AT391003B - Fluessigkeitskreislauf fuer eine hydrodynamische kupplung - Google Patents

Description

Nr. 391 003

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskreislauf für eine hydrodynamische Kupplung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein Flüssigkeitskreislauf dieser Art ist bekannt aus der Druckschrift Cr 101 "Voith-Getrieberegelkupplungen".

Der Flüssigkeitskreislauf dient zu dem Zweck, die bei der Kraftübertragung in der hydrodynamischen Kupplung entstehende Verlustwärme abzuführen und um bei Bedarf den Füllungsgrad der Kupplung zu verstellen, z. B. zwecks Veränderung des Kupplungsschlupfes (insbesondere Veränderung der Sekundär-Drehzahl). Der Umlauf der Flüssigkeit durch die Kreislaufleitung wird in der Regel ohne besondere Pumpeinrichtung in Gang gehalten; d. h. die hydrodynamische Kupplung sorgt selbst für den Flüssigkeitsumlauf, vorzugsweise mit Hilfe des für die Einstellung des Füllungsgrades vorhandenen beweglichen Schöpfrohres. Bei anderen Ausführungsformen kann auch die Pumpwirkung der Kupplungs-Schaufelräder die Flüssigkeitsströmung durch die Kreislaufleitung bewirken.

Die im Anspruch 1 erwähnte Füllpumpe bewirkt beim Anfahren der Kupplung das Füllen der Kreislaufleitung und der Kupplung mit Flüssigkeit. Während des normalen Betriebes braucht diese Füllpumpe im wesentlichen nur dann Flüssigkeit in die Kreislaufleitung zu fördern, wenn der Füllungsgrad der Kupplung erhöht werden soll. Ansonsten dient sie lediglich zum Nachspeisen einer kleinen Flüssigkeitsmenge zum Ausgleich etwaiger Flüssigkeitsverluste. Wenn durch Verstellen des Schöpfrohres eine Verringerung des Kupplungs-Füllungsgrades ausgelöst wird, dann strömt die überschüssige Flüssigkeitsmenge durch das im Anspruch 1 erwähnte Überströmventil in einen Vorratsbehälter, aus dem die Füllpumpe die Flüssigkeit wieder ansaugt.

Flüssigkeitskreisläufe der zuvor beschriebenen Art haben sich in vielen Antriebsanlagen mit hydrodynamischen Kupplungen bewährt. Jedoch hat man hin und wieder beobachtet, daß die durch die Kupplung anzutreibende Maschine (z. B. Kesselspeisepumpe) nicht mit der gewünschten Drehzahl-Stabilität läuft. Als Ursache hierfür konnte festgestellt werden, daß während des normalen Betriebes die Füllpumpe eine zu große Flüssigkeitsmenge in den Kreislauf fördert, so daß die Förder-Kapazität des Schöpfrohres überschritten wurde. Dies hatte zumindest zeitweise zur Folge, daß sich unbeabsichtigt ein zu hoher Kupplungsfüllungsgrad entstellte oder die Kupplung sogar "überflutet" wurde.

Bisher ist versucht worden, diese Gefahr der Überflutung der Kupplung und der daraus resultierenden Drehzahl-Instabilitäten dadurch zu beseitigen, daß in die Druckleitung der Füllpumpe ein Drosselelement (Blende, Drossel od. dgl.) eingebaut wird. Dieses Drosselelement wirkt jedoch nur dann in dem gewünschten Sinne, wenn ein ziemlich kleiner Drosselquerschnitt vorgesehen wird. Dieser hat dann den Nachteil zur Folge, daß beim Starten, d. h. beim Hochfahren der durch die Kupplung angetriebenen Maschine, oder bei einer später erforderlichen Erhöhung des Kupplungsfüllungsgrades (z. B. zwecks Erhöhung der Sekundär-Drehzahl) der durch das Drosselelement passierende Flüssigkeitsstrom zu klein ist. Mit anderen Worten: Das Hochfahren der anzutreibenden Maschine oder eine gewünschte Drehzahlerhöhung erfolgt zu langsam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Mit anderen Worten: Der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Flüssigkeitskreislauf soll dahingehend verbessert werden, daß die hydrodynamische Kupplung einerseits mit hoher Drehzahl-Stabilität arbeitet und andererseits beim Anfahren und bei einer gewünschten Drehzahlerhöhung möglichst rasch reagiert

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Durch diese Maßnahmen wird ein Überfluten der Kupplung mit Sicherheit verhindert und trotzdem eine schnelle Füllung der Kupplung gewährleistet, was zum Erzielen schneller Regel- und Startvorgänge erforderlich ist Durch das in der Füllpumpen-Druckleitung angeordnete fest eingestellte Drosselelement ist ein ständig offener Mindest-Durchflußquerschnitt vorhanden, der für den Ausgleich der kleinen Nachfüllmengen während des stationären Betriebes der Kupplung ausreicht. Außerdem wird durch das gemäß der Erfindung parallel zum Drosselelement angeordnete Schnellfüllventil erreicht, daß für die größeren, insbesondere für die schnellen Füll- und Regelvorgänge vorübergehend ein vergrößerter Duichflußquerschnitt zur Verfügung steht. Dabei ist es besonders günstig, daß das Öffnen des Schnellfüllventils selbsttätig ausgelöst wird durch ein Absinken des Flüssigkeitsdruckes, der am Auslaß des Schnellfüllventils und somit an der Einmündung der Füllpumpen-Druckleitung in die Kreislaufleitung herrscht. Man nützt hiebei in geschickter Weise den Umstand, daß - auf einen Befehl zum Starten oder zum Erhöhen der Sekundärdrehzahl - das Schöpfrohr derart verstellt wird, daß seine Fördermenge und sein Förderdruck gegen Null gehen. Dieses Absinken des Druckes in der Kreislaufleitung löst dann, wie gesagt, das Öffnen des Schnellfüllventils aus, so daß die Füllpumpe rasch eine große Flüssigkeitsmenge in die Kreislaufleitung und in die Kupplung einspeisen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt schematisch, d. h. mit den üblichen Symbolen, einen Flüssigkeitskreislauf für eine hydrodynamische Kupplung und die dazugehöienden Steuerelemente.

Das mit (10) bezeichnete Symbol stellt eine hydrodynamische Kupplung dar. Diese dient beispielsweise zum Kuppeln eines nicht dargestellten Antriebsmotors mit einer ebenfalls nicht dargestellten Arbeitsmaschine, z. B. einer Kessel-Speisepumpe, deren Drehzahl variabel ist.

Die hydrodynamische Kupplung (10) hat einen äußeren Flüssigkeitskreislauf. Dieser setzt sich zusammen aus einer Leitung (12), die einen Auslaß der Kupplung (10) mit einem Kühler (13) verbindet, und aus einer Leitung (14), die den Kühler (13) über ein Durchflußsteuerventil (15) mit dem Einlaß der Kupplung (10) -2-

Claims (3)

1. Nr. 391 003 verbindet Mit dem Pfeil (11) ist symbolisch dargestellt, daß der Füllungsgrad der hydrodynamischen Kupplung (10) veränderbar ist, vorzugsweise mit Hilfe eines bekannten, in der Zeichnung nicht dargestellten beweglichen Schöpffohres. Vorzugsweise ist (wie aus der eingangs genannten Druckschrift bekannt) die Stelleinrichtung für das Schöpffohr mechanisch mit einer Kurvenscheibe (16) gekoppelt, die gleichzeitig mit dem Verstellen des 5 Schöpfrohres den Durchflußquerschnitt des Steuerventils (15) verstellt In besonderen Fällen kann jedoch anstelle des Durchflußsteuerventils (15) eine nicht steuerbare Drossel oder Blende vorgesehen werden. An den Teil (14) der Kreislaufleitung ist ein zur Druckbegrenzung dienendes Überströmventil (17) angeschlossen, dessen Auslaß in einen Flüssigkeitssumpf (18) mündet. Eine Füllpumpe (19) saugt Flüssigkeit aus dem Sumpf (18) an und fördert sie über eine Druckleitung (20) in den Teil (14) der Kreislaufleitung. Die 10 Einmündung der Druckleitung (20), (20') in die Kreislaufleitung (14) liegt in Strömungsrichtung vor dem Durchflußsteuerventil (15). Zwischen den Teilen (20) und (20') der Druckleitung ist ein fest eingestelltes Drosselelement (21) (Drossel, Blende od. dgl.) eingebaut. Parallel zu dem Drosselelement (21) ist ein sogenanntes Schnellfüllventil (22) angeordnet; d. h. die Pumpe (19) kann bei Bedarf zusätzlich über das Schnellfüllventil (22) Flüssigkeit in die Kreislaufleitung (14) 15 einspeisen. Der bewegliche Ventilkörper (23) des Schnellfüllventils (22) wird durch den Druck, der hinter dem Drosselelement (21) im Teil (20') der Füllpumpen-Druckleitung (und somit auch in der Kreislaufleitung (14)) herrscht, in Richtung "Schließen" verstellt, symbolisch dargestellt durch die Steuerleitung (24). Diesem Druck wirkt entgegen die Kraft einer Feder (25). Diese Feder (25) öffnet das Schnellfüllventil (22), wenn der in seinem Auslaß (oder mit anderen Worten: in den Leitungen (20') und (14)) herrschende Druck einen bestimmten 20 Grenzwert unterschreitet. Dies ist, wie oben erläutert, insbesondere dann der Fall, wenn auf einen Steuerbefehl zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine der vom Schöpfrohr erzeugte Druck in der Kreislaufleitung (12), (14) absinkt. Solange der Druck in den Leitungen (20') und (14) oberhalb des genannten Grenzwertes liegt, ist das Schnellfüllventil (22) geschlossen. Als Füllpumpe (19) wird vorzugsweise eine Kreiselpumpe vorgesehen. Sollte der Förderdruck dieser Pumpe 25 aus irgendwelchen Gründen schwanken, dann ist es zweckmäßig, das Öffnen des Schnellfüllventils (22) zusätzlich von diesem Förderdruck (d. h. dem Druck im stromaufwärtigen Teil (20) der Druckleitung) abhängig zu machen; d. h. der Druck im Teil (20) der Füllpumpen-Druckleitung wirkt in Richtung Offnen des Schnellfüllventils (22), symbolisch dargestellt durch die gepunktete Steuerleitung (26). Wenn diese vorgesehen wird, dann ist es zweckmäßig, die Druckfeder (25) wegzulassen oder auf der Gegenseite (d. h. auf der Seite der 30 Steuerleitung (24)) eine Druckifeder anzuordnen. Anstelle einer Kreiselpumpe (19) kann auch eine volumetrische Pumpe vorgesehen werden, an deren Auslaß ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist. 35 PATENTANSPRÜCHE 40 1. Flüssigkeitskreislauf für eine hydrodynamische Kupplung mit den folgenden Merkmalen; a) eine Kreislaufleitung, die an einen Auslaß der Kupplung angeschlossen ist, verläuft über einen Kühler und über ein Durchfluß-Steuerelement (Drossel, Blende oder Ventil) zurück zu einem Einlaß an der Kupplung; 45 b) in Strömungsrichtung vor dem Durchfluß-Steuerelement sind an die Kreislaufleitung ein zur Druckbegrenzung dienendes Überströmventil und die Druckleitung einer Füllpumpe angeschlossen; dadurch gekennzeichnet, c) daß in der Druckleitung (20, 20') der Füllpumpe (19) ein fest eingestelltes Drosselelement (Drossel, Blende (21) od. dgl.) und hiezu parallel ein Schnellfüllventil (22) angeordnet ist, das sich selbsttätig öffnet, wenn der 50 in seinem Auslaß (Leitung (20')) herrschende Druck einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.
2. 2. Flüssigkeitskreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (21) und das Schnellfüllventil (22) zu einer Ventileinheit zusammengefaßt sind, wobei der bewegliche Ventilkörper (23) des Schnellfüllventils eine das Drosselelement darstellende Durchtrittsöffnung aufweist. 55
3. 3. Flüssigkeitskreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Schnellfüllventil (22) dann selbsttätig öffnet, wenn die Differenz zwischen dem Förderdruck der Füllpumpe (19) und dem im Auslaß des Schnellfüllventils (22) herrschenden Druck einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -3- 60