DE2528031C2 - Vorrichtung zum Überwachen der Füllung von Flüssigkeitskupplungen - Google Patents

Description

a) zwei Elemente (9, 11) vorhanden sind, von denen eines ein der Drehzahl des Pumpenrades und das andere ein der Drehzahl des Turbinenrades proportionales Istwertsignal bildet;

b) beiden Elementen (9, 11) je ein Verstärker (16, 17) nachgeschaltet ist,

c) ein mit beiden Verstärkerausgängen verbundenes binäres Schaltglied (18 bzw. 19) vorhanden ist, dessen Ausgang mit einem einen Signalstromkrpis (30, 31) steuernden Relais (24 bzw. 25) verbanden ist;

d) dem Verstärker (17) des die Pumpenraddrehzahl ermittelnden Elementes (11) ein Sollwertpotentiometer (22) zugeordnet ist, das ein der Kippmomentdrehzahl des Antriebsmoiors (6) entsprechendes Sollwertsignal liefert.

2. Vorrichtung zum Überwachen der Füllung von Flüssigkeitskupplungen, deren Pumpenrad mit dem Antriebsmotor und deren Turbinenrad vorzugsweise mit dem Untersetzungsgetriebe eines Förderbandantriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in der Stromzuleitung (33) · es Antriebsmotors (6) ein Stromwandler (34) angeordnet ist.

b) ein Element (9) vorhanden ist, das ein der Drehzahl des Turbinenrades proportionales Istwertsignal bildet;

c) Stromwandler (34) und Element (9) mit je einem Verstärker(16,17) verbunden sind.

d) ein mit beiden Verstärkerausgängen verbundenes binäres Schaltglied (18 bzw. 19) vorhanden ist. dessen Ausgang mit einem einen Signalstromkreis (30, 31) steuernden Relais (24 bzw. 25) verbunden ist;

e) dem Verstärker (17) des Stromwandlers (34) ein Sollwertpotentiometer (22) zugeordnet ist. das ein der Kippmomentdrehzahl des Antriebsmotors (6) entsprechendes Sollwertsignal liefert.

3. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der im Signalstrnnikreis (30, 31) des Pumpenrades liegende Verstärker (17) zwei einen Drehzahlbereich des Antriebsmotors (6) bzw einen Abschnitt der Strom-Drehzahlkennlinie (A,/begrenzende Sollwertpotentiometer (22, 23) besitztj

b) den Verstärkern (16,17) zwei binäre Schaltglieder (18,19) nachgeschaltef sind

c) der im Signalsiromkreis des Pumpenrades liegende Verstärker (17) zwei Ausgänge besitzt, die je einem der beiden Potentiometer (22, 23) zugeordnet und mit je einem der binären Schaltglieder (18,19) verbunden sind.

4, Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a)

b)

die die Drehzahl des Pumpenrades bzw. des Turbinenrades erfassenden Elemente (9,11/aus je einer mit dem Antriebsmotor (8) bzw. der Antriebstrommel (2) umlaufenden, mit Dämpfungsgliedern (10) besetzten Scheibe (C) bestehen,

die Umlaufbahn der Dämpfungsglieder (10) durch den Schwingkreis je eines Initiators (12, 13) verläuft.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen der Füllung von Flüssigkeitskupplungen, deren Pumpenrad mit dem Antriebsmotor und deren Turbinenrad vorzugsweise mit dem Untersetzungsgetriebe eines Förderbandantriebes verbunden ist.

Förderbandantriebe, die mit einer Flüssigkeitskupplung ausgerüstet sind, die den Antriebsmotor mit dem Untersetzungsgetriei-e verbindet, gehören zum vorbekannten Stand der Technik. Das mit dem Antriebsmotor verbundene und mit der Drehzahl n< umlaufende

jo Pumpenrad (Primärteil) der Flüssigkeitskupplung erzeugt durch seine Drehung innerhalb des Kupplungsgehäuses eine Umlaufströmung, die ihre Bewegungsenergie an das auf dem Antriebswellenstumpf des Untersetzungsgetriebes angeordnete, mit der Drehzahl n?

umlaufende Turbinenrad (Sekundärteil) abgibt und es in Drehung versetzt. Die Größe; des von der Flüssigkeitskupplung übertragenen Drehmomentes wächst mit dem Quadrat der Motordrehzahl: außerdem ist dieses Drehmoment abhängig vom Fullungsgrad der Kupp-

4n lung. Pumpenrad und Turbinenrad geben gleichgroße Drehmomente ab. deren Größe von Drehzahlverhältnis ni/ri\ abhängt. Eine Drehmomentübertragung ist daher nur möglich, wenn /7? < ri\ ist. wenn also Schlupf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad besteht. Flüssigkeitskupplungen dieser Bauart haben die Aufgabe, in der Anfahrperiode, beispielsweise einer Förderbandanlage. Überlastungen des Antriebes und des elektrischen Netzes zu verhindern. Sie sind dann optimal gefüllt, wenn ihre Schlupfparabel durch den Kippunkt der

ν Drehzahl Drehmomentenkennlmie geht. In diesem Fall nutzen sie beim Anfahren des Antriebes das verfügbare Motorkippmoment vollständig aus und verkürzen dadurch die Dauer der Anfahrzeit, also den Zeitabschnitt, in welchem ihre Erwärmung wegen des starken Schlupfes zunimmt, ohne den Antriebsmotor und das elektrische Netz zu überlasten. Da mit abnehmender Füllung der Kupplungsschlupf wächst und die F iissig keiiskuppliing mit zunehmender Füllung starrer wird. Strebt man eine auf die anzutreibende Einrichtung.

fio beispielsweise auf den anzutreibenden Förderbandan trieb, abgestellte Hüllung der Flüssigkeitskupplung an, d. h. eine Füllmenge der Flüssigkeitskupplung, bei der die Schlüpfkurve 5 = 100% die Drehzahl-Drehmoment tenkennlinie des Antriebsmotors in ihrem höchsten Punkt, dem Kippunkt, schneidet.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1196 910 ist bereits eine hydrodynamische Kupplung mit Füllungsregelung durch Veränderung des Flüssigkeitsdurchsatzes

bekanntgeworden, die mit einer mit dem Pumpenrad umlaufenden, von der Drehzahl gesteuerten Ventilvorrichtung ausgestattet ist Beim Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes wird die Füllung in der Arbeitskammer der Kupplung selbsttätig verringert und nach erfolgter Abnahme des Drehmomentes selbsttätig wieder vergrößert

Es sind auch bereits Einrichtungen zur Regelung des Drehmomentes einer Kupplung bekanntgeworden, bei denen die FüIIu-.ig der Kupplung von einem Thermostaten gesteuert wird. Die Bewegung des Thermostaten wird hier in Abhängigkeit von der Temperatur einer Brennkraftmaschine auf ein Regelglied der Kupplung übertragen und deren Füllung überwacht (DE-PS 9 07 958).

Außerdem ist durch die deutsche Patentschrift 6 85 060 eine Füll- und Entleerungseinrichtung für Flüssigke'tskupplungen bekanntgeworden, die den Flüssigkeitsinhalt einer Flüssigkeitskupplung nach Föttingerbauart automatisch überwacht und beeinflußt.

Die Erfindung hat sich dagegen die Aufgabe gestellt, die Füllung einer Flüssigkeitskupplung zu überwachen und Abweichungen der Füllung von der optimalen Füllmenge durch optische oder akustische Signale anzuzeigen.

Dazu schlägt die Erfindung vor:

a) die Vorrichtung zum Überwachen der Füllung der Flüssigkeitskupplung mit zwei Elementen auszurüsten, von denen das eine ein der Drehzahl des Pumpenrades und das andere ein der Drehzahl des Turbinenrades proportionales Istwertsignal bildet;

b) beiden Elementen je einen Verstärker nachzuschaltf.n;

c) ein mit beiden Verstärkerausgängen verbundenes binäres Schaltglied vorzusehen, dessen Ausgang mit einem einen Signalstromkreis steuernden Relais verbunden ist und

d) dem Verstärker des die Pumpenraddrehzahl ermittelnden Elementes ein Sollwertpotentiometer zuzuordnen, das ein der Kippmomentdrehzahl des Antriebsmotors entsprechendes Sollwertsignal liefert.

Eine Lösung des Erfindungsproblems ist auch möglich, wenn

a) sicn in der Stromzuleitung des Antriebsmotors ein Stromwandler befindet;

b) ein Element vorhanden ist, das ein der Drehzahl des Turbinenrades proportionales Istwertsignal bildet;

c) Stromwandler und Element mit je einem Verstärker verbunden sind:

d) ein mit beiden Verstärkerausgängen verbundenes binäres Schaltgjied vorhanden ist. dessen Ausgang mit einem einen Signalstromkreis steuernden Relais verbunden ist;

c) dem Verstärker des Stromwandler? ein Sollwertpotentiometer zugeordnet ist. das ein der Kippmo mentdreh/ahl des Antriebsmotors entsprechendes Sollwertsignal liefert.

Da Drehzahl, Drehmoment und Belastungsstrom «ines Elektromotors Voneinander abhängig sind, wird bei der ersten Lösung mit Hilfe der Motordrehzahl und bei der zweiten Lösülig mit Hilfe des Motörströrnes das Auftreten des Kippmomentes ermittelt und immer dann «in Störungssignal erzeugt, wenn beim Anlaufen des Sekundärteiles der Flüssigkeitskupplung die Motor drehzahl bzw. der Motorstrom nicht mit dem eingestellten Sollwert übereinstimmen. Bei optimaler Füllung muß daher die Schlupfparabel S= 100% durch den

Kippunkt der Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie des

Antriebsmotors verlaufen und der Sekundärteil der Flüssigkeitskupplung sich unter dem Kippmoment in Bewegung setzen.

Damit die Vorrichtung in der Lage ist, zwischen einer

lü zu geringen Füllung und einer zu großen Füllung der Flüssigkeitskupplung zu unterscheiden, kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal:

a) der im Signalstromkreis des Pumpenrades liegende Verstärker mit zwei einen Drehzahlbereich des Antriebsmotors bzw. einen Abschnitt der Strom-Drehzahlkennlinie (A) begrenzenden Sollwertpotentiometern ausgerüstet sein;

b) den Verstärkern zwei binäre Schaltglieder nachgeschaltet sein;

c) der im Signalstromkreis des Pur.v.'.enrades liegende Verstärker zwei Ausgänge besitzen, die je einem der beiden Potentiometer zugeordnet und mit je einem der binären Schaltglieder verbunden sind.

In waterer Ausbildung der Erfindung können bei einer solchen Vorrichtung

a) die die Drehzahl des Pumpenrades bzw. des Turbinenrades erfassenden Elemente aus je einer mit dem Antriebsmotor bzw. der Antriebstrommel umlaufenden, mit Dämpfungsgliedern besetzten Scheibe bestehen;

b) die Umlaufbahn der Dämpfungsglieder durch den is Schwingkreis je eines Initiators verlaufen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Förderbandantrieb in «Thematischer Ansicht mit einem als Blockschaltbild dargestellten Schaltplan;

Fig. 2 den Förderbandantrieb mit dem zugehörigen Schaltplan eines anderen Ausführungsbeispiels;

4-i F i g. 3 ein Kennliniendiagramm.

Der Förderbandantrieb, der in den Figuren nur schematisch dargestellt ist. besitzt eine von der Antriebswelle 1 getragene Antriebstrommel 2, um die das Förderband 3 herumgeführt ist. Lager 4, 5 tragen die

ω Welle 1. und eine Flüssigkeitskupplung 6 verbindet die Welle 1 mit dem Wcllenstumpf 7 des Antriebsmotors 8. Die Antriebstrommel 2 trägt auf der dem Antriebsmotor 8 zugewandten Stirnseite eine Scheibe 9, die mit ü'">er in: en Umfang verteilten Dämpfungsgliedern 10 besetzt ist und zusammen mit der Antriebstrommel 2 umläuft.

Eine mit Dämpfungsgliedern 10 besetzte entsprechende Scheibe 11 befindet sich auch auf dem Wellenstumpf 7 d<?% Antriebsmotors 8. Jeder dieser beiden Scheiben ist cm Initiator 12 bzw 13 zugeordnet, die dicht vor den Seheibenumfängen liegen und über Leitungen 14, 15 mit je einem Verstärker i6 tizw. 17 verbunden sind. Der einzige Ausgang des Verstärkers 16 steht mit den beiden Und-Gattern 18, 19 in Verbindung, währerd der Verstärker 17 mit seinem Ausgang 20 mit dem Und-Gatter 19 Und mit seinem Ausgang 21 mit dem Und-Gatler 18 verbunden ist. Ferner sind dem Verstärker 17 zwei Sollwertpotentio-

meter 22, 23 zugeordnet und beide Und-Gatter 18, 19 mit je einem Relais 24, 25 verbunden, die über je einen Schließer 26, 27 je einen mit einer Signallampe 28 bzw. 29 ausgestatteten Signalstromkreis 30,31 steuern.

Beim Einschalten des Antriebsmotors 8 wird das nicht dargestellte Pumpenrad (Primärteil) der Flüssigkeitskupplung 6 vom Wellenstumpf 7 des Antriebsmotors 8 mitgenommen. Mit ihm läuft auch die Scheibe 11 um und erzeugt über ihre Dämpfungsglieder 10, die am Initiator 13 vorbeilaufen und dessen Schwingkreis schneiden, Impulse, die, solange die Motordrehzahl kleiner als die durch das Sollwertpotenliometer 22 vorgegebene Drehzahl ist, ein über den Ausgang 20 des Verstärkers 17 gehendes Signal auslösen, das allein vor dem Und-Gatter 19 ansteht. Dabei entspricht das durch das Sollwertpotentiometer 22 vorgegebene Signal der Drehzahl, bei der der Antriebsmotor 8 sein Kippmoment abgibt. Erst bei dieser Motordrehzahl soll das nicht dargestellte Turbinenrad (Sekundärteil) der Flüssigkeitskupplung 6 anlaufen. Unter dieser Voraussetzung kann der Initiator 12 bei optimaler Füllung der Flüssigkeitskupplung 6 erst ein Ausgangssignal liefern, wenn der Antriebsmotor 8 die durch das Sollwertpotentiometer 22 vorgegebene Drehzahl erreicht hat. Bis zu diesem Zeitpunkt gehen dem Und-Gatter 19 daher nur Signale des Verstärkerausganges 20 zu und — bei optimaler Füllung der Flüssigkeitskupplung 6 - von diesem Zeitpunkt an, allein Ausgangssignale des Verstärkers 16.

Bei einer optimal gefüllten Flüssigkeitskupplung 6 stehen daher niemals Ausgangssignale beider Verstärker 16, 17 gleichzeitig vor dem Und-Gatter 18 an. die durch ihr gleichzeitiges Auftreten das Und-Gatter 18 zur Abgabe eines Ausgangssignales veranlassen könnten.

Bei zu großer Füllung ist die Flüssigkeitskupplung 6 starrer. In diesem Fall wird das Turbinenrad bereits mitgenommen, wenn die Drehzahl des Pumpenrades, also die Motordrehzahl, ihren durch das Sollwertpotentiometer 22 vorgegebenen Wert noch nicht erreicht hat und der Antriebsmotor 8 noch nicht in der Lage ist. sein Kippmoment abzugeben. In dieser Situation stehen vor dem Und-Gatter 19 gleichzeitig zwei Signale an. nämlich das Signal des Verstärkers 16 und das Signal des Verstärkers 17. Das daraufhin auftretende Ausgangssignal des Und-Gatters 19. durch das das Relais geschaltet und der Schließer 27 eingerückt wird, legt die Signallampe 29 an Spannung und zeigt dadurch an. daß die Flüssigkeitskupplung 6 zu stark gefüllt ist

Bei zu geringer Füllung wird die Flüssigkeitskupplung 6 weicher und ihr Schlupf größer. Infolgedessen reicht bei der Sollwertd. ehzahl des Pumpenrades, bei der der Antriebsmotor 8 sein Kippmoment abgeben kann, die Bewegungsenergie der Umlaufströme noch nicht aus, um das Turbinenrad mitzunehmen. Diese Mitnahme des Turbinenrades erfolgt erst bei einer höheren MotordrehzahL Überschreitet der Antriebsmotors 8 die durch das Sollwertpotentiometer 22 vorgegebene Drehzahl, so liefert der Verstärkerausgang 20 keinen Ausgangsimpuls mehr. Stattdessen geht über den Verstärkerausgang 21 ein Signal zum Und-Gatter 18 sobald die Drehzahl des Antriebsmotors 8 den durch das SoIIwertpotentiometer 23 vorgegebenen Wert überschreitet Dieses Ausgangssignal muß. da bei zu geringer Füllung der Flüssigkeitskupplung 6 der Sekundärteil erst oberhalb der durch das Sollwertpotentiometer 23 bestimmten Motordrehzahl anläuft, mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 16 im Und-Gatter 18 zusammentreffen und infolgedessen ein das Relais 24 schaltendes Ausgangssignal des Und-Galters 18 auslösen, das über den Schließer 26 die Signallampe 28 an Spannung legt und dadurch eine zu geringe Füllung der Flüssigkeitskupplung 6 anzeigt.

Der durch die beiden Sollwertpotentiometer 22, 23 nicht erfaßte Drehzahlbereich, der eine Größenordnung von beispielsweise 20 U/min hat, ist bestimmend für die optimale Füllung der Flüssigkeitskupplung 6. Er schließt

ίο den Kippunkl 32 der Drehzahl-Drehmomehtenkennlinie A ein (F i g. 3). In diesem Drehzahibereich, der in der Fig. 3 durch die Drehzahlen 1290 U/min und 1310 U/min begrenzt ist. gibt der Verstärker 17 kein Ausgangssignal ab. Wird die Flüssigkeitskupplung 6 mit einer Flüssigkeitsfüllung ausgestattet, die das Turbinenrad, also den Sekundärteil der Kupplung, anlaufen läßt, wenn der Antriebsmotor 8 diesen Drehzahlbereich erreicht hat und sein Kippmoment abgeben kann, so wird weder die Signallampe 28 noch die Signallampe 29 geschaltet.

Das Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 benutzt den Motorstrom zusammen mit dem Anlaufzeitpunkt der Antriebstrommel 2, um die Füllung der Flüssigkeitskupplung 6 zu überwachen. Dazu dient ein in der Stromzuleitung 33 liegender Stromwandler 34, der an Stelle der Scheibe 11 und des ihr benachbarten Initiators 12 vergesehen ist Er führt dem Verstärker 17 in der Anlaufperiode des Antriebsmotors 8 ständig ein dem jeweiligen Belastungsstrom proportionales Signal zu, das mit einem Sollwertsignal des Potentiometers 22 verglichen wird und den Verstärker 17 zur Abgabe eines der Sollwert-Istwertdifferenz entsprechenden Ausgangssignales veranlaßt In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Sollwertsignale der Potentiometer 22,23 so gewählt, daß sie einen relativ kleinen Bereich der Strom-Drehzahlkennlinie begrenzen, und zwar den Bereich, in welchem der Antriebsmotor 8 sein Kippmoment abgibt. Bei optimal gefüllter Flüssigkeitskupplung 6 wird daher in diesem Ausführungsbeispiel keine Signallampe 28, 29 aufleuchten, weil die Antriebstrommel 2 anläuft wenn der Motorstrom eine zwischen den beiden Sollwerten der Potentiometer 22, 23 liegende Größe erreicht hat

Bei zu geringer Füllung läuft die Antriebstrommel 2 erst zu einem Zeitpunkt an. in welchem der Motorstrom bereits unterhalb des Sollwertes liegt (Punkt 35 F i g. 3). der durch das Potentiometer 23 bestimmt wird. In diesem Fall geben beide Verstärker 16, 17 ein Ausgangssignal ab. und zwar der Verstärker 17 über den

so Ausgang 21. Vor dem Und-Gatter 18 stehen daher zwei Signale an und legen über das daraufhin ausgelöste Ausgangssignal mit Hilfe des Relais 24 sowie des Schließers 26 die Signallampe 28 an Spannung, durch die eine zu geringe Füllung angezeigt wird.

Bei zu großer Füllung läuft die Antriebstrommel 2 bereits zu einem Zeitpunkt an, in welchem der Motorstrom noch oberhalb des Sollwertes liegt (Punkt 36 F i g. 3), der durch das Potentiometer 22 bestimmt wird Folglich gehen in diesem Fall dem Und-Gatter 19

gleichzeitig zwei Signale zu, von denen eines das Signal des Ausgangs 20 des Verstärkers 17 und das andere das Signal des Verstärkers 16 ist Sie lösen das Ausgangssignal des Und-Gatters 19 aus, das das Relais 25 schaltet den Schließer 27 einrückt und die Signallampe 29 in den Signalstromkreis 31 legt

Um den Spannungsabfall in der Stromzuleitung 33 zu berücksichtigen, der die Drehzahl-Drehmomentenkennlinie und damit das Kippmoment, also den Punkt 32,

nach unten verschiebt, empfiehlt es sich, die Füllung der Kupplung 6 zu verringern und so zu wählen, daß sich die Schlupfparabel S in der F i g. 3 mit der Drehzahl-Drehmomenterikenijlinie A hinter dem Kippunkt 32 schneidet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Oberwachen der Füllung von Flüssigkeitskupplungen, deren Pumpenrad mit dem Antriebsmotor und deren Turbinenrad vorzugsweise mit dem Untersetzungsgetriebe eines Förderbandantriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß