DE2213903A1

DE2213903A1 - Kinetic type fluid coupling

Info

Publication number: DE2213903A1
Application number: DE19722213903
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: SCHIFFELERS TH
Current assignee: SCHIFFELERS TH
Priority date: 1971-03-25
Filing date: 1972-03-22
Publication date: 1972-09-28
Also published as: BE781255A; NL7104036A

Description

3E SCHRE IUNG zur Patentanmeldung von Flüssigkeitskupplung der kinetischen Art.3E SCREAM for patent application for fluid coupling of the kinetic Art.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskupplung der kinetischen Art, mit Pumpenrad und Turbinenrad, welche Räder Radialschaufelkränze tragen, die achsial einander gegenüber in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei jedes Rad fest mit einer von zwei gleichachsigen Wellen verbunden ist, und das mit einer dieser Wellen fest verbundene Gehäuse der von den Schaufelkranzenabgekehrten Hinterseite des mit der anderen Welle fest verbundeneR Rades gegenüber eine Kammer bildet, die Kupplungsflüssigkeit aufzunehmen, wahrend der Arbeitsraum zwischen den beiden Radern über einen zwischen dem Umfang und der Hinterseite des letzteren Rades und einer Cehäusewandgebildeten Ringsoheiben-Durchlasschlitz mit der Aufnahmekammer in Verbindung steht und wobei diese Gehäusewand nahe dem Durchsohnittedurchmesser der Schaufelkränze in Achsialrichtung ausweischend die Aufnahmekammer begrenzt. The invention relates to a fluid coupling of the kinetic Kind, with pump wheel and turbine wheel, which wheels carry radial blade rings are arranged axially opposite one another in a housing, each wheel being fixed is connected to one of two coaxial shafts, and that with one of these Shafts firmly connected housing on the rear side facing away from the blade rings of the wheel, which is firmly connected to the other shaft, forms a chamber opposite Take up clutch fluid while the working space between the two wheels about one between the circumference and the rear of the latter wheel and one Cehäusewall formed ring nut passage slot with the receiving chamber in connection stands and this housing wall is close to the diameter of the through hole the Blade rings delimited the receiving chamber in the axial direction.

Diese Kupplungsart ist bekannt, wie erhellt aus dem deutschen Auslegeschrift 1.052.184, in der einige Forderungen genannt werden, denen die Kupplung für unterschiedliche Anwendungszwecke entsprechen sollte. Eine dieser Forderungen ist die dass das auf die Abtriebswelle ausgeübte Moment nicht zusehr zunehmen darf, wenn der Schlupf in bezug auf die Antriebswelle zunimmt. Es ist bekannt, dass ohne besondere Gegenmassnahme bei zunehmendem Schlupf das übertragene Moment in einer kinetischen Flüssigkeitskuppiung stark zunimmt, z.B. bei 3 3 Schlupf bis zu dem 7-fachen Wert des Nennmoments und bei 100% Schlupf zu dem 12-fachen. Bei z.B. Anwendung eines Drehstrommotors als Kraftquelle darf das Höchstmoment ei 1009 Schlupf nicht mehr als 2,5 - 2,8 1 das Nennmoment betragen. Obgleich bei der genannten bekannten Kupc plung Massnahmen getroffen sind, dieser Forderung zu entsprechen, hat diese Kupplung den Nachteil, dass das Resultat in der besagten Hinsicht ungenügend ist. Die verliegende Erfindung soll diese Kupplungsart derart verbessern, dass dieser Nachteil behoben wird. This type of coupling is known, as is clear from the German interpretation 1.052.184, in which some requirements are named, which the coupling for different Applications should correspond. One of those demands is that that on the torque exerted on the output shaft must not increase too much when the slip with respect to the drive shaft increases. It is known that without any special countermeasures with increasing slip, the transmitted torque in a kinetic fluid coupling increases sharply, e.g. at 3 3 slip up to 7 times the value of the nominal torque and at 100% slip to 12 times. For example, when using a three-phase motor as Power source, the maximum torque at 1009 slip must not exceed 2.5 - 2.8 1 das Nominal torque. Although the known coupling measures mentioned above are made to meet this requirement, this coupling has the disadvantage that the result is insufficient in the said respect. The underlying invention is intended to improve this type of coupling in such a way that this disadvantage is eliminated.

Bei der Kupplung der eingangs erwähnten Art hat bei ihrer Ausführung gemäss der Erfindung der Ringscheiben-Durchlassschlitz über wenigstens praktisch seine volle Radialabmessung in achsialem Sinne eine verhältnismässig geringe Weite und begrenzt zweckmässig die besagte Gehäusewand in Achsialrichtung praktisch zylindrisch über einen verhältnismässig grossen Achsialabstand ausweichend die Aufnahmekammer. In the case of the coupling of the type mentioned above, in its execution according to the invention of the annular disk passage slot over at least practically its full radial dimension in the axial sense a relatively small width and appropriately delimits the said housing wall in a practically cylindrical manner in the axial direction The receiving chamber evades over a relatively large axial distance.

Weiter ist die Ausführungsform vorzugsweise so gestaltet, dass das in Achsialrichtung ausweichende Teil der Gehäusewand innerhalb des Durchschnitssdurch,messers der Schaufelkränze liegt.Furthermore, the embodiment is preferably designed so that the Part of the housing wall deviating in the axial direction within the average diameter the blade rings.

Zur Klarstellung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Achsialschnit einer Kupplung gemäss der Erfindung wiedergegeben ist. To clarify the invention, reference is made to the drawing, in which an axial section of a coupling according to the invention is shown.

rn der Zeichnung ist mit 1 das Pumpenrad, versehen mit einem Radialschaufelkrans 2, und mit 3 das Turbinenrad, mit einem Radialschaufelkranz 4, bezeichnet. Das Rad 1 hat eine Flansche 5, die mit Bolzen 6 an einer Flansch 7 an dem Zylinderende einer im übrigen gegen die.Welle gekrumatverlaufenden Wand 8 befestigt ist, die wieder in ein zylindrisches Wandteil 9 übergeht, das sich an eine lacheGehäusestirr} wand 10 anschliesst. Das Rad 1 bildet mit den Wänden 8,9,10 ein Gehäuse, das drehbar auf einer Welle 11 über Kugellager 12 und 13 montiert ist. In the drawing, 1 is the pump wheel, equipped with a radial bucket crane 2, and with 3 the turbine wheel, with a radial blade ring 4, denotes. The wheel 1 has a flange 5 which is fastened with bolts 6 to a flange 7 at the cylinder end of a otherwise it is fastened against the wall 8 which runs krumatlaufenden.Welle again merges into a cylindrical wall part 9, which walled on a lacheGehäusestirr} 10 connects. The wheel 1 forms a housing with the walls 8,9,10, the is rotatably mounted on a shaft 11 via ball bearings 12 and 13.

Das ganz geschlossene Gehäuse 1,8,9,10 ist über eine Packung 4 gegen die Welle 11 abgedichtet.The completely closed housing 1,8,9,10 is a pack 4 against the shaft 11 sealed.

Die Welle 11 besitzt einen Bund 15, an dem mit Bolzen 16 das Pumpenrad 3 befestigt ist. The shaft 11 has a collar 15 on which the pump wheel is fastened with bolts 16 3 is attached.

Das Rad 1 hat einen Ringbund 17, in dem Schraubenlocher 18 zur Sicherung des Rades 1 an einer Scheibe auf einer Antriebswelle angeordnet sind, welche letzten zwei Teile nicht eingezeichnet sind. The wheel 1 has an annular collar 17 in the screw hole 18 for securing of the wheel 1 are arranged on a disc on a drive shaft, which last two parts are not shown.

Die Welle 11 ist hohl ausgebildet,wie mit gestrichelten Linien 19 angegeben, und zwar zu ihrer Befestigung auf einer anderen, nichteingezeichneten Abttiebswelle. The shaft 11 is hollow, as indicated by dashed lines 19 indicated, namely for their attachment on another, not marked Output shaft.

Der in dem Gehäuse 1w8,9,10 gebildete Raum wird nur teilweise mit Flüssigkeit gefüllt, so dass, abhängig von änderungen im Betriebsverhalten der Kupplung, aus dem zwischen den Rädern 1,3 gebildeten Arbeitsraum 21 über den Umfangsschlitz 22 un das Rad 3 und den Scheibenschlitz 23 zwischen dem Rad 3 und der Gehäusewand 8 Flüssigkeit in die durch die Wände 9, 10 begrenzte Aufnahmekammer 24 überströmen kann, und umgekehrt. The space formed in the housing 1w8,9,10 is only partially with Liquid filled so that, depending on changes in the operating behavior of the coupling, from the working space 21 formed between the wheels 1,3 via the circumferential slot 22 and the wheel 3 and the disk slot 23 between the wheel 3 and the housing wall 8 liquid flows over into the receiving chamber 24 delimited by the walls 9, 10 can, and vice versa.

Bekanntlich werden die Strömungen der Flüssigkeit in einer kinetischen Flüssigkeitskupplung durch die Primärdrehzanl des Pumpenrades 1 und die Sekundärdrehzahl des in bezug auf das Pumpenrad stoppenden Turbinenrades 35 beherrscht. Bei diesem Schlupf wird die zwischen den Schaufeln 2 unter grösserer Zentrifugalwirkung als zwischen den Schaufeln 4 stehende Flüssigkeit in eine durch den Pfeil 25 bezeichnete Zirkulationsströmung geraten und dabei kinetische Energie auf die langsamer rotierenden Schaufeln 4 übertragen. It is well known that the flows of the liquid in a kinetic Fluid coupling through the primary speed of the pump wheel 1 and the secondary speed of the turbine wheel 35 stopping with respect to the pump wheel. With this one The slip is between the blades 2 under greater centrifugal action than Liquid standing between the blades 4 into one indicated by the arrow 25 Circulating flow get and thereby kinetic energy on the slower rotating Transfer blades 4.

Je nachdem sich mehr Flüssigkeit in dem Arbeitsraum 21 an dieser Zirkulationsströmung beteiligt und diese Strömung bei zunehmendem Schlupf durch grösseren ZentrifugalwirkingBunterschied zunimmt nimmt die übertragene kinetische Energie zu, wodurch das übertrageneMoment die vorbesprochenen unzalässigen Werte erreicht. Das zu verhindern, ist die Flüssigkeitsfüllung des Arbeitsraumes 21 zu verringern.Depending on whether there is more liquid in the working space 21 in this circulation flow involved and this flow with increasing slip due to greater centrifugal difference increases the transmitted kinetic energy increases, thereby reducing the transmitted torque reached the previously discussed uncountable values. To prevent this is the liquid filling of the working space 21 to reduce.

Das besondere Resultat der erfindungsgemässen Massnahmen ist dieses, dass diese Verringerung rasoh Und 'susreichend:bei-den in Betracht kommenden SohlupfvBr ältnassen zwischen dem Fumpenrad 1 und dem Turbinenrad 3 zustande kommt. Dit Rotationsteschwindigkeit~der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsscheibe in dem Schlitz 23 soll ab der Grenzschicht an der Gehäusewand 8 bis zur Grenzschicht an dem Rade 3 von der Rotationsgeschwindigkeit des Rades 1 zu der des Rades 3 abnehmen. Dadurch, dass der Schlitz 23 eng ist, ist der EinXflussdes iangsamer rotierenden Teiles dieser Flüssigkeitss¢heibe verhältnismässig gross, so dass der mittlere Wert der Zentrifugalkraft in dem Schlitz 23 bereits bei verhältnismässig geringem Schlupf des Rades 3 wesentlich hinter dem Wert zurückbleibt, welcher der Drehzahl des Rades 1 entsprechen würde. In dem Schlitz 22 tritt die Flüssigkeit aus den Räumen zwischen den Schaufeln 2 unter einem Druck ein, der praktisch dem sich aus der Drehzahl des Rades 1 ergebenden zentrifugalen Druckaufbau entspricht, der höher ist als der Druckaufbau in der an dem Rad 3 anliegenden Flüssigkeitsschicht in dem Schlitz 23, mit dem Resultat, dass die Flüssigkeit in dieser Schicht radial einwärts gestaut wird, und das zwar unter Ersatz durch Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 21. Dabei ist wiederum von Belang, dass der Schlitz 23 eng sei, weil dadurch Raum fehlt, in dem Wirbelströmungen zwischen den unter unterschiedlichen Drücken stehenden Schichten der Fltssigkeitsscheibe in dem Schlitz 23 entstehen könnten, welche diesen Effekt in erheblichem Masse ausgleichen oder beheben würden. The special result of the measures according to the invention is this, that this reduction rasoh And 'sufficient: both of the SohlupfvBr in question Old wet between the pump wheel 1 and the turbine wheel 3 comes about. The speed of rotation ~ the Liquid in the liquid disc in the slot 23 should be from the Boundary layer on the housing wall 8 up to the boundary layer on the wheel 3 from the speed of rotation of the wheel 1 to that of the wheel 3 decrease. Because the slot 23 is narrow the influence of the slower rotating part of this fluid is called relative large, so that the mean value of the centrifugal force in the slot 23 is already with relatively little slip of the wheel 3 is significantly below the value, which would correspond to the speed of the wheel 1. In the slot 22 occurs Liquid from the spaces between the blades 2 under a pressure that is practical corresponds to the centrifugal pressure build-up resulting from the speed of the wheel 1, which is higher than the pressure build-up in the liquid layer lying on the wheel 3 in the slot 23, with the result that the liquid in this layer is radial is dammed inwards, with replacement by liquid from the work space 21. It is again important that the slot 23 is narrow, because it gives space absent, in which eddy currents between those under different pressures Layers of the liquid disc in the slot 23 could arise, which this Would compensate or remedy the effect to a considerable extent.

Die radiale einwärts gerichtete Strömung in dem Schlitz 23 hält an, bis ein aleichgewichtszustand zwischen dem Druckaufbau ab der verringerten Flüssigkeitsmenge in dem Arbeitsraum 21 und dem Druckaufbau in der Flüssigkeit in dem Schlitz 23 und der Aufnahmekammer 24 entstanden ist. Um zu vermeiden, dass die Flüssigkeit in der Aufnahmekammer 24 zu viel dazu beitragt, dass sich rasoh wiederum der Gleichgewichtszustand einstellt und dadurch die Ausströmung aus dem Arbeitsraum 21 aufhort, ist die Kammer 24 vorzugsweise eine achsial lange zylindrische Kammer, in die sich eine verhältnismässig grosse Menge Flüssigkeit in Form eines 1dünnen Zylindermantels aufnehmen lässt, so dass darin kein hoher radialer Druckaufbau infolge der Zentrifugalwirkung entsteht. The radial inward flow in the slot 23 stops, until a state of equilibrium between the pressure build-up from the reduced amount of liquid in the working space 21 and the pressure build-up in the liquid in the slot 23 and the receiving chamber 24 has arisen. To avoid the liquid in the Receiving chamber 24 contributes too much to the fact that the equilibrium state is restored ceases and the outflow from the working space 21 ceases, is the chamber 24 preferably an axially long cylindrical chamber into which a relatively can absorb a large amount of liquid in the form of a thin cylinder jacket, so that there is no high radial pressure build-up due to the centrifugal effect.

Wenn die Kupplung in umgekehrtem Sinne benutzt wirdt, das Rad 3 mithin als Pumpenrad und das Rad 1 als Iurbinenrad dient, treten bei Zunahme des Sohlupfes ähnliche, das Höohstmoment rechtzeitig einschränkende Erscheinungen auf, wobei sich der Druckverlauf in Achsial richtung in dem Schlitz 23 entgegengesetzt gestaltet. If the clutch is used in the opposite direction, so does the wheel 3 serves as a pump wheel and wheel 1 as an Iurbinenrad, occur when the Sohlupfes increases similar phenomena that limit the maximum moment in time, whereby the pressure curve in the axial direction in the slot 23 is designed opposite.

Claims

W Fluid coupling of the kinetic type, equipped with an impeller and turbine wheel, which wheels carry radial blade rings axially to one another are arranged opposite in a housing, with each wheel fixed to one of two equiaxed shafts is connected, and firmly connected to one of these shafts Housing the rear side facing away from the blade rings with the other Shaft firmly connected-wheel opposite forms a chamber, the clutch fluid record, while the working space between the two wheels via an between the circumference and the rear of the latter wheel and a housing wall Annular disc through-slot communicating with the receiving chamber and wherein this casing wall is closer to the average diameter of the blade rings in the axial direction evasively delimits the receiving chamber, characterized in that the annular disc passage slot over at least practically its full radial dimension in the axial sense a relatively has a small width.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that said Housing wall in the axial direction practically cylindrical over a relatively Avoiding large axial distance - the receiving chamber is limited.

3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the part of the housing wall that deviates in the axial direction within the middle Diameter of the blade rings.

L e r s e i t e