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Hydrostatische Drehmoment-Meßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine
hydrostatische Drehmoment-Meßeinrichtung, bei der zwei gleichachsig und drehbar
ineinander gelagerte Rotationskörper unter sich über ein hydrostatisches Verdrängersystem
drehfest verbunden sind und eine Kupplung bilden, welche, in eine Antriebsverbindung,
Transmission, ein Getriebe od. dgl. eingebaut, ständig das übertragene Drehmoment
mittels eines Druckmittelübertragers an einem ortsfesten Druckmeßgerät oder Druckschreiber
anzeigt.
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Drehmoment-Meßeinrichtungen dieser Art, im folgenden Meßkupplungen
genannt, besitzen zur Obere tragung des Meßdruckes vom rotierenden zum stillstehenden
bzw. ortsfesten Teil der Meßeinrichtung einen nicht umlaufenden sogenannten Übertrager,
der im wesentlichen ein Gleitlager darstellt, welches einen zylindrischen Lagerzapfen
der Meßkupplung mit geringem Laufspiel umfaßt und eine Ringnut aufweist, welche
sich mit passend angeordneten radialen Mündungen zu den Verbindungskanälen so deckt,
daß in allen Verdrängerzellen stets der in der Ringnut bestehende Flüssigkeitsdruck
gegeben ist. Die Ringnut des Übertragers steht dann unter Zwischenschaltung von
flexiblen und gegebenenfalls auch ortsfesten Leitungsteilen sowohl mit der Quelle
des hydraulischen Druckmittels als auch mit der ortsfesten Druckmeßeinrichtung in
ständiger hydraulischer Verbindung (vgl. deutsches Patent 1 097717).
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Das Meßprinzip dieser hydrostatischen Meßkupplungen ist im Vergleich
zu anderen, beispielsweise zu dem der elektrischen Drehmoment-Meßeinrichtungen,
sehr vorteilhaft. Es gewährleistet eine stets gleichbleibende hohe Ansprechempfindlichkeit
und Meßgenauigkeit, einen dem Drehmoment genau proportionalen Meßdruck und dadurch
einfache Meß- und Registriergeräte, Unempfindlichkeit gegen Temperatur- und Witterungseinflüsse,
einfachen Ein- und Ausbau und Wartung durch ungeschulte Personen.
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Wenn trotzdem hydrostatische Meßkupplungen bisher in der Praxis nicht
die zu erwartende Verbreitung gefunden haben, so ist das nur damit zu erklären,
daß die bekannten Ausführungen neben den genannten Vorteilen auch gewisse Nachteile
aufweisen. Zum Beispiel ist deren Einbaulänge unverhältnismäßig groß, so daß sie
nicht einfach gegen eine normale Kupplung ausgetauscht werden können. Ferner ist
deren Außendurchmesser und damit auch deren Schwungmoment für viele Fälle unerwünscht
groß.
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Außerdem lassen sie nur eine Verwendung bei horizontaler Einbaulage
zu, weil die Ausbildung des Übertragers sonst keinen leckireien Ablauf der Druck-
flüssigkeit
gewährleistet, und es tritt bei ihnen ein in seiner Größe drehzahlabhängiger Meßfehler
auf. Viele Einbaufälle scheiden auch dadurch aus, daß wegen den am Gleitlager des
Übertragers gegebenen Bedingungen dessen Ausführung keine genügend hohe Drehzahl
zuläßt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die hydrostatische
Meßkupplung zu einem universal einbaufähigen, auch bei hoher Drehzahl betriebssicher
und mit hoher Meßgenauigkeit arbeitenden Maschinenelement bzw. Meßgerät auszubilden.
Die labyrinthartigen Dichtungen des Übertragers werden durch ein berührungslos und
reibungslos arbeitendes und für den vorliegenden Zweck besonders gestaltetes Schleuder-
und Fangsystem ersetzt derart, daß erfindungsgemäß die beiden Rotationskörper mit
je einer Schleuderscheibe im Übertrager ausgerüstet sind, deren jede einen einer
scheibenförmigen tÇbertragermittelwand abgewandten, sich trichterförmig erweiternden,
scharfkantigen Schleuderrand aufweist, und daß erfindungsgemäß der Übertrager beiderseits
seiner Mittelwand Fangräume aufweist, deren Seitenwände der Ubertragermittelwand
zugewandte, sich ebenfalls trichterförmig erweiternde und in die Hohlseiten der
zugeordneten Schleuderscheiben hinein stehende Innenborde mit scharfen Randkanten
besitzen, deren Niveau bei vertikaler Einbaulage der Meßeinrichtung jeweils über
dem der dabei wirksamen Abflußöffnung liegt. Ferner besitzen die Fangräume des Übertragers
weiterbildend für die zum Vorratsraum bzw. zur Pumpe zurückfließende Flüssigkeit
mindestens eine Ablauföffnung, deren Außenrand mit den Seitenwänden des zugeordneten
Fangraumes identisch ist.
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Die am Übertragerlager axial entweichende und die aus dem Meßsystem
zurückfließende Flüssigkeit wird von den Schleuderscheiben infolge der Zentrifugalkraft
gegen die Außenwand des Übertragers
bzw. der Fangräume geschleudert
und muß bei jeder Einbaulage der eben erwähnten Ablauföffnung zufließen. Um dies
auch bei vertikaler Einbaulage zu sichern, wirken die obenerwähnten Innenborde als
Staurändern indem deren der zugeordneten Schleuderscheibe benachbarter Bordrand
um ein bestimmtes Maß höher liegt als das Abflußniveau der zugeordneten Ablauföffnung.
Bei horizontalem Einbau fließt die abgeschleuderte Flüssigkeit teils direkt am Umfang
der Fangräume entlang, teils deren Seitenwand entlang nach unten. Hierbei wirken
die trichterförmigen Innenborde der Fangräume des Übertragers als Sammelrinne zur
Ableitung nach unten und verhindern, daß die Flüssigkeit zu den äußeren, zwischen
dem Übertrager und der sogenannten Nabe und zwischen dem Übertrager und dem sogenannten
Gehäuse bestehenden berührungslosen Ringspalten und von dort ins Freie gelangen
kann.
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Eine gewisse Schwierigkeit tritt bei horizontaler Einbaulage der
Meßkupplung während des Anlaufens und des Stillsetzens und kurz nach dem Stillsetzen
auf, weil bei ungenügender oder fehlender Schleuderwirkung die den trichterförmigen
Schleuderrand der Schleuderscheibe und die den trichterförmigen Innenbord der Fangräume
benetzende Flüssigkeit um deren scharfkantigen Ränder herumkriechen und schließlich
durch die bereits erwähnten Ringspalte entweichen kann. Dem abzuhelfen dient ebenfalls
der trichterförmige Innenbord der Fangräume, und außerdem ist am Umfang des sich
innerhalb der Innenborde befindenden Teils der Schleuderscheibe mindestens eine
scharfkantige Ringschneide vorgesehen, welche die bei ihr ankriechende Flüssigkeit
axial sperrt und nach unten ableitet, wo sie über die Innenseite des Innenbordes
und des Schleuderrandes der Schleuderscheiben zum Sammelraum bzw. zur Ablauföffnung
des Fangraumes bzw. des Übertragers geleitet wird.
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Als weiteres Mittel zur universalen Einbaumöglichkeit der Meßkupplung
weist diese für die Rückführung der Flüssigkeit zum ortsfesten Vorratsbehälter einen
am Umfang des Übertragers angeflanschten Sammler mit einem zur Rotationsachse um
450 geneigten Ablaufstutzen auf, wobei die Befestigung des Sammlers es zuläßt, daß
derselbe bei jeder möglichen vertikalen Einbaulage stets so angebaut werden kann,
daß der Ablaufstutzen nach unten zeigt.
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Die bereits erwähnten und als Staurand wirksamen Innenborde der Fangräume
verlangen bei der notwendigen Stauhöhe eine gewisse axiale Mindesthöhe des Übertragers.
Um eine dadurch notwendige Verlängerung der Meßkupplung zu vermeiden, wird der weitere
Vorschlag gemacht, mindestens den dem sogenannten Gehäuse mit den Verdrängerzellen
benachbarten Fangraum des Übertragers im Durchmesser so groß auszubilden, daß er
den das diesseitige Wälzlager enthaltenden Hals des zugeordneten Rotationskörpers
vollständig umgibt und sich seiner Seitenwand bis auf einen engen Spalt nähert.
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Weitere Verbesserungsvorschläge dienen gleichzeitig sowohl der angestrebten
Verkleinerung der Einbauabmessungen als auch der Erhöhung der zulässigen Drehzahl.
Hier wird von der Feststellung ausgegangen, daß die bisher übliche beiderseitige
Flanschverbindung eine wesentliche Ursache der unerwünscht großen Einbaulänge darstellt,
und zur Abhilfe der Vorschlag gemacht, den einen Rotationskörper als hohlgebohrte
Nabe und den anderen Rotationskörper wie bisher mit Flanschanschluß auszuführen.
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Hierdurch ist es möglich, die Meßkupplung selbst auf den freien Wellenstummel
einer Antriebs- oder Arbeitsmaschine aufzustecken, und der Wegfall des bisher notwendigen
Zwischenflansches ergibt eine optimale Kürzung der Einbaulänge. Die Kupplung selbst
tritt dann sozusagen an die Stelle des üblichen Kupplungsflansches und ermöglicht
sogar einen Umfangsantrieb mittels Zahntrieb, Kette, Riemen od. dgl.
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Eine Minderung des Schwungmomentes und der Kosten sind ein weiterer
Vorteil der hohlgebohrten Nabe.
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Weitere Verbesserungen in dieser Richtung lassen sich durch ein möglichst
hohes Druckniveau des hydraulischen Arbeitsmittels in den Verdrängerräumen erzielen,
weil dann die zur Übertragung eines bestimmten Drehmomentes notwendigen Druckflächen
und damit die Außenabmessungen des Verdrängungssystems kleiner sind. Die damit verbundene
Zunahme des Verlustes an Druckflüssigkeit am Gleitlager des Übertragers müßte durch
ein besonders enges Lagerspiel ausgeglichen werden. Die bei der neuen Meßkupplung
angestrebte Erhöhung der zulässigen Drehzahl verlangt aber im Gegensatz dazu aus
Gründen der Betriebssicherheit eine Vergrößerung des Lagerspiels. Es müssen also
bauliche Mittel gefunden werden, die beiden Wünschen entgegenkommen, und in diesem
Sinne wird ein Hauptteil der die Höhe der Leckverluste bestimmenden Drosselung vom
Querlager weg zu den beiden stirnseitigen Führungsflächen des Gleitlagers verlegt,
und es werden dort axial bewegliche und vom Meßdruck belastete Führungs- und Dichtmittel
angeordnet. Diese bestehen aus mindestens einer, besser aber aus zwei Lagerbüchsen,
die von der bzw. den Stirnseiten des Übertragerlagers her in dessen Lagerbohrung
mit Schiebesitz eingeführt, an ihrem Umfang in der Lagerbohrung mittels elastischen
Dichtungen, beispielsweise O-Ringe aus gummiähnlichem Werkstoff, axial beweglich
abgedichtet sind, je einen radialen Außenbund aufweisen, welcher im eingebauten
Zustand sich zwischen der Stirnfläche des Übertragerlagers und der zugeordneten
axialen Führungsfläche an der sogenannten Nabe der Meßkupplung befindet. Die Lagerbreite
des Übertragers einschließlich der Außenbunde der Lagerbüchsen ist so abgestimmt,
daß deren Gesamtbreite zwischen den beiden axialen Führungsflächen des Rotationskörpers
ein auch bei hohen Drehzahlen ausreichendes axiales Führungsspiel ergibt. Gleichzeitig
wird dieses Führungsspiel jedoch vom Meßdruck beeinflußt, indem dieser von der Ringnut
des Übertragerlagers her auf die innere Stirnfläche der Lagerbüchse(n) drückt.
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Das Verhältnis der vom Meßdruck beaufschlagten inneren Lagerbüchsenstirnfläche
zur gleitenden Anlagefläche am Außenbund der Lagerbüchsen ist so abgestimmt, daß
der Meßdruck selbsttätig die Spaltweite der axialen Führungslager auf eine notwendige
Schmierfilmstärke einschränkt.
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Dadurch wird die Aufgabe der Kleinhaltung des axialen Flüssigkeitsdurchsatzes
in der Hauptsache von den stirnseitigen Führungsflächen des tJbertragerlagers übernommen,
und der zylindrische Teil des Gleitlagers ist mit dem zur Betriebssicherheit bei
hoher Drehzahl notwendigen Lagerspiel ausgeführt.
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Die Anzeige des Meßdruckes und damit des Drehmomentes erfolgt über
Druckmeßgeräte, wie z. B.
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Manometer od. dgl., und die Meßgenauigkeit der Meßkupplung ist direkt
von der Empfindlichkeit dieser Druckmeßgeräte abhängig. Letztere beträgt
bekanntlich
stets einen bestimmten Prozentsatz vom Endwert der Manometerskala, und somit wird
der absolute Meßfehler mit abnehmendem Drehmoment bzw. Meßdruck immer größer und
umgekehrt. Man hat sich schon dadurch geholfen, daß mehrere Manometer verschiedenen
Meßbereichs wahlweise mit dem Meßdruck verbunden werden. Dieser Weg ist aber teuer
und umständlich, und als weitere Verbesserung wird die Meßkupplung mit einer Schalteinrichtung
versehen die eine wahlweise Veränderung der Zahl der vom Meß druck beaufschlagten
Verdrängungszellen ermöglicht. Hierzu ist in den einzelnen zu den Verdrängerzellen
führenden Bohrungen je ein 3-Weg-Kolbenschieber vorgesehen, welcher die zugeordnete
Verdrängerzelle entweder mit den zum Übertrager führenden Druckmittelkanal oder
mit dem drucklosen Abflußkanal verbindet. Bei einer Mehrzahl von Verdrängerzellen
kann damit bei gleichem Druckmeßgerät der Gesamtmeßbereich in mehrere Teilbereiche
gleicher Anzeigegenauigkeit aufgeteilt werden. Wenn beispielsweise eine Meßkupplung
für max. 100 kpm bei 20 atü Anzeigedruck ausgelegt ist und fünf Verdrängerzellen
aufweist, so mindert sich bei gleichbleibendem Meßdruck von 20 atü der Meßbereich
mit jeder abgeschalteten Verdrängerzelle um 20 kpm, und mit einer einzigen eingeschalteten
Verdrängerzelle kann dann bei gleicher Auslastung des Manometers der Meßbereich
von 4 bis 20 kpm mit der gleichen Genauigkeit gemessen werden, wie der Bereich von
20 bis 100kpm bei Einschaltung sämtlicher Verdrängerzellen.
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Für die Anordnung der Steuerkolben werden zwei Möglichkeiten aufgezeigt.
Bei der einen sind die Steuerschieber im achsparallel verlaufenden Teil der einzelnen
Druckmittelbohrungen des als Nabe ausgebildeten Rotationskörpers angeordnet, und
es besteht die Möglichkeit, die Einstellung der Steuerkolben von der dem Übertrager
gegenüberliegenden Stirnseite der Meßkupplung her vorzunehmen, indem jeder Steuerschieber
ein Gewinde und einen Schlitz od. dgl. besitzt, der mit einem Steckwerkzeug erreicht
und durch ein axiales Verschrauben in die eine oder in die andere Schaltstellung
bewegt werden kann.
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Wenn die Ableitung oder Zuleitung des Drehmomentes bei der Meßkupplung
über einen Umfangsantrieb erfolgt, beispielsweise durch Zahnrad, Ketten oder Riemen
irgendwelcher Art, so ist die vorgeschlagene Anordnung sehr praktisch zu bedienen,
da in diesem Falle die Stirnseite der Meßkupplung stets zugänglich ist. Voraussetzung
dazu ist allerdings, daß die öldichte Abdeckung dieser Stirnseite der Meßkupplung
als abnehmbarer Deckel ausgebildet ist.
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In Fällen, wo die Meßkupplung in eine durchgehende Transmission eingebaut
ist, ist die Zugänglichkeit zu der Meßkupplungsstirnseite nur durch Entfernung des
einen Kupplungsanschlusses zu erreichen. Um auch bei solcher Anordnung der Meßkupplung
die Umschaltung der Verdrängerzellen ohne große Umstände vornehmen zu können, wird
der weitere Vorschlag gemacht, dieselben Steuerschieber im radial verlaufenden Teil
der Druckmittelbohrungen der Nabe anzuordnen und sieht an geeigneter Stelle am Umfang
der Rotationskörper, d. h. in diesem Fall am Umfang des Gehäuses durch Gewindestopfen
oder Schrauben verschlossene Bohrungen vor, durch welche das zum Verstellen der
Steuerkolben notwendige Steckwerkzeug, Schraubenzieher od. dgl. eingeführt werden
kann. Bei derartiger Aus-
bildung kann die wahlweise Zu- und Abschaltung der Verdrängerzellen
bei jedem Einbaufall schnell und ohne viel Aufwand vorgenommen werden.
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Es ist ohne Belang und nur eine Frage der gewünschten Meßgenauigkeit,
ob sämtliche Verdrängerzellen oder nur ein Teil mit Steuerkolben zu- und abschaltbar
einzurichten sind.
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Ein weiterer Verbesserungsvorschlag dient ebenfalls einer Erhöhung
der Meßgenauigkeit. Oberlegungen über noch mögliche Ursachen von Meßfehlern ergaben,
daß die Lage der Ein- und Auslaßöffnung bei den einzelnen Verdrängerzellen nicht
beliebig gewählt werden darf, und es wird der Vorschlag gemacht, dieselben möglichst
weitgehend auf gleichem radialen Abstand von der Drehachse anzuordnen. Wenn diese
Bedingung nicht beachtet wird und beispielsweise die Ein- und Auslaßöffnungen der
einzelnen Verdrängerzellen auf ungleichem Radius liegen, so unterliegt der die Zelle
durchfließende Flüssigkeitsstrom einer größenmäßig mit dem Quadrat der Drehzahl
zunehmenden Coriolis-Beschleunigung und übt dadurch auf die eine Wandung der Verdrängerzellen
eine tangentiale Kraft aus, die als Fehler in das Meßergebnis eingeht.
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Hydrostatische Meßkupplungen mit den beschriebenen Verbesserungen
genügen allen Einbaubedingungen, besitzen kleine Einbauabmessungen und Schwungmomente,
lassen hohe Drehzahlen zu und gewährleisten eine hohe Meßgenauigkeit unter allen
Umständen und über den ganzen Meßbereich. Außerdem bedürfen sie dank der besonderen
Ausbildung der Übertragerlagerung auf kleinsten Flüssigkeitsdurchsatz nur eines
kleinen Umlaufstromes an flüssigem Druckmittel.
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Im Vergleich mit den bisher bekannten Ausführungen von hydrostatischen
Meßkupplungen kann die neue Meßkupplung viel universaler eingesetzt werden und besitzt
den weiteren Vorteil, daß sie trotz der Verbesserungen eher billiger herzustellen
ist.
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In den Fig. 1 bis 6 sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Meßkupplung im Längsschnitt, F i g. 2 dieselbe Meßkupplung
in Stirnansicht und zwei Teilschnitten, F i g. 3 eine Einzelheit von F i g. 1, F
i g. 4 eine Meßkupplung im Längsschnitt, F i g. 5 dieselbe Meßkupplung in Stirnansicht
und zwei Teilschnitten, F i g. 6 eine Einzelheit von F i g. 4.
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Gleichwirkende Teile tragen in allen Figuren die gleichen Bezugszeichen.
Unter sich einstückige oder fest verbundene Einzelheiten eines kompletten Teiles
tragen zur Unterscheidung neben den Bezugszeichen als weiteren Index einen Buchstaben.
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Bei dem Beispiel der F i g. 1 bis 3 sind die beiden von der Nabe
1 ud von dem Gehäuse 2 gebildeten Rotationskörper über Wälzlager 3 gleichachsig
drehbar ineinander gelagert. Die Nabe 1 besitzt eine zentrale Mittelbohrung la und
kann unmittelbar auf einen Wellenstummel 4 einer Antriebsmaschine od. dgl. aufgesteckt
werden, während das Gehäuse 2 einen Anschlußflansch 2 a besitzt, über den das Drehmoment
beispielsweise an die Antriebsmaschine weitergeleitet wird, deren Drehmoment gemessen
werden soll. Die Nabe 1 (F i g. 2) mit ihren radial nach außen stehenden Flügeln
1b bildet mit dem Gehäuse 2 und dessen nach innen stehenden Flügeln 2 b Verdrängungsräume
5, 5', welche sich bei einer Relativdrehung
zwischen Nabe 1 und
Gehäuse 2 durch die Verdrängerwirkung der Nabenflügel lb stets einander entgegengesetzt
vergrößern bzw. verkleinern.
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Zur Versorgung der Verdrängungsräume 5, 5' von einer nicht gezeichneten
ortsfesten Druckmittelquelle aus dient ein auf der Nabe 1 mittels Gleitlager 6 drehbar
gelagerter Übertrager 7. Das ihm über eine nur angedeutete flexible Leitung 8 zugeleitete
Druckmittel fließt durch eine Bohrung 9 und eine Ringnut 10 des Übertragers 7, Bohrungen
11 der Nabe 1 und in die Seitenwände des Gehäuses 2 eingefräste Einlaßschlitze 12
zu den Verdrängungsräumen 5, 5'.
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Alle Bohrungen 11 münden so in die Ringnut 10, daß eine dauernde hydraulische
Verbindung von der flexiblen Leitung 8 am nicht umlaufenden Übertrager 7 zum rotierenden
Verdrängungssystem gegeben ist.
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Das den Verdrängungsräumen 5, 5' zugeführte Druckmittel fließt über
Bohrungen 13 und einen Hohlraum 14 der Nabe 1 und durch das Wälzlager 3 zu einer
mit dem Gehäuse 2 über einen rohrförmigen Hals 2 c fest verbundenen tellerförmigen
Schleuderscheibe 2d und wird von deren sich von der Mittelscheibe 7 a des Übertragers
7 abwendenden und trichterförmig erweiternden scharfkantigen Schleuderrand 2e in
einen ringförmigen Fangraum 15 des obere tragers 7 geschleudert. Die dem Gehäuse2
benachbarte Seitenwand 7 b des Übertragers 7 ist vom Gehäuse 2 nur durch einen schmalen
Luftspalt getrennt, umfaßt das Wälzlager 3 und den Hals 2 c mit geringem Spiel und
besitzt auf der der Ubertragermittelwand 7a zugewandten Seite einen sich trichterförmig
erweiternden und in die Hohlseite der Schleuderscheibe 2d hinein stehenden Innenbord
7c mit scharfer Kante am Außenrand. In ähnlicher Ausbildung besitzt die Nabe 1 auf
der dem Gehäuse 2 abgewandten Seite eine mit ihr über einen rohrförmigen Hals 1
c einstückige oder fest verbundene tellerförmige Schleuderscheibe ld mit einem sich
von der Übertragermittelwand 7 a abwendenden und trichterförmig erweiternden scharfkantigen
Schleuderrand 1 e und außerdem der übertrager 7 auf der dem Anschlußflansch 2 a
des Gehäuses 2 gegenüberliegenden Seite einen weiteren Fangraum 15', dessen Außenwand
7 b den Hals 1 c mit engem Spiel umfaßt und ebenfalls einen der Übertragermittelwand
7 a zugewandten, sich trichterförmig erweiternden und in die Hohlseite der Schleuderscheibe
1 d hinein stehenden Innenbord 7c mit scharfer Kante am Außenrand aufweist.
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Die am Gleitlager 6 axial austretende Druckflüssigkeit fließt teils
mit dem Rückstrom des Verdrängersystems der Schleuderscheibe 2 d, teils der Schleuderscheibe
ld zu und wird dadurch in die Fangräume 15', 15 befördert. Der Übertrager 7 besitzt
an seinem Umfang unmittelbar an seine Seitenwände 7b angrenzende Ablauföffnungen
16 und einen dort angeflanschten Sammelstutzen 17, welcher einen zur Drehachse um
450 geneigten rohrförmigen Ablaufstutzen 17 a aufweist und wahlweise so angeschraubt
werden kann, daß er (vgl. F i g. 1) entweder nach der Wellenseite oder nach der
Flanschseite zeigt.
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Bei horizontaler Einbaulage wird der Übertrager 7 von den angeschlossenen
Schläuchen und eventuell auch von einem speziellen Gestänge so gehalten, daß sich
der Sammelstutzen 17 unten befindet. Die von den Schleuderscheiben id, 2d abgeschleuderte
Flüssigkeit läuft teils dem inneren Umfang, teils den Seitenwänden 7b des Übertragers
entlang nach unten
zu den Ablauföffnungen 16 und von dort durch den Sammelstutzen
17 und den Ablaufstutzen 17 a und eine nicht gezeichnete flexible Leitung zum Vorratsbehälter
bzw. zur Pumpe zurück. Hierbei verhindern zunächst die trichterförmigen und die
Innenborde 7c überdeckenden Schleuderränder le, 2 e, daß Tropfen oder Spritzer der
Flüssigkeit den Innenraum der Innenborde 7c erreichen und von dort durch die engen
Ringspalte zwischen dem Übertrager 7 und der Nabe 1 bzw. dem Gehäuse 2 entweichen.
Den gleichen Weg könnte auch die an den Seitenwänden 7b herunterfließende Flüssigkeit
nehmen, doch die trichterförmigen Innenborde 7c bilden Sammelrinnen und verhindern
das Umströmen ihrer scharfen Außenkanten.
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Es könnte aber doch vorkommen, daß beim Stillsetzen oder kurz danach
der an den Schleuderrändern usw. haftende Ölfilm wegen Fehlens der Fliehkraft der
inneren Trichterfläche der Innenborde 7c bzw. der Schleuderränder 1 e, 2e entlangkriecht
und an den beiden bereits erwähnten Ringspalten als Leckflüssigkeit austritt. Dies
zu verhindern, besitzen die beiden rohrförmigen Teile 1 c, 2 c der Nabe 1 und des
Gehäuses 2 am Außendurchmesser zwei ringförmige Schneiden 18 (s. Fig. 1), welche
bewirken, daß die nach außen strebende Flüssigkeit gesperrt und nach unten den Ablauföffnungen
16 des Gehäuses 2 zugeleitet wird.
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Beim vertikalen Einbau der Meßkupplung sind zwei Einbaulagen möglich.
Der Übertrager 7 kann sich z. B. auf der oberen Seite oder auf der unteren Seite
befinden. In beiden Fällen überdeckt die jeweils unterhalb der Obertragermittelwand
7 a liegende Schleuderscheibe ld bzw. 2d zusammen mit ihrem Schleuderrand 1 e bzw.
2 e den Staurand des darunterliegenden Innenbordes 7c, so daß die abgeschleuderte
Flüssigkeit nur in den jeweils untenliegenden Fangraum 15 gelangen kann. Der Staurand
von 7c liegt so hoch über dem Ablaufniveau der Ablauföffnung 16 desselben Fangraumes
15, daß sich dort die abzuführende Flüssigkeit etwas stauen kann, ohne daß solche
über den Staurand nach unten ins Freie gelangen kann. Die gleichzeitig an der jeweils
obenliegenden Stirnfläche des Gleitlagers 6 entweichende Druckflüssigkeit fließt
an der Lagernabe und der Mittelwand 7 a entlang den dort angebrachten Bohrungen
19 zu und gelangt so ebenfalls in den jeweils untenliegenden Fangraum.
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Bei den in F i g. 1, 2, 4 und 5 gezeigten Meßkupplungen liegen die
Einlaßschlitze 12 ganz an der inneren Peripherie der Verdrängungsräume 5, 5' und
liegen somit auf etwa gleichem Abstand von der Rotationsachse wie die von den Flügeln
2 b gesteuerten Mündungen der Auslaßbohrungen 13. Dieses Gestaltungsmerkmal dient
zur Beseitigung von Meßfehlern, die dann auftreten, wenn der die Verdrängungsräume
5, 5' durchfließende Flüssigkeitsstrom in diesen einen radialen Weg zurücklegt und
dadurch einer Coriolis-Beschleunigung unterliegt.
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Es bedarf für den Fachmann keines weiteren Beweises, daß der neue
Übertrager 7 mit seiner auf Schleuderwirkung, Niveauunterschied, Ringschneiden 18
und trichterförmigen Kragen 7c an den Übertragerwänden und Schleuderscheiben beruhenden
Wirkungsweise allen gestellten Anforderungen gerecht wird. Zu erwähnen ist nur noch,
daß der am Übertrageraußendurchmesser angeflanschte Sammler 17 jeweils in solcher
Lage angeschraubt wird, daß
dessen Ablaufstutzen 17 a schräg nach
unten zeigt.
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Derselbe Sammelstutzen 17 ist also bei allen Einbaulagen verwendbar.
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Bei dem Beispiel F i g. 1 bis 3 sind in Verlängerungen 11 b der achsparallel
verlaufenden Bohrungen 11 Steuerkolben 20 so eingeschraubt, daß dieselben von der
Stirnseite der Meßkupplung her beispielsweise mit einem Schraubenzieher von der
in F i g. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte Stellung und umgekehrt
verschraubt werden können. Sie wirken hierbei im Sinne einer 3-Wege-Steuerung und
verbinden bei der Einstellung gemäß F i g. 1 die Verdrängungsräume 5, 5' mit dem
Ringkanal 10 des Übertragers 7 und bei der Einstellung gemäß F i g. 3 mit den in
den Hohlraum 14 der Nabe 1 mündenden Seitenbohrungen 21. Bei Stellung des Steuerkolbens
20 gemäß F i g. 1 nimmt die betreffende Verdrängerzelle an der Drehmoment-Übertragung
teil, bei der Stellung gemäß F i g. 3 ist sie ständig mit der Rücklaufleitung fur
das Druckmittel verbunden und dadurch ohne Wirkung.
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Zu messende Drehmomente, welche im unteren Bereich des Manometers
und dadurch ungenauer angezeigt würden, können durch die wahlweise mögliche Abschaltung
einzelner Verdrängerzellen im Bereich eines höheren Meßdruckes und dadurch entsprechend
genauer gemessen werden.
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Das Gehäuse der Meßkupplung besitzt auf der Flanschseite einen Abschlußdeckel
22 und dieser ist abschraubbar ausgebildet, um den Zugang zu den Steuerkolben zu
ermöglichen.
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Das in den Fig.4 bis 6 gezeigte Beispiel einer hydrostatischen Meßkupplung
stimmt im wesentlichen mit der bisher behandelten Meßkupplung überein, und die Beschreibung
beschränkt sich daher auf einige zusätzliche Neuerungen bzw. Verbesserungen.
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Zunächst weist deren Übertrager 7 eine andere Ausbildung seiner Gleitlager
auf. Zwei Lagerbüchsen 25 mit Außenbund sind von beiden Seiten her mit Schiebesitz
in die Lagerbohrung des Ühertragers 7 eingeschoben und an ihrem zylindrischen Außendurchmesser
mittels je eines sogenannten O-Ringes 26 aus elastischem Kunststoff abgedichtet.
Der radiale Bund der Lagerbüchsen 25 dient der seitlichen Führung des Ühertrngers
7 und übernimmt gleichzeitig einen wesentlichen Teil der zur Begrenzung des Druckmittelverlustes
notwendigen Drosselung des entlang den Gleitflächen auftretenden Flüssigkeitsdurchsatzes,
indem der in der Ringnut 10 wirksame Meßdruck die innere Stirnfläche der Lagerbüchsen
25 axial gegen die seitlichen Führungsflächen belastet.
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Das Verhältnis der letzteren zur inneren Stirnfläche der Lagerbüchsen
25 ist so abgestimmt, daß der Meßdruck stets selbsttätig die Stärke des ölfilm der
seitlichen Führungslager auf ein zur Wahrung der Betriebssicherheit ausreichendes
Maß begrenzt. Demzufolge ist die Drosselung des Öldurchsatzes entlang dem zylindrischen
Teil der Gleitlager von geringerer Bedeutung und dementsprechend das Lagerspiel
so groß gewählt, daß die Meßkupplung ohne Gefahr eines Lagerschadens mit hoher Drehzahl
arbeiten kann. Es ist bei der neuen Lagerung des Übertragers 7 bei gleichem oder
sogar kleinerem Druckmittelstrom möglich, die Meßkupplung mit höherem Meßdruck zu
betreiben und entsprechend für ein höheres Drehmoment einzusetzen. Hierdurch ergibt
sich bei der Meßkupplung eine Minderung des auf
das Maxirnaldrehmoment bezogenen
Gewichtes, Raumbedarfes und Schwungmomentes.
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Das gleiche Ausführungsbeispiel zeigt auch eine andere Anordnung
der bereits beschriebenen Steuerkolben 20. Diese sind hier in eine radiale Verlängerung
der zu den Verdrängerzellen führenden Bohrung 11 eingeschraubt und zur Verstellung
über in gleicher Flucht liegende Bohrungen des Gehäuses 2 mit Verschlußschraube
27 bei jeder Einbaulage zugänglich.
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Auch sie wirken als 3-Weg-Schieber, indem sie bei der in den F i g.
4 und 5 gezeigten Stellung die Verbindung der Verdrängerzellen 5, 5' zu der Ringnut
10 des Übertragers 7 freigeben und gleichzeitig durch ihren zylindrischen Kopf 20a
eine die Verdrängerzellen 5, 5' verbindende Kurzschlußbohrung 28 sperren, so daß
die Verdrängerzellen an der Drehmoment-Übertragung mitwirken. Bei der in F i g.
6 gezeigten Stellung des Steuerkolbens 20 verbindet dieser die beiden Verdrängungsräume
5, 5' unter sich und dadurch auch dauernd mit den Rücklaufbohrungen 13 der Nabe
1, während sein Kopf 20 a den Zustrom aus dem Kanal 11 sperrt. Bei dieser Einstellung
sind wiederum die zugeordneten Verdrängungsräume 5, 5' von einer Drehmoment-Übertragung
ausgeschaltet, und es kann also auch hier im unteren Teil des Meßbereiches die bereits
beschriebene wahlweise Erhöhung des angezeigten Meßdrucks vorgenommen werden.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Zahl der Verdrängerräume,
der maximale Meßdruck und das ihm entsprechende übertragbare Drehmoment so aufeinander
abgestimmt, daß bei jeder einstellbaren Anzahl an wirksamen Verdrängerzellen der
jeweils angezeigte Meßdruck zum ihm entsprechenden Drehmoment in einem ganzzahligen
Verhältnis steht.
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Je nach der gewünschten Meßgenauigkeit sind alle oder nur ein Teil
der Verdrängungszellen abschaltbar eingerichtet. Oft genügt es, den maximalen Meßbereich
im Verhältnis 2 1 aufzuteilen. Dazu sind dann nur die lIälfte der Verdrängerzellenpaare
5, 5' mit Steuerkolben ausgerüstet.