DE2147245C3 - Schöpfrohrgesteuerte Flüssigkeitskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schöpfrohrgesteuerte Flüssigkeitskupplung mit einem Gehäuse, in dem Pumpenräder und damit gekoppelte Turbinenräder einen Arbeitsraum und einen axial daneben angeordneten, mit dem Arbeitsraum verbundenen Schöpfraum bilden und bei der ein schwenkbares Schöpfrohr, das über ein mit ihm verbundenes Überlaufrohr den Schöpfraum mit einem Vorratsbehälter verbindet, vorgesehen ist.

Eine derartige Flüssigkeitskupplung ist durch die US-PS 2187656 bekanntgeworden. Bei dieser Flüssigkeitskupplung ist jedoch der Schöpfraum mit einem mit dem Pumpenrad umlaufenden Vorratsbehälter verbunden, wodurch die Kupplung einen relativ großen Gesamtdurchmesser erhält. Der letztere ist auch dadurch bedingt, daß die öffnung des um die Kupplungsachse schwenkbaren Schöpfrohres stets in einem größeren radialen Abstand von der Kupplungsachse liegen muß als der äußerste Teil des Arbeitskreises, um Flüssigkeit durch das Schöpfrohr in den Arbeitskreis drücken zu könqen. Schließlich muß bei dieser bekannten Kupplung der Antriebsmotor nicht nur die beiden Gehäuseteile der Kupplung zusammen mit dem Pumpenrad beschleunigen, sondern auch die gesamte Flüssigkeitsmenge. Dadurch wird der Antriebsmotor zusätzlich belastet, so daß er über eine längere Zeitspanne eine größere Stromaufnahme hat.

Durch die GB-PS 328028 und die DE-PS 642 105

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ist es ferner bei Flüssigkeitskupplungen bekanntgeworden, einen vom Arbeitsraum getrennten and feststehenden Vorratsbehälter für die Flüssigkeit vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache schöpfrohrgesteuerte Flüssigkeitskupplung mit einem möglichst kleinen Gesamtdurchmesser, relativ zum äußeren Durchmesser des Arbeitskreises zu schaffen, bei der es möglich ist, den Arbeitsraum der Kupplung beim Anfahren derselben von Flüssigkeit leer zu halten, so daß der Antriebsmotor entlastet ist und schnell auf Betriebsdrehzahl herauffahren kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer schöpfrohrgesteuerten Flüssigkeitskupplung der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß

a) das Gehäuse gegenüber den Pumpenrädern und den Turbinenrädern feststeht,

b) der Vorratsbehälter als schmaler Kasten im oberen Teil des Gehäuses ausgebildet ist und

c) die Drehachse des Schöpfrohrs senkrecht zur Kupplungsachse verläuft.

Eine Flüssigkeitskupplung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kann baulich einfach mit einem relativ kleinen Gesamtdurchmesser ausgeführt werden und in vorteilhafter Weise kann der Antriebsmotor bei entleerter Kupplung unbelastet auf Betriebsdrehzahl bsrauffahren, wodurch nicht nur Energie eingespart wird, sondern auch die Gefahr einer Beschädigung bzw. Überhitzung des Antriebsmotors vermieden wird.

Wenn die Flüssigkeitskupplung für beide Drehrichtungen geeignet sein soll, können nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung an das Schöpfrohr mittels einer Hohlwelle zwei Überlaufrohre angesetzt sein, die in zwei voneinander getrennte Seitenteile des Vorratsbehälters einschwenkbar sind.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 3 und 4 hervor.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 einen axialen Schnitt der oberen Hälfte einer schöpfrohrgesteuerten Flüssigkeitskupplung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine axiale Schnittansicht der oberen Hälfte eines weiteren Ausführungsbeispiels in Form einer einkreisigen Flüssigkeitskupplung, und

Fig. 4 und 5 Schnittansichten des Drehlagers für das Schöpf rohr der Fig. 3.

Die in Fig. 1 gezeigte Flüssigkeitskupplung weist eine Welle 1 auf, die im Betrieb durch einen Antriebsmotor (nicht gezeigt) über einen Antriebsflansch 2 angetrieben wird, der an der Welle 1 befestigt ist. Die Welle 1 ist in Lager 3 in einem Gehäuse 4 gelagert.

Zwei Arbeitsräume 5 und 6 sind durch Pumpenräder 7 und 8 und Turbinenräder 9 und 10 gebildet. Das Pumpenrad 7 ist durch Schrauben 11 an einem Flansch der Welle 1 befestigt, und ein zylindrischer Gehäuseteil 12 verbindet die äußeren Umfange der zwei Pumpenräder 7 und 8. Ein Schöpfraum-Gehäuseteil 13 ist ebenfalls an dem Außenumfang des Pumpenrades 8 befestigt.

Die zwei Turbinenräder 9 und 10 sind Rücl.en an Rücken durch Nieten 14 miteinander verbunden und durch Schrauben 15 an einem Flansch 16 und einer Antriebswelle 17 angeschraubt, die in einem Lager 18 in dem Gehäuse 4 gelagert ist. Die Antriebswelle

17 kann einen Lagerzapfen 19 aufweisen, der von einem Lager in der Stirnseite der angetriebenen Welle 1 aufgenommen wird.

Die Nabe des Pumpenrades 8 ist an einem Flansch 21 an einer Buchse 22 angeschraubt, die in einem Lager 23 gelagert ist, das von einem nach innen ragenden zylindrischen Teil 25 des Gehäuses 4 getragen wird. Die Welle 1, das Pumpenrad 7, Gehäuseteil 12, Pumpenrad 8 und die Buchse 22 bilden demzufolge eine starre rotierende »Brücke«. Diese »Brücke« wird zwischen dem Lager 3 und einem Lager 24 abgestützt. Statt durch den Lagerzapfen 19 kann die Abtriebswelle 17 durch ein geteiltes Lager 24 abgestützt werden, das von der Buchse 22 getragen und in diesem Fall dann mit Einlaßlöchern versehen wird, um Arbeitsflüssigkeit dem Arbeitsraum aus dem Raum innerhalb der Buchse 22 zuführen zu können.

Die Stirnwand 26 des Schöpfraum-Gehäuseteils 13 der Flüssigkeitskupplung ist so gestaltet bzw. geformt, daß sie der Bewegung eines gebogenen Schöpfrohres 27 angepaßt ist, das auf einer Hohlwelle 28 befestigt ist, die wiederum in Lager 29 (Fig. 2) in dem Gehäuse 4 abgestützt ist. Das Schöpfrohr 27 weist zwei öffnungen 31 und 32 auf, die in den Schöpfraum hineinmünden, welcher durch das Gehäuseteil 13 ausgebildet ist. Die Winkel- oder Drehposition der Hohlwelle 28 und damit die radiale Position der Schöpfrohr-Öffnungen 31 und 32 kann durch irgendeine Vorrichtung verstellt werden, wie z. B. durch den Hebel 330, der in Fig. 2 gezeigt ist, oder durch eine jo Servo-Steuervorrichtung (nicht gezeigt).

In der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion besteht die Hohlwelle aus drei getrennten Teilen, nämlich einem mittleren Teil 33, der einstückig mit dem Schöpfrohr 27 verbunden ist, und zwei äußeren Teilen 34 und r> 35. Der mittlere Teil 33 ist innen durch eine Wand

30 geteilt, und seine Enden sind so geformt, daß sie in die benachbarten Enden der zwei äußeren Teile 34 und 35 eingreifen, um eine Antriebs-Drehverbindung zu schaffen, während gleichzeitig eine geringe 4» Winkel-Fehlausrichtung zwischen den Teilen der Hohlwelle 28 möglich ist. Die öffnung 31 kommuniziert mit dem äußeren Teil 35. O-Ring-Dichtungen

36 verhindern eine Leckage der Arbeitsflüssigkeit durch die Lager 29 hindurch.

Beide äußere Teile 34 und 35 der Hohlwelle 28 tragen ein abgewinkeltes Überlaufrohr 37 bzw. 38. Jedes Überlaufrohr 37,38 erstreckt sich in einen Seitenteil 39, 40 eines Vorratsbehälters 41, der in dem oberen Teil des Gehäuses 4 ausgebildet ist. Der Bo- >o den 42, 43 der Seitenteile 39 und 40 ist am Eingangsende des Gehäuses 4 höher als die Bodenteile 44, 45 in der Nähe des Ausgangsendes des Gehäuses 4, um Spielraum für die rotierenden Teile der Kupplung am Eingangsende der Kupplung zu schaf- v-< fen, und die Bodenteile 44, 45 erstrecken sich unterhalb der Hohlwelle 28 neben dem Antriebsende der Kupplung.

Jedes uberlaufrohr 37 und 38 endet an einer Öffnung 48,49, die den FIüssigHits^dnd in dem Vorrats- wi behälter 41 festlegen bzw. begrenzen. Wenn der Hebel 330 in der Weise bewegt wird, daß sich die Öffnungen 48,49 unter dem Flüssigkeitsstand in dem Vorratsbehälter41 senken, sucht die Flüssigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft durch die Überlauf rohre tv,

37 und 38, die Hohlwelle 28 und von hier aus durch das Geschöpfrohr 27 zu strömen. Eine der Öffnungen

31 und 32 zeigt ferner stets in die Bewegungsrichtung

des Schöpfraum-Gehäuseteils 13, wenn sich das letztere dreht. Auf diese Weise wird die Füllung der Flüssigkeitskupplung vergrößert.

Wenn jedoch der Hebel 330 in eine Richtung bewegt wird, um die öffnungen 48,49 über dem Flüssigkeitsstand in dem Vorratsbehälter 41 zu heben, werden die öffnungen 31 und 32 in den Flüssigkeitsring im Schöpfraum eingetaucht, und es wird demzufolge Flüssigkeit durch jene öffnung 31, 32 abgezogen, welche in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegungsrichtung des Gehäuseteils 13 zeigt. Dabei wird Flüssigkeit in das Schöpfrohr 27 gedrückt und anschließend durch die Hohlwelle 28 und das entsprechende Überlaufrohr 37 oder 38 in den Vorratsbehälter 41.

Aus obigem Grund ist keine umwälzpumpe nötig, um den Arbeitskreis zu erneuern oder aufzufüllen. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Flüssigkeitskupplung kann für die Verwendung mit Wasser oder einer Wasser-ÖI-Emulsion als Arbeitsflüssigkeit konstruiert sein, wobei in diesem Fall die verschiedenen Lagerbuchsen zum Abstützen der Wellen (z. B. die Buchsen 18,23 und 24) aus Polytetrafluoräthylen bestehen können. Die Doppelkreisanordnung macht irgendwelche kräftige Axialdrucklager überflüssig.

Wenn eine Flüssigkeitsströmung zum Kühlen der Arbeitskreise benötigt wird, kann die Flüssigkeitskupplung ein Rohr 51 enthalten, dem die Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Deren Strömung wird durch eine Düsenschraube 52 mi' einer Arretiermutter 53 kontrolliert. Die Arbeitsflüssigkeit, die an dem konischen Kopf der Düsenschraube 52 vorbeitritt, fließt durch einen Kanal 54 im zylindrischen Gehäuseteil 25 in den Arbeitsraum 6 und von hier aus in das Innere der Gehäuseteile 12,13. Der Vorratsbehälter 41 weist einen Überlauf-Auslaß 55 auf, und zwar für irgendeine Zunahme der Arbeitsflüssigkeit, die nicht durch Lekkage über die normalen Labyrinthdichtungen verlorengeht.

Bei einer alternativen Anordnung kann die Kühlströmung von dem Boden des Vorratsbehälters abgezogen, durch einen äußeren Kühler (nicht gezeigt) hindurchgeleitet und anschließend in das Rohr 51 in einer Höhenlage eingeführt werden, die unterhalb derjenigen des Überlauf-Auslasses 55 liegt. Ein Absperrventil wird dann mit dem Hebel 330 gekuppelt, um das Rohr 51 in der »Kreisleer-Position« zu schließen, um die Entleerung des Vorratsbehälters zu verhindern.

Die in Fig. 3 gezeigte Flüssigkeitskupplung unterscheidet sich von derjenigen in den Fig. 1 und 2 dargestellten dadurch, daß sie einen einzigen Arbeitsraum W aufweist und das Schöpfrohr 61 aus einer herkömmlichen verschiebbaren Ausführung besteht, welche im vorliegenden Fall in einem Drehlager 80 verschiebbar gelagert ist, das seinerseits drehbeweglich in einer Querbohrung untergebracht ist, in der es durch einen Sprengring 81 gesichert ist.

Die angetriebene Welle 62 trägt ein Gehäuse 63 mit einem glockenförmigen Gehäuseteil 64, an dem ein Schöpfraum-Gehäuse 65 befestigt ist, sowie das Pumpenrad 66, das zusammen mit einem Turbinenrad 67 dtn Arbeitsraum W bildet. Das Turbinenrad 67 ist an einer Abtriebswelle 68 befestigt. Das eine Ende der Abtriebswelle 68 ist in einem Lager 69 in der Nabe des Gehäuses 63 abgestützt. Die angetriebene Weile 62 und Abtriebswelle 68 sind beide in Lager abgestützt, die sich an der Stelle befinden, an der sie durch

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die Wände eines ortsfesten Gehäuses 71 der Fliis- ner Vertiefung 75 des Vorratsbehälters 72 nach außer

sigkeitskupplung hindurchtreten. Ein Vorratsbehäl- tritt, und es trägt einen Fortsatz 76, der mittels eine:

ter 72 ist im oberen Teil des Gehäuses 71 ausgebil- Gelenks 77 mit dem Schöpfrohr 61 gelenkig verbun

det. den ist. Das Gelenk 77 ermöglicht den Durchfluß dei

Ein Uberlaufrohr 73 wird von einer horizontalen 5 Arbeitsflüssigkeit. Mit 73 A ist die öffnung des Über

Hohlwelle 74 get. agen, die durch eine Seitenwand ei- laufrohres 73 bezeichnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schöpfrohrgesteuerte Flüssigkeitskupplung mit einem Gehäuse, in dem Pumpenräder und damit gekoppelte Turbinenräder einen Arbeitsraum und einen axial daneben angeordneten, mit dem Arbeitsraum verbundenen Schöpf raum bilden und bei der ein schwenkbares Schöpfrohr, das über ein mit ihm verbundenes Überlaufrohr den Schöpfraum mit einem Vorratsbehälter verbindet, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Gehäuse (4; 71) gegenüber den Pumpenrädern (7,8; 66) und den Turbinenrädern (9, 10; 67) feststeht,

b) daß der Vorratsbehälter als schmaler Kasten (41; 72) im oberen Teil des Gehäuses (4; 71) ausgebildet ist und

c) daß die Drehachse des Schöpfrohrs (27; 61) senkrecht zur Kupplungsachse verläuft.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Schöpfrohr (27) mittels einer Hohlwelle (33, 34, 35) zwei Überlaufrohre (37, 38) angesetzt sind, die in zwei voneinander getrennte Seitenteile (39, 40) des Vorratsbehälters (41) einschwenkbar sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfrohr (61) und das Überlaufrohr (76) mit einem eine Flüssigkeitsvei bindung zwischen den beiden Rohrteilen ermöglichenden hohlen Gelenk (77) verbunden sind.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schöpfrohr (61) in einem Drehlager (80) verschiebbar angeordnet ist.