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Strömungskupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungskupplung, bei der ein Laufrad eine das andere Laufrad umfassende Schale trägt und die mit einer Fülleinrichtung ausgestattet ist, insbesondere auf eine schaltbare Strömungskupplung mit Füll-und Entleereinrichtung. Eine solehe Schaltkupplung arbeitet nicht mit Teilfüllungen, sondern nur entweder ganz entleert oder ganz gefüllt. Das Einbringen der Füllung, also des strömungsfähigen Mediums, kann aus einem Vorratsbehälter, beispielsweise einem Hochtank, einem Windkessel od. dgl. über eine Fülleitung geschehen, welche ein mittelbar oder unmittelbar betätigtes bzw. betätigbares Absperrorgan besitzt.
Es kann auch eine beim Füllvorgang einzuschaltende Füllpumpe vorhanden sein ; an die Stelle dieser Füllpumpe kann aber auch eine ständig laufende Pumpe treten, welche ein zusätzliches Absperrorgan besitzt. In den meisten Fällen erfolgt das Füllen der Strömungskupplung bei bereits laufender Antriebsmaschine.
Bei gewissen Kupplungstypen stellt man die Forderung nach einer Einrichtung, welche die Vollendung des Füllvorganges anzeigt, damit nach beendetem Füllvorgang auf Grund der Anzeige von Hand aus der Füllzufluss abgestellt werden kann ; an die Stelle der Handabstellung kann auch eine Vorrichtung treten, welche den Füllzufluss im richtigen Zeitpunkt automatisch unterbricht. Der dieser Forderung zugrundeliegende Gedanke ist es, unnötige Schlupfverluste bei Unterfüllung und anderseits auch Verluste an Flüssigkeits-oder Strömungsmediumvorrat bei zu langem Füllen zu vermeiden.
Als weitere Forderung tritt hiebei auf, dass eine solche Einrichtung, welche den Flüssigkeitsstand wie beispielsweise den Ölstand in der Kupplung anzeigt und/oder den Füllzufluss mittelbar oder unmittelbar beeinflusst, auf den in der Kupplung selbst bestehenden Flüssigkeitsstand reagiert, damit fehlerhafte Anzeige und gegebenenfalls fehlerhaftes Unterbrechen des Füllzuflusses vermieden werden.
Die Erfindung erfüllt sämtliche genannten Forderungen dadurch, dass von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, dass der Flüssigkeitsstand in dem mit dem Kupplungsinnenraum kommunizierenden Zwischenraum zwischen dem Sekundärrad und der Umfassungsschale annähernd und ausreichend genau ein Mass für den Füllungsgrad der Kupplung darstellt bzw. gibt.
Die Erfindung benutzt diesen Gedanken in der Weise, dass an oder in der Umfassungsschale der Kupplung mindestens eine Überlauföffnung vorgesehen ist, deren radialer Abstand von der Kupplungsachse der gewünschten Kupplungsfüllung entspricht. Die Arbeitsflüssigkeit beginnt also aus diesen Überlauföffnun- gen dann auszutreten, wenn der gewünschte Füllungsgrad erreicht ist. Vorteilhaft ist es, wenn an dem mit einer oder mehreren Überlauföffnungen versehenen Wandbereich der Umfassungsschale aussen eine ringartige, zur Kupplungsdrehachse konzentrische Fangrinne mit einem Durchmesser gleich oder grösser dem Durchmesserbereich der Überlauföffnungen angeordnet ist, so dass dieser Fangrinne die aus den Überlauf- öffnungen austretende Flüssigkeit mittelbar oder unmittelbar zufliesst.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist mit. der Fangrinne ein Flüssigkeitsstand anzeigendes Gerät zusammenwirkend angeordnet, vornehmlich in Gestalt eines feststehenden, in die Fangrinne mit seiner Mündung eintauchenden, an sich bekannten Stau- oder Schöpfrohres, wobei das Staurohr zu einem An- zeige-bzw. Impulsgebergerät führt, welches bei Bestehen eines Staudruckes im Staurohr eine Anzeige bzw. einen Impuls gibt. Bei wechselnder Drehrichtung wird ein an sich bekanntes Staurohr verwendet, das bei jeder Drehrichtung einen Staudruck erzeugt.
Der im Staurohr entstehende Druck wird also durch eine Leitung dem Anzeige- oder Steuergerät mittelbar oder unmittelbar zugeführt, das, entweder als reine
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Anzeigevorrichtung oder etwa als Kontaktmanometer oder Druckschalter ausgebildet, als Impulsgeber für das gegebenenfalls automatisch erfolgende Schliessen des Füllventiles der Strömungskupplung wirkt.
Zwischen dem Anzeige- bzw. Impulsgebergerät bzw. der Füllungsregeleinrichtung und der Mündung des Staurohres ist erfindungsgemäss ein Druckregler, gegebenenfalls in Art eines Nebenauslasses vorgese- hen, u. zw. zur Einjustierung oder auch sonstigen gewollten Einstellung der Anzeige-, Impulsgeber- und/oder Steuereinrichtung.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Axialschnitt zeigt, noch näher erläutert.
Die erfindungsgemässe Strömungskupplung besteht in bekannter Weise aus zwei Laufrädern, nämlich dem Primärrad 1 und dem Sekundärrad 2. An das Primärrad 1 ist die Umfassungsschale 3 angeflanscht oder in sonstiger Weise angeschlossen. Die Antriebswelle 4 wirkt auf das Primärrad 1, während die Ab- triebswelle 5 mit dem Sekundärrad 2 verbunden ist. Das Einbringen der Arbeitsflüssigkeit erfolgt bei- spielsweise wie üblich durch eine Fülleitung 6, welche das direkt oder auch mittelbar betätigte Füllen- til 7 besitzt, ferner über das Zuführlager 8 und die in diesem Bereich als Hohlwelle ausgebildete An- triebswelle 4 in das Kupplungsinnere. Das Füllventil 7 besitzt Grundmengeneinstellung.
Das Entleeren der Kupplung kann über gesteuerte Entleeröffnungen und-ventile 9 am Umfang der Strömungskupplung bzw. der Umfassungsschale 3 stattfinden ; hiefür können aber auch andere Einrichtungen verwendet wer- den.
Die Einrichtung zur Füllungsanzeige und/oder Füllungssteuerung besteht zunächst aus der bzw. den als Überlaufbohrungen oder -öffnungen wirkenden Bohrungen 10 in der Umfassungsschale 3, der ringarti- gen Fangrinne 11 aussen an der Umfassungsschale 3, der Verlustbohrung 12 der Fangrinne 11, dem un- bewegten Staurohr 13 mit Staurohrmündung 13', die in den inneren Ringraum der Fangrinne 11 eintaucht und der Drehrichtung zugewendet ist, dem Druckregler 16, der Leitung 14 und schliesslich dem Manome- ter oder Kontaktmanometer 15.
Die Funktion der Einrichtung ist so, dass zunächst durch Öffnen des Füllventiles 7 die Füllung der
Strömungskupplung eingeleitet wird, wobei die Arbeitsflüssigkeit entsprechend den Pfeilen p der Zeich- nung in das Innere der Kupplung einläuft. Nach Erreichen voller Füllung wird die dann zunächst noch weiter zufliessende Arbeitsflüssigkeit durch die den maximalen Füllungsstand begrenzenden Bohrungen 10 gemäss Pfeilen p'aus der Strömungskupplung austreten. Die austretende Arbeitsflüssigkeit wird an der
Aussenwand der Umfassungsschale laufend radial nach aussen geschleudert, erreicht somit die Fangrinne 11 und wird dort in einer Zone höherer Umfangsgeschwindigkeit gefangen.
Zufolge der Tatsache, dass die
Fangrinne 11 gegenüber den Bohrungen 10 axial mehr oder weniger versetzt ist (gemäss der Zeichnung nach links), und entsprechend der in diesem Bereich geneigten, d. h. etwa trichterförmig ausgestalteten
Ausbildung der Umfassungsschalenwandung, muss die gesamte aus den Bohrungen 10 ausströmende Ar- beitsflüssigkeit in die Fangrinne 11 gelangen.
Die Verlustbohrung 12, der Fangrinne 11 lässt nur relativ wenig Arbeitsflüssigkeit abströmen, so dass sich die Fangrinne 11 bzw. deren innerer Ringraum bis in Höhe der Mündung 13'des Staurohres 13 füllt.
Der an der der Flüssigkeitsströmung zugewendeten Mündung 13'entstehende Staudruck wird über das
Staurohr 13 und die Leitung 14 dem Manometer 15 zugeführt. Dieses Manometer befindet sich vorzugs- weise am Bedienungsstand der Strömungskupplung. Der Manometerausschlag zeigt die Beendigung des
Füllvorganges an, wonach das Füllventil 7 entweder von Hand geschlossen oder aber, wenn das Manome- ter 15 als Kontaktmanometer od. ähnl. Impulsgeber ausgestaltet ist, mittelbar oder unmittelbar automa- tisch durch Einwirkung des Impulses geschlossen wird, wobei die Impulsgabe durch das Organ 15 vornehm- lich auf elektrischem Wege stattfindet. Beispielsweise kann ein vom impulsgebenden Organ 15 geschlos- sener Stromkreis das Füllventil 7 durch einen Elektromagneten schlieren, wobei gegebenenfalls ein Ver- stärker zwischengeschaltet sein kann.
Es kann an Stelle elektrischer Übertragung aber auch eine bei- spielsweise pneumatische oder hydraulische Übertragung und Ausnutzung des Impulses zur Schliessung bzw. bei Absinken des Flüssigkeitsstandes in der Fangrinne, zum Öffnen des Füllventiles 7 herangezogen werden.
Mittels des Nebenauslasses 16, der beispielsweise durch eine Regelschraube 16'hinsichtlich seines
Ausflussquerschnittes einstellbar und sogar verschliessbar ist, kann man den Staudruck, der auf die Anzei- gevorrichtung, wie z. B. das Manometer 15, oder die Impulsgabeeinrichtung, wie z. B. ein Kontaktmano- meter, einwirkt, je nach Bedarf verändern und einjustieren.
Die Verlustbohrung 12, die gegebenenfalls ebenso querschnittsveränderlich bzw. -einstellbar sein kann, führt ein angemessen rasches Entleeren der Fangrinne 11 in nicht dargestellte Aufnahmeorgane her-
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bei, sobald die Kupplung entleert wird und der Zufluss an den Bohrungen 10 aufhört. Hiedurch wird die Einrichtung für den nächsten Füllvorgang funktionsbereit gemacht, u. zw. auch dann, wenn der Nebenauslass 16 völlig geschlossen ist.
Während des Betriebes läuft infolge entsprechender Grundmengeneinstellung des Füllventiles 7 stets etwas Arbeitsflüssigkeit durch die Strömungskupplung in die Fangrinne 11, so dass während des Betriebes der Staudruck an der Mündung 13'aufrecht erhalten bleibt. Dieser dauernde Durchfluss während des Betriebes ist im übrigen in den meisten Fällen schon aus Kühlungsgründen erwünscht und oft auch erforderlich. Sollte der Durchfluss ungewollt unterbrochen werden, so kann der dann erfolgende Zusammenbruch des Staudruckes an der Mündung 13'dazu ausgenutzt werden, dies anzuzeigen bzw. die Zufluss-Störung zu beheben, gegebenenfalls einen Reservezufluss einzuschalten.
Mitunter ist es wünschenswert, den durch die radiale Achsentfernung der Überlauföffnungen bestimmten Grenzwert der Kupplungsfüllung zu verändern, etwa nachträglich an einer bereits fertigen Kupplung oder aber bei der Serienfertigung von Kupplungen, die bei sonst gleicher Ausführung je unterschiedliche Maximalfü1lungen aufweisen sollen. Um ein solches Verändern oder Einstellen der maximalen Kupplungsfüllung zu erleichtern, werden nach einer Weiterbildung der Erfindung die Überlauföffnungen hinsichtlich ihres radialen Achsabstandes verstellbar ausgebildet, etwa dadurch, dass die Überlauföffnungen an einer einen radialen Schlitz der Schale 3 überdeckenden und radial verschiebbaren Platte angeordnet sind, die mittels Schrauben in verschiedenen Stellungen festklemmbar ist.
Es ist sogar denkbar, den Achsabstand der Überlauföffnungen in Abhängigkeit von einer Regelgrösse verstellbar-regelbar zu machen, indem diese Regelgrösse etwa die radiale Verschiebung der vorgenannten Platte steuert.
Weiterhin empfiehlt sich die Anordnung einer feststehenden oder auch mit einem Kupplungslaufrad umlaufenden Abschirmwand, die andere als die aus den Überlauföffnungen stammende Flüssigkeit, z. B. das Lecköl der Wellendichtungen oder die aus den Entleerventilen 9 abspritzende Kupplungsflüssigkeit, am Eintreten in die Fangrinne hindert. Andernfalls könnte mitunter das in die Fangrinne 11 gelangende Spritzöl die Funktion der erfindungsgemässenAnzeige-odersteuervorrichtung in unerwünschter Weise beeinflussen. Die Abschirmwand kann beispielsweise die Gestalt des in der Zeichnung strichpunktiert dargestellten und an der Umfassungsschale 3 befestigten Blechringes 18 haben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Strömungskupplung, bei der ein Laufrad eine das andere Laufrad umfassende Schale trägt, sowie mit einer Fülleinrichtung, insbesondere schaltbare Strömungskupplung mit Füll-und Entleereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Umfassungsschale (3) der Kupplung mindestens eine Über- lauföffnung. (10) vorgesehen ist, deren radialer Abstand von der Kupplungsachse der gewünschten Kupplungsfüllung entspricht.
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Fluid coupling
The invention relates to a fluid coupling in which one impeller carries a shell surrounding the other impeller and which is equipped with a filling device, in particular a switchable fluid coupling with filling and emptying device. Such a clutch does not work with partial fillings, but only either completely emptied or completely filled. The filling, that is, the flowable medium, can be introduced from a storage container, for example a high tank, an air chamber or the like, via a filling line which has an indirectly or directly actuated or actuatable shut-off element.
A filling pump to be switched on during the filling process can also be present; Instead of this filling pump, however, a continuously running pump can also be used, which has an additional shut-off device. In most cases, the fluid coupling is filled with the engine running.
With certain types of coupling there is a requirement for a device which indicates the completion of the filling process, so that the filling flow can be switched off manually from the display after the filling process has ended; Instead of the manual switch-off, a device can also be used which automatically interrupts the filling flow at the right time. The idea on which this requirement is based is to avoid unnecessary slippage losses in the event of underfilling and, on the other hand, also to avoid losses of liquid or flow medium supply if the filling is too long.
A further requirement here is that such a device, which displays the fluid level, such as the oil level in the clutch and / or directly or indirectly influences the filling flow, reacts to the fluid level in the clutch itself, thus erroneous display and possibly erroneous interruption of the filling inflow can be avoided.
The invention fulfills all of the above requirements by making use of the fact that the liquid level in the space between the secondary wheel and the outer shell communicating with the clutch interior is approximately and sufficiently accurate a measure of the degree of filling of the clutch.
The invention uses this concept in such a way that at least one overflow opening is provided on or in the outer shell of the coupling, the radial distance of which from the coupling axis corresponds to the desired coupling filling. The working fluid begins to emerge from these overflow openings when the desired degree of filling has been reached. It is advantageous if on the outside of the wall area of the surrounding shell, which is provided with one or more overflow openings, a ring-like collecting channel concentric to the coupling axis of rotation with a diameter equal to or greater than the diameter area of the overflow openings is arranged, so that the liquid escaping from the overflow openings can be indirectly transferred to this collecting channel or flows directly into it.
In a further embodiment of the invention is with. the collecting channel a liquid level indicating device arranged cooperating, primarily in the form of a stationary, in the collecting channel with its mouth dipping, known per se or scoop pipe, wherein the pitot tube to a display or. Pulse generator device, which gives an indication or a pulse if there is back pressure in the pitot tube. When the direction of rotation changes, a known pitot tube is used, which generates a dynamic pressure with each direction of rotation.
The pressure generated in the pitot tube is thus directly or indirectly fed through a line to the display or control device, either as a pure one
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Display device or designed as a contact manometer or pressure switch, acts as a pulse generator for the automatic closing of the filling valve of the fluid coupling, if necessary.
According to the invention, a pressure regulator, if necessary in the form of a secondary outlet, is provided between the display or pulse generator or the filling control device and the mouth of the pitot tube, and the like. between adjustment or any other desired setting of the display, pulse generator and / or control device.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention in axial section.
The fluid coupling according to the invention consists in a known manner of two running wheels, namely the primary wheel 1 and the secondary wheel 2. The surrounding shell 3 is flanged to the primary wheel 1 or connected in some other way. The drive shaft 4 acts on the primary wheel 1, while the output shaft 5 is connected to the secondary wheel 2. The working fluid is introduced, for example, as usual through a filling line 6, which has the directly or indirectly actuated filling valve 7, furthermore via the feed bearing 8 and the drive shaft 4, which is designed as a hollow shaft in this area, into the interior of the coupling. The filling valve 7 has a basic setting.
The coupling can be emptied via controlled emptying openings and valves 9 on the circumference of the fluid coupling or the surrounding shell 3; however, other devices can also be used for this.
The device for filling display and / or filling control consists first of all of the bores 10 acting as overflow bores or openings in the surrounding shell 3, the ring-like gutter 11 on the outside of the surrounding shell 3, the loss hole 12 of the gutter 11, the un- moving Pitot tube 13 with Pitot tube mouth 13 ′, which dips into the inner annular space of the collecting gutter 11 and faces the direction of rotation, the pressure regulator 16, the line 14 and finally the manometer or contact manometer 15.
The function of the device is such that initially by opening the filling valve 7 the filling of the
Fluid coupling is introduced, the working fluid flowing into the interior of the coupling according to the arrows p of the drawing. After reaching full filling, the working fluid, which then initially continues to flow in, will emerge from the flow coupling through the bores 10 delimiting the maximum filling level according to arrows p ′. The escaping working fluid is at the
The outer wall of the surrounding shell is continuously thrown radially outwards, thus reaching the gutter 11 and is caught there in a zone of higher circumferential speed.
Due to the fact that the
The gutter 11 is axially more or less offset with respect to the bores 10 (to the left in the drawing), and corresponding to the inclined in this area, d. H. designed approximately funnel-shaped
Formation of the surrounding shell wall, all of the working fluid flowing out of the bores 10 must reach the collecting channel 11.
The loss bore 12 of the collecting channel 11 allows only relatively little working fluid to flow off, so that the collecting channel 11 or its inner annular space is filled up to the level of the mouth 13 ′ of the pitot tube 13.
The dynamic pressure arising at the mouth 13 ′ facing the liquid flow is via the
Pitot tube 13 and line 14 are fed to pressure gauge 15. This manometer is preferably located at the control station of the fluid coupling. The pressure gauge reading shows that the
Filling process, after which the filling valve 7 is either closed by hand or, if the manometer 15 od as a contact manometer. Pulse generator is designed, is automatically closed indirectly or directly by the action of the pulse, the pulse generation by the organ 15 primarily taking place electrically. For example, a circuit closed by the pulse-generating element 15 can streak the filling valve 7 through an electromagnet, with an amplifier possibly being interposed.
Instead of electrical transmission, however, pneumatic or hydraulic transmission, for example, and utilization of the impulse for closing or, when the liquid level in the gutter drops, for opening the filling valve 7 can be used.
By means of the secondary outlet 16, for example by a regulating screw 16 'with regard to its
Outflow cross-section is adjustable and even closable, you can adjust the back pressure that is displayed on the display device, such as B. the manometer 15, or the pulse generating device such. B. a contact manometer acts, changes and adjusts as required.
The loss bore 12, which can also be variable or adjustable in cross section, leads to an appropriately rapid emptying of the gutter 11 in receiving organs (not shown).
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at, as soon as the coupling is emptied and the flow to the bores 10 stops. This makes the device ready for the next filling process, u. between. Even when the secondary outlet 16 is completely closed.
During operation, as a result of the corresponding basic volume setting of the filling valve 7, some working fluid always runs through the flow coupling into the gutter 11, so that the dynamic pressure at the mouth 13 ′ is maintained during operation. This continuous flow during operation is, moreover, in most cases desirable and often necessary for cooling reasons. If the flow is unintentionally interrupted, the collapse of the dynamic pressure at the mouth 13 'can then be used to indicate this or to remedy the inflow disturbance, if necessary to switch on a reserve inflow.
Sometimes it is desirable to change the limit value of the clutch filling determined by the radial axial distance of the overflow openings, for example afterwards on an already finished clutch or in the series production of clutches that should have different maximum fillings with otherwise the same design. In order to facilitate such a change or setting of the maximum clutch filling, according to a further development of the invention, the overflow openings are designed to be adjustable with regard to their radial axial spacing, for example in that the overflow openings are arranged on a radially displaceable plate that covers a radial slot in the shell 3, can be clamped in different positions by means of screws.
It is even conceivable to make the center distance of the overflow openings adjustable-controllable as a function of a controlled variable, in that this controlled variable controls the radial displacement of the aforementioned plate, for example.
Furthermore, the arrangement of a stationary shielding wall or a shielding wall running around with a clutch impeller is recommended, the other than the liquid coming from the overflow openings, eg. B. prevents the leakage oil from the shaft seals or the clutch fluid spraying out of the drain valves 9 from entering the gutter. Otherwise, the spray oil reaching the gutter 11 could sometimes have an undesirable effect on the function of the display or control device according to the invention. The shielding wall can, for example, have the shape of the sheet metal ring 18 shown in dash-dotted lines in the drawing and fastened to the surrounding shell 3.
PATENT CLAIMS:
1. A fluid coupling in which one impeller carries a shell surrounding the other impeller, and with a filling device, in particular a switchable fluid coupling with filling and emptying device, characterized in that at least one overflow opening on or in the outer shell (3) of the coupling. (10) is provided whose radial distance from the coupling axis corresponds to the desired coupling filling.