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Hydrodynamische Kupplung mit Kühlvorrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydrodynamische Kupplung mit Kühlvorrichtung mit einem umlaufenden
Flüssigkeitsbehälter, der eine zur Kupplungsachse konzentrische, zylindrische Wandung
und eine von der Achse ausgehende, kegelförmig zur Kupplung hin geneigte Abschlußwandung
aufweist, durch den die Flüssigkeit von ihrem Durchgang zu der und von der Kupplung
zirkuliert, und mit einem Gehäuse, in dem der Flüssigkeitsbehälter im Abstand angeordnet
ist, so daß ein Luftdurchtrittsraum entsteht, innerhalb dessen sich der Flüssigkeitsbehälter
befindet.
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Die bekannten Kupplungen dieser Art haben den Vorteil, daß die heiße
Kupplungsflüssigkeit gekühlt werden kann. Sie sind andererseits deshalb nicht frei
von Nachteilen, weil verhältnismäßig kleine Wärmeübergangsflächen vorgesehen sind
und weil die Kühlwirkung vergleichsweise gering ist. Das ist im wesentlichen darauf
zurückzuführen, daß diese bekannten Kupplungen keine Mittel besitzen, die heiße
Flüssigkeit unmittelbar und intensiv mit der Außenwandung des Behälters in Berührung
zu bringen. Die Wirkung besteht vielmehr darin, daß die gekühlte Flüssigkeit sich
dauernd mit der heißen Flüssigkeit mischt, so daß ein verhältnismäßig geringes Temperaturgefälle
entsteht, das für die geringe Kühlwirkung verantwortlich zu machen ist.
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Zur Vergrößerung der Wärmeübergangsflächen ist es jedoch grundsätzlich
bekannt, Kühlrippen vorzusehen. Mit dieser Maßnahme allein kann jedoch nur eine
begrenzte Steigerung der Kühlwirkung erzielt werden, einerseits deshalb, weil sich
die gekühlte mit der heißen Flüssigkeit dauernd mischt und andererseits, weil dadurch
das Wärmegefälle an den Kühlrippen verhältnismäßig gering bleibt.
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Nun ist es ferner nicht neu, in einer hydrodynamischen Kupplung den
Flüssigkeitsstrom innerhalb des Behälters längs einer durch die Zentrifugalkraft
erzeugten Bahn auf die Innenoberfläche des Behälters zu richten. Eine derartige
Kupplung befriedigt im Ergebnis aber auch nicht, weil zwar eine schnelle Zirkulation
der Flüssigkeit erreicht wird, gleichwohl aber das Wärmegefälle gering bleibt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kühlwirkung auf die heiße
Kupplungsflüssigkeit gegenüber den bekannten Kupplungen der eingangs diskutierten
Art erheblich dadurch zu verbessern, daß ein hohes Temperaturgefälle zwischen der
Flüssigkeit und der Kühlluft entsteht.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung gemäß ihrem Grundgedanken dadurch,
daß eine Vielzahl von in den Luftdurchtrittsraum ragenden Wärmeleitrippen außen
auf der Abschlußwandung montiert sind und daß eine schalenförmige Platte parallel
und mit Abstand zur Abschlußwandung im Flüssigkeitsbehälter angeordnet ist und daß
zwischen dem achsfernen Rand der Platte und der Abschlußwandung ein gedrosselter
Durchlaß über Öffnungen besteht und daß der Zulauf für die zu kühlende Flüssigkeit
in Achsnähe zwischen Platte und Abschlußwandung mündet.
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Durch die Erfindung wird erstmalig eine neuartiges Prinzip auf hydrodynamische
Kupplungen angewendet, bei dem nämlich die unmittelbare Kühlung der heißen, dem
Flüssigkeitsbehälter zulaufenden Flüssigkeit angewandt wird. Das hat zur Folge,
daß das Wärmegefälle zwischen der heißen Flüssigkeit und den Kühlrippen außerordentlich
hoch ist, wodurch die Kühlwirkung in der gewünschten Weise verbessert wird, weil
sie erheblich intensiver als in den vorbekannten, mit Kühleinrichtungen versehenen
hydrodynamischen Kupplungen ist.
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Die Erfindung ist im übrigen praktisch auf verschiedene Weise zu verwirklichen.
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Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind besondere Kanäle
zum Einlaß der kalten und zum Auslaß der durch den Wärmeübergang von der heißen
Flüssigkeit auf die zunächst kalte Luft erhitzten Luft vorgesehen, wobei außerdem
für eine besonders intensive Luftströmung zwischen Gehäuse und Flüssigkeitsbehälter
gesorgt wird. Das geschieht
dadurch, daß das Gehäuse an einem Ende
einen Lufteinlaßkanal und am anderen Ende einen Luftausla.ßkanal aufweist und die
vom Behälter getragenen Wärmeleitrippen bezüglich ihrer Umlaufrichtung geneigt sind
und dadurch Schaufeln bilden, die einen Luftstrom durch den Luftdurchtrittsraum
im Gehäuse erzeugen.
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Weiterhin sind gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung
im Behälter Schöpfrohre vorgesehen, von denen eines am Zulauf endet, aus dem die
in den Behälter eintretende Flüssigkeit in den axialen Teil des Behälters in der
Nachbarschaft der Abschlußwandung des Behälters gerichtet wird. Es ist also eine
zwangläufige Trennung zwischen gekühlter und heißer Flüssigkeit vorhanden, so daß
die Kühlwirkung auch nicht durch Mischung beider, verschiedene Temperaturen aufweisender
Flüssigkeitsteile herabgesetzt werden kann.
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Ferner ist gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung
die Abschlußwandung des Behälters nach innen geneigt, und die austretende Flüssigkeit
wird über die Innenfläche dieser Wandung geleitet.
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In der Zeichnung und in der nachfolgenden Beschreibung sind näher
erläuterte Ausführungsformen der Edadung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise
aufgebrochene Seitenansicht einer mit einem umlaufenden Flüssigkeitsbehälter versehen=
hydrodynamischen Kupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, F i g,. 2 eine
Ansicht eines Teiles des Flüssigkeitsbehälters zur Wiedergabe einer Reihe von wehrartigen
Prallringen auf der geneigten Abschlußwandung des Flüssigkeitsbehälters zur Verdeutlichung
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicht
des Flüssigkeitsbehälters mit den Prallplatten nach F i g. 2 und F i g. 4 eine Teilansicht
des Flüssigkeitsbehälters im wesentlichen längs der Linie 4-4 der F i g. 3.
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Die wiedergegebene hydradynamische Kupplung besitzt ein Pumpenradgehäuse
2 und einen Flüssigkeitsbeiiäiter 3, die auf einer angetriebenen Welle 8 umlaufen.
Das Pumpenradgehäuse ist auf einer Antriebswelle 4 befestigt und erhält eine
Vielzahl von radialen Pumpenradsthaufeln 5, die eine Vielzahl von radialen Turbinenradschaufeln
6 innerhalb einer Turtiaenradschale 7 antreiben, welche auf einer angetriebenen
Welle 8 befestigt ist.
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Die arage.rieberte Welle 8 ist innerhalb einer ortsfesten Hülse
9 drehbar, wobei das äußere Ende des Flüssigkeitsbehälters 3 im wesentlichen
konisch ausgebildet ist, und sich um einen geeigneten Dichtring und ein Lager
10 dreht, das auf ziem äußeren Ende der Hülse 9 montiert ist. Eine Wandung
12 bildet eine Trennwand zwischen dem Pumpenradgehäuse 2
und dem Flüssigkeitsbehälter
3 und weist eine mittige Öffnung 13 auf, weiche die axiale Anordnung der Kupplung
unigiht.
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Das Pumpenradgehäuse 2 und der Flüssigkeitsbehätter 3 besitzen eine
Einrichtung zum Entleeren der Flüssigkeit, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus schwenkbaren Flüssigkeitsschöpfrohren 14 und 15 besteht, welche schwenkbar auf
der Hülse 9 montiert sind und durch Spindeln 16 und 17 betätigt werden, welche in
beliebiger Weise, beispielsweise durch Hebel 18 und 19, gedreht werden.
Das Schöpfrohr 14 entnimmt die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 3
und fördert sie in das Pumpenradgehäuse 2, während das Schöpfrohr 15 die Flüssigkeit
aus denn Pumpenradgehäuse 2 in den Flüssigkeitsbehälter 3 fördert.
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Das Schöpfrohr 15 endet gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in einem Zulauf 20 zur Förderung der Flüssigkeit in den Scheitelteil des Flüssigkeitsbehälters,
so daß die Flüssigkeit eine Zentrifugalbewegung über die geneigte konische Abschlußwandurig
21 des Flüssigkeitsbehälters ausführt. Um zu verhindern, daß die durch die
Reibung erwärmte Flüssigkeit mit der Flüssigkeit im Hauptteil des Flüssigkeitsbehälters
unmittelbar in Berührung kommt und sich mit ihr vermischt, ist eine kreisrunde,
schalenförmige Platte 22 im Abstand von der Abschlußwandung 21 des Flüssigkeitsbehälters
vorgesehen, so daß ein Kanal 23 für den durch die Zentrifugalkraft erzeugten Flüssigkeitsstrom
entsteht. Die Platte 22 ist mit einem Flansch 33 versehen, der sich bis in die Nähe
der Ringwandung des Flüssigkeitsbehälters erstreckt und eine Vielzahl von Öffnungen
34 aufweist, durch die die Flüssigkeit strömt. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung
ist durch Größe und Abstand der Öffnungen gegeben. Die Platte 22 kann auf der Hülse
9 fest montiert sein, wie dies gemäß dein dargestellten Ausführungsbeispiel in den
Zeichnungen angegeben ist, man kann sie aber auch auf dem Behälter selbst montieren,
so daß sie mit diesem umläuft.
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Der umlaufende Flüssigkeitsbehälter 3 ist innerhalb eines ortsfesten
Gehäuses 24 angeordnet, welches im wesentlichen die gleiche Form wie der
Flüssigkeitsbehälter aufweist und von ihm unter Bildung eines Luftdurchtrittsraumes
25 einen Abstand aufweist. Dieser Luftdurchtrittsraum umgibt die konische Abschlußwandung
und die Ringwandung des Flüssigkeitsbehälters, Das Gehäuse ist mit Lufteintrittskanälen
26 in einem Scheitelteil und im vorderen Ende seines Ringteiles mit Luftaustrittskanälen
27 versehen. Auf der Außenfläche des konischen Endes des Flüssigkeitsbehälters sitzt
eine Vielzahl von aus Metall bestehenden Wärmeleitrippen 28.
Eine Vielzahl
entsprechender Rippen 29 befindet sich auf der Außenfläche des Ringteiles des Flüssigkeitsbehälters,
wobei die beiden Rippensätze vorzugsweise so geneigt sind, daß sie eine Luftströmung
induzierende Schaufeln ergeben. Dadurch wird Luft durch die Kanäle 26 in das Gehäuse
24 eingesaugt, strömt über den Flüssigkeitsbehälter und verläßt das Gehäuse durch
die Kanäle 27.
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Es ergibt sich, daß die erwärmte Flüssigkeit aus dem Zulauf 20, der
das Ende des Schöpfrohres 15 bildet, austritt, über die Abschlußwandung 21 des Flüssigkeitsbehälters
strömt und längs der Ringfläche des Flüssigkeitsbehälters weiterfließt und dabei
durch die Wärmeableitrippen 28, 29 gekühlt wird, welche durch die Luftströmung im
Luftdurchtrittsraum 25 zwischen dem umlaufenden Flüssigkeitsbehälter und dem Gehäuse
24 gekühlt gehalten werden.
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In den F i g. 2 und 3 ist eine äbgeänderte Ausführungsform wiedergegeben,
bei der die geneigte Abschlußwandung 21 des Flüssigkeitsbehälters mehrere wehrartige
Prallringe 30 trägt, die die Zentrifugalflüssigkeitsströmung auf der geneigten Oberfläche
nach außen verzögert. Hierbei werden Flüssigkeitstaschen 31 gebildet. Die Prallringe
sind jeweils mit einer Vielzahl kleiner Öffnungen 32 versehen, so daß die Flüssigkeit
unter der Wirkung der Zentrifugalkraft
von einer Ringtasche in
die andere bei ihrem Weg zur Ringwandung des Flüssigkeitsbehälters übertreten kann.
Durch diese Anordnung wird die Bewegung der Flüssigkeit über die geneigte Abschlußwandung
21. des Flüssigkeitsbehälters verzögert und damit eine größere Wärmeableitung erzielt.