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Föttinger Kupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Föttinger-Kupplung, insbesondere für Textilmaschinen u. dgl. mit einem Arbeitsraum, einem Pumpenteil und einem Turbinenteil und mit einem mit der Drehachse der Kupplung koaxialen, seitlich gegenüber der Kupplung frei vorspringenden, bei Stillstand einen Teil der Arbeitsflüssigkeit aufnehmenden Hilfsraum sowie mindestens einem beide Räume verbindenden, zur Füllung oder Entleerung des Arbeitsraumes dienenden Verbindungskanal, wobei der Hilfsraum von einem Gehäuse gebildet ist, welches an einer quer zur Drehachse der Kupplung sich erstreckenden Aussenwand des Turbinenteiles konsolenartig befestigt ist.
Bei diesen bekannten Kupplungen ist der Hilfsraum mit dem Pumpenteil drehfest verbunden, so dass das zunächst beim Anlassen zu überwindende Trägheitsmoment sehr gross ist, weil die Masse des Pumpenteiles nicht nur durch das zusätzlich anzubringende Gehäuse des Hilfsraumes, sondern auch durch die Masse der beim Stillstand im Hilfsraum befindlichen Flüssigkeitsmenge vergrössert wird. Beim Anlassen muss der Antriebsmotor daher einen sehr grossen Widerstand überwinden, was bei elektrischen Motoren einen beträchtlichen Anlassstrom bedingt. Ausserdem wird die Flüssigkeitsmenge im am Pumpenteil befestigten Hilfsraum gleich nach dem Anlassen schnell in Drehung versetzt und durch die entstandene Fliehkraft wird sogleich der Arbeitsraum mit dieser Flüssigkeitsmenge gefüllt, so dass das zu übertragende Moment in kurzer Zeit sehr steil ansteigt.
Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, diesen Nachteil der bekannten Kupplungen zu beseitigen und insbesondere auch zu erreichen, dass die erfindungsgemässe Kupplung auch ohne irgendwelche Ventile für die Verbindungskanäle mit Sicherheit arbeiten kann.
Ein weiteres Ziel ist es, es bei solchen Kupplungen möglich zu machen, dass der Inhalt des Hilfsraumes beim Drehen des Turbinenteiles vollständig entleert wird, u. zw. so, dass auch die kleinste Flüssigkeitsmenge aus dem Hilfsraum in den Arbeitsraum strömt, wodurch die verwendete Flüssigkeitsmenge völlig ausgenutzt und ferner der Hilfsraum kleiner bemessen werden kann, was zu beträchtlichen Kostenminderungen führt.
Weitere Zwecke und Vorteile werden durch eine Föttinger-Kupplung der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Innenfläche des Mantels des Gehäuses derart kegelförmig ausgebildet ist, dass sich der Hilfsraum in der Richtung des Turbinenteils erweitert, und wobei mindestens einer der den Hilfsraum und den Arbeitsraum der Kupplung verbindenden Kanäle fluchtend mit der Innenfläche des Mantels angeordnet ist.
Weitere Eigenschaften und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Kupplung nach der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, hervor, wobei die Erfindung jedoch keineswegs auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
Es zeigen : Fig. 1 eine Kupplung in einem teilweise diametralen Schnitt einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Kupplung im diametralen Schnitt, gemäss einer zweiten Ausführungsform, Fig. 3 die Kupplung im Querschnitt im Bereich des Sammelraumes des flüssigen Mediums und Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung eine Ausführungsform des Regelorganes gemäss der Erfindung.
Mit Bezug auf diese Figuren ist ersichtlich, dass das Antriebsorgan --1-- und das angetriebene Organ --2-- der Kupplung koaxial mit dazwischen angeordneten Kugel-oder Rollenlagern--3 und 4-- od. ähnl. gleichwertiger Organe drehbar gelagert sind. Diese Antriebs- und angetriebenen Organe
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- l und 2-bilden die Reibungselemente der Kupplung und bilden zwischen sich einen Raum oder Behälter, in dem das flüssige Reibungsmittel angeordnet ist.
Auf der Welle des angetriebenen Organs --2-- ist das Organ aufgekeilt, auf das die Bewegung übertragen werden soll, wie z. B. die Riemenscheibe An das gleiche angetriebene Organ --2-- ist nach aussen koaxial mit demselben ein Körper mit zylindrischem Gehäuse-6-mit Hilfe mehrerer Bolzen --7-- mit den entsprechenden Muttern --8-- befestigt, die am Umfang angeordnet sind. Diese Bolzen --7-- weisen eine axiale Bohrung --9-- auf, so dass das Innere des Gehäuses --6-- mit dem durch die Organe-1 und 2--gebildeten Raum oder Behälter in Verbindung steht.
An einem weiter aussen liegenden Umfang stehen das Innere des Gehäuses-6-und der durch die Organe--1 und 2--gebildete Raum oder Behälter weiterhin durch fluchtend mit der äusseren Wand des Gehäuses angeordnete Bohrungen --10-- mit zu den Achsen der Bohrungen-9parallelen Achsen in Verbindung.
Die äussere Wand des Gehäuses --6-- ist kegelstumpfförmig vorgesehen, u. zw. mit gegen das Verbindungsende mit dem Organ --2- gerichteten auseinanderlaufenden Mantellinien, wo die beiden Lochreihen-9 und 10-vorgesehen sind.
Die Arbeitsweise der Kupplung ist folgende.
Durch Erhöhung und Verminderung der Drehzahl des Antriebsorgans --1-- und des angetriebenen Organs--2--erfolgt stufenweise der Durchgang der Flüssigkeit durch die Öffnungen - 9 und 10-vom Inneren des Gehäuses --6-- zu dem durch die Organe-l und 2-gebildeten Behälter oder umgekehrt, und dadurch erfolgt ein Einrücken oder ein Ausrücken, sanft und stufenweise, zwischen den Antriebs- und angetriebenen Organen.
Wenn angenommen wird, dass das angetriebene Organ anfangs stillsteht, ist die Flüssigkeit, ausser im von den Organen --1 und 2-- gebildeten Behälter, auch im Behälter-6-enthalten (die Kupplung kann mit waagrechter oder geneigter Achse, bis zu einer senkrechten Achsenlage mit dem
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mitgenommen wird, erhöht sich die Drehzahl des Gehäuses-6-, und die Flüssigkeit wird infolge der Zentrifugalkraft durch die Löcher --9 und 10-nach dem von den Organen-l und 2-gebildeten Behälter verdrängt. Dadurch vermindert sich das Gleiten zwischen dem Antriebsorgan - und dem angetriebenen Organ --2-- infolge der zwischen diesen Organen enthaltenen grösseren Flüssigkeitsmenge.
Die in Fig. 2 dargestellte Anwendungsvariante besteht darin, dass das Antriebsorgan-l-und das angetriebene Organ --2-- doppeltwirkend und axial entfernt voneinander vorgesehen sind, so dass ein Raum entsteht, in welchem ein Reibungsgetriebe --11-- eingesetzt werden kann, dessen Massen - durch die Zentrifugalkraft dazu bestimmt sind, durch Reibung, bei Verbindung der Antriebswelle mit der angetriebenen Welle, dazu beizutragen, eine im voraus festgesetzte Grenze der Drehzahl zu überwinden.
Das Verhalten im Betrieb dieser Kupplung ist analog mit dem in bezug auf die in Fig. l dargestellte Kupplung beschriebenen Verhalten.
Gemäss der Fig. 3 ist das Ende --101-- der Welle --102-- auf dem Kugellager-103gelagert. Diese Welle ist in an sich bekannter Weise einer Kupplungsscheibe zugeordnet, die beispielsweise den Antriebsteil darstellt, wogegen der angetriebene Teil durch das Aussengehäuse - -105-- der Kupplung, das die innere Schaufelstruktur --106-- aufweist, gebildet ist. Dem Aussengehäuse --105-- ist der Behälter --107-- mit Befestigungsschrauben --108-- und Muttern-109-, die in Ausnehmungen --110- in der Wand-111-des Behälters-107- liegen, zugeordnet.
Die Befestigungsschrauben weisen ein durchgehendes Loch --112-- auf. Der Behälter --107-- besitzt weiterhin eine Schauöffnung-113--, die in der der Befestigungswand des Behälters und der Kupplung gegenüberliegenden Wand ausgebildet ist und mit einem Deckel
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Verbindung. Sowohl die Löcher--112--der Befestigungsschrauben--108--als auch die Löcher - -116, 117-- münden in den mit Kupplungsscheiben versehenen Innenraum der Kupplung.
Zwischen der Wand --111-- und dem Deckel --114-- ist das den Durchlassquerschnitt der Löcher-112 und 116-regelnde Organ vorgesehen. Dieses Organ besteht, wie insbesondere Fig. 4 zeigt, aus einem Bolzen --118--, auf dessen mit Gewinden versehenen Enden Muttern-119 und
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120-aufgeschraubt sind, die es ermöglichen, im Behälter-107-eine Scheibe-121-zu montieren. Diese Scheibe ist auf dem Bolzen --118-- fest aufgekeilt und weist eine Vielzahl von Öffnungen --122--, die auf dem Aussenrand verteilt sind, und Löcher-123-auf. Die Öffnungen
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liegenDurchlassquerschnitt durch diese Löcher beliebig verändert werden kann.
Wenn man nun die Arbeitsweise der Kupplung betrachtet, so kehrt das Öl oder andere flüssige Medium, das in der Ruhestellung der Kupplung auf Grund der Schwerkraft in den unteren Bereich des
Behälters --107-- über die Öffnungen--124 und 125--abgeflossen ist, bei der Drehung der
Kupplung in den Kupplungsscheibenraum über die peripheren Öffnungen--122, 116, 117 und
123, 112--, deren Durchlassweiten beliebig mit der Scheibe --121-- geregelt werden können, auf Grund der Zentrifugalkraft zurück.
Die Zeitdauer des Wiedereintrittes des öles in den Kupplungsscheibenraum hängt folglich vom Ausmass, in welchem die Durchlassweiten der Eintrittslöcher geregelt wurden, ab, wodurch ein noch mehr abgestuftes Anlaufen der Kupplung, das von der zunehmend im Kupplungsscheibenraum vorhandenen ölmenge abhängt, erzielt wird.
Die Aussenwände des Behälters-107-sind etwas konisch verlaufend ausgebildet, damit die Zentrifugalkraft, die das Öl gegen diese Wände drückt, eine parallel zu den Wänden verlaufende Schubkomponente ermöglicht, durch welche die Beförderung des öles durch die vorerwähnten Randlöcher begünstigt wird.
Ein weiters der Fig. 3 entnehmbares konstruktives Merkmal ist dies, dass die Löcher für die Rückführung des öles in den Kupplungsscheibenraum, die mehr oder weniger durch die Scheibe --121-- geregelt wurden, in bezug auf die Schaufeln der Kupplungsscheiben selbst an einer Stelle angeordnet sind, wo letztere gegen die Drehachse der Kupplung hin enden.
Durch diese Anordnung der Eintrittslöcher behidert der Druck des öles, der in den Schaufeln der Kupplungsscheiben auftritt, in keiner Weise den allmählichen Eintritt des öles vom Aussenbehälter in den Kupplungsscheibenraum, da dieser Druck, wie leicht verständlich ist, am stärksten in den Aussenbereichen der Kupplung auftritt.
Die oben dargelegte Erfindung kann vielfach abgeändert werden, ohne dadurch den Rahmen, der Erfindung zu überschreiten. So kann beispielsweise die Anzahl der öleintrittslöcher auf dem Regelorgan gemäss Fig. 4 und in entsprechender Weise auf der Wand--111--beliebig je nach der von der Kupplung verlangten Leistung verändert werden.
In der Praxis können die verwendeten Materialien, wie auch die Abmessungen je nach den Forderungen gewählt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Föttinger-Kupplung mit einem Arbeitsraum, einem Pumpenteil und einem Turbinenteil und mit einem mit der Drehachse der Kupplung koaxialen, seitlich gegenüber der Kupplung frei vorspringenden, bei Stillstand einen Teil der Arbeitsflüssigkeit aufnehmenden Hilfsraum, sowie mindestens einem beide Räume verbindenden, zur Füllung oder Entleerung des Arbeitsraumes dienenden Verbindungskanal, wobei der Hilfsraum von einem Gehäuse gebildet ist, welches an einer quer zur Drehachse der Kupplung sich erstreckenden Aussenwand des Turbinenteiles konsolenartig
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derart kegelförmig ausgebildet ist, dass sich der Hilfsraum in der Richtung des Turbinenteiles erweitert, und dass mindestens einer (10, 122) der den Hilfsraum und den Arbeitsraum der Kupplung verbindenden Kanäle fluchtend mit der Innenfläche des Mantels (6, 107) angeordnet ist.
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