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Strömungskupplung mit Belüftungskanal
Der Erfindung bezieht sich auf eine Strömungskupplung mit einer zur zeitweisen Aufnahme von Arbeitsflüssigkeit beim selbsttätigen Teilentleeren desArbeitsraumes während des Betriebes dienenden Kammer, die mindestens zu einem wesentlichen Teil von mit dem Pumpenrad umlaufenden Wänden gebildet
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rem und grossem Schlupf ausgesetzten und mit der Kammer verbundenen Raum und mit einem die Kammer mit dem Arbeitsraum verbindenden Belüftungskanal.
Im Stillstand der Kupplung fliesst infolge der Schwerkraft ein Teil der Arbeitsflüssigkeit in die Kammer, so dass sich während des nachfolgenden Anlaufvorganges wegen der nur teilweisen Füllung des Arbeitsraumes eine geringere Kraftübertragungsfähigkeit derKupplung und demzufolge eine nur geringere Anfahrbelastung für den Antriebsmotor ergibt. Während des Anlaufvorganges steigt die Drehzahl des Pumpenrades und damit die Drehzahl der umlaufenden Kammer an, so dass sich diese unter der Wirkung der Fliehkraft der Arbeitsflüssigkeit über die Entleeröffnungen allmählich ganz oder grösstenteils in den Arbeitsraum entleert, bis dieser seine für den jeweiligen Anwendungsfall gewählte Betriebsfüllung erlangt und die Kupplung nunmehr ihre volle Übertragungsfähigkeit erreicht hat.
Tritt nun infolge sekundärseitiger Belastung ein mittlerer oder grosser Schlupf auf, so wird die Arbeitsflüssigkeit in den radial innerhalb des Arbeitsraumes liegenden Bereich und von dort in die Kammer gedrückt. Hiebei tritt eine Füllungsverminderung des Arbeitsraumes und damit ein Absinken des Übertragungsmomentes ein.
Bei solchen Strömungskupplungen, bei denen sich also die Arbeitsflüssigkeit je nach dem Betriebszustand in verschiedenen Räumen befindet, ist ein Luftaustausch zwischen dem Arbeitsraum und den mit diesem nur über verhältnismässig enge Leitungen verbundenen Räumen, d. h. eine Entlüftung des jeweils mit Arbeitsflüssigkeit sich füllenden Raumes und eine Belüftung des sich entleerenden andern Raumes für die Funktionstüchtigkeit der gesteuerten Strömungskupplung wichtig. Dies gilt in besonderem Masse für die eingangs genannte Kammer. Man hat aus diesem Grunde die arbeitsraumseitige Mündung der die Kammer mit dem Arbeitsraum verbindenden Belüftungskanäle bereits entweder im Kern des Arbeitsraumes oder in einem durch besondere Einbauten (z.
B. durch einen Einsatzring) geschaffenen künstlichen Strömungsablösungsgebiet angeordnet. Die Erfindung nutzt ebenfalls den bei der Umlenkung einer Strömung entstehenden Luftraum aus, vermeidet aber diesen Bauaufwand. Es wird vorgeschlagen, dass die arbeitsraumseitige Anschlussstelle des Belüftungskanals an der Pumpenradwandung dort angeordnet wird, wo die bei mittlerem und grossem Schlupf auftretende Ringströmung hinter dem Eintritt in die (normal ausgebildete) Pumpenradbeschaufelung, d. h. ohne entsprechende zusätzliche Hilfsmittel ein Ablösungsgebiet ausbildet.
Die bei mittlerem und grossem Schlupf auftretende Ringströmung ist eine Strömung, die zwar den normalen, d. h. den bei langsamer als das Pumpenrad umlaufenden Turbinenrad sich ausbildenden Umlaufsinn aufweist, die sich aber infolge dieses Schlupfes bis in den Raum innerhalb des Arbeitsraumes erstreckt und erst von dort in die Pumpenradbeschaufelung eintritt, wo dann ein Ablösungsgebiet, d. h. ein Gebiet ohne Flüssigkeit entsteht, das eine gute Belüftung ermöglicht. Es ist ferner zweckmässig, die arbeitsraumseitige Anschlussstelle des Belüftungskanals nach der Erfindung mit einer Leitfläche zu versehen, die bei der der normalen Strömungsrichtung entgegengesetzten Ringströmung diese teilweise über den Belüftungskanal
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in die Kammer ableitet.
Auf diese Weise kann bei nur geringem Mehraufwand der Belüftungskanal auch zur Entleerung des Arbeitsraumes der Strömungskupplung benutzt werden. Dadurch wird bei, z. B. bei Gegenstrombremsung oderblockierterAntriebswelle der Strömungskupplung, auftretender entgegengesetzter Ringströmung eine rasche Teilentleerung des Arbeitsraumes und damit ein guter Schutz vor Getriebeschäden erreicht.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand zweier Beispiele dargestellt. Hiebei zeigen Fig. l einen Längsschnitt einer Strömungskupplung mit einem Belüftungskanal und Fig. 2 einen mit einer Leitfläche versehenen Belüftungskanal.
Gemäss Fig. 1 treibt ein Kurzschlussläufer-Elektromotor 1 über eine elastische Kupplung 2 das Pumpenrad'3 einer Strömungskupplung an. Deren Turbinenrad 4 gibt das übertragene Drehmoment über die Abtriebswelle 5 an eine anzutreibende Arbeitsmaschine ab. Mit dem Pumpenrad 3 läuft eine Mitnehmerschaufeln 6a aufweisende Kammer 6 um, die sich in radialer Richtung etwa bis zum mittleren Durchmesser der Pumpenradbeschaufelung 3a erstreckt. Mit 7 ist der vom Pumpenrad 3 und Turbinenrad 4 gebildete Arbeitsraum bezeichnet. Von dem radial äusseren Bereich der Kammer 6 führen mehrere achsparallele Entleeröffnungen 8 zum Arbeitsraum. Ferner sind der Arbeitsraum 7 und die Kammer 6 durch Belüftungskanäle 13 verbunden.
Radial innerhalb des ringförmigen Ansatzes 9 am Pumpenrad 3 wird ein Raum (Stauraum 10) gebildet, in dem sich bei mittlerem und grossem Kupplungsschlupf des Turbinenrades ein Teil der zirkulierenden Flüssigkeit staut und über die an der Rückwand 10a des Stauraumes 10 angeordneten Öffnungen 12 hindurch in die Kammer 6 gelangt. Da die Durchtrittsquerschnitte aller Entleeröffnungen 8 und aller Öffnungen 12 so gewählt sind, dass von einem bestimmten Schlupfwert ab mehr Flüssigkeit durch die Öffnungen 12 in die Kammer 6 eintritt als aus dieser auf Grund der Fliehkraft durch die Entleeröffnungen 8 entweicht, wird sich die Kammer 6 füllen. Hiebei wird die in der Kammer 6 befindliche Luft über den Belüftungskanal 13 in den Arbeitsraum 7 geleitet.
Die Strömung in diesem Betriebszustand ist in der Fig. 1 durch die Pfeile 11 und 28 dargestellt. Im Gegensatz zur Ringströmung bei kleinem Schlupf (S. Pfeile 26)
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schaufelung 3a ein und bildet ein Ablösungsgebiet 25, in dessen Bereich sich die arbeitsraumseitige Mündung 24 des Belüftungskanals 13 befindet. Infolge des hiebei auftretenden Unterdruckes wird die Entlüftung der Kammer 6 über den Belüftungskanal 13 beschleunigt. Wenn der Schlupf des Turbinenrades 4 nunmehr kleiner wird, tritt die Strömung nach den Pfeilen 11 nicht mehr so ausgeprägt in Erscheinung, d. h. die Kammer 6 wird nicht mehr gefüllt, weil die Öffnungen 12 nicht mehr angeströmt werden.
Die Flüssigkeit in der Kammer 6 entweicht über die Entlecröffnungen 8 in den Arbeitsraum 7. Hiebei kann die von dort verdrängte Luft über den Belüftungskanal 13 deshalb in die Kammer 6 abströmen, weil sich auch in diesem Betriebszustand bei 25 zunächstnoch ein Ablösungs- gebiet, d. h. eine Luftblase bildet, die verhindert, dass Flüssigkeit in die Kammer 6 gedrückt wird. Erst
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Schlupf verläuft die Ringströmung wieder nach den Pfeilen 26 ; hiebei ist ein Ablösungsge-biet nicht mehr vorhanden.
Nach Fig. 2 kann die arbeitsraumseitige Anschlussstelle 24 des Belüftungskanals 13 ausserdem eine die arbeitsraumseitige Öffnung des Belüftungskanals. 13 an der Anströmseite der im normalen Sinn umlaufenden Ringströmung abschirmende Leitfläche 27 erhalten, die bei der der normalen Strömungsrichtung entgegengesetzten Ringströmung nach Pfeil 18, d. h. bei voreilendem Turbinenrad 4, diese teilweise über den Belüftungskanal 13 in die Kammer 6 ableitet. Auf diese Weise wird bei mittlerem und grossem Schlupf das Ablösungsgebiet 25 beibehalten, bei entgegengesetzter Ringströmung 18 aber ein Füllen der Kammer 6 ermöglicht, bzw. beschleunigt.
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Fluid coupling with ventilation channel
The invention relates to a fluid coupling with a chamber which is used to temporarily receive working fluid when the working space is automatically partially emptied during operation and which is formed at least to a substantial extent by walls rotating with the pump wheel
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A space exposed to a large amount of slippage and connected to the chamber and with a ventilation duct connecting the chamber to the working space.
When the clutch is at a standstill, part of the working fluid flows into the chamber as a result of gravity, so that during the subsequent start-up process, due to the only partial filling of the working space, the clutch's ability to transmit power is lower and the starting load for the drive motor is therefore lower. During the start-up process, the speed of the pump wheel and thus the speed of the rotating chamber increase, so that under the effect of the centrifugal force of the working fluid, it is gradually emptied through the drainage openings into the working area until it reaches the operating level selected for the respective application and the clutch has now reached its full transmission capability.
If a medium or large slip now occurs as a result of secondary loading, the working fluid is pressed into the area radially inside the working space and from there into the chamber. This leads to a reduction in the filling of the working space and thus a decrease in the transmission torque.
In such fluid couplings, in which the working fluid is located in different rooms depending on the operating state, an exchange of air between the working room and the rooms connected to it only via relatively narrow lines, i.e. H. a venting of the space that is filled with working fluid and a venting of the other space that is emptying is important for the functionality of the controlled fluid coupling. This applies in particular to the chamber mentioned at the beginning. For this reason, the opening on the working area side of the ventilation ducts connecting the chamber with the working area is already present either in the core of the working area or in a special built-in part (e.g.
B. by an insert ring) created artificial flow separation area arranged. The invention also uses the air space that arises when a flow is deflected, but avoids this construction effort. It is proposed that the connection point of the ventilation duct on the working space side on the pump wheel wall is arranged where the annular flow occurring with medium and high slip is behind the entry into the (normally configured) pump wheel blading, i. H. forms a relief area without appropriate additional aids.
The annular flow occurring with medium and large slip is a flow that admittedly corresponds to the normal, i.e. H. has the direction of rotation developing when the turbine wheel rotates more slowly than the pump wheel, but which, as a result of this slip, extends into the space within the working space and only from there enters the pump wheel blading, where a separation area, d. H. an area without liquid is created that allows good ventilation. It is also expedient to provide the connection point of the ventilation duct on the working space side according to the invention with a guide surface which, in the case of the annular flow opposite to the normal flow direction, partially over the ventilation duct
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discharges into the chamber.
In this way, the ventilation duct can also be used for emptying the working space of the fluid coupling with only a little additional effort. This is at, z. B. with countercurrent braking or blocked drive shaft of the fluid coupling, occurring opposite ring flow a rapid partial emptying of the working area and thus a good protection against gearbox damage.
The invention is illustrated in the drawings using two examples. FIG. 1 shows a longitudinal section of a flow coupling with a ventilation channel, and FIG. 2 shows a ventilation channel provided with a guide surface.
According to FIG. 1, a squirrel-cage electric motor 1 drives the pump wheel 3 of a fluid coupling via an elastic coupling 2. Its turbine wheel 4 emits the transmitted torque via the output shaft 5 to a work machine to be driven. A chamber 6, which has driver blades 6a and which extends in the radial direction approximately to the mean diameter of the pump wheel blading 3a, runs around the pump wheel 3. The working space formed by the pump wheel 3 and the turbine wheel 4 is designated by 7. From the radially outer region of the chamber 6, several axially parallel discharge openings 8 lead to the working space. Furthermore, the working space 7 and the chamber 6 are connected by ventilation channels 13.
A space (storage space 10) is formed radially within the annular extension 9 on the pump wheel 3, in which part of the circulating fluid accumulates with medium and high clutch slip of the turbine wheel and through the openings 12 arranged on the rear wall 10a of the storage space 10 into the Chamber 6 arrives. Since the passage cross-sections of all emptying openings 8 and all openings 12 are selected so that from a certain slip value onwards, more liquid enters chamber 6 through openings 12 than escapes from it due to centrifugal force through emptying openings 8, chamber 6 will fill . In this case, the air in the chamber 6 is passed into the working space 7 via the ventilation duct 13.
The flow in this operating state is shown in FIG. 1 by arrows 11 and 28. In contrast to the circular flow with small slip (see arrows 26)
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Blading 3a and forms a separation area 25, in the area of which the opening 24 of the ventilation duct 13 on the working space side is located. As a result of the negative pressure occurring here, the venting of the chamber 6 via the ventilation channel 13 is accelerated. If the slip of the turbine wheel 4 is now smaller, the flow according to the arrows 11 is no longer so pronounced, i.e. H. the chamber 6 is no longer filled because the openings 12 are no longer exposed to flow.
The liquid in the chamber 6 escapes through the emptying openings 8 into the working space 7. The air displaced from there can flow out through the ventilation channel 13 into the chamber 6 because in this operating state at 25 there is initially a detachment area, i.e. H. an air bubble forms which prevents liquid from being forced into the chamber 6. First
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With slip, the annular flow again follows the arrows 26; here there is no longer a replacement area.
According to FIG. 2, the connection point 24 of the ventilation duct 13 on the working space side can also be an opening of the ventilation duct on the working space side. 13 obtained on the upstream side of the in the normal sense circumferential annular flow shielding guide surface 27, which in the opposite of the normal flow direction of the annular flow according to arrow 18, d. H. when the turbine wheel 4 is in advance, it partially diverts it into the chamber 6 via the ventilation duct 13. In this way, in the case of medium and large slip, the separation area 25 is retained, but in the case of an opposing annular flow 18, the filling of the chamber 6 is made possible or accelerated.
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