<Desc/Clms Page number 1>
Hydraulische Kupplung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydraulische Kupplungen und im besonderen auf solche für veränderliche Geschwindigkeit. Im übrigen betrifft die Erfindung hydraulische Kupplungen der kinetischen Type, welche ein Antriebsglied mit radialen oder teilweise radialen Schaufeln aufweisen, das koaxial mit einem ihm gegenüberstehenden Laufglied angeordnet ist, das gleichfalls radiale oder zum Teil radiale Schaufeln besitzt, wobei beide Glieder einen ringförmigen Arbeitsraum für die
Kupplungsflüssigkeit bilden.
Die Erfindung bezweckt, die bei der selbsttätigen Regelung zu Störungen führende unerwünschte
Eigenschaft solcher Kupplungen zu beseitigen, die durch eine Kennlinie zum Ausdruck kommt, in der das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und der Ölmenge in der Kupplung nicht als gerade Linie, sondern als Kurve erscheint.
Die erwähnten Störungen waren bei den bisher bekannten hydraulischen Kupplungen für ver- änderliche Geschwindigkeit durch die Anordnung des Kernringes verursacht, der die Ölströmung in der Kupplung, die nur teilweise gefüllt ist, sichtlich hindert, woraus die unregelmässige Wirkung folgt.
Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Bauart und damit einer verbesserten Wirkungsweise solcher Kupplungen, die eine im wesentlichen normale und ausgeglichene Ölbewegung unabhängig von der in der Kupplung vorhandenen Ölmenge ermöglicht. Gemäss der Erfindung ist der Kernring unterteilt ausgebildet. Die Kupplung nach der Erfindung kann aber auch mehrere radiale Rippen bei vollständiger Vermeidung des Kernringes aufweisen.
Auf den Zeichnungen sind mehrere bekannte Flüssigkeitskupplungen sowie auch mehrere beispielsweise Ausführungsformen der Kupplung nach der Erfindung veranschaulicht.
Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine bekannte Kupplung mit ununterbrochenem hohlem Kernring, die voll mit Flüssigkeit gefüllt ist ; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, gesehen in der Richtung der zum Arbeitsglied weisenden Pfeile der Fig. 1 nach Entfernen des Laufgliedes, den ununterbrochenen Kernring zeigend ; Fig. 3 ist ein abgewickelter Schnitt nach der bogenförmigen Linie 3-3 der Fig. 2 ; Fig. 4 zeigt diese Kupplungsbauart mit verformtem Ölkörper, sobald die Kupplung nur teilweise mit Öl gefüllt ist ; Fig. 5 ist eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine bekannte Kupplung anderer Bauart mit massivem Kernring, teilweise entleertem Arbeitsraum und verformtem Flüssigkeitskörper ; Fig. 7 zeigt eine ähnliche Ansicht der Bauart mit massivem Kernring mit mehr Flüssigkeit in der Kupplung.
Fig. 8 gibt in senkrechtem Schnitt eine Kupplung gemäss der vorliegenden Erfindung wieder, Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch diese Kupplung nach Linie 9-9 der Fig. 8, der die getrennten Rippen mit dem in Abschnitte unterteilten Kernring veranschaulicht ; Fig. 10 ist ein abgewickelter Schnitt längs des Kreisbogens 10-10 der Fig. 9, Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Kupplung mit dem symmetrischen ÖlkÏrper und teilweise leerem Kupplungsraum, und Fig. 12 ist eine ähnliche Darstellung der Kupplung mit einer grösseren Ölmenge darin.
Fig. 13 zeigt eine geänderte Ausführungsform der erfindungsgemässen Kupplung mit in Abstand befindlichen bogenförmigen Versteifungsrippen, die aus einem Stück mit den radialen Platten jeder Kupplungshälfte hergestellt sind ; Fig. 14 ist ein Schnitt nach Linie 14-14 der Fig. 13, und Fig. 15 ein Schnitt nach Linie M-- ; ! J der Fig. 14. Fig. 16 zeigt schematisch einen senkrechten Schnitt durch die Kupplung nach den Fig. 13-15 mit teilweise ölfreiem Arbeitsraum, Fig. 17 eine ähnliche Ansicht der weniger entleerten
<Desc/Clms Page number 2>
Kupplung. Fig. 18 endlich gibt eine weitere, geänderte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wieder, die jener nach Fig. 15 ähnlich ist, aber keine Verstärkungs-und Leitrippen aufweist.
Üblicherweise werden die bekannten Kupplungen mit kernartigen Leitgliedern versehen, die, als napfartig vertiefte Ringe ausgebildet, an den Schaufeln des Antriebs-und des Laufgliedes angebracht sind und einander derart gegenüberliegen, dass sie einen Ring von annähernd kreisförmigem Querschnitt bilden. So ist z. B. eine der bekannten Kupplungen mit einen Kern bildenden Leitringen versehen. Die Schaufeln dieser Kupplung setzen sieh hiebei im Kernhohlraume fort. Bei einer andern Kupplung dagegen ist der Kerninnenraum nicht mit Schaufeln versehen. Bei den Kupplungen mit napfartige Kernleitringen sind diese gewöhnlich mit flachen, den Kern ausfüllenden Platten versehen, die das Innere des Kernes gegen die Flüssigkeitsströmung verschliessen, oder die kernartigen Leitringe sind anstatt hohl massiv ausgebildet.
Hydraulische Kupplungen dieser Art sind aber in gewisser Hinsicht mangelhaft. Wird z. B. eine solche Kupplung, die mit einer Einrichtung zum Konstanthalten des Flüssigkeitsgehaltes während ihrer Tätigkeit versehen ist, verwendet, um einen mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden Antriebsmotor mit einer Belastung von veränderlicher Geschwindigkeit, insbesondere mit einer Belastung, etwa einen Ventilator, zu kuppeln, deren Drehmoment sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit verändert, dann weist die Kurve, die den Flüssigkeitsgehalt der Kupplung als Funktion der Schlüpfung veranschaulicht, eine Krümmung auf, da die Schlüpfung über einen beträchtlichen Füllungbereich im wesentlichen gleichbleibt.
Dies erschwert die rasche und genaue Geschwindigkeitsregelung der angetriebenen Maschine, während die Ölfüllung diesen besonderen Bereich durchläuft, und es treten Schwierigkeiten auf, wenn selbsttätig wirkende Regeleinrichtungen verwendet werden.
Das macht sich auch in den Drehmomentschlüpfungskennlinien solcher Kupplungen bei kon- stanter Geschwindigkeit des Antriebsgliedes bemerkbar, wenn die Arbeitsräume nur zum Teil mit einer gleichbleibenden Flüssigkeitsmenge gefüllt sind, was diese Kupplungen für gewisse Anwendungen zum Antriebe bei veränderlicher Belastung weniger geeignet macht als Kupplungen, die eine im wesent- lichen lineare Drehmomentschlüpfungskennlinie besitzen.
Eine andere bekannte Form hydraulischer Kupplungen mit ringförmigem Arbeitskreislauf ist nicht mit Kernleitgliedern versehen. Obgleich bei dieser Art von Kupplungen die erwähnte Kennlinie nicht ernstlich in Erscheinung tritt, treten bei dieser dafür in einem kritischen Füllungsbereich bei hoher Schlüpfung ziemlich rasche und sehr heftige Schwankungen in der Drehmomentübertragung auf.
Überdies weist diese Art von Kupplungen bei sonst gleichen Eigenschaften eine höhere Schlüpfung auf als die ersterwähnten Kupplungen, so dass sie weniger leistungsfähig ist als diese.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Ausbildung hydraulischer
Kupplungen, bei welcher die vorhin erwähnten Nachteile verringert oder beseitigt sind.
Gemäss der Erfindung weist die hydraulische Kupplung mehrere Kernleitelemente auf, die rund um die Umdrehungsaehse der Kupplung in Abstand voneinander verteilt angeordnet sind.
Diese Elemente weisen den gleichen halbkreisförmigen, hohl D-förmigen oder voll D-förmigen
Querschnitt auf wie die bekannten Kernleitglieder, unterscheiden sich aber von diesen darin, dass der Kernleitring in radiale, voneinander in Abstand befindliche Abschnitte unterteilt ist. Der verbesserte unterteilte Kernring ist vorzugsweise sowohl am Antriebsglied als auch am Laufglied der Kupplung vorgesehen. Doch kann auch nur einer der beiden Schaufeln aufweisenden Teile mit einem unterteilten Kernleitring versehen sein, der mit einem zweiten Teil mit normalem Kernleitring oder ohne Leitring vereinigt ist.
Bei einer bekannten Kupplung, wie sie etwa in den Fig. 1-7 der Zeichnung veranschaulicht ist, wird die in Rede stehende übliche nachteilige Wirkung durch den Kernring dann, wenn der Arbeitsraum der Kupplung nur zum Teil mit Öl gefüllt ist, dadurch verursacht, dass der rotierende Ölkörper abgelenkt und verformt wird. Wie durch zahlreiche sorgfältige Untersuchungen festgestellt wurde, hat dies eine Störung des funktionellen Zusammenhanges zwischen der Geschwindigkeit und der Ölmenge in der Kupplung zur Folge, so dass dieser in diagrammatischer Darstellung nicht durch eine gerade, sondern durch eine krumme Linie veranschaulicht wird.
Die Zeichnung lässt erkennen, dass in diesem Falle das Öl, wenn es den Arbeitsraum der Kupplung nur teilweise erfüllt, nicht durch den Kernring hindurchtreten kann. Die Bedeutung dieses Umstandes für die Wirkungsweise der Kupplung wurde gelegentlich der Durchführung der zuvor erwähnten Untersuchungen durch wiederholte Abänderungen der Versuchsmodell erkannt.
Die erfindungsgemässe Ausbildung ist in den übrigen Fig. 8-18 der Zeichnung wiedergegeben, welche Ausführungsformen von Kupplungen zeigen, bei welchen das Öl bei nur teilweiser Füllung des Arbeitsraumes der Kupplung ohne weiteres von einer Kupplungshälfte zur andern überströmen kann.
Obgleich es bei manchen Anordnungen sowohl für die Ölführung als auch zur Versteifung der Rippen (oder Schaufeln) wünschenswert ist, den Kernring im allgemeinen durchlaufend beizubehalten, ist es gemäss der Erfindung doch möglich, auch gar keine Verstärkungen an den Rippen (oder Schaufeln) vorzusehen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8-12 weist die Kupplung wie die bekannten Kupplungen einen Kernring auf, doch sind in diesen Schlitze eingearbeitet. Bei der Ausführungsform nach den
<Desc/Clms Page number 3>
Fig. 13-17 sind die Rippen oder Schaufeln beiderseits mit durch Guss in einem hergestellten halb- kreisförmigen Rippen versehen. Gemäss Fig. 18 der Zeichnung weisen die Rippen keinerlei Leitringe oder Verstärkungen auf.
Bei den bekannten Konstruktionen ist an der Antriebswelle 1 ein Antriebsglied 2 mit mehreren radialen Rippen 3 und 4 angeordnet, in deren Mitte sich ein Kernring 5 von halbkreisförmigem Quer- schnitt befindet, der ununterbrochen an der Vorderseite der Rippen verläuft und der einem ähnlichen
Kernring 6 von halbkreisförmigem Querschnitt gegenüberliegt, welcher von den Rippen 7 und 8 des
Laufgliedes 9 getragen wird. Mit 10 ist das Gehäuse des Antriebsgliedes und mit 11 ein Aussengehäuse bezeichnet. 12 ist die Welle des Laufgliedes. Es ist klar, dass das 01 zwischen den Kupplungshälften radial durch den Raum 12 a austritt.
Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 der Zeichnung hervorgeht, wird der umlaufende polkörper, wenn das Öl teilweise aus der Kupplung austritt, statt symmetrisch zu sein, zu einem seitlich durchhängenden oder nierenförmig gekrümmten, exzentrisch liegenden Körper deformiert, der die Ursache ist für die Unstetigkeit in dem Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und der Ölmenge in der Kupplung. Der gleiche nachteilige Effekt tritt auch bei Vorhandensein eines massiven Kernringes gemäss den Fig. 6 und 7 auf.
Gemäss der Erfindung wird der Kernring an den mit 13 bezeichneten Stellen derart unterteilt, dass jede Leitschaufel 3, 4, 7 und 8 mit einem halbkreisförmigen Abschnitt 14 versehen ist, der nach beiden Seiten der Schaufeln reicht. Zwischen den Abschnitten 14 aber befinden sich Durchlässe 13 für eine symmetrische Rotation des Ölkörpers, der seine symmetrische Gestalt nunmehr unabhängig von der Ölmenge in der Kupplung beibehalten kann, was ein gleichmässiges Verhältnis zwischen der
Geschwindigkeit und der Ölmenge in der Kupplung ergibt. Auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 13-17, bei welcher das gleiche Prinzip angewandt ist, sind die halbkreisförmigen Rippen 14a zu beiden Seiten der Schaufeln angegossen.
Gemäss Fig. 18 sind die Schaufeln ganz frei von den bei gewissen Verhältnissen überflüssigen Verstärkungs-oder Leitrippen.
Im Betrieb besitzt die eine Kupplungshälfte, wenn die Füllung nur eine teilweise ist, eine gewisse
Geschwindigkeit, und durch Hinzufügung einer kleinen Ölmenge wird diese Geschwindigkeit nicht wesentlich geändert, wenn das Öl wegen des vorhandenen Kernleitringes nicht frei zirkulieren kann, wie in den Fig. 1-7 gezeigt ist.
Wird aber so viel Öl hinzugefügt, dass die Strömung nach Fig. 5 eintritt, dann ergibt sich eine beträchtliche Änderung der Geschwindigkeit dank dem Umstand, dass das Öl bei der Einfüllung plötzlich in den Raum innerhalb des Kernringes einbricht und diesen nunmehr umspült. Von da ab wächst die Geschwindigkeit mehr oder weniger in geradem Verhältnisse mit der Ölzuführung. Es wurde festgestellt, dass zwischen den Füllungen, die in den Fig. 4 und 5 der Zeichnung veranschaulicht sind, die die Wirkung störende Ungleichförmigkeit eintritt, ebenso zwischen den Füllungen gemäss den Fig. 6 und 7.
Gemäss der Erfindung ist es möglich, dass das Öl durch den Kernleitring hindurchströmt, wenn es die Kupplung nur teilweise erfüllt. Das Öl kann vielmehr durch die gemäss den Fig. 8-12 aus dem Kernring ausgearbeiteten Schlitze 13 hindurchtreten und bei jeder Füllung frei zirkulieren. Die gleiche Wirkung tritt auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 13-17 und 18 ein.
Die erfindungsgemäss verbesserte Kupplung besitzt eine niedrigere Mindestschlüpfung als die erwähnten bekannten Kupplungen. Sie weist bei Belastungen, bei welchen in Kupplungen mit Kernleitgliedem in der Kennlinie eine störende Krümmung auftritt, keine wesentliche Krümmung dieser Art auf. Ihre die Ölmenge bei konstanter Geschwindigkeit des Antriebsgliedes als Funktion der Schlüpfung veranschaulichende Kennlinie weist vielmehr eine bessere allgemeine Form auf als die entsprechende Kennlinie der bekannten Kupplungen, insbesondere wenn die Kupplung zum Antrieb von Ventilatoren oder von andern Belastungen ähnlicher Charakteristik dient. Überdies ist die verbesserte Kupplung unkontrollierbaren Schwankungen weniger unterworfen, auch ist sie leichter herherzustellen wegen der Vereinfachung der Kerne, die zum Giessen der Schaufelelemente nötig sind.
Die Schaufeln oder Rippen, an welchen die Kernleitelemente angebracht sind, können quer durch die Enden dieser Elemente ununterbrochen durchlaufen oder quer zu diesen an einer zwischenliegenden Stelle, wenn ein Element länger ist als ein Schaufelabstand. Die in den Unterbrechungen liegenden Schaufeln reichen vorzugsweise in den Kern der Strömung.
Im übrigen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in mannigfache Weise von den beschriebenen Ausführungsformen abgewichen werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.