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Flüssigkeitskreislauf als Kupplung oder Wandler nach dem hydrodynamischen Arbeitsprinzip.
Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitskreisläufe (Kupplung oder Wandler) nach dem hydro- dynamischen Arbeitsprinzip (Föttinger-Prinzip), bei welchen ein mitumlaufender Behälter zur Aufnahme der zeitweilig nicht benötigten Arbeitsflüssigkeit eingebaut ist, und löst die Aufgabe, im Betrieb mit einfachsten Mitteln eine rasche Leerung und Füllung der Flüssigkeitskreisläufe zu bewerkstelligen.
Bei den seitherigen Ausführungen erfolgte die Ableitung der Betriebsflüssigkeit nach dem Aufnahmebehälter durch Schöpfeinrichtungen nach Art der sogenannten Spülpumpen, die in Wirksamkeit traten, sobald ein genügend grosser Geschwindigkeitsunterschied oder Schlupf zwischen der Flüssigkeit und der Schöpfeinrichtung eintrat. Dabei erfolgte der Austritt aus dem Aufnahmebehälter bei diesen bekannten Ausführungen durch dieselben Einrichtungen wie der Eintritt, sobald der Schlupf durch irgendeine Änderung der übrigen Betriebsfaktoren sich wieder verringerte. Dadurch traten entweder für das Füllen oder für das Leeren der Arbeitsräume ungünstige Verhältnisse ein.
Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung dadurch vermieden, dass für den Einund Austritt der Arbeitsflüssigkeit zwei verschiedene Wege zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Flüssigkeitskreislauf benutzt werden, so dass in jedem Fall für das Füllen und Leeren der Arbeitsräume die jeweils günstigsten Anordnungen getroffen werden können.
Weiterhin wird gemäss der vorliegenden Erfindung der Aufnahmebehälter in den Primärteil verlegt, da dieser stets mit der grösstmöglichen Geschwindigkeit umläuft und daher die dort angesammelte Betriebsflüssigkeit durch die Einwirkung der Fliehkraft unter hohem Druck zur Verfügung steht. Sofern die den Primärteil der Kupplung oder des Wandlers antreibende Maschine in der Drehzahl regelbar ist, wird der Eintritt der Arbeitsflüssigkeit aus dem mitumlaufenden Aufnahmebehälter in den Flüssigkeitskreislauf durch gegebenenfalls einstellbare Öffnungen im Primärrad lediglich unter Ausnutzung der Fliehkraft durch Verändern der Drehzahl und damit des Schlupfes zwischen den Rädern bewirkt.
Ist die Antriebsmaschine in der Drehzahl nicht regelbar, so wird zum Steuern des Aus-und Eintritts der Arbeitsflüssigkeit in dem Kreislauf bzw. in dem Aufnahmebehälter ein Ventil angeordnet, das selbsttätig oder von Hand gesteuert den Übertritt von Arbeitsflüssigkeit vom Aufnahmebehälter in den Kreislauf regelt. Am Umfang des Sekundärteiles sind Schöpfeinrichtungen angeordnet, die eine vollständige Entleerung des Arbeitskreislaufes erzielen.
Um den zur Herbeiführung der Schöpfwirkung grösseren Sehlupf zum Primär-und Sekundärteil zu erreichen, kann entweder die Drehzahl des Primärrades verringert werden oder mit dem Auslassventil des Aufnahmebehälters ein Ringschieber verbunden sein, welcher den die Kraftübertragung bewirkenden Flüssigkeitsumlauf in den Schaufelrädern drosselt oder ganz unterbricht.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Turbokupplung ohne Steuerventil, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Turbokupplung mit Steuerventil und Fig. 3 ebenfalls im Schnitt eine selbsttätige Steuerung des Abschlussventiles für den Aufnahmebehälter.
In Fig. 1 ist das Primärrad a mit dem regelbaren Antriebsmotor über die Welle al verbunden ; das Sekundärrad b ist auf der Welle bl befestigt. Die mit dem Primärrad a verbundene Kupplungsschale a2 bildet zusammen mit der Rückseite des Primärschaufelrades a den mitumlaufenden Aufnahmebehälter u, während die Kupplungsschale a3 über den Sekundärteil b herübergreift und gegen die Welle bl durch eine Stopfbüchse i abgedichtet ist. In dem Primärrad a sind Bohrungen p angeordnet,
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deren Querschnitt gegebenenfalls veränderlich ist und die eine Verbindung zwischen dem Aufnahmebehälter 1l und dem Kernraum l'herstellen. In dem Primärteil b sind Schöpfeinriehtungen m und Kanäle it vorgesehen, welche die Arbeitsflüssigkeit aus dem Getriebekreislauf an der Überlaufkante t vorbei in den Aufnahmebehälter 1l zurückleiten.
Beim Anfahren steht zunächst der Sekundärteil b der Kupplung still. Mit zunehmender Umlaufgeschwindigkeit des Primärteils a wird die in dem Aufnahmebehälter sich befindliehe Flüssigkeit durch die Bohrungen p nach dem Kernraum r gedrückt und füllt damit den Flüssigkeitskreislauf, d. h. rückt damit die Kupplung ein. Beim Sinken der Drehzahl des Antriebsmotors und damit des Primärteils a treten durch den vergrösserten Schlupf allmählich die Schöpfeinrichtungenm in Wirkung und entleeren den Kreislauf nach dem Aufnahmebehälter M.
In Fig. 2 ist das von der nicht regelbaren Antriebsmasehine angetriebene Schaufelrad mit a
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Das Schaufelrad b ist auf der Welle der anzutreibenden Maschine bl befestigt und wird von der mit dem Primärschaufelrad a verbundenen Kupplungssehale a3 umschlossen, die ihrerseits durch eine Stopfbüchse f gegen die Antriebswelle bl abgedichtet ist. Durch die Rückseite des Primärsehaufel- rades a und die mit diesem verbundene Kupplungsschale a2 wird ein Hohlraum u gebildet, der als Aufnahmebehälter für die zeitweilig nicht benötigte Betriebsflüssigkeit dient. Von diesem Aufnahmebehälter führen verschiedene Kanäle p nach dem Kupplungskernraum 1'. Diese Kanäle können durch den Ventilkörper s abgeschlossen werden.
An diesem Ventilkörper ist weiter noch ein Ringschieber)) 1 angebracht, welcher in der gezeichneten Stellung die Schaufelkanäle im Primärrad abschliesst, wobei gleichzeitig auch die nach dem Kernraum l'führenden Kanäle p abgeschlossen werden. Der Ventilkörper s kann von aussen durch eine Schubstange 7 mittels einer Verstellmuffe i in axialer Richtung verschoben werden, so dass bei einer beispielsweisen Verschiebung des Ventilkörpers s nach der Seite der Antriebswelle der Durchfluss durch die Schaufelkanäle des Primärrades a wie auch vom Aufnahmebehälter in den Kernraum 1. durch die Kanäle p freigegeben wird. Die Schubstange A ist gegen die Antriebswelle al abgedichtet.
An dem Sekundärlaufrad b sind Schöpfeinrichtungen tu angebracht, die durch Kanäle 11 mit dem Raum in der Nähe der Achse verbunden sind.
Im Augenblick des Anfahrens steht zunächst der Sekundärteil b still. Bei zunehmender Umlaufgeschwindigkeit des Primärteiles a werden die sich etwa noch zwischen den Schaufelrädern befindlichen Flüssigkeitsteile nach aussen gedrängt, von den Sehöpfeinrichtungen m erfasst und durch die Kanäle H in die Nähe der Achse geleitet, wobei sie in den Aufnahmebehälter überfliessen. Da ein Wiedereintreten der nach dem Aufnahmebehälter geführten Flüssigkeit in den Arbeitskreislauf durch den Ventilabschluss verhindert wird, so erfolgt hiedurch eine fast restlose Abführung der Betriebsflüssigkeit nach dem Auf- nahmebehälter. Das bedeutet, dass die Kupplung beim Anfahren kein Drehmoment mehr übertragen kann.
Die im Aufnahmebehälter angesammelte Betriebsflüssigkeit gelangt dort unter dem Einfluss der rotierenden Wände unter Fliehkraftdruck. Sobald nun der Ventilkörper s mittels der Verschiebe-
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zunehmender Drehzahl des Sekundärlaufrades b hört schliesslich durch die dem Flüssigkeitsdurchfluss durch die Kanäle 11 entgegenwirkende Fliehkraft die Sehöpfwirkung des Sekundärrades b vollständig auf. Der Arbeitskreislauf bleibt daher voll gefüllt, so dass die volle Übertragungsfähigkeit der Kupplung erreicht wird.
Beim Abstellen der Kupplung wird der Ventilkörper s wieder nach rechts verschoben, der Ringschieber si sperrt den Durchfluss durch die Schaufelkanäle und gleichzeitig werden die Kanäle J1 des Aufnahmebehälters wieder verschlossen. Durch die Unterbrechung des Flüssigkeitskreislaufes in den Sehaufelkanälen sinkt die Übertragungsfähigkeit der Kupplung sehr stark, so dass unter der Belastung der anzutreibenden Maschine sich die Drehzahl des Sekundärrades b stark verringert. Zufolge der Verringerung dieser Drehzahl beginnen die Sehöpfeinriehtungen m wieder zu wirken und führen die Arbeitsflüssigkeit nach dem Aufnahmebehälter zurück, so dass schliesslich ein vollständiges Entkuppeln erreicht wird und die Antriebsmaschine zum Stillstand kommt.
Um eine gute Einleitung der Flüssigkeit vom Sekundärrad b in den Aufnahmebehälter u zu erreichen, ist es zweckmässig, den Sekundärteil mit einer in den Aufnahmebehälter hineinragenden Überlaufkante t zu versehen. Es ist weiterhin zweckmässig, den Ventilkörper 8 so auszubilden, dass er gleichzeitig eine der seitlichen Begrenzungswände des Aufnahmebehälters bildet, u. zw. deshalb, weil bei einer Verschiebung des Ventilkörpers zum Zwecke der Füllung, d. h. des Einrückens der Kupplung durch diese Wand eine Verdrängerwirkung auf die im Aufnahmebehälter befindliche Fliissigkeitsmasse ausgeübt wird, wodurch die Füllung der Kupplung beschleunigt wird.
Für gewisse Zwecke kann es vorteilhaft sein, ein selbsttätiges Ein-und Ausschalten der Kupplung in Abhängigkeit der Antriebs-oder Abtriebsdrehzahl oder des Schlupfes zu ermöglichen. Dies
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kann etwa in der Weise verwirklicht werden, dass, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Art Fliehkraftschalter e eingebaut wird, der bei Überschreitung einer gewissen Drehzahl den Ventilkörper s verschiebt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitskreislauf als Kupplung oder Wandler nach dem hydrodynamischen Arbeitsprinzip mit umlaufendem Behälter zur Aufnahme der zeitweilig nicht benötigten Arbeitsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang aus dem Aufnahmebehälter in den Arbeitskreislauf durch ein Absperrorgan (s) steuerbar ist.