DE3441510C2 - Flüssigkeitskreislauf für eine hydrodynamische Kupplung - Google Patents
Flüssigkeitskreislauf für eine hydrodynamische KupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskreislauf für eine
hydrodynamische Kupplung mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Merkmalen.
Ein Flüssigkeitskreislauf dieser Art ist bekannt aus der Druck
schrift Cr 101 "Voith-Getrieberegelkupplungen".
Der Flüssigkeitskreislauf dient zu dem Zweck, die bei der Kraft
übertragung in der hydrodynamischen Kupplung entstehende Ver
lustwärme abzuführen und um bei Bedarf den Füllungsgrad der
Kupplung zu verstellen, z. B. zwecks Veränderung des Kupplungs
schlupfes (insbesondere Veränderung der Sekundär-Drehzahl). Der
Umlauf der Flüssigkeit durch die Kreislaufleitung wird in der
Regel ohne besondere Pumpeinrichtung in Gang gehalten; d. h. die
hydrodynamische Kupplung sorgt selbst für den Flüssigkeitsum
lauf, vorzugsweise mit Hilfe des für die Einstellung des Füllungs
grades vorhandenen beweglichen Schöpfrohres. Bei anderen
Ausführungsformen kann auch die Pumpwirkung der Kupplungs-Schau
felräder die Flüssigkeitsströmung durch die Kreislaufleitung
bewirken.
Die im Anspruch 1 erwähnte Füllpumpe bewirkt beim Anfahren der
Kupplung das Füllen der Kreislaufleitung und der Kupplung mit
Flüssigkeit. Während des normalen Betriebes braucht diese Füll
pumpe im wesentlichen nur dann Flüssigkeit in die Kreislauflei
tung zu fordern, wenn der Füllungsgrad der Kupplung erhöht wer
den soll. Ansonsten dient sie lediglich zum Nachspeisen einer
kleinen Flüssigkeitsmenge zum Ausgleich etwaiger Flüssigkeits
verluste. Wenn durch Verstellen des Schöpfrohres eine Verringe
rung des Kupplungs-Füllungsgrades ausgelöst wird, dann strömt
die überschüssige Flüssigkeitsmenge durch das im Anspruch 1 er
wähnte Überströmventil in einen Vorratsbehälter, aus dem die
Füllpumpe die Flüssigkeit wieder ansaugt.
Flüssigkeitskreisläufe der zuvor beschriebenen Art haben sich in
vielen Antriebsanlagen mit hydrodynamischen Kupplungen bewährt.
Jedoch hat man hin und wieder beobachtet, daß die durch die
Kupplung anzutreibende Maschine (z. B. Kesselspeisepumpe) nicht
mit der gewünschten Drehzahl-Stabilität läuft. Als Ursache hier
für konnte festgestellt werden, daß während des normalen Betrie
bes die Füllpumpe eine zu große Flüssigkeitsmenge in den-Kreis
lauf fördert, so daß die Förder-Kapazität des Schöpfrohres über
schritten wurde. Dies hatte zumindest zeitweise zur Folge, daß
sich unbeabsichtigt ein zu hoher Kupplungsfüllungsgrad einstell
te oder die Kupplung sogar "überflutet" wurde.
Bisher ist versucht worden, diese Gefahr der Überflutung der
Kupplung und der daraus resultierenden Drehzahl-Instabilitäten
dadurch zu beseitigen, daß in die Druckleitung der Füllpumpe ein
Drosselelement (Blende, Drossel oder dergleichen) eingebaut
wird. Dieses Drosselelement wirkt jedoch nur dann in dem ge
wünschten Sinne, wenn ein ziemlich kleiner Drosselquerschnitt
vorgesehen wird. Dieser hat dann den Nachteil zur Folge, daß
beim Starten, d. h. beim Hochfahren der durch die Kupplung ange
triebenen Maschine, oder bei einer später erforderlichen Erhö
hung des Kupplungsfüllungsgrades (z. B. zwecks Erhöhung der
Sekundär-Drehzahl) der durch das Drosselelement passierende Flüssig
keitsstrom zu klein ist. Mit anderen Worten: Das Hochfahren
der anzutreibenden Maschine oder eine gewünschte Drehzahlerhö
hung erfolgt zu langsam.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen
Nachteile zu vermeiden. Mit anderen Worten: Der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebene Flüssigkeitskreislauf soll dahinge
hend verbessert werden, daß die hydrodynamische Kupplung einer
seits mit hoher Drehzahl-Stabilität arbeitet und andererseits
beim Anfahren und bei einer gewünschten Drehzahlerhöhung mög
lichst rasch reagiert.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an
gegebenen Merkmale gelöst. Durch diese Maßnahmen wird ein Über
fluten der Kupplung mit Sicherheit verhindert und trotzdem eine
schnelle Füllung der Kupplung gewährleistet, was zum Erzielen
schneller Regel- und Startvorgänge erforderlich ist. Durch das
in der Füllpumpen-Druckleitung angeordnete fest eingestellte
Drosselelement ist ein ständig offener Mindest-Durchflußquer
schnitt vorhanden, der für den Ausgleich der kleinen Nachfüll
mengen während des stationären Betriebes der Kupplung ausreicht.
Außerdem wird durch das gemäß der Erfindung parallel zum Dros
selelement angeordnete Schnellfüllventil erreicht, daß für die
größeren, insbesondere für die schnellen Füll- und Regelvor
gänge vorübergehend ein vergrößerter Durchflußquerschnitt zur
Verfügung steht. Dabei ist es besonders günstig, daß das Öffnen
des Schnellfüllventils selbsttätig ausgelöst wird durch ein Ab
sinken des Flüssigkeitsdruckes, der am Auslaß des Schnellfüll
ventils und somit an der Einmündung der Füllpumpen-Druckleitung
in die Kreislaufleitung herrscht. Man nützt hierbei in geschick
ter Weise den Umstand, daß - auf einen Befehl zum Starten oder
zum Erhöhen der Sekundärdrehzahl - das Schöpfrohr derart ver
stellt wird, daß seine Fördermenge und sein Förderdruck gegen
Null gehen. Dieses Absinken des Druckes in der Kreislaufleitung
löst dann, wie gesagt, das Öffnen des Schnellfüllventils aus, so
daß die Füllpumpe rasch eine große Flüssigkeitsmenge in die
Kreislaufleitung und in die Kupplung einspeisen kann.
DE-AS 12 37 388 zeigt und beschreibt eine Strömungskupplung
mit einem Flüssigkeitskreislauf vom Arbeitsraum über ein
verstellbares Schöpfrohr und wieder zurück zum Arbeitsraum.
Dabei ist das verstellbare Schöpfrohr mit der Druckleitung
der Füllpumpe verbunden. In der Druckleitung ist ein
Drosselventil vorgesehen. Diese Schrift zeigt jedoch nicht
die erfindungsgemäße Schaltung zwischen dem Drosselventil
und einem Schnellfüllventil.
DE 32 11 337 C2 betrifft eine hydrodynamische Regelkupplung.
Dabei soll das Drehmoment schnell und vom Schlupf unabhängig
eingestellt werden können. Auch diese Schrift offenbart
nicht die erfindungsgemäßen Merkmale.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt schematisch,
d. h. mit den üblichen Symbolen, einen Flüssigkeitskreislauf
für eine hydrodynamische Kupplung und die dazugehörenden
Steuerelemente.
Das mit 10 bezeichnete Symbol stellt eine hydrodynamische Kupp
lung dar. Diese dient beispielsweise zum Kuppeln eines nicht
dargestellten Antriebsmotors mit einer ebenfalls nicht darge
stellten Arbeitsmaschine, z. B. einer Kessel-Speisepumpe, deren
Drehzahl variabel ist.
Die hydrodynamische Kupplung 10 hat einen äußeren Flüssigkeits
kreislauf. Dieser setzt sich zusammen aus einer Leitung 12, die
einen Auslaß der Kupplung 10 mit einem Kühler 13 verbindet, und
aus einer Leitung 14, die den Kühler 13 über ein Durchfluß
steuerventil 15 mit dem Einlaß der Kupplung 10 verbindet. Mit
dem Pfeil 11 ist symbolisch dargestellt, daß der Füllungsgrad
der hydrodynamischen Kupplung 10 veränderbar ist, vorzugsweise
mit Hilfe eines bekannten, in der Zeichnung nicht dargestellten
beweglichen Schöpfrohres. Vorzugsweise ist (wie aus der eingangs
genannten Druckschrift bekannt) die Stelleinrichtung für das
Schöpfrohr mechanisch mit einer Kurvenscheibe 16 gekoppelt, die
gleichzeitig mit dem Verstellen des Schöpfrohres den Durchfluß
querschnitt des Steuerventils 15 verstellt. In besonderen Fällen
kann jedoch anstelle des Durchflußsteuerventils 15 eine nicht
steuerbare Drossel oder Blende vorgesehen werden.
An den Teil 14 der Kreislaufleitung ist ein zur Druckbegrenzung
dienendes Überströmventil 17 angeschlossen, dessen Auslaß in
einen Flüssigkeitssumpf 18 mündet. Eine Füllpumpe 19 saugt Flüssig
keit aus dem Sumpf 18 an und fördert sie über eine Drucklei
tung 20 in den Teil 14 der Kreislaufleitung. Die Einmündung der
Druckleitung 20, 20′ in die Kreislaufleitung 14 liegt in Strö
mungsrichtung vor dem Durchflußsteuerventil 15. Zwischen die
Teile 20 und 20′ der Druckleitung ist ein fest eingestelltes
Drosselelement (Drossel, Blende 21) eingebaut.
Parallel zu dem Drosselelement 21 ist ein sogenanntes Schnell
füllventil 22 angeordnet; d. h. die Pumpe 19 kann bei Bedarf
zusätzlich über das Schnellfüllventil 22 Flüssigkeit in die
Kreislaufleitung 14 einspeisen. Der bewegliche Ventilkörper 23
des Schnellfüllventils 22 wird durch den Druck, der hinter dem
Drosselelement 21 im Teil 20′ der Füllpumpen-Druckleitung (und
somit auch in der Kreislaufleitung 14) herrscht, in Richtung
"Schließen" verstellt, symbolisch dargestellt durch die Steuer
leitung 24. Diesem Druck wirkt entgegen die Kraft einer Feder
25. Diese Feder 25 öffnet das Schnellfüllventil 22, wenn der in
seinem Auslaß (oder mit anderen Worten: in den Leitungen 20′ und
14) herrschende Druck einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.
Dies ist, wie oben erläutert, insbesondere dann der Fall, wenn
auf einen Steuerbefehl zum Beschleunigen der Arbeitsmaschine der
vom Schöpfrohr erzeugte Druck in der Kreislaufleitung 12, 14
absinkt. Solange der Druck in den Leitungen 20′ und 14 oberhalb
des genannten Grenzwertes liegt, ist das Schnellfüllventil 22
geschlossen.
Als Füllpumpe 19 wird vorzugsweise eine Kreiselpumpe vorgesehen.
Sollte der Förderdruck dieser Pumpe aus irgendwelchen Gründen
schwanken, dann ist es zweckmäßig, das Öffnen des Schnellfüll
ventils 22 zusätzlich von diesem Förderdruck (d. h. dem Druck im
stromaufwärtigen Teil 20 der Druckleitung) abhängig zu machen;
d. h. der Druck im Teil 20 der Füllpumpen-Druckleitung wirkt in
Richtung Öffnen des Schnellfüllventils 22, symbolisch darge
stellt durch die gepunktete Steuerleitung 26. Wenn diese vorge
sehen wird, dann ist es zweckmäßig, die Druckfeder 25 wegzulas
sen oder auf der Gegenseite (d. h. auf der Seite der Steuerlei
tung 24) eine Druckfeder anzuordnen.
Anstelle einer Kreiselpumpe 19 kann auch eine volumetrische Pum
pe vorgesehen werden, an deren Auslaß ein zusätzliches Druckbe
grenzungsventil angeschlossen ist.
Claims (3)
1. Flüssigkeitskreislauf für eine hydrodynamische Kupplung (10)
mit den folgenden Merkmalen:
- a) eine Kreislaufleitung (12, 14), die an einen Auslaß der Kupplung (10) angeschlossen ist, verläuft über einen Kühler (13) und über ein Durchfluß-Steuerelement (Drossel, Blende oder Ventil 15) zurück zu einem Einlaß an der Kupplung;
- b) in Strömungsrichtung vor dem Durchfluß-Steuerelement (15) sind an die Kreislaufleitung (12, 14) ein zur Druckbegrenzung dienendes Überströmventil (17) und die Druckleitung (20, 20′) einer Füllpumpe (19) angeschlos sen; dadurch gekennzeichnet,
- c) daß in der Druckleitung (20, 20′) der Füllpumpe (19) ein fest eingestelltes Drosselelement (Drossel, Blende 21 und hierzu parallel ein Schnell füllventil (22) angeordnet ist, das sich selbsttätig öffnet, wenn der in seinem Auslaß (Leitung 20′) herr schende Druck einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.
2. Flüssigkeitskreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Drosselelement (21) und das Schnellfüllventil
(22) zu einer Ventileinheit zusammengefaßt sind, wobei der
bewegliche Ventilkörper (23) des Schnellfüllventils eine das
Drosselelement darstellende Durchtrittsöffnung aufweist.
3. Flüssigkeitskreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich das Schnellfüllventil (22) dann
selbsttätig öffnet, wenn die Differenz zwischen dem Förder
druck der Füllpumpe (19) und dem im Auslaß des Schnellfüll
ventils (22) herrschenden Druck einen bestimmten Grenzwert
überschreitet.
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