DE102019125894A1

DE102019125894A1 - Hydrodynamic machine, especially hydrodynamic coupling

Info

Publication number: DE102019125894A1
Application number: DE102019125894.4A
Authority: DE
Inventors: Helmut Fleuchaus; Stefan Brunner; Haymo Bregler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN112555379A; CN213511947U

Abstract

Hydrodynamische Kupplung mit mindestens einem ersten Schaufelrad als Pumpenrad (20) und einem dem Pumpenrad (20) jeweils zugeordnetes zweites Schaufelrad als Turbinenrad (23). Durch das Pumpenrad (20) und das Turbinenrad (23) wird ein Arbeitsraum (10) gebildet. Für eine Übertragung von Drehmoment ist der Arbeitsraum (10) mit einem Arbeitsmedium befüllt oder füllbar. In mindestens einem der Schaufelräder (20, 23) ist mindestens ein Überlaufkanal (30), vorzugsweise eine Mehrzahl an Überlaufkanälen (30) zum Abführen von Arbeitsmedium aus dem mindestens einen Arbeitsraum (10) vorgesehen. Vorzugsweise durchdringt der mindestens eine Überlaufkanal (30) die Schaufelradschale (21) des jeweiligen Schaufelrades (20).Hydrodynamic coupling with at least one first paddle wheel as a pump wheel (20) and a second paddle wheel assigned to the pump wheel (20) as a turbine wheel (23). A working space (10) is formed by the pump wheel (20) and the turbine wheel (23). To transmit torque, the working space (10) is filled or can be filled with a working medium. At least one of the paddle wheels (20, 23) is provided with at least one overflow channel (30), preferably a plurality of overflow channels (30) for discharging working medium from the at least one working space (10). The at least one overflow channel (30) preferably penetrates the impeller shell (21) of the respective impeller (20).

Description

Die vorliegende Erfindung kann grundsätzlich bei jeglicher Art von hydrodynamischer Maschine, demnach bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern, bei hydrodynamischen Kupplungen oder bei hydrodynamischen Retardern angewendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung jedoch bei hydrodynamischen Kupplungen, die als beschaufeltes Primärrad ein sogenanntes in der Regel von einer Eingangswelle angetriebenes Pumpenrad und als Sekundärrad ein sogenanntes Turbinenrad aufweisen, welches über die hydrodynamische Kreislaufströmung im Arbeitsraum vom Pumpenrad angetrieben wird. Das Turbinenrad wird in der Regel durch eine Abtriebswelle getragen oder steht mit einer solchen in Triebverbindung.The present invention can in principle be applied to any type of hydrodynamic machine, therefore to hydrodynamic torque converters, to hydrodynamic clutches or to hydrodynamic retarders. The application is particularly advantageous in hydrodynamic clutches, which have a so-called impeller, usually driven by an input shaft, as the bladed primary wheel and a so-called turbine wheel as the secondary wheel, which is driven by the pump wheel via the hydrodynamic circulatory flow in the working chamber. The turbine wheel is usually carried by an output shaft or is in drive connection with such a shaft.

Aus der DE 202014006630 ist eine hydrodynamische Maschine bekannt, die insbesondere als hydrodynamische Kupplung ausgeführt ist. Diese Kupplung weist ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad auf. Die Schaufelräder bilden einen torusförmigen, mit einem Arbeitsmedium befüllten oder befüllbaren Arbeitsraum zum Ausbilden einer hydrodynamischen Kreislaufströmung des Arbeitsmediums aus. Durch die hydrodynamische Kreislaufströmung kann Drehmoment oder Antriebsleistung vom Primärrad, auch als Pumprad bezeichnet, auf das Sekundärrad, auch als Turbinenrad bezeichnet, verschleißfrei und drehschwingungsdämpfend übertragen werden. Im Trennspalt zwischen dem Primärrad und dem Sekundärrad kann eine in den Arbeitsraum hineinragende feststehende Drosselscheibe vorgesehen sein. Durch die Ausdehnung und die Position der Drosselscheibe kann eine Drehmomentbegrenzung der Kupplung erfolgen.From the DE 202014006630 a hydrodynamic machine is known which is designed in particular as a hydrodynamic coupling. This clutch has a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel. The paddle wheels form a toroidal working space which is filled or can be filled with a working medium to form a hydrodynamic circulatory flow of the working medium. The hydrodynamic circulatory flow allows torque or drive power to be transmitted from the primary wheel, also known as the pump wheel, to the secondary wheel, also called the turbine wheel, without wear and with torsional vibration damping. In the separating gap between the primary wheel and the secondary wheel, a stationary throttle disk projecting into the working space can be provided. The torque of the clutch can be limited by the expansion and the position of the throttle disc.

Weiterhin ist es bekannt, durch Justierung des Abstandes von Primärrad und Sekundärrad die Leistungsdaten vorzugeben bzw. einzustellen.It is also known to specify or set the performance data by adjusting the distance between the primary wheel and the secondary wheel.

Aus der DE10 2016 215 739 A1 ist eine füllungsgesteuerte Kupplung bekannt, bei der der mögliche Leistungsübertrag durch die Menge an in dem Arbeitsraum der Kupplung befindliche Fluidmenge steuerbar ist.From the DE10 2016 215 739 A1 a fill-controlled clutch is known in which the possible power transfer can be controlled by the amount of fluid in the working space of the clutch.

Aus der EP 1 127 231 B1 ist eine hydrodynamische Kupplung zur Kraftübertragung von einem Antriebsmotor zu einer Arbeitsmaschine bekannt. Vorzugsweise handelt es sich um Arbeitsmaschinen, die eine große Masse aufweisen oder die große Massen fördern, z.B. Förderbänder. Mit der hydrodynamischen Kupplung wird erreicht, dass der Antriebsmotor unter nur geringer Last anlaufen kann. Erst während der Antriebsmotor seine Nenndrehzahl erreicht - oder sogar erst nachdem er diese erreicht hat wird die Arbeitsmaschine in Bewegung gesetzt. Während des Anlaufvorganges der Arbeitsmaschine begrenzt die hydrodynamische Kupplung das durch sie übertragene Drehmoment selbsttätig auf einen bestimmten Wert, so dass der Antriebsmotor und die Arbeitsmaschine geschont werden. Die Erfindung betrifft ausschließlich hydrodynamische Kupplungen derjenigen Bauart, welche mit einer gleichbleibenden Menge an Arbeitsflüssigkeit betrieben werden. D.h. im Stillstand der Kupplung wird ihr Innenraum mit einer bestimmten Arbeitsflüssigkeitsmenge gefüllt, die während des Betriebes unverändert bleibt. Jedoch hat die Kupplung außer dem beschaufelten Arbeitsraum wenigstens eine mit dem Primärrad rotierende Verzögerungskammer. In dieser sammelt sich insbesondere beim Stillstand der Kupplung ein Teil der Arbeitsflüssigkeit. Durch diese Konstruktion wird erreicht, dass der beschaufelte Arbeitsraum zu Beginn des Anfahrvorganges nur teilweise mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist und dass der Füllungsgrad im Arbeitsrum nur allmählich den höchstmöglichen Wert annimmt. Man könnte sagen, es handelt sich um ein e Kupplung mit innerer Beeinflussung des Arbeitsraum-Füllungsgrades. Daneben gibt es hydrodynamische Kupplungen mit äußerer Beeinflussung des Arbeitsraum-Füllungsgrades, z.B. mit Hilfe eines Schöpfrohres. Kupplungen dieser Art können ähnliche Eigenschaften aufweisen. Der zusätzliche Aufwand für die Einrichtung zur äußeren Beeinflussung lohnt sich jedoch meistens nur im Falle sehr hoher Leistungsdichte.From the EP 1 127 231 B1 a hydrodynamic coupling for power transmission from a drive motor to a work machine is known. It is preferably a question of working machines which have a large mass or which convey large masses, for example conveyor belts. With the hydrodynamic coupling it is achieved that the drive motor can start under only a low load. The machine is only set in motion while the drive motor has reached its nominal speed - or even only after it has reached this. During the start-up process of the work machine, the hydrodynamic coupling automatically limits the torque it transmits to a certain value, so that the drive motor and the work machine are protected. The invention relates exclusively to hydrodynamic couplings of the type which are operated with a constant amount of working fluid. In other words, when the clutch is at a standstill, its interior is filled with a certain amount of working fluid that remains unchanged during operation. However, in addition to the bladed working space, the clutch has at least one deceleration chamber rotating with the primary wheel. Part of the working fluid collects in this, especially when the clutch is at a standstill. This construction ensures that the bladed working area is only partially filled with working fluid at the beginning of the start-up process and that the degree of filling in the working area only gradually assumes the highest possible value. One could say that it is a question of an e coupling with internal influence on the degree of filling of the working space. There are also hydrodynamic couplings with an external influence on the degree of filling of the working space, for example with the help of a scoop pipe. Couplings of this type can have similar properties. However, the additional effort for the device for external influencing is usually only worthwhile in the case of very high power density.

Darüber hinaus ist aus der z.B. aus der DE 10 2016 118 588 eine hydrodynamische Kupplung bekannt, die vergrößerte Flächen bei den Schaufelrädern aufweisen und dadurch in der Lage sind eine größere Antriebsleistung zu übertragen.In addition, from the, for example, from the DE 10 2016 118 588 a hydrodynamic coupling is known, which have enlarged surfaces at the paddle wheels and are thereby able to transmit a greater drive power.

Es gibt Antriebsanordnungen, z.B. Antriebsanordnungen für den Antrieb von Förderbändern im Bergbau, bei denen mehrere hydrodynamische Kupplungen parallele angeordnet sind für die Leistungsübertragung. Es kommt vor, dass die hydrodynamischen Kupplungen ausgetauscht werden müssen. Wenn dann nur eine von z.B. zwei an einer Antriebsstelle wie einer angetriebenen Trommel vorgesehene Kupplung ausgetauscht werden muss, würde es sich auf der einen Seite anbieten eine neue Ausführung mit einer größeren Antriebsleistung einzubauen, jedoch wird häufig davon abgesehen, da nicht gleich der Austausch von mehreren insbesondere von beiden an einer angetriebenen Trommel vorgesehenen hydrodynamischen Kupplungen aus Kostengründen erfolgen soll. Auf der anderen Seite werden in der Regel Kupplungen mit gleicher Antriebsleistung eingesetzt.There are drive arrangements, e.g. drive arrangements for driving conveyor belts in mining, in which several hydrodynamic couplings are arranged in parallel for the transmission of power. It happens that the hydrodynamic couplings need to be replaced. If only one of, for example, two couplings provided at a drive point such as a driven drum then has to be replaced, on the one hand it would be advisable to install a new version with a greater drive power, but this is often refrained from, since several are not replaced at the same time should take place in particular from both hydrodynamic clutches provided on a driven drum for reasons of cost. On the other hand, couplings with the same drive power are usually used.

Bei Kettenförderern werden in der Regel mehrere Antriebe vorgesehen, die an räumlich unterschiedlichen Stellen die Kette antreiben. Aufgrund der Verbindung mit der Kette wird die Drehzahl auf der Abtriebsseite der jeweiligen mit der Kette verbundenen hydrodynamischen Kupplung vorgegeben. Dadurch ergeben sich bei unterschiedlichen hydrodynamischen Kupplungen unterschiedliche Leistungen, die übertragen werden. So kann z.B. eine mit einem großen Schaufelprofil, auch als XL-Profil bezeichnet, eine höhere Leistung bei gleichem Schlupf als eine hydrodynamische Kupplung mit kleiner dimensionierten Schaufeln. Werden nun diese beiden Kupplungen zusammen an einem Kettenförderer vorgesehen, so kann daraus eine Überlastung der hydrodynamischen Kupplung mit XL-Profil resultieren.In the case of chain conveyors, several drives are generally provided that drive the chain at different locations. Due to the connection with the chain, the speed on the output side is the respective one with the chain connected hydrodynamic coupling specified. As a result, different hydrodynamic couplings result in different powers that are transmitted. For example, one with a large blade profile, also referred to as an XL profile, can achieve higher performance with the same slip than a hydrodynamic coupling with smaller blades. If these two couplings are now provided together on a chain conveyor, this can result in overloading of the hydrodynamic coupling with an XL profile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine hydrodynamische Kupplung bereitzustellen, deren Leistung und Leistungsfähigkeit herabgesetzt werden kann. The invention is based on the object of providing a hydrodynamic coupling, the performance and efficiency of which can be reduced.

Vorzugsweise ist die Leistungsfähigkeit aufgrund der Konstruktion der hydrodynamsichen Kupplung herabsetzbar.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.The performance can preferably be reduced due to the construction of the hydrodynamic coupling.
The object is achieved according to the invention by an embodiment according to claim 1. Further advantageous features of the embodiment according to the invention can be found in the subclaims.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Antriebsleistung der neu eingesetzten hydrodynamischen Maschine, insbesondere hydrodynamischen Kupplung, absichtlich reduziert wird. Zu einem späteren Zeitpunkt kann diese Reduzierung wieder aufgehoben werden. Dadurch kann eine Umstellung auf hydrodynamische Kupplungen mit einer erhöhten Antriebsleistung abgeschlossen werden, wenn auch die weitere oder weiteren hydrodynamischen Kupplungen auf Kupplungen mit einer erhöhten Antriebsleistung umgestellt werden.This object is achieved in that the drive power of the newly used hydrodynamic machine, in particular the hydrodynamic coupling, is intentionally reduced. This reduction can be canceled at a later point in time. As a result, a changeover to hydrodynamic clutches with increased drive power can be completed if the additional or further hydrodynamic clutches are also converted to clutches with increased drive power.

Eine derartige Umrüstung sollte möglichst mit einem geringen Aufwand und Kosten verbunden sein. Insbesondere ist eine Umrüstung ohne Demontage der Kupplung wünschenswert.Such a retrofitting should be associated with as little effort and costs as possible. In particular, conversion without dismantling the clutch is desirable.

Durch den Überlaufkanal ist es möglich die Leistungskurve der Kupplung zu verändern, insbesondere das übertragbare Drehmoment zu reduzieren. Durch den Überlaufkanal ist es möglich Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum abzuführen. Dadurch kann ein von der Kupplung übertragbares Drehmoment reduziert werden.The overflow channel makes it possible to change the performance curve of the clutch, in particular to reduce the torque that can be transmitted. It is possible to discharge the working medium from the working area through the overflow channel. As a result, a torque that can be transmitted by the clutch can be reduced.

Sind beispielsweise eine Mehrzahl an Antriebssträngen an einem Kettenförderer vorgesehen und eine der hydrodynamischen Kupplungen kann bereits bei hohem Schlupf ein größeres Moment auf die Kette übertragen, so besteht die Gefahr, dass gerade dieser Antriebsstrang überlastet wird. Das resultiert daraus, dass aus dem Drehmoment eine Antriebsleistung der Kupplung resultiert und über die Kette dieser Antriebsstrang mit den anderen Antriebssträngen verbunden ist. In derartigen Konstellationen ist es vorteilhaft die übertragbare Antriebsleitung zu reduzieren bzw. auf die anderen Antriebsstränge abzustimmen. Diese Abstimmung oder Reduzierung kann insbesondere durch die hydrodynamische Kupplung vorgenommen werden.If, for example, a plurality of drive trains are provided on a chain conveyor and one of the hydrodynamic clutches can transmit a greater torque to the chain even with high levels of slip, there is a risk that this drive train will be overloaded. This results from the fact that a drive power of the clutch results from the torque and this drive train is connected to the other drive trains via the chain. In such constellations, it is advantageous to reduce the transferable drive line or to adapt it to the other drive trains. This adjustment or reduction can in particular be carried out by the hydrodynamic coupling.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Überlaufkanal eine die Schaufelschale durchdringende Öffnung aufweist.It has been found to be advantageous that the overflow channel has an opening penetrating the blade shell.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Überlaufkanal eine Abzweigung auf, wobei die Abzweigung vorzugsweise eine zu einem Schöpfrohr gewandte Öffnung aufweist. Dadurch kann Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum direkt dem Schöpfrohr zugeführt werden.In a preferred embodiment, the overflow channel has a branch, the branch preferably having an opening facing a scoop tube. As a result, working medium can be fed directly to the scoop tube from the working space.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Überlaufkanal eine zur Drehachse gerichtete Öffnung zur Aufnahme von Arbeitsmedium aufweist. Dadurch kann Arbeitsmedium beim Hineinströmen in das Schaufelrad abgeführt werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt die Öffnung im Bereich der radial inneren Hälfte, vorzugsweise im Bereich des radial inneren Drittels, des Schaufelrades anzuordnen.In a preferred embodiment it is provided that the at least one overflow channel has an opening directed towards the axis of rotation for receiving the working medium. As a result, the working medium can be discharged as it flows into the impeller. It has been found to be advantageous to arrange the opening in the area of the radially inner half, preferably in the area of the radially inner third, of the impeller.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlaufkanal in eine Schaufel eines Schaufelrades integriert ist. Die Anordnung des Überlaufkanals in der Schaufel wirkt sich vorteilhaft auf die Stabilität aus. Insbesondere kann der Überlaufkanal durch die Schaufel abgestützt werden. Es ist auch eine Anordnung direkt vor der Schaufel denkbar. Eine Integration direkt in die Schaufel bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass Relativbewegungen von Schaufel und Überlaufkanal unterbunden sind, was sich insbesondere auch auf die Geräuschentwicklung vorteilhaft auswirken kann.In a preferred embodiment it is provided that the overflow channel is integrated into a blade of a blade wheel. The arrangement of the overflow channel in the blade has an advantageous effect on stability. In particular, the overflow channel can be supported by the shovel. An arrangement directly in front of the shovel is also conceivable. Integration directly into the blade has the further advantage that relative movements of the blade and overflow channel are prevented, which can also have an advantageous effect on the development of noise.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlaufkanal zumindestens teilweise eingegossen ist. Dadurch können die Fertigungskosten gering gehalten werden.In a preferred embodiment it is provided that the overflow channel is at least partially cast. As a result, the manufacturing costs can be kept low.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Überlaufkanal in dem Pumpenrad vorgesehen oder sogar in Schaufeln des Pumpenrades integriert ist. Es hat sich gezeigt, dass eine Anordnung des Überlaufkanals im Pumpenrad besonders effizient ist.In a preferred embodiment it is provided that the at least one overflow channel is provided in the pump wheel or is even integrated into the blades of the pump wheel. It has been shown that an arrangement of the overflow channel in the pump wheel is particularly efficient.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Überlaufkanal in einen als Außenläufer ausgebildetes Schaufelrad integriert ist. Dadurch sind die nach radial außen gerichteten Öffnungen des Schaufelrades besonders leicht zugänglich. Insbesondere ist es möglich durch die normalerweise in dem Gehäuse vorgesehene verschließbare Montageöffnung ein Verschließen der Überlaufkanäle nachträglich vornehmen zu können. Eine Demontage der hydrodynamischen Kupplung ist dafür dann nicht erforderlich.In a further embodiment it is provided that the at least one overflow channel is integrated into a paddle wheel designed as an external rotor. As a result, the radially outwardly directed openings of the paddle wheel are particularly easily accessible. In particular, it is possible through the closable assembly opening normally provided in the housing to close the To be able to make overflow channels later. It is then not necessary to dismantle the hydrodynamic coupling.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Länge des Überlaufkanals mehr als 70% des Radiuses der Schaufel des jeweiligen Schaufelrades beträgt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Überlaufkanal ein von radial außen einschiebbares Röhrchen zu verwenden, wobei die Länge des Röhrchens anpassbar ist und durch die Wahl der Länge eine Abstimmung der Leistungsdaten der hydrodynamischen Kupplung vorgenommen werden kann.In a preferred embodiment it is provided that the length of the overflow channel is more than 70% of the radius of the blade of the respective blade wheel. It has been found to be advantageous to use a tube that can be pushed in from the radial outside as the overflow channel, the length of the tube being adaptable and the performance data of the hydrodynamic coupling being able to be matched by selecting the length.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlaufkanal an seinem radial äußeren Ende, vorzugsweise im Bereich der Durchdringung durch die Schaufelradschale, durch einen Verschluss verschließbar ist und damit außer Funktion gesetzt werden kann. Für das Verschließen ist in der Schale des jeweiligen Schaufelrades eine entsprechende Aufnahme für einen Verschluss ausgebildet.In a further embodiment it is provided that the overflow channel can be closed by a closure at its radially outer end, preferably in the area where it penetrates through the bucket wheel shell, and can thus be deactivated. For the closure, a corresponding receptacle for a closure is formed in the shell of the respective paddle wheel.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem Verbindungsflansch des Schaufelrades eine Aufnahme zur Aufnahme eines Verschlusses zum teilweisen und/oder vollständigen Verschließen des Überlaufkanals ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die radialen Öffnungen der Überlaufkanäle zwischen den axial angeordneten Flanschbohrungen angeordnet. In a further embodiment it is provided that a receptacle for receiving a closure for partial and / or complete closure of the overflow channel is formed in a connecting flange of the impeller. The radial openings of the overflow channels are preferably arranged between the axially arranged flange bores.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Überlaufkanal in mindestens ein Schaufelrad mit einem XL-Profil vorgesehen ist. Dadurch wird die Einsatzmöglichkeit der hydrodynamischen Kupplung erweitert. Insbesondere wird ein Einsatz zusammen mit anderen Modellen mit abweichender Leistungskurve möglich.In a further embodiment it is provided that the overflow channel is provided in at least one paddle wheel with an XL profile. This extends the use of the hydrodynamic coupling. In particular, it can be used together with other models with a different performance curve.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass bei einer Kupplung mit zwei Pumpenrädern und zwei Turbinenräder nur eines der Schaufelräder, vorzugsweise nur ein Pumpenrad, mit Überlaufkanälen versehen ist. Dadurch wird eine spätere Anpassung der Leistungsdaten durch Verschließen der Überlaufkanäle besonders einfach. Auch wirkt sich eine derartige Anordnung günstig auf die Herstellkosten aus.It has been found to be advantageous that, in a coupling with two pump wheels and two turbine wheels, only one of the paddle wheels, preferably only one pump wheel, is provided with overflow channels. This makes a later adjustment of the performance data particularly easy by closing the overflow channels. Such an arrangement also has a favorable effect on manufacturing costs.

Vorzugsweise werden die Überlaufkanäle nur bei füllungsgesteuerten hydrodynamischen Kupplungen eingesetzt. Bei diesem Kupplungstyp kann das über den Überlaufkanal abgeführte Arbeitsmedium durch die bereits vorhandene Pumpe wieder zugeführt werden.The overflow channels are preferably only used in fill-controlled hydrodynamic couplings. With this type of coupling, the working medium discharged via the overflow channel can be fed back into the existing pump.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass mindestens vier Überlaufkanäle und maximal jede vierte Schaufel eines der Schaufelräder ein Überlaufkanal zugeordnet ist. Vorzugsweise sind die Überlaufkanäle in die jeweilige Schaufel integriert.It has been found to be advantageous that at least four overflow channels and at most every fourth blade of one of the blade wheels is assigned an overflow channel. The overflow channels are preferably integrated into the respective blade.

Die zuvor beschriebene hydrodynamische Kupplung eignet sich insbesondere für einen Einsatz bei Kettenförderer.The hydrodynamic coupling described above is particularly suitable for use in chain conveyors.

Die zuvor beschriebene hydrodynamische Kupplung kann besonders vorteilhaft mit Wasser als Arbeitsmedium betrieben werden.The hydrodynamic coupling described above can be operated particularly advantageously with water as the working medium.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 3D-Darstelllung eines Schaufelrades mit integrierten Überlaufkanälen
2 Schaufelrad in 2D-Ansicht
3 Ausschnitt einer hydrodynamischen Kupplung mit Überlaufkanal
4 Förderer mit Antriebsstrang
5 Hydrodynamische Doppelkupplung mit verschlossenen Überlaufkanälen

On the basis of exemplary embodiments, further advantageous features of the invention are explained with reference to the drawings. The features mentioned can not only be implemented advantageously in the combination shown, but can also be combined individually with one another. The figures show in detail:

1 3D representation of a paddle wheel with integrated overflow channels
2 Bucket wheel in 2D view
3 Detail of a hydrodynamic coupling with an overflow channel
4th Drive train conveyor
5 Hydrodynamic double clutch with closed overflow channels

Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.The figures are described in more detail below.

Zunächst wird anhand von 4 ein Antriebsstrang 1 für den Antrieb eines Kettenförderers mit einer Kette 7 beschrieben. Mittels der Förderkette kann Fördergut in Förderrichtung 12 transportiert werden. Zum Antrieb der Kette ist der Antriebsstrang vorgesehen, der über eine Antriebstrommel die Kette antreibt. Für den Antrieb der Kette 7 sind über die Förderstrecke verteilt mehrere Antriebsstränge vorgesehen, nicht gezeigt. Über die Kette stehen diese Antriebsstränge in Verbindung. Leiten nun die verschiedenen Antriebsstränge unterschiedliche Antriebsleitung ein, so kann es zu einer Überlastung einzelner Antriebsstränge kommen.First, the 4th a powertrain 1 for driving a chain conveyor with a chain 7th described. By means of the conveyor chain, goods can be conveyed in the conveying direction 12th be transported. To drive the chain, the drive train is provided, which drives the chain via a drive drum. For driving the chain 7th several drive trains are provided distributed over the conveyor line, not shown. These drive trains are connected via the chain. If the different drive trains now introduce different drive lines, individual drive trains can be overloaded.

Der in 4 gezeigte Antriebsstrang weist einen Motor 2, eine hydrodynamische Kupplung 3 und ein Getriebe 4 auf. Die Antriebsleistung des Motors wird über die hydrodynamische Kupplung 3 und das Getriebe 4 auf die Welle 5 der Antriebstrommel 6 übertragen. Bei einem Kettenförderer ist die Koppelung der Antriebsstränge deutlicher ausgeprägt, da ein Durchrutschen der Kettensternräder im Vergleich zu einem Durchrutschen einer Antriebstrommel bei einem Gurtförderer nicht so einfach möglich ist.The in 4th The powertrain shown has an engine 2 , a hydrodynamic coupling 3 and a gearbox 4th on. The drive power of the engine is provided by the hydrodynamic coupling 3 and the transmission 4th on the wave 5 the drive drum 6th transfer. In the case of a chain conveyor, the coupling of the drive trains is more pronounced, since it is not so easy for the chain star wheels to slip through in comparison to a drive drum in a belt conveyor.

Die hydrodynamische Kupplung 3 weist ein Gehäuse 8 auf, wobei das Gehäuse 8 mit einem Gehäusedeckel 9 versehen ist. Eine mögliche Anordnung einer hydrodynamischen Kupplung ist in 5 ausschnittsweise gezeigt. Die Kupplung 3 weist ein erstes und ein zweites Pumpenrad 20 auf. Die beiden Pumpenräder 20 sind über ein Verbindungselement 18 miteinander verbunden. Die Pumpenräder sind als Außenläufer ausgebildet. Jedem Pumpenrad ist ein Turbinenrad zugeordnet. Die Turbinenräder sind als Innenläufer ausgebildet, das heißt die Verbindung der beiden Turbinenräder 23 ist radial innerhalb der Verbindung der beiden Pumpräder angeordnet.The hydrodynamic coupling 3 has a housing 8th on, with the housing 8th with a housing cover 9 is provided. A possible Arrangement of a hydrodynamic coupling is in 5 shown in detail. The coupling 3 has a first and a second impeller 20th on. The two pump wheels 20th are via a connector 18th connected with each other. The pump wheels are designed as external rotors. A turbine wheel is assigned to each pump wheel. The turbine wheels are designed as internal rotors, i.e. the connection between the two turbine wheels 23 is arranged radially inside the connection of the two pump wheels.

Jedes der Pumpenräder 20 weist eine Pumpenradschale 21 auf. Die Pumpenradschale ist mit einer Antriebswelle verbunden und wird durch die Antriebswelle 15 angetrieben. Die beiden Turbinenräder 23 weisen auch jeweils eine Turbinenradschale und in der Turbinenradschale 24 angeordnete Turbinenradschaufeln 25 auf. Die Turbinenradschalen sind mit einer Abtriebswelle 16 fest verbunden. Durch ein Arbeitsmedium in dem durch das Pumpenrad 20 und Turbinenrad 23 gebildeten Arbeitsraum wird ein Drehmoment von dem Pumpenrad 20 auf das Turbinenrad 23 übertragen. Bei der dargestellten Ausführung handelt es sich um eine befüllbare hydrodynamische Kupplung, die mit Arbeitsmedium für eine Drehmomentübertragung befüllt wird. Für einen Austausch ist ein Schöpfrohr 14 vorgesehen. Durch das Schöpfrohr 14 wird aus dem Arbeitsraum ausgetretenes Arbeitsmedium abgeleitet.Each of the pump wheels 20th has an impeller shell 21 on. The impeller shell is connected to a drive shaft and is driven by the drive shaft 15th driven. The two turbine wheels 23 also each have a turbine wheel shell and in the turbine wheel shell 24 arranged turbine wheel blades 25th on. The turbine wheel shells are with an output shaft 16 firmly connected. Through a working medium in which through the pump wheel 20th and turbine wheel 23 The working space formed is a torque from the pump wheel 20th on the turbine wheel 23 transfer. The embodiment shown is a fillable hydrodynamic coupling that is filled with working medium for torque transmission. A scoop tube is used for an exchange 14th intended. Through the scoop tube 14th working medium that has leaked out of the working area is diverted.

Das dem Schöpfrohr zugewandte Pumpenrad ist mit Pumpenradschaufeln 22 mit Überlaufkanälen 30 versehen. Der dort gezeigt Überlaufkanal 30 umfasst ein Röhrchen. Wenn das Röhrchen 40 nicht in die Schaufel integriert ist, so kann durch Kürzen des eingeschobenen Röhrchens eine Anpassung bzw. eine Veränderung des Leistungsprofils der Kupplung vorgenommen werden. Die radiale Länge des Röhrchens ist mit 31 bezeichnet und bezieht sich auf die radiale Erstreckung des jeweiligen Schaufelrades, dem der Überlaufkanal zugeordnet ist. Die axiale Richtung ist mit 27 bezeichnet und fällt mit der Rotationsachse der Antriebswelle 15/ Abtriebswelle 16 zusammen.The pump wheel facing the scoop tube has pump wheel blades 22nd with overflow channels 30th Mistake. The overflow channel shown there 30th includes a tube. When the tube 40 is not integrated in the shovel, an adjustment or a change in the performance profile of the coupling can be made by shortening the inserted tube. The radial length of the tube is with 31 denotes and relates to the radial extent of the respective impeller to which the overflow channel is assigned. The axial direction is with 27 denotes and coincides with the axis of rotation of the drive shaft 15th / Output shaft 16 together.

Ist das Röhrchen fest mit einer Schaufel verbunden, wie z.B. in 1 und 2 gezeigt, so kann eine Kürzung des Röhrchens von außen nicht so einfach vorgenommen werden. Eine Anpassung kann durch Kürzen im Bereich einer Einströmöffnung 41 des Überlaufkanals 30 durchgeführt werden.Is the tube firmly connected to a shovel, such as in 1 and 2 shown, a shortening of the tube from the outside cannot be made so easily. An adjustment can be made by shortening the area of an inflow opening 41 of the overflow channel 30th be performed.

Ein in einer Schaufel integrierter Überlaufkanal hat den Vorteil, dass der Überlaufkanal 30 durch die Schaufel 22 abgestützt wird. An seinem radialen Ende ist der Überlaufkanal mit einem Abzweig 37 ausgebildet. Der Abzweig weist eine in axialer Richtung zum Schöpfrohr gerichtete Öffnung 39 und eine radiale Öffnung 38 auf. Durch Vorsehen eines Verschlusses kann die radiale Öffnung 38 und axiale Öffnung 39 verschlossen werden, wie in 5 gezeigt. Es kann aber auch nur die radiale Öffnung 38 verschlossen werden, wie in 3 gezeigt. Bei der in 3 gezeigten Ausführung ist als Verschluss 32 eine Verschlussschraube 34 vorgesehen. Durch Öffnen des Deckels 9 in dem Gehäuse kann der Überlaufkanal 30 auch nachträglich leicht in dem als Außenläufer ausgebildeten Pumpenrad verschlossenen werden. Durch Verschließen kann die maximale Leistungsfähigkeit der hydrodynamischen Kupplung 4 erreicht wird.An overflow channel integrated in a shovel has the advantage that the overflow channel 30th through the shovel 22nd is supported. At its radial end is the overflow channel with a branch 37 educated. The branch has an opening directed in the axial direction towards the scoop tube 39 and a radial opening 38 on. By providing a closure, the radial opening 38 and axial opening 39 be closed, as in 5 shown. But it can also only be the radial opening 38 be closed, as in 3 shown. At the in 3 The version shown is as a closure 32 a locking screw 34 intended. By opening the lid 9 the overflow channel can be in the housing 30th can also be easily locked subsequently in the pump wheel, which is designed as an external rotor. By closing, the maximum performance of the hydrodynamic coupling 4th is achieved.

Bei der in 1 gezeigten Darstellung ist der Überlaufkanal in eine Schaufel des Schaufelrades integriert. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums ist mit Pfeilen 26 eingezeichnet. Ist noch sehr wenig Arbeitsmedium in der Kupplung, so gelangt noch kein Arbeitsmedium in den Überlaufkanal 30. Das volle Anfahrmoment wird bereitgestellt. Mit zunehmender Füllung wird die Öffnung 41 des Überlaufkanals 30 angeströmt und ein Teil des Arbeitsmediums wird abgeführt, wodurch die übertragbare Leistung reduziert wird. Wird nun der Überlaufkanal begrenzt durch teilweises Verschließen, zum Beispiel durch einen in eine Aufnahme 42 befestigbaren Teilverschluss, so wird die Menge des abströmenden Arbeitsmediums verändert und damit die Leistungsdaten der Kupplung. Es kann auch ein Verschlussschraube 34 zum vollständigen Verschluss des Überlaufkanals in der Aufnahme befestigt werden. Dadurch kann die maximale Leistungsfähigkeit der hydrodynamischen Kupplung bereitgestellt werden.At the in 1 In the illustration shown, the overflow channel is integrated into a blade of the impeller. The direction of flow of the working medium is indicated by arrows 26th drawn. If there is still very little working medium in the coupling, no working medium has yet reached the overflow channel 30th . The full starting torque is provided. As the filling increases, the opening becomes 41 of the overflow channel 30th flow and part of the working medium is discharged, whereby the transferable power is reduced. If the overflow channel is now limited by partial closure, for example by a receptacle 42 attachable partial closure, the amount of the outflowing working medium is changed and thus the performance data of the coupling. It can also be a locking screw 34 be fastened in the receptacle to completely close the overflow channel. This allows the maximum performance of the hydrodynamic coupling to be provided.

Zwar ist hier der Überlaufkanal 30 in den Pumpenrädern 20 gezeigt, so könnten auch Überlaufkanäle in den Turbinenrädern 23 zur Leistungsanpassung einer hydrodynamischen Kupplung vorgesehen sein.It is true that the overflow channel is here 30th in the pump wheels 20th shown, so could overflow channels in the turbine wheels 23 be provided for adapting the power of a hydrodynamic coupling.

Sollen Kupplungen mit einem großen Schaufelprofil, wie aus der EP 2 140 161 bekannt, zusammen mit anderen Kupplungen mit geringerer Leistungsübertragung eingesetzt werden, so kann durch eine Anfängliche Leistungsreduzierung eine Überlastung der Kupplung mit XL-Profil verhindert werden. Wobei bei einer Änderung des Leistungsverhaltens der anderen Antriebsstränge eine Anpassung durch verschließen einiger der vorgesehenen Überlaufkanäle vorgenommen werden kann.Should couplings with a large blade profile, as from the EP 2 140 161 known to be used together with other clutches with lower power transmission, an overload of the clutch with XL profile can be prevented by an initial power reduction. With a change in the performance of the other drive trains, an adjustment can be made by closing some of the overflow channels provided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AntriebsstrangPowertrain
22: Antrieb; MotorDrive; engine
33: hydrodynamische Kupplunghydrodynamic coupling
44th: Getriebetransmission
55: Welle AntriebstrommelShaft drive drum
66th: AntriebstrommelDrive drum
77th: FörderketteConveyor chain
88th: Gehäusecasing
99: GehäusedeckelHousing cover
1010: Arbeitsraumworking space
1111: XL-Profil ( EP2 140 161 )XL profile ( EP2 140 161 )
1212th: FörderrichtungConveying direction
1313th
1414th: SchöpfrohrScoop tube
1515th: Antriebswelledrive shaft
1616: AbtriebswelleOutput shaft
1717th: VerbindungsflanschConnecting flange
1818th: Verbindungselement PumpräderConnecting element pump wheels
1919th
2020th: PumpenradImpeller
2121: PumpenradschaleImpeller shell
2222nd: Schaufel PumpenradBlade impeller
2323: TurbinenradTurbine wheel
2424: TurbinenradschaleTurbine wheel shell
2525th: Schaufel TurbinenradBlade turbine wheel
2626th: Strömungsrichtung ArbeitsmediumDirection of flow of working medium
2727: Axiale RichtungAxial direction
2929: Radiale RichtungRadial direction
3030th: ÜberlaufkanalOverflow channel
3131: Radiale Länge ÜberlaufkanalRadial length of overflow channel
3232: Verschluss ÜberlaufkanalClosure overflow channel
3333: Außenläufer (Pumpenrad)External rotor (impeller)
3434: VerschlussschraubeScrew
3535: Schaufel mit integriertem ÜberlaufkanalBucket with integrated overflow channel
3636: Ausnehmung Zulauf ÜberflusskanalRecess inlet overflow channel
3737: AbzweigungJunction
3838: radiale Öffnung Überlaufkanalradial opening overflow channel
3939: axiale Öffnung Überlaufkanalaxial opening overflow channel
4040: Röhrchentube
4141: Einströmöffnung ÜberlaufkanalInflow opening overflow channel
4242: Aufnahme VerschlussRecording shutter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202014006630 [0002]
DE 102016215739 A1 [0004]
EP 1127231 B1 [0005]
DE 102016118588 [0006]
EP 2140161 [0042]

Claims

Hydrodynamic coupling (4) with at least one first paddle wheel as a pump wheel (20), each pump wheel (20) being assigned a second paddle wheel as a turbine wheel (23), a working chamber (10) being formed by the pump wheel (20) and turbine wheel (23). is formed and the working space (10) is or can be filled with a working medium for transmitting torque, characterized in that at least one overflow channel (30), preferably a plurality of overflow channels (30 ) is provided for discharging working medium from the at least one working space (10) and preferably the at least one overflow channel (30) penetrates a paddle wheel shell (21) of the respective paddle wheel (20).

Hydrodynamic coupling according to Claim 1 characterized in that the at least one overflow channel (30) has an inflow opening (41) directed towards the axis of rotation, the opening (41) preferably in the area of the radially inner half, preferably in the area of the radially inner third, of the blade (22) of the impeller (20) is arranged.

Hydrodynamic coupling according to Claim 1 or 2 characterized in that the overflow channel (30) is integrated into a blade (35) of a blade wheel (20) and preferably opens into a recess (36) in the blade (22).

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow channel (30) is at least partially cast into a blade of the pump wheel (20) or turbine wheel (23)

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one overflow channel (30) is integrated in the pump wheel (20).

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one overflow channel (30) is integrated into a paddle wheel designed as an external rotor (33).

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the length (31) of the overflow channel (30) is more than 70% of the radial length (31) of the blade, the overflow channel (20) being a tube that can be inserted from the outside, the Length of the tube (40) is adjustable.

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow channel (40) can be closed by a closure (32) at its radially outer end, preferably in the area where it penetrates through the bucket wheel shell (21), and can thus be disabled.

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that a receptacle (42) for receiving a closure (32, 34) for partially and / or completely closing the overflow channel (40) is formed in a connecting flange (17) of the impeller.

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow channel (40) is provided in at least one impeller with an XL profile (11).

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling has two pump wheels (20) and two turbine wheels and provided overflow channels (40) are provided in only one of the paddle wheels (20).

Hydrodynamic coupling according to one of the preceding claims, characterized in that at least four overflow channels (40) and at most every fourth blade is assigned an overflow channel (40) to at least one of the blade wheels.

Drive train in particular for a chain conveyor with a drive and a dynamic coupling, characterized in that the drive train (1) has at least one hydrodynamic coupling (4) with at least one overflow channel (40) according to one of the preceding claims.

Belt conveyor or chain conveyor with a plurality of drive trains, characterized in that at least one of the drive trains has a hydrodynamic coupling (4) according to one of the Claims 1 to 12th having.