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Regelkreislauf für eine füllungsregelbare Strömungskupplung Die Erfindung
betrifft einen Regelkreislauf für eine fUllungsregelbare Strömungskupplung, roit
einer.umlaufenden Schöpfrohrkammer, die über wenigßtens eine Drosselbohrung mit'
dem Arbeitsraum der Kupplung in Verbindung steht und mit einem feststehenden, die
Schöpfrohrkammer ständig entleerenden Schöpfrohr sowie mit einem durch einen Regler
mittels eines Regelventils geregelten Zulauf in den Arbeitsraum der Strömungskupplung,
mit einem beweglichen Steuerkantenpaar in dem Regelventil, deren eine Steuerkante
durch den Regler-nach Maßgabe der Regelabweichung verschoben wird und deren andere
mit einem RÜckführungskolben fest verbunden ist, der einerseit.s durch eine Feder
im öffnenden Sinn fÜr den Zulauf und im entgegengesetzten Sinn durch einen Druck
be-
kammer eintauchenden stillstehenden Staudruckmeßrohr, welches mit der Druckseite
des Rückführkolbens verbunden ist nach Patent
....
(Patentanmeldung P 14
50 223.9). -
Der Zweck eines solchen Regelkreislaufes ist es, die Sekundärdrehzahl
eingr Strömungskupplung auf einer bestimmten Drehzahl zu halten, im Fall eines Lüfterantriebes
meist nach Maßgabe irgendeiner Kühlmitteltemperatur. Die gemäß der Hauptanmeldung
vorgesehene Beaufschlagung des RückfUhrungskolbens mit dem Druck eines in einem
sekundärseitig mitrotierenden Flüssigkeitsring eintauchenden Staurohres dient zur
verzögerungsfreien hydraulischen Rückführung solcher Regelkreisläufe.
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Durch eine solche Ausbildung des Regelkreislaufes ist der Abnahme
punkt der Rückführung an eine solche Stelle gelegt., an deffi der
Begeleingriff
sich auch tatsächlich als Regelgrößenveränderung auswirkt. Die Umfangsgeschwindigkeit
In der Schöpfrohrkammer ist zum einen proportional zur Sekundärdrehzahl und daher
ist zum anderen der Staudruck aus dieser Umfangsgeschwindigkeit ein Maß fUr die
Drehzahl des Turbinenrades, und demgemäß *ein hydraulisches Maß für die tatsächliche
Regelgröße. Dieser Druck wird auf den RückfUhrkolben gegeben. D.h. durch diese Ausbil-*
dung wird der Regelkreialauf überhaupt erst mit einer echten Rückführung ausgestattet
und wird daher rascher In der Ansprechzeit.
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Dieser Vorschlag bedingt, daß die Schöpfrohrkammer auf der Sekundärseite
der Kupplung angebracht Ist.'Diese Anordnung hat jedoch den großen Nachteilg daß
gerade dann, wenn aus. thermischen GrUnden ein hoher Flüssigkeitsdurchaatz erwünscht
ist, nämlich bei hohem Schlupf, die aus dem mit der geringen Abtriebadrehzahl umlaufenden
Flüssigkeitsring abschöpfbare Menge gering Ist. Das kann bei lang andauerndem Schlupfbetrieb
zu einer Überhitzung des Arbeitsöles der Regelkupplung, zum Nachlassen seiner Schmierfähigkeit
und entsprechenden Folgeschäden fUhren.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, fUr eine Regel-Kupplung der eingangs
genannten Art eine Vorrichtung anzugeben, durch die eine ausreichend hohe Durchsatzmenge
bei allen Betriebszuständen gewährleistet Ist. Diese Aufgabe wird dadurch-gelöst,
daß bei dem eingangs genannten Regelkreislauf das Entleerschöpfrohr in eine eigene
an sich bekannte, durch allseits mit dem Pumpenrad umlaufende Wände begrenzte Kammer
eintauchend angeordnet ist. Dadurch, daß das Entleerschöpfrohr mit einer primärseitig
umlaufenden Kammer zusammenarbeitet, ist ein ausreichender Arbeitsmitteldurchsatz
und damit eine hohe thermische Belastbarkeit der Kupplung möglich. Das Staudruckmeßrohr
verbleibt als MeßtWuer tUr die Abtriebsdrehzahl und als Ausgangspunkt für die RückfÜhrung
der Kupplungsregelung in einer sekundärseitig umlaufenden Kammer. Bei einer Ausführung
mit einem mit dem Turbinenrad verbundenen, das Pumpenrad umschließenden Gehäuse,
z.B. bei Nibenkupplungen für Ventilatoren, muß Innerhalb..dieses Gehäuses eine mit
dem Pumpenrad verbundene vollständige Schöpfrohrkammer vor-
.gesehen
werden.
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Die Erfindung ist an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter
AusfUhrungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine hydrodynamische Nabenkupplung eines
LUfterrades mit außenliegender Sekundärschale und mit einem Regelventil und der
Staurohr-RUckfUhrung und mit einem primärseitig und einem sekundärseitig mitrotierenden
FlUssigkeitsring und Fig. 2 eine Strömungskupplung mit den gleichen Regeleinrichtungen,
jedoch mit außenliegender Primärechale. Im folgenden sind gleiche und einander entsprechende
Teile der beiden Kupplungen mit gleichen-Zeichen benannt. Mit 1 ist die Antriebswelle
der Strömungekupplung bezeichnet, deren Lagerung im Beispiel der Fig..1 indem hicht
da'rgestellten, stillstehenden Nabentell des Ventilators untergebracht ist. Auf
der Antriebswelle 1 Ist das Pumpenrad 2 der Kupplung aufgekeilt. Dem Schaufelkranz
3 des Primärrades 2 gegenUber ist der Kranz 4 des mit den LUfterscha ufeln
5 zusammengegossenen Sekundär- oder Turbinenrades 6 angeordnet. Das
Sekundärrad 6 ist auf dem weitergefUhrten Stummel der Pr;Lmärwelle
1 gelagert. Es weist eine das Primärrad 2 umfassende zylindrische
Schale 7 und eine äußere, radial daran anschließende Abschlußwand
8 auf. Innerhalb dieses durch das Sekundärrad 6, die Schale
7 und die Wand 8 gebildeten Raumes ist das Pumpenrad 2 angeordnet.
Auf der Rückseite des Pumpenrades ist eine Schöpfraumschale 30 angebracht,
die mit der Rückseite des Pumpenrades eine im wesentlichen vom Arbeitsraum 3/4 getrennte
mit Primärdrehzahl umlaufende Schöpfkammer 9 bildet. Die -SchÖpfkammer
9 steht mit dem Arbeitsraum über mehrere am Umfang der Schöpfkemmer verteilte
Drosselbohrungen 10 In Verbindung. Durch diese tritt eine zeitlich konstante
vom Füllungsgrad abhängige Menge an Arbeitsflüssigkeit vom Arbeitsraum 3/4 der Kupplung
in die Schöpfkammer 9 Über. In die Schöpfkammer 9 ragt das stillstehende
und nicht verschiebbare Schöpfrohr 11, dessen Anschluß -
nach
außen mit 12 bezeichnet ist und welches.die In die Schöpfkammer eintretende Menge
ständig aus dieser heraus und direkt In den Pumpensumpf 13 fördert und fUr
ein konstantes FlUssigkeiteniveau in der Schöpfkammer sorgt. Der Füllungegrad der
Strömungskupplung wird durch die Größe-der Uber Leitung 25,
Ringkammer 34
und Bohrungen 35 in den Arbeitsraum 3/4 gelangenden' Zulaufmenge von ArbeitsflUssigkeit
bestimmt.
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Innen an die Abschlußwand 8 Ist eine Schale.31 angebracht,
die mit der Abschlußwand zusammen eine sekundärseitig unlaufende Hingkammer
32 einschließt. Diese wird Uber eine an der FUlleitung 25 angebrachte
DUne 33 ständig gefUllt gehalten. Das UberschUssige Öl läuft ständig
nach Innen In den zwischen Primärrad 2 mit SchÖpfkammer 9 einerseits und
Abschlußwand andererseits befindliehen Raum Uber. In die gefUllte sekundärseitig
mitlaufende Ringkammer 32 taucht ständig das Staudruckmeßrohr 14 ein, In
welchem ein dem Quadrat der Abtriebadrehzahl proportionaler Druck herrscht. Der
In der Staudruckmeßleitung 16 vorhandene Druck ist also eine Funktion der
Abtriebed rehzahl der Kupplung. Wesentlicher Bestandteil den Begelkreinlaufen Ist
das Regelventil 17. Es weist e"in Paar beweglicher Steuerkanten
18 und 19 auf.
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Die eineAer Steuerkanten, Kante 18..ist an dem durch den Temperaturregler
20 bewegten Steueretift,21 angebracht. Der Regler 20 verschiebt nach Maßgabe der
Im Rohr 22 mit dem TemperaturfUhler'23 gemessenen Temperatur den.Stift 21 und damit
die Kante 18 und gibt damit einen Strömungsquerschnitt von der Pumpe 24 Uber
die FUlleitung 25 in den Arbeiteraum 3/4 der Kupplung frei bzw. sperrt ihn
ab. Die In dem axielbeweglichen Gehäuse 2 6 angebrachte und mit dem RUckfUhrkolben
27 gekuppelte Steuerkante 19 Ist zunächst noch stillstehend. Der RUckfUhrkolben
27 Ist nämlich einerseits durch eine Feder 28, andererseits Uber die
Leitung 26
durch den im Staurohr wirkenden Druck belastet und nimmt je nach
der Umfangsgeschwindigkeit eine bestimmte Gleichgewichtslage ein. Wird durch den
Regler 20 eine Drehzahlerhöhung des LUtterraden befohlen, so vergrößert er den PUllquerschnitt.
Der FUllungsgrad.in der Kupplung und mit Ihm die Sekundärdrehzahl nimmt zu. Die
erfolgte Drehzahlzunahme am Ventilator und demnach
die in der sekundärseitig
mitrotierenden Ringkammer 32 im FlUssigkeitsring erfolgte Geschwindigkeitszunahme
bewegt den RUckführkolben derart, daß er den Regelimpuls, die Querschnittsveränderung
im Zulauf, wieder rückgängig macht. D.h. nach erfolgtem Ausgleich der Regelabweichung
wird der Regelimpuls durch die RUckfUhrung abgeschwächt. Auch bei lang andauernder,-geringer,
befohlener Sekundär- bzw. Lüfterraddrehzahl ist füt das Arbeitsmedium der Kupplung
wegen des hohen Schlupfes und des damit verbundenen hohen Verlustes keine Überhitzung
hinzunehmen, da eine ausreichend hohe Durchsatz- und Uhlmenge durch die.Kupplung
aufgrund der primärseitig und stets ausreichend schnell mitrotierenden Schöpfkammer
9 zu gewährleisten ist.
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In Fig. 2 ist eine Strömungskupplung mit einer das Sekundärrad
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umfassenden am Primärrad 2 befestigten außenliegend.en Schale
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gezeigt. In dieser Kupplung sind die voneinander getrennten Ringkammern,
nämlich die sekundärseitige Stiurohrmeßkammer 32 und die primärseitige Schöpfkammer
9 etwas anders angeordnet als bei der Kupplung nach Fig. 1 mit außenliegender
Sekundärschale 7.Zwischen der radial angeordneten, die Kupplung stirnseitig abschließenden
Wand 38 und der Rückseite den Sekundärrades 6 ist eine Zwischenwand
37 eingesehraubt. Diese Wände 38 und 37 schließen die Schöpfkammer
9 ein, die Uber Drosselbohrungen 10 mit dem Arbeiteraum der Kupplung
in Verbindung steht. Die ringförmige.Staurohrmeßkammer 32 ist im Nabenbereich
des Sekundärrades 6 angeordnet. Durch die Vertauschung von Primär- mit Sekundärrad
von Fig. 1 nach Fig. 2 ist auch der Platz der beiden Kammern 9 bzw.
32 vertauscht worden. Die Zulaufringkammer 34 ist In Fig. 2 am Sekundärrad
6 angeordnet.