DE2033817A1 - Hydrodynamische Kupplung - Google Patents

Hydrodynamische Kupplung

Info

Publication number
DE2033817A1
DE2033817A1 DE19702033817 DE2033817A DE2033817A1 DE 2033817 A1 DE2033817 A1 DE 2033817A1 DE 19702033817 DE19702033817 DE 19702033817 DE 2033817 A DE2033817 A DE 2033817A DE 2033817 A1 DE2033817 A1 DE 2033817A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coupling
turbine wheel
working
hydraulic
characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19702033817
Other languages
English (en)
Inventor
Alexandr Wiktowowitsch B'erman Walenan Michailowitsch Moskau Krutik Arkady Wladimirowitsch Ljubertsy Limtsky Wiktor Georgiewitsch Chugaew Nikolai Grigonewitsch Charkow Wasihew Oleg Alexeewich Prokopiewsk Kemerowskoi oblasti Gawnlow Oleg Petrowitsch Petrow Semen Alexeewitsc Dokukin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INST GORNOWO DELA IM AA SKOCHI
Original Assignee
INST GORNOWO DELA IM AA SKOCHI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INST GORNOWO DELA IM AA SKOCHI filed Critical INST GORNOWO DELA IM AA SKOCHI
Priority to DE19702033817 priority Critical patent/DE2033817A1/de
Publication of DE2033817A1 publication Critical patent/DE2033817A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D33/00Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type
    • F16D33/18Details
    • F16D33/20Shape of wheels, blades, or channels with respect to function

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Description

  • HYDRODYNAZISCHE KtTLUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydrodynamische Getriebe, genauer auf hydrodynamische Kupplungen.
  • Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Krupp lungen werden am zweckmäßigsten als Sicherheitskupplungen in Antrieben verwendet, die einen Asynchronmotor enthalten.
  • Bekannt sind hydrodynamische Sicherheitskupplungen zur Verbindung von Wellen. In diesen Rydrokupplungen sind zwei Laufräder vorhanden: ein Pumpenrad und ein Turbinenrad mit Radialschaufeln. Das Pumpenrad ist mit der Motorwelle verbunden, das Turbinenrad aber mit der Welle der Arbeitsmaschine. Diese Räder, die mit einem Axialspalt angeordnet die sind, der durchVStirnkanten der Schaufeln begrenzt ist, bilden einen turusähnlichen Arbeitsraum.
  • An einem der Laufräder, meist am Turbinenrad ist eine Scheibe angebracht, die nach innen in den Arbeitsraum ragt.
  • Dieser hineinragende Scheibenteil bildet an dem Strömungsaustritt aus dem Turbinenrad eine Schwelle, die zur Begrenzung des von der Kupplung übertragenen Moments im Bereich starken Schlupfes bestimmt ist. Diese Kupplungen besitzen außer dem Arbeitsraum einen Zusatzraum, der mit dem Arbeitsraum kommuniziert. Seine Füllung erfolgt bei erhöhtem Schlupf der Iiydrokupplung.
  • Die bekannten Hydrokupplungen befriedigen nicht hinsichtlich des Kennlinienverlaufs (Abhängigkeit des zu übertragenden Momentes vom Schlupf der llydrokupplung) Das hohe maximale Moment in den erwähnten Hydrokupplungen ruft eine Überlastung des Elektromotors und der Transmission der Arbeitsmaschine hervor. Vorhandene Zonen minimaler Momente verschlechtern die Zugeigenschaften des Antriebs, ja machen mitunter den Anlauf unter Last undurchführbar.
  • Außerdem gewährleisten diese Kupplungen die erforderliche ;wnsprechgeschwindigkeit beim Notbremsbetrieb nicht, weil die Flüssigkeit es nicht rechtzeitig schaffen kann, aus dem Arbeitsraum während der Bremsperiode in den Zusateraum überzufließen. Dies führt wiederum dazu, daß die Flü:'sigkeitsmen te, die durch die Schaufelkanäle des Arbeitsraums fließt, sich als bedeutend größer erweist als beim stationären Betriebszustand, ss zur Folge hat, daß die Kupplung beträchtliche Lomente zu übertragen hat, die das nominale um ein 4 bis 6faches übersteigen, was unerwünscht ist.
  • Dies Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile.
  • Der Erfindung war die Aufgabe zugrundegelegt, eine solce hydrodynamische Kupplung zur Verbindung von Wellen zu schaffen, bei der bei voller Füllung des Arbeitsraums uch bei Nichtvorhandensein eines Zusatzraumes der zuverlässige Schutz des Elektromotors und der Arbeitsmaschine vor Überlastung und die Konstanz des Momentes in der Zone nichtarbeitsbezogenen Schlupfes (der unstabile Teil der mechanischen Kennlinien :) gewährleistet ist, einer Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in v hrdrodynamischen Kupplung zur Verbindung von Wellen, in der Pumpen- und Turbinenrad mit Radialschaufeln einen torusähnlichen Arbeitsraum bilden, wobei an einem dieser Räder eine Scheibe angebracht ist, die nach innen in den Arbeitsraum ragt und eine Schwelle am Strömungsaustritt aus dem Turbinenrad zur Begrenzung des von zur hydrodynamischen Kupplung übertragenen Momentes bildet, erfindungsgemäß das Verhältnis des Innen- und-des Außendurchmessers des Arbeitsraums im Bereich von 0,60 - 0,65 liegt.
  • Ein Versuchsmuster der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführten Kupplung ist im Antrieb eines Abbaukratzförderers angeordnet. Die Anordnung dieser Kupplung im Förderer gestattete es, die Lebensdauer seiner Baugruppen zu erhöhen sowie den Elektromotor zuverlässig vor Überlastungen zu schützen.
  • Nachstehend wird die Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen angeführt; in den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 - hydrodynamische Kupplung gemäß der Erfindung (Längsschnitt bis zur Symmetrieachse); Fig. 2 - Kennlinien der Nydrokupp lung; Fig. 3 - Flüssigkeitsumlauf im Arbeitsraum bei stationärem Betrieb; ag. 4 - dasselbe bei nichtstationärem Betrieb.
  • Die hydrodynamische Kupplung besitzt ein Pumpenrad 1 (Fig. 1), das mit der Welle (nicht abgebildet) des Motors verbunden wird, sowie ein Turbinenrad 2, das mit der (nicht dargestellten) Welle der Arbeitsmaschine (beispielsweise mit der Getriebewelle des Förderers) verbunden wird. Diese Räder besitzen gerade flache Radialschaufeln 3. Das Pumpenrad 1 und das Turbinenrad 2 sind auf Lagern 4,5 gelagert, derart, daß zwischen den Stirnflächen der Schaufeln 3 ein Axialspalt 6 bleibt.
  • Das Pumpenrad 1 und das Turbinenrad 2, die gleiche Konfiguration des Strömungsteiles haben, bilden einen torusähnlichen Arbeitsraum 7.
  • Am Turbinenrad 2 ist eine Scheibe 8 angebracht,-die nach innen in den Arbeitsraum 7 um eine höhle ragt, die 0,04 bis 0,05 (D2 - D1) beträgt. Dieser hineinragende Teil der Scheihe 8 bildet eine Schwelle 9 am Strömungsaustritt aus dem Turbinenrad 2. Durch änderung der Höhe der Schwelle 9, die im Bereich nichtarbeitsbezogenen Schlupfes die Ablenkung der Strömung an die Peripherie und hierdurch die Verringerung ihres Energieintensität hervorruft, kann man die Überlastungsfähigkeit der Hydrokupplung in Abhängigkeit von dem maximalen Moment des Elektromotors und dem Sicherheitsfaktor der Maschinenelemente regeln.
  • Mit dem Pumpenrad 1 ist seitens des Turbinenrades 2 ein Gehäuse 10 starr verbunden, das auf dem Lager 4 abgestützt ist und zusammen mit dem Pumpenrad 1 und einer Dichtung 11 den geschlossenen Hohlraum der Hydrokupplung bildet.
  • Das Verhältnis der Durchmesses des Arbeitsraums, d.h, des Innendurchmessers D1 und des Außendurchmessers D2 wird im Bereich von ## = 0,6 - 0,65 gewählt.
  • Diese Verhältnisse gewährleisten einen zuverlässigen Schutz des Elektromotors und der Arbeitsmaschine vor Überlastungen und ermöglichen es, in der Zone nichtarbeitsbezogenen Schlupfes einen ungefähr konstanten Wert des von der Hydrokupplung übertragenen Momentes und somit auch eine konstante Beschleunigung beim Anlassen der Arbeitsmaschine zu haben.
  • In dem beschriebenen Beispiel ist das Verhältnis der Durchmesser als D1 = 0,62 gewählt, wobei der Außendurchmes-D2 ser D2 400 mm gleich ist (die übertragene Leistung betrug 32 kW bei einer Drehzahl des Pumpenrades von 1480 U/min).
  • Bei experimentellen Untersuchungen dieser Rydrokupplung sind mechanische Kennlinien erhalten worden, die in Fig. 2 durch ausgezogene Linien dargestellt sind. Diese Kennlinien geben die Abhängigkeit zwischen dem Verhältnis des übertragenen Momentes M zum Nennmoment wieder.
  • Mn (M/M) und dem Schlupf S # Die Kurve "a" stellt n die Kennlinie der Ilydrokupplung bei stationären Betriebszuständen, die Kurve b die Charakteristik bei Notbremsung im Laufe von O,5sek (nichtstationärer Betrieb) dar.
  • Wie aus den angeführten Kennlinien folgt, ändert sich in der Zone nichtarbeitsbe7jogenen Schlupfes von 20 bis 100% das Moment der Hydrokupplung nur unbedeutend und ist ungefahr M = 2,0 - 2,2 gleich. Dies erlaubt den Einsatz M der Hydrokupplung als eine Sicherheitskupplung beim Arbeiten mit dem üblichen Asynchronmotor. Da die Überlastungsfähig keit der Hydrokupplung M niedriger als bei dem Motor M n liegt, hat der letztere die Möglichkeit, mit der Arbeitsdrehzahl bei allen Überlastungen der Arbeitsmaschine stabil zu arbeiten. Diese Charakteristik gewährleistet die Konstanz der Beschleunigung beim Anlassen der Arbeitsmaschine unter ständiger Last, was für Maschinen wie Band- und Eratzförderer sehr von Bedeutung ist. Bei Notbremsung der mit dem Turbinenrad 2 verbundenen Welle der Arbeitsmaschine unterscheidet sich die Kennlinie "b" nur unbedeutend von der Kennlinie "a" bei stationärem Betrieb.
  • Dies erklärt sich dadurch, daß die Begrenzung des Momentes bei stets gefülltem Arbeitsraum erzielt wird. Der minimale Unterschied zwischen den erwähnten Kennlinien ao und wb" macht es möglich, dynamische Kräfte herabzusetzenw die in ien Maschinen bei Notbremsung entstehen. Dies ist besonders für Berg- und Straßenbaumaschinen von Bedeutung, deren die Betriebszustände durch Wirkung ähnlicher dynamischer Beanspruchungen charakterisiert werden Vergleichsweise sind in Fig. 2 Kennlinien (unterbrochen Linien) des Hydrokupplung mit obensolchem Außendurchmesser des Arbeitsraums gezeigt, die aber einen Zusatzraum aufweist.
  • Die Kurve "c* stellt die Kennlinie . der Hydrokupplung mit Zusatzraum bei stationsären Betriebszustän den, die Kurve 2"d" die Kennlinie bei Notbremsung im Laufe von 0,5 sek (nichtstationärer Betrieb) dar.
  • Wie aus diesen Kennlinien folgt, besitzt die Kurve "c" in dem Punkt "e" die Zone minimalen Momentes #### = 1,3).
  • M einer Das Anlassen der Arbeitsmaschine unter Last, die den Wert des minimalen Momentes übersteigt, wird bei der Hydrokupplung mit Zusatzraum undurchführbar sein, weil ihr Schlupf hierbei eine Größe erreicht, die beispielsweise dem -Punkt "f" entspricht, doch sich nicht bis zu der Größe vermindert, die dem Punkt "g" auf dem Arbeitsabschnitt der Kennlinie "d" d" entspricht. Dies führt zur Überhitzung der Flüssigkeit in der Hydrokupplung und Störung des Betriebszustandes.
  • Die Kennlinie "d" der Hydrokupplung mit Zusatzraum übersteigt bei Notbremsung die Kennlinie "c" bei stationärem Betrieb in beträchtlichem Maße.
  • Die vorgeschlagene hydrodynamische Kupplung arbeitet folgenderweise. Bei stationärem Betrieb unter lirbeitslast arbeitet die Hydrokupplung genauso wie alle bekannten Hydrokupplungen. Die Strömung, die eine geringe Umlaufgeschwin digkeit besitzt, wird durch Fliehkräfte an die Peripherie des Arbeitsraumes abgedrückt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
  • Da die Strömung um die Schwelle 9 herumläuft, ohne eine Deformation zu erfahren, so wird ein hoher Wirkungsgrad (0,96 - 0,97) gewährleistet.
  • Bei nichtarbeitsbezogenem Schlupf, wenn die Umlaufge schwindigkeiten der Strömung durch die Schaufelkanäle groß sind, erfolgt ihre Zusammenwirkung mit der Schwelle und Ablenkung an die Peripherie (wie es in Fig. 4 gezeigt ist).
  • Dadurch erfolgt die Verminderung des Querschnitts und der Energieintensität der Strömung und somit auch des übertragenen lflomentes.
  • Ist eine beträchtliche Verringerung der Überlastungsfähigkeit der Hydrokupplung notwendig, so kann man zwischen der Scheibe 8 und der Scheibe 12 des Turbinenrades 2 eine kleine Kammer vorsehen, die 10-15% des Volumens des Arbeitsraums beträgt. Diese Kammer wird mit Flüssigkeit nur bei nichtarbeitsbezonenem Schluß gefüllt, was eine zusätzliche Verminderung des von der Kupplung übertragenen Momentes ermöglicht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Hydrodynamische Kupplung zur Verbindung von wollen mit auf diesen Wellen angeorddie netem Pumpen- und Turbinenrad mit Radialschaufeln, einen totusähnlichen Arleitsraum bilden, wobei an einem dieser Räder eine Scheibe angebracht ist, die nach innen in den srbeitsraum ragt und eine Schwelle am Strömungsaustritt aus dem Turbinenrad zur Begrenzung des von der Hydrokupplung übertragenen Momentes bildet, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß das Verhältnis des Innendurchmessers #1 zum Außendurchmesser D2 des arbeitsraums (7) im Bereich von 0,60 - 0,65 liegt.
    L e e r s e i t e
DE19702033817 1970-07-08 1970-07-08 Hydrodynamische Kupplung Pending DE2033817A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19702033817 DE2033817A1 (de) 1970-07-08 1970-07-08 Hydrodynamische Kupplung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19702033817 DE2033817A1 (de) 1970-07-08 1970-07-08 Hydrodynamische Kupplung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2033817A1 true DE2033817A1 (de) 1972-01-20

Family

ID=5776124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19702033817 Pending DE2033817A1 (de) 1970-07-08 1970-07-08 Hydrodynamische Kupplung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2033817A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3231368C1 (de) * 1982-08-24 1984-05-24 Voith-Turbo Gmbh & Co Kg, 7180 Crailsheim Hydrodynamische Kupplung
DE102006062230A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Voith Patent Gmbh Hydrodynamische Kupplung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3231368C1 (de) * 1982-08-24 1984-05-24 Voith-Turbo Gmbh & Co Kg, 7180 Crailsheim Hydrodynamische Kupplung
DE102006062230A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Voith Patent Gmbh Hydrodynamische Kupplung
US8341954B2 (en) 2006-12-22 2013-01-01 Voith Patent Gmbh Hydrodynamic coupling

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT205541B (de) Maschinensatz mit einer füllungsgeregelten Strömungskupplung und einer hierüber angetriebenen Arbeitsmaschine, insbesondere Bremsluftkompressoranlage für Schienenfahrzeuge
CH620746A5 (de)
DE102007032212A1 (de) Hydrodynamische Kupplung
DE3211337A1 (de) Hydrodynamische regelkupplung
DE2033817A1 (de) Hydrodynamische Kupplung
EP2993094A1 (de) Hydrodynamischer retarder
DE3522174C1 (de) Hydrodynamische Kupplung
DE102005043756A1 (de) Hydrodynamische Kupplung
DE682276C (de) Stroemungskupplung nach Foettingerbauart
DE3435659C2 (de) Hydrodynamische Regelkupplung
CH620024A5 (de)
DE442389C (de) Fluessigkeitswechselgetriebe
DE887689C (de) Laufrad einer mehrstufigen umlaufenden Stroemungsmaschine
AT248189B (de) Strömungskupplung mit Belüftungskanal
EP2479449B1 (de) Hydrodynamische Kupplung mit mehrstufiger Vorkammer
DE2438132C2 (de) Hydrodynamische Kupplung mit variabler Füllung
AT158572B (de) Föttinger-Getriebe für Straßen- und Geländefahrzeuge.
AT117078B (de) Flüssigkeitsgetriebe.
DE875117C (de) Stroemungswandler
DE913499C (de) Foettinger-Getriebe fuer Strassen- und Gelaendefahrzeuge
DD270744A1 (de) Hydrodynamische kupplung
DE1750865C3 (de) Hydrodynamische Kupplung
AT140105B (de) Flüssigkeitskupplung nach Art der Föttingergetriebe.
EP0943830B1 (de) Hydrodynamische Kupplung
DE1218228B (de) Hydrodynamische Kupplung mit selbsttaetiger Drehmomentbegrenzung