DD270744A1

DD270744A1 - Hydrodynamische kupplung

Info

Publication number: DD270744A1
Application number: DD31485788A
Authority: DD
Inventors: Volker Hausdorf
Original assignee: Stroemungsmasch Veb
Priority date: 1988-04-19
Filing date: 1988-04-19
Publication date: 1989-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehmomentbegrenzende hydrodynamische Kupplung fuer den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit hohen Anfahrmomentenbedarf. Sie hat das Ziel, die Momentenueberwachung ueber dem Kupplungsschlupf sicherer zu gestalten. Das wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass ein radial ausserhalb der radial aeusseren Begrenzung des Arbeitsraumes ein Sammelraum fuer Betriebsfluessigkeit angeordnet ist, der als geschlossener Raum ausgebildet und mit dem Arbeitsraum durch Oeffnungen mit einem relativ geringen Gesamtquerschnitt verbunden ist, der Gesamtquerschnitt der den Rueckhalteraum mit dem Arbeitsraum verbindenden Oeffnungen ist und der Sammelraum ein definiertes Volumen besitzt, das der Differenz zwischen dem Volumen der groesseren Fuellung fuer das hohe Anfahrmoment und dem der Fuellung fuer den Dauerbetrieb mit niedrigerem Kippmoment entspricht. Fig. 2

Description

Hydrodynamische Kupplung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine drehmomentbegrenzende hydrodynamische Kupplung für den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit hohem Anfahrmomentenbedarf.

Charakteristik des bekannten Standes der Teohnik

Aus der DE-PS 32 31 368 ist eine hydrodynamische Kupplung mit einem axial neben dem Pumpenrad angeordneten RUckhalteraum und einem radial innerhalb des Pumpenrades befindlichen sohaufelfreien Stauraum für die Aufnahme von Betriebsflüssigkeit bei großem Schlupf bekannt. Beim Stillstand der hydrodynamischen Kupplung sammelt sich im RUokhalteraum ein Teil der Betriebsflüssigkeit· Der Arbeitsraum ist daher beim Anfahren der hydrodynamischen Kupplung anfangs nur mit einem Teil der Betriebsflüssigkeit gefüllt und das übertragene Drehmoment entsprechend verringert. Während des Anfahrvorganges strömt Betriebsflüssigkeit durch Öffnungen in der Außenschale des Pumpenrades aus dem RUckhalteraum in den Arbeitsraum und das Übertragehe Drehmoment steigt an. Der Verlauf des Drehmomentenanstiegs bis auf den Maximalwert kann durch weitere Maßnahmen, wie das Anbringen einer Drosselscheibe in den Strömungsweg zwischen Turbinenrad und Stauraum beeinflußt werden. Derartige hydrodynamische Kupplungen haben ^ sich in der Praxis bereits vielfach bewährt. Hohe Anfahrmomente, wie sie z. B. zum losbrechen von eingearbeiteten Kettenbändern von Eimerkettenbaggern erforderlich sind, bedingen eine große ÖlfUllung. Das Kippmoment wird daduroh ebenfalls relativ hoch und die MomentenUberwachung über dem Kupplungsschlupf für ein Moment geringfügig über dem Nennmoment bereitet erhebliche Schwierigkeiten und führt zum Ansprechen der Schmelzsicherung der Strömungskupplung.

Es ist auch bereits eine hydrodynamische Kupplung fUr extrem schwer anlaufende Arbeitsmaschinen bekannt, d^.3 außer dem Stauraum und dem Rückhalteraum einen Sammelraum für Betriebsflüssigkeit

aufweist, der im wesentlichen in einem größeren Abstand von der Kupplungsachse angeordnet ist, als die äußere Begrenzung des Arbeitsraumes (DE-PS 35 22 174). Die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Sammelraum v/eist einen sehr großen Querschnitt auf. Der Anteil der Betriebsflüssigkeit, der sich während des Stillstandes der hydrodynamischen Kupplung im Arbeitsraum angesammelt hat, wird innerhalb kürzester Zeit in den Sammelraum abgeführt und der Arbeitsraum allmählich aus dem RUckhalteraum geflillt. Dadurch findet eine sehr langsame Entwicklung des Drehmomentes statt. Die bereits genannten Schwferigkeiten hinsichtlich der Momentenüberwachung werden dadurch nicht vermindert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ijt es, die Moraentenüberwachung über dem Kupplungsschlupf sicherer zu gestalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer hydrodynamischen Kupplung, die bei Gewährleistung eines hohen Anfahrmomentes ein relativ niedriges Kippmoment besitzt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß - wie an sich ,bekannt - radial außerhalb der radial äußeren Begrenzung des Arbeitsraumes ein Sammelraum für Betriebsflüssigkeit angeordnet ist, daß der Sammelraum als geschlossener Raum ausgebildet ist und mit dem Arbeitsraum durch Öffnungen mit einem relativ kleinen Gesamtquerschnitt verbunden ist, der Gesamtquerschnitt dieser Öffnungen kleiner als der Gesamtquerschnitt der den Rückhalteraum mit dem Arbeitsraum verbindenden Öffnungen ist und der Sammelraum ein definiertes Volumen für die Aufnahme von Betriebsflüssigkeit besitzt, das der Differenz ",wischen der größeren Füllung für das hohe Anfahrmoment und der Füllung für den Dauerbetrieb mit niedrigem Kippmoment entspricht.

Mit dieser hydrodynamischen Kupplung wird somit durch dynamischen Wechseln von einer Kennlinie hoher ÖlfUllung auf eine Kennlinie

geringerer Ölfllllung bei einem hohen Anfahrmoraent ein niedriges Kippmoment erreicht.

In Weiterbildung der Erfindung iat zur Anpassung an unterschiediiohe Anwendungsfälle der Quersohnitt der den Sammelraum mit dem Arbeitsraum verbindenden Öffnungen einstellbar·

AuafUhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigern

Pig. 1J eine Drehmomenten-Kennlinie einer herkömmlichen hydrodynamischen Kupplung,

Fig. 2: einen scnematischen Längsschnitt einer hydrodynamischen Kupplung,

Fig. 3* eine Drehmomenten-Kennlinie einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung.

In Fig. 1 ist über dem Kupplungsschlupf s eine Drehmomenten-Kennlinie einer bekannten hydrodynamischen Kupplung mit einem hohen Anfahrdrehmoment M. aufgetragen. Infolge des hohen Kippraomentes IYL. liegt der Bereich A _a zwischen dem Nenndrehmoment IL, und dem Uberwachdrehmoment M« auf einem steilen Abschnitt der V Drehmomentenkennlinie und ist folglich sehr klein.

In Fig. 2 ist eine hydrodynamische Kupplung mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad 2 dargestellt, die mit ihren Außenschalen 3; 4 einen Arbeitsraum 5 umschließen. Das Pumpenrad 1 wird Über einen Flansch 6 angetrieben. Der Abtrieb erfolgt über eine Abtriebswelle 7. Die Außenschale 3 des Pumpenrades 1 begrenzt mit ihrem radial inneren Teil einen Stauraum 8, der bei großem Schlupf einen Teil der BetriebsfÜssigkeit aufnimmt. Axial neben dem Pumpenrad 1 befindet sich ein Rliokhalteraum 9 für Betriebsflüssigkeit, der mit dem Arbeitsraum 5 durch öffnungen 10 in der Außenschale 3 des Pumpenrades 1 verbunden ist. Ein Flansch

der Außenschale 3 dee Pumpenrades 1 und ein doppelwandig ausgebildeter Absohnitt einer das Turbinenrad 2 umhüllenden Kupplungsschale 12 bilden einen radial außerhalb des Arbeitsraumes 5 liegenden Sammelraum 13 für Betriebsflüssigkeit, der duroh öffnungen 14 von relativ geringem Querschnitt Über einen Ringspalt 15 zwischen Pumpen- und Turbinenrad 1; 2 mit dem Arbeitsraum 5 verbunden ist. Außerdem weist der Sammelraum 13 EntlUftungsbohrungen 16 auf. Der Ausströmquerschnitt der Öffnungen 14 kann mit Hilfe von auswechselbaren oder einstellbaren DUsennadeln 17 an den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.

In der Ruhestellung befindet sich die Betriebsflüssigkeit im Sammelraum 13> Arbeitsraum 5, Stauraum 8 und im Rückhalteraum 9. Während des Anfahrvorganges entleert sich der Rückhalteraum 9 durch die öffnungen 10 in der Außenschale 3 und aus dem Arbeitsraum 5 3trb"mt Betriebsflüssigkeit in den Sammelraum 13. Die Öffnungen 10 in der Außenschale 3 sind mit den Öffnungen 14 derart abgestimmt, daß sich der Arbeitsraum 5 schneller füllt als der Sammelraum 13 und der Arbeitsraum 5 vor Beendigung des Anfahrvorganges seine größte Füllung erreicht. Anschließend strömt Arbeitsflüssigkeit aua dem Arbeitsraum 5 in den Sammelraum 13, bis dieser gefüllt ist. Die erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung arbeitet folglich während des Anfahrens mit ei: er großen Füllung und kann hohe Anfahrdrehmomente aufbringen und nach dem Anfahren mit einer kleineren Füllung. Mit der hydrodynamischen Kupplung ist somit ein dynamisches Überwechseln von einer Kennlinie hoher Ölfüllung beim Anfahren auf eine Kennlinie geringerer Ölfüllung erreicht, deren Verlauf durch die Größe des Querschnittes ior den Rückhalteraum 9 mit dem Arbeitsraum 5 verbindenden öffnungen 10 und der den Arbeitsraum !? mit dem Sammelraum 13 verbindenden öffnungen 14 und das Volumen des Sammelraumes 13 beeinflußt wird.

In Fig. 3 ist die Drehmomentenkennlinie eine^ erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung dargestellt. Das Kippmoment M^ liegt wesentlich tiefer, Δ _a ist -wesentlich größer und daher die Überlastsicherung durch Schlupfüberwachung orleichtert und sicherer,

Claims

Patentansprüche

1. Hydrodynamische Kupplung mit einem 'Geschaufelten Pumpenrad und einem beschaufelten Turbinenrad, die mit ihren Außenschalen einen torusförmigen Arbeitsraum begrenzen, einem axial neben dem Pumpenrad angeordneten, mit diesem rotierenden und mit dem Arbeitsraum durch Öffnungen in der Außenschale des Pumpenrades verbundenen RUckhalteraum für Betriebsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß - wie an sich bekannt radial außerhalb der äußeren Begrenzung des Arbeitsraumes (5) ein Sammelraum (13) flir Betriebsflüssigkeit angeordnet ist, daß der Sammelraum(13) als geschlossener Raum ausgebildet ist und mit dem Arbeitsraum (5) durch öffnungen (14) mit einem relativ kleinen Gesamtquerschnitt verbunden ist, der Gesamtquerschnitt dieser Öffnungen kleiner als der Gesamtquerschnitt der den Rückhalteraum (9) mit dem Arbeitsraum (5) verbindenden Öffnungen (10) ist und der Sammelraum (13) ein definiertes Volumen für die Aufnahme von Betriebsflüssigkeit besitzt, das der Differenz zwischen der größeren füllung für ein hohea Anfahrmoment und der PUllung für den Dauerbetrieb mit niedrigen Kippmoment entspricht.
2. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch "), dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der den Sammelraum (13) mit dem Arbeitsraum (5) verbindenden öffnungen (14) einstellbar ist.

Hierzu 2 Zeichnungen.