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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung, insbesondere zur Verwendung im Bergbau über oder besonders unter Tage, um dort mittels einer Antriebsmaschine eine Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Kettenförderer oder Bandförderer, hydrodynamisch anzutreiben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch in anderen Antriebssträngen, beispielsweise mit Schwerlastmaschinen wie einem Shredder, verwendbar.
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Besonders wenn hydrodynamische Kupplungen, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform betrifft, ein inneres Gehäuse und ein äußeres Gehäuse aufweisen, beispielsweise ein stationäres äußeres Gehäuse, das ein umlaufendes inneres Gehäuse – auch Kupplungsschale genannt – umschließt, so wird ein Gehäuseüberlauf verwendet, um zu vermeiden, dass sich im Innenraum des (äußeren) Gehäuses ein Flüssigkeitsspiegel, insbesondere des Arbeitsmediums, beispielsweise Wasser, oberhalb eines vorgegebenen Niveaus ausbildet. Sobald dieses vorgegebene Niveau erreicht wird, kann die Flüssigkeit über eine Leitung des Gehäuseüberlaufes aus dem Gehäuse herauslaufen.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Gehäuseüberlauf einer hydrodynamischen Kupplung schematisch dargestellt. Dieser umfasst die Leitung 1 mit dem Eintrittsende 2 und dem Austrittsende 3. Das Eintrittsende 2 mündet im Innenraum des Gehäuses 4 der hydrodynamischen Kupplung und das Austrittsende 3 mündet außerhalb des Gehäuses 4. Die Leitung 1 erstreckt sich ausgehend vom Eintrittsende 2 zunächst schräg nach oben und geht dann in einen Bogen 5, hier 180°-Bogen, über. Dieser dient dem Anschluss eines Schlauches und die Krümmung des Bogens 5 nach unten bewirkt, dass ein angeschlossener Schlauch am Austrittsende 3 nicht durch sein Eigengewicht abknickt.
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Nachteilig an dem bekannten dargestellten Gehäuseüberlauf ist, dass beispielsweise bei der Verwendung der hydrodynamischen Kupplung im Bergbau unter Tage Wasser von außerhalb des Gehäuses 4 in den Innenraum des Gehäuses einströmen kann und die hydrodynamische Kupplung unerwünscht fluten kann, wenn der Wasserstand außerhalb der hydrodynamischen Kupplung auf einen Pegel oberhalb des Austrittsendes 3 beziehungsweise einer durch den Gehäuseüberlauf gebildeten Überlaufkante ansteigt, beispielsweise weil ein Streb, in dem die Antriebsmaschine mit der hydrodynamischen Kupplung beispielsweise zum Antrieb eines Förderbandes positioniert ist, mit Wasser vollläuft.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Kupplung mit einem Gehäuseüberlauf der eingangs dargestellten Art anzugeben, bei der ein unerwünschtes Fluten beziehungsweise ein unerwünschter Wassereinbruch über den Gehäuseüberlauf in den Innenraum des Gehäuses vermieden wird.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Kupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung weist ein beschaufeltes Pumpenrad und ein beschaufeltes Turbinenrad auf, die miteinander einen torusförmigen mit einem Arbeitsmedium befüllten oder befüllbaren Arbeitsraum ausbilden. Die hydrodynamische Kupplung ist insbesondere als füllungsgesteuerte hydrodynamische Kupplung ausgeführt, das heißt, der Arbeitsraum kann gezielt mehr oder minder mit einem Arbeitsmedium, beispielsweise Wasser oder Öl, befüllt werden, um dadurch die Drehmomentübertragung beziehungsweise Antriebsleistungsübertragung vom Pumpenrad auf das Turbinenrad einzustellen. Die Einstellung des Füllungsgrades des Arbeitsraums erfolgt dabei in Stufen oder stufenlos variabel zwischen einer Mindestfüllung und einer maximalen Füllung. Jedoch kommen auch andere Steuerungen der hydrodynamischen Kupplung in Betracht.
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Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung weist ein stationäres oder ein umlaufendes Gehäuse auf. Insbesondere, wenn ein stationäres Gehäuse vorgesehen ist, das einen Innenraum umschließt, ist vorteilhaft innerhalb des stationären Gehäuses, das heißt in dem Innenraum, eine um die Drehachse der hydrodynamischen Kupplung, das heißt um die Drehachse des Pumpenrades und des Turbinenrades, umlaufende Kupplungsschale vorgesehen, die drehfest entweder am Pumpenrad oder am Turbinenrad angeschlossen ist. In der Regel wird diese Kupplungsschale zusammen mit dem Pumpenrad oder dem Turbinenrad das jeweils andere Rad zumindest teilweise umschließen. Beispielsweise umschließt das Pumpenrad zusammen mit der Kupplungsschale das Turbinenrad, um einen sogenannten Außenradantrieb auszubilden, oder die Kupplungsschale umschließt zusammen mit dem Turbinenrad das Pumpenrad, um einen sogenannten Innenradantrieb auszubilden.
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Erfindungsgemäß ist ein Gehäuseüberlauf vorgesehen, um zu vermeiden, dass sich im Innenraum des Gehäuses ein Füllstand einer Flüssigkeit, insbesondere des Arbeitsmediums, oberhalb eines vorgegebenen Pegels ansammelt. Der Gehäuseüberlauf umfasst eine Leitung, die ein in dem Innenraum des Gehäuses mündendes Eintrittsende und ein außerhalb des Gehäuses mündendes Austrittsende aufweist. Somit kann Flüssigkeit, insbesondere Arbeitsmedium wie beispielsweise Wasser, bei Erreichen des Überlaufpegels über die Leitung aus dem Innenraum des Gehäuses ablaufen, das heißt in das Eintrittsende der Leitung eintreten, die Leitung durchströmen und über das Austrittsende außerhalb des Gehäuses aus der Leitung austreten.
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Erfindungsgemäß ist nun in der Leitung, insbesondere an deren Austrittsende, eine automatische Absperrvorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, die Leitung zur Vermeidung eines Eindringens von Flüssigkeit vom Austrittsende über das Eintrittsende in den Innenraum des Gehäuses zu verhindern.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die automatische Absperrvorrichtung einen Schwimmkörper auf. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, auch einen Sensor für Flüssigkeit vorzusehen, der erfasst, ob Flüssigkeit, insbesondere Wasser, am Auslassende in die Leitung des Gehäuseüberlaufes eintritt. Die automatische Absperrvorrichtung kann dann in Abhängigkeit der Erfassung des Flüssigkeitseintritts durch den Sensor oder durch den Schwimmkörper die Leitung automatisch verschließen, sodass das Einströmen von Wasser oder allgemein Flüssigkeit über den Gehäuseüberlauf in den Innenraum des Gehäuses verhindert wird. Unter Erfassung des Flüssigkeitseintritts durch den Schwimmkörper ist dabei nicht notwendigerweise eine elektronische oder elektrische Erfassung einer Steuervorrichtung mit einem Schwimmkörper zu verstehen, sondern das einfache Auftreiben des Schwimmkörpers kann ausreichen.
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Besonders vorteilhaft ist nämlich die automatische Absperrvorrichtung als Schwimmerventil ausgeführt, das heißt, diese weist einen Schwimmkörper auf, der durch einen Auftrieb die Leitung verschließt, wenn außen am Gehäuse der hydrodynamischen Kupplung ein bestimmter Flüssigkeitspegel erreicht wird. Andere Ausführungsformen sind möglich, beispielsweise kann die automatische Absperrvorrichtung auch als Rückschlagventil ausgeführt sein, die nur in Strömungsrichtung vom Eintrittsende zum Austrittsende öffnet und eine Strömung in Gegenrichtung verhindert.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Leitung des Gehäuseüberlaufes ausgehend vom Einlassende zumindest teilweise nach oben, insbesondere senkrecht oder schräg nach oben. Das Auslassende kann vorteilhaft oberhalb des Einlassendes positioniert sein.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass sich die Leitung ausgehend vom Einlassende zunächst (schräg oder senkrecht) nach oben und dann seitlich erstreckt, insbesondere gefolgt von einem sich wieder nach unten erstreckenden Abschnitt. Beispielsweise weist die Leitung die Form eines auf dem Kopf stehenden U auf, wobei ein Schenkel, insbesondere der Schenkel mit dem Auslassende, kürzer als der andere sein kann.
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Der Schwimmkörper kann beispielsweise in dem sich nach unten erstreckenden Abschnitt der Leitung des Gehäuseüberlaufes positioniert sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Leitung einen Ventilsitz auf, der oberhalb des Schwimmkörpers positioniert ist. An diesem Ventilsitz legt sich der Schwimmkörper an, wenn er aufgrund einer flüssigkeitsbedingten Auftriebskraft nach oben bewegt wird, weil ein entsprechender Flüssigkeitspegel, insbesondere Wasserpegel außerhalb des Gehäuses beziehungsweise außen am Gehäuse der hydrodynamischen Kupplung erreicht wird. Beispielsweise sind der Schwimmkörper und der Ventilsitz in einem Ventilgehäuse positioniert, das zumindest einen Teil des sich nach unten erstreckenden Abschnitts der Leitung oder den gesamten sich nach unten erstreckenden Abschnitt der Leitung ausbildet. Wenn das Ventilgehäuse den gesamten sich nach unten erstreckenden Abschnitt der Leitung ausbildet, so kann es vorteilhaft an dem sich seitlich erstreckenden Abschnitt der Leitung montiert sein, insbesondere in diesen eingeschraubt sein.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 einen Gehäuseüberlauf gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Gehäuseüberlaufes einer hydrodynamischen Kupplung;
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3 eine mögliche Positionierung des Gehäuseüberlaufes aus der 2 am Gehäuse einer hydrodynamischen Kupplung.
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In der 2 ist der Gehäuseüberlauf 10 mit der Leitung 1 dargestellt, die wiederum ein Eintrittsende 2 und ein Austrittsende 3 aufweist. Abweichend von der 1 weist die Leitung 1 die Form eines auf dem Kopf stehenden U auf, wobei der zweite kürzere Schenkel mit dem Auslassende 3 durch ein an der Basis beziehungsweise am sich seitlich erstreckenden Abschnitt 6 der Leitung 1 angeschlossenes, hier eingeschraubtes Ventilgehäuse 7 bildet. Das Ventilgehäuse 7 umschließt den Schwimmkörper 8 und bildet einen oberhalb des Schwimmkörpers 8 positionierten Ventilsitz 9 aus. Wenn in das Auslassende 3 der Leitung 1 von unten Flüssigkeit, insbesondere Wasser, eindringt, so wird der Schwimmkörper 8 angehoben, bis er an den Ventilsitz 9 anschlägt und damit die Leitung 1 verschließt. Somit kann keine Flüssigkeit über das Auslassende 3 in die Leitung 1 eintreten und das Gehäuse 4 der hydrodynamischen Kupplung fluten.
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In der 3 ist eine mögliche Positionierung des Gehäuseüberlaufes 10 aus der 2 am Gehäuse 4 einer hydrodynamischen Kupplung gezeigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Leitung 1, zumindest die Überlaufkante 11 derselben, unterhalb einer Kupplungsschale 12, die mit einem der beiden beschaufelten Räder, hier dem Turbinenrad 13, der hydrodynamischen Kupplung umläuft. Somit wird verhindert, dass die Kupplungsschale 12 in eine Flüssigkeitsansammlung innerhalb des Gehäuses 4 eintaucht und dadurch gebremst wird. Dabei ist es nicht zwingend notwendig, das sich die Überlaufkante 11 vollständig unterhalb der Kupplungsschale 12 erstreckt, wenn durch die umlaufende Kupplungsschale 12 oder eine andere Einrichtung eine Schleuderwirkung erzielt wird, welche den Flüssigkeitspegel innerhalb des Gehäuses 4 absenkt.
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Das beschaufelte Turbinenrad 13 ist mit einer Arbeitsmaschine 20 verbunden, die hier nur schematisch dargestellt ist. Das dem Turbinenrad 13 gegenüberstehende beschaufelte Pumpenrad 14 wird durch eine Antriebsmaschine 15 angetrieben. Pumpenrad 14 und Turbinenrad 13 bilden miteinander den torusförmigen Arbeitsraum 16 aus, der über einen Arbeitsmediumeinlass 17 befüllt und einen Arbeitsmediumauslass 18 entleert werden kann. Die Entleerung erfolgt insbesondere über eine Staudruckpumpe 19.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel in der 3 ist die Leitung 1 an jenem Teil des Gehäuses 4 angeschlossen, das das Pumpenrad 14 und das Turbinenrad 13 in Umfangsrichtung umgibt. Alternativ wäre auch ein stirnseitiger Anschluss am Gehäuse 4 möglich, das heißt auf der Seite der Arbeitsmaschine 20 oder auf der Seite der Antriebsmaschine 15.
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Abweichend vom hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Kupplung auch als hydrodynamische Doppelkupplung mit zwei in Axialrichtung oder Radialrichtung nebeneinander positionierten Arbeitsräumen, die jeweils durch ein Pumpenrad oder eine Pumpenradbeschaufelung und ein Turbinenrad oder eine Turbinenradbeschaufelung gebildet werden, ausgeführt sein.
