wünschte Ausraß erforderlich ist. Die Einstellung des Federdruckes-- erhält man durch Einstellung der Zage eines awciag:es9,. gegen den die Feder Z6 anliegt. Des: 1@äpf =8 und das Anschlagelement 49 sind mit Boh- ruajen.521 versehen, durch die Gas und/oder :Dampf, die a@av dem- Kupplungsinnenraum über die Belüftungs- vorrichtun;und des Ventils `U austreten, entweichen. Bei der dargestellten Ausführungsform entleert das Belüftungsrohr 3g über das Ventil 40, welches direkt im. die un";ebende Atmosphäre austrägt. Bei der kon- struierten und getesteten Kupplung hat sich eine solche Anordnung als sehr praktisch herausgestellt, da keinerlei Arbeitsflüssigkeit aus der Kupplung längs dieses We.ges entweicht. In anderen Ausführungs- formen kann man jedoch statt dessen den Kupplungs- innenraum in einer Abteilung oder Kammer der Kupp- lung.entleeren, die ihrerseits permanent in dieser :weise in. die Umgebung entlüftet wird.. Bei gier in läig. 5 dargestellten Kupplung kann. das Volumen des Speichers 24 so verändert werden, wie erforderlich ist, um die Drehmomentleistung der Kupplung bei Stillstand (infolge Überlast) einzustellen. .üie; @@_-@teile so]-c!" ei.e2° @o-:fnunf@ sind den - 'das für den Öpecher erforderliche `"@blücllen genau entsprechend der Iierstellunü einstell- bar- -Ist und eilien -:eten Bereich der t"uerla.stdreh- .i..o,.ieiz-tleis:tüng zu üb-erdea.I@en" sowie eiie.n weiten 1:3e- iiorria.ldrer@rrrc@rrre:nt.- -ect@ entspre:enender Veri.Lai tnis se von 'eitun,#,-, zu -Libe~Lr:tdrehr:oL.ie:ntleistttrtz=,_ ... Insbesondere umfat3:t das den fpeic.-rer 25" biMende: Ce- 'hä-ts,-e ein schalenförmies Element 24- entsprechend dem iir i@z r -1 ge,2ei@ten k')'veicherelelüe_nt 2,= ,; daa innerhalb eines röhrenförmi;en axial sich erst,rec@tend,n @la'me.n-: tes- 51das an die Außerl.viand des `rurblneriele.mentes ° . - he;festigt ist, sich telescopärtig verscheb-t.: v. e -ie'rbindung zwi'scr#en, den beiden Elementen ist= duren eine: Ringwulst @% eines geeigneten elastomeren zate;r@iäls abgedic!.itet, das -radial. zwischen de:n "6.eiden Elementen: =zusanmehgedrückt wird. - In ähnl:lche# Weiee ist der unittelbabenachbarte- Teil -der 2utipenrad- - " "- ve-rlängerung 2C) durch zwei -te-lescopartiä in einander geführte Teile 23 und 5:5- unterteilt,, wbbei die. uer- bindung durch -einen -ingwulät 5¢ haus einem geeigne- t:en eIaatomeren HateriaL:a.bgcd'ichtet ist. Ein Bronze-' ring 55- umgibt die Welle 1 3 und zentriert- 'das benä Ende 2'2 des Teiles 53., , wobei -der Ring zwiachen zwei Stahlringen 53e gehalten wird., die ihre-reeite auf der Welle 1:3 durch icritiä;-j riii@e 7 .,einalten werden. Das ,h;iide 28 des i@lementes 2.1 liegt hierbei geben den uruni ttelbar benachbarten Schiiapl)rin,#: an. Die beiden Teile 23 und 53 sind starr relativ zu einander durcl. -eine Vielzahl selbst arretierender, lecr1-dichter Schrauben, zB. >8, gehalten, die am Ui@f@numdie - Teile 23 und 5' im Abstand von einander angeordnet sind und jaieils in Muttern 53 z.13. dul-ctHartlöten an der Innenfläche des Teiles 23 befestigt sind. Das Volumen des Flüssigkeitsspeichers @:7 ist durch die relativen AxialstellunGen der Teile 73 und 24 festgelebt; die: Stellung des letzteren <<:ird durch die Anschlagringe 57 bestimmt. Die Laöe der Teile 5..3wird . gleicllz-eit.ig mit der Einbringung des Teiles 54 eingestellt, so daß der Raum auDerhalb des Spei- chers und zwischen-dem Innenraum der Verlängerung 23 minimal gehalten wird. Arbeitet die Kupplung normal, so ist--der Speicher leer; bei Überlast bzw. Stillstand, wenn der Speicher voll ist, verhält sich-die Kupplung ebenfalls stationär bziv. fast so so daß die Dichtung, nur dem Gewicht der darin ent- haltenen Flissigkeit, das vernachläßigbar ist. -
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications Before (1)
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DE19661575842 Pending DE1575842A1 (de) | 1965-11-26 | 1966-11-04 | Belueftete Fluessigkeitskupplung |
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- 1966-11-04 DE DE19661575841 patent/DE1575841A1/de active Pending
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GB1146889A (en) | 1969-03-26 |
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