DE3531987A1 - Stroemungskupplung mit schnellentleerung und -befuellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungskupplung zur Übertragung eines Drehmomentes bei koaxialen Wellen im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzter Arbeitsmaschinen, mit einem mit Be­ triebsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum und einer damit ver­ bundenen Verzögerungskammer.

Derartige Strömungskupplungen werden insbesondere im untertägi­ gen Berg- und Tunnelbau dort eingesetzt, wo sehr hohe Antriebs­ leistungen erforderlich sind und gleichzeitig die elektrische Energieversorgung schwach ist. Strebförderer lassen sich häu­ fig nach längeren Stillstandszeiten nur schwer wieder anfahren, weil durch den Nachfall von Kohle und Nebengestein und durch das Anbacken feuchter Kohle das Kettenband festsitzen kann. Ge­ rade für solche Einsatzfälle sind derartige Strömungskupplungen vorteilhaft einzusetzen. Nachteilig dabei ist, daß in den Unter­ tagebetriebspunkten die Kupplung nur undefiniert gefüllt werden kann. Dazu ist es zunächst erforderlich, die Kupplung über meh­ rere Minuten bei laufendem Motor leerzuschleudern. Die benötigte Zeit für das Leerschleudern ist im wesentlichen von der konstruk­ tiven Gestaltung der Strömungskupplung abhängig. Aufgrund der Strömungszirkulation zwischen Arbeitsraum und Verzögerungskammer bleibt bei festgebremstem Sekundärrad der Strömungskupplung eine geraume Zeit ein Flüssigkeitsanteil in der Verzögerungskammer, was zusätzlichen Zeitaufwand für das Leerschleudern bedeutet. Ein weiterer Nachteil des Leerschleuderns liegt darin, daß sich die Kupplung durch die hohe Verlustleistung sehr schnell auf­ heizt, so daß später beim Anfahren bereits eine hohe Kupplungs­ gehäusetemperatur vorhanden ist und ein schnelles Ansprechen der Sicherheitsschmelzschrauben eintreten kann. Werden beim Entleeren der Strömungskupplung Fehler gemacht, indem nicht beide Schrauben gelöst werden oder statt der Ablaß- die Ein­ füllschraube geöffnet wird, bleibt eine Restflüssigkeit in der Arbeitskammer, was beim nachfolgenden Füllen Probleme mit sich bringt.

Beim eigentlichen Füllvorgang wird die Strömungskupplung zu­ nächst überfüllt. Anschließend wird die Kupplung aus der Füll­ position heraus um einen gewissen Weg gedreht, so daß die über­ schüssige Flüssigkeit über die Einfüllschrauben abfließen kann. Dieser Vorgang dauert bei Ölkupplungen wegen der Zähigkeit des Füllmediums entsprechend lang. Die Genauigkeit dieser Füllmetho­ de ist weiter dadurch eingeschränkt, daß beim Füllen auf Schrau­ benzahl allein durch die Ungenauigkeit der Festpunkte zwischen ein und drei Liter unterschiedliche Füllmenge erzielt wird. Fer­ ner wird eine geänderte Neigung der Antriebe und auch andere Einflüsse, wie ein unterschiedliches Füllmedium während der Ab­ bauphase, nicht berücksichtigt. Schließlich ist von Nachteil, daß eine relativ genaue Füllkontrolle nur möglich ist, indem eine indirekte Messung über den Motorstrom bei Betrieb mit se­ kundärseitig festgebremster Kupplung vorgenommen wird. Dabei ist von Nachteil, daß sich bei diesem Vorgang, der bei Strö­ mungskupplungen mit Verzögerungskammer ca. 10 Minuten dauert, ehe sich ein stationärer Stromwert eingestellt hat, die Kupp­ lung sehr stark erwärmt. Von daher ist bisher eine genaue und schnelle Befüllung und auch Entleerung von Strömungskupplungen nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollständig entleerbare und definierbar wieder befüllbare Strömungskupp­ lung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im tief­ sten Punkt des Arbeitsraumes eine Ablaßschraube und um 180° versetzt ein Druckluftanschluß angeordnet und daß der Druck­ luftanschluß gleichzeitig mit einer Flüssigkeitsmengendosier­ einrichtung kuppelbar ausgebildet sind.

Über den Druckluftanschluß kann Druckluft beispielsweise mit 4 bar dauernd eingeleitet werden, so daß die Strömungskupplung innerhalb von Bruchteilen einer Minute vollständig entleert werden kann, wobei das Füllmedium über ausschließlich eine im Tiefsten angeordnete Ablaßschraube austritt und damit gezielt aufgefangen und unschädlich beseitigt werden kann. Eine derart vollständig entleerte Strömungskupplung kann dann über die Flüs­ sigkeitsmengendosiereinrichtung genau so befüllt werden, daß ein optimales Füllvolumen erreicht wird. Damit werden die Vorteile der Strömungskupplung voll wirksam, nämlich Sanftanlauf bei Bandanlagen, schnellstmöglicher Beschleunigungsvorgang bei schweranlaufenden Arbeitsmaschinen, kleinstmögliche Dynamik bei Blockierung, Ausgleich von Unsymmetrien im Dauerbetrieb, z. B. im Fall ungleich gelenkter Ketten, so daß überraschend mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Mehrfachwirkung erzielt wird. Das vollständige Entleeren und anschließend vollständige Neufüllen der Kupplung mit Füllmedium wirkt sich darüber hinaus deshalb positiv aus, weil beispielsweise auch eine sehr stark aufgeheizte Strömungskupplung durch das vollständige Entleeren und Neufüllen wieder Wärmespeicherfähigkeit erhält, was insbe­ sondere bei den schweranlaufenden Arbeitsmaschine vorteilhaft ist.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung ist der Ablaßschraube ein bei einem vorgegebenen Wert, vorzugsweise 4 bar, öffnendes Ventil zugeordnet. Dies hat den Vorteil, daß der durch die Fliehkräfte auftretende Druck durch ein solches Ventil ohne weiteres aufgenommen werden kann, während beim Einleiten der Druckluft über den Druckluftanschluß automatisch das Ventil öffnet und das Füllmedium austreten kann. Dabei ist weiter vorteilhaft, daß das Entleeren der Kupplung ohne jeden Schraub­ vorgang möglich ist. Zum anderen dient das Ventil gleichzeitig als Sicherheit vor Überdruck innerhalb der Kupplung.

Zweckmäßigerweise ist der Druckluftanschluß mit einem Adapter ausgerüstet, so daß der Druckluftschlauch leicht angekoppelt werden kann, wenn die Strömungskupplung im Stillstand entleert werden soll.

In vorteilhafter Weise ist es möglich, derartige Strömungskupp­ lungen bis etwa 25° Neigung des Antriebes sicher, wie geschil­ dert, zu entleeren, da nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung die Innenwände von Arbeitsraum und Verzögerungskam­ mer mit Neigung zur Ablaßschraube ausgebildet sind. Dabei ist zweckmäßigerweise am tiefsten Punkt der Verzögerungskammer ein Querkanal vorgesehen, der mit geringem Gefälle zum Arbeitsraum angelegt ist. Das Füllmedium wird somit zwangsweise bei Still­ stand von der Verzögerungskammer in den Arbeitsraum gelenkt, wobei dieses automatische Abfließen noch dadurch begünstigt ist, daß nach einer weiteren Ausbildung die außen liegende In­ nenwand der Verzögerungskammer zum Querkanal abgeschrägt aus­ gebildet ist.

Wie erwähnt, kann mit den geschilderten gezielten Ausbildungen der Verzögerungskammer und des Arbeitsraumes eine unterschied­ liche Neigung der Antriebe bis etwa 25° ausgeglichen werden.

Ist eine größere Neigung vorhanden, so ist dies dann eben­ falls unschädlich, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, in Querrichtung des Arbeitsraumes in Art eines Längsschlitzes mehrere Bohrungen mit Verschlußschrauben angeordnet sind. Je nach Neigungsgrad kann so die jeweils im Tiefsten liegen­ de Verschlußschraube betätigt werden, so daß ein vollständi­ ges Entleeren der Strömungskupplung damit gewährleistet ist.

Eine annähernd automatische Entleerung und Befüllung ist da­ mit erreichbar, daß Druckluftschlauch und Flüssigkeitszuführ­ schlauch über Stellglieder koppelbar und mit dem Druckluftan­ schluß verbunden sind, so daß das Entleeren und richtige Fül­ len über die gleiche Einlaßöffnung erfolgt.

Zur Überprüfung des Füllstandes derartiger Strömungskupplungen, beispielsweise nach Abschluß des Befüllens, oder aber, wenn Leckverluste aufgetreten sind, ist eine genaue und schnell durchzuführende Füllstandskontrolle dadurch möglich, daß nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung in die Verzögerungs­ kammer ein Meßstab eingelassen ist. Im Fall eines elektrischen Maßstabes wird zusätzlich über einen Winkelgeber die Auswerte- und Anzeigeeinheit meßtechnisch verbunden. Dieser Meßstab wird so in die Verzögerungskammer eingelassen, daß der maximal mög­ liche Hubinhalt der Verzögerungskammer genutzt werden kann. Zunächst kann ein solcher Bereich abgedeckt werden, der etwa einem Füllgrad von 0,3 bis zum maximal zulässigen Füllstand entspricht. Bei entsprechender Neigung der Antriebe erfolgt über die elektrisch analogen Signale und die angebrachten elek­ tronischen Winkelgeber eine korrigierte Angabe der Füllmenge, so daß sofort der richtige Wert an der Anzeigeeinheit auftaucht.

Zur Überprüfung des Flüssigkeitsstandes innerhalb derartiger Strömungskupplungen ist es auch möglich, im Bereich der Ab­ laßschraube einen mit dem Arbeitsraum in Verbindung stehenden Drucksensor anzuordnen, der lösbar mit einer Auswerteeinheit und Anzeige verbunden ist. Es ist auch möglich, den Druck­ sensor über einen Meßstab in die Strömungskupplung abzulassen. Auf jeden Fall muß eine Korrektur über Neigungsgeber in der Auswerteeinheit erfolgen kann, wenn beispielsweise die neu­ trale Linie der Kupplung nicht zugänglich ist.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ei­ ne vollständig entleerbare und mit einer definierten Menge wieder befüllbare Strömungskupplung geschaffen ist, wobei der Füllgrad bzw. der Flüssigkeitsstand innerhalb der Strömungs­ kupplung in vorteilhafter Weise überprüft werden kann. Dabei ist gleichzeitig auch den Besonderheiten im untertägigen Berg­ bau dadurch Rechnung getragen, daß durch entsprechende Formge­ bung der Strömungskupplung und besondere Anordnung der Ein­ laß- und Auslaßschrauben auch dann ein Entleeren und Befüllen der Strömungskupplung möglich ist, wenn die Antriebe entspre­ chend stark geneigt angeordnet sind.

Der Anmeldungsgegenstand wird nachfolgend anhand der einzi­ gen Figur weiter erläutert.

In dieser Figur ist die Strömungskupplung selbst mit 1 bezeich­ net, wobei sie im Schnitt dargestellt ist. Mit 2 und 3 sind die Wellenstümpfe bezeichnet, die dem Getriebe bzw. dem Motor zuge­ ordnet sind. Der Arbeitsraum 4 und die Verzögerungskammer 5 sind, wie später noch näher erläutert wird, so geformt ausgebildet, daß ein vollständiges Entleeren möglich ist.

Am tiefsten Punkt der im Stillstand gezeigten Strömungskupp­ lung 1 ist im Gehäuse des Arbeitsraumes 4 ein Gewinde 7 vorge­ sehen, in das die Ablaßschraube 8 eingedreht ist. Um 180° ver­ setzt ist ein Druckluftanschluß 10 vorgesehen, der eine in das Gewinde 9 einschraubbare Verschlußschraube 11 aufweist. Deut­ lich wird, daß die Sicherungsschmelzschraube 12 an einem tie­ fer gelegenen Punkt des Arbeitsraumes 4 vorgesehen ist.

Die Innenwände 13, 14, insbesondere der Verzögerungskammer 5, sind so geformt, daß das Füllmedium bei Stillstand sicher über den Querkanal 15 in den Arbeitsraum 5 austritt. Damit sammelt sich das gesamte Füllmedium im Bereich der Bohrung 17, wobei je nach Neigung der Strömungskupplung 1 in Querrichtung des Arbeitsraumes 4 mehrere derartige Bohrungen mit Ablaß­ schrauben 8 vorgesehen sein können. Damit ist es möglich, je nach Neigung, die jeweils dann im Tiefsten befindliche Ablaß­ schraube 8 herauszudrehen, um das Füllmedium aus der entspre­ chenden Bohrung austreten zu lassen.

Mit 19 ist die Linie des maximalen Füllstandes bezeichnet und mit 20 die neutrale Linie.

Beim Entleeren der Strömungskupplung 1 wird zunächst die Ab­ laßschraube 8 und der Druckluftanschluß 10 bzw. die Verschluß­ schraube 11 gelöst, dann Druckluft über den Druckluftanschluß 10 zugeführt, so daß das im Arbeitsraum 4 und der Verzögerungs­ kammer 5 anstehende Füllmedium sicher über die Bohrung 17 aus­ tritt. Nachdem die Strömungskupplung 1 dann vollständig ent­ leert ist, wird die Ablaßschraube 8 wieder eingesetzt und über den Drucklußanschluß 10 neues Füllmedium eingefüllt bis die vorgesehene Füllmenge erreicht ist. Dabei ist der Verschluß­ schraube 11 bzw. dem Druckluftanschluß 10 eine hier nicht dar­ gestellte Flüssigkeitsmengendosiereinrichtung zugeordnet.

In die Verzögerungskammer 5 eingeführt ist der Meßstab 21, der mechanisch oder elektrisch ausgebildet sein kann und der über geeignete Markierungen, oder wie dargestellt, über eine Anzeige verfügt, um so den Füllstand schnell und genau anzei­ gen zu können. Insbesondere bei Neigung der Antriebe ist ein Meßstab 21 mit elektronisch analogen Signalen vorteilhaft ein­ zusetzen, dessen Signale durch angebrachte elektronische Win­ kelgeber von der Auswerteeinheit 22 so korrigiert werden kön­ nen, daß die richtige Füllmenge ermittelt und dort in der An­ zeigeeinheit 23 angezeigt wird. Soll die Flüssigkeitsmenge über den Arbeitsraum 4 gemessen werden, kann auch dies mittels eines Meßstabes erfolgen. Diese Messung hat aber i. a. auf die Arbeitsströmung Einfluß, wenn der Meßstab im Arbeitsraum 4 bleibt. Günstiger ist dann die Möglichkeit, das Maximum der Flüssigkeitssäule über einen Meßpunkt zu messen, der so ange­ ordnet ist, daß er unter der neutralen Linie der Kupplung liegt, d. h., die Neigung der Strömungskupplung 1 hat auf die Höhe der Flüssigkeitssäule keinen Einfluß. Unter Umständen ist die Strö­ mungskupplung so zu gestalten, daß eine neutrale Linie 20 ent­ steht. Dies kann durch geeignete Gestaltung der Verzögerungs­ kammer 5 erfolgen, wie in der Figur dargestellt ist.

Über die Druckmessung der Flüssigkeitssäule nach Ausgleich des Innendruckes aufgrund der hohen Kupplungstemperatur, z. B durch Öffnen einer Einfüllschraube, kann über eine geeichte Skala un­ mittelbar der Flüssigkeitsstand angezeigt werden oder das Sig­ nal wird geeignet elektronisch aufbereitet und angezeigt. Bei Unzugänglichkeit zur neutralen Linie 20 der Strömungskupplung 1 muß über Neigungsgeber und Auswerteeinheit 29 eine geeignete Korrektur erfolgen. In diesem Fall kann der im Bereich der Ab­ laßschraube 8 angeordnete Drucksensor 25 auch der Verzögerungs­ kammer 5 zugeordnet werden. Der Drucksensor 25 ist über Stecker 26 und Buchse 28 lösbar mit den zur Anzeige 28 bzw. zur Auswer­ teeinheit 29 führenden Kabeln zu verbinden.

Insgesamt besteht bei dieser Meßmethode die Möglichkeit, das übertragbare Drehmoment bei einer bestimmten Motordrehzahl anzuzeigen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, bei der Druck­ messung der Flüssigkeitssäule einer gewissen Druckangabe eine Drehmomentangabe zuzuordnen, und zwar unabhängig vom spezifi­ schen Gewicht des Füllmediums.

•  1  Strömungskupplung
   2  Welle I
   3  Welle II
   4  Arbeitsraum
   5  Verzögerungskammer
   7  Gewinde
   8  Ablaßschraube
   9  Gewinde
  10  Druckluftanschluß
  11  Verschlußschraube
  12  Sicherungsschmelzschraube
  13  Innenwand innen
  14  Innenwand außenliegend
  15  Querkanal
  17  Bohrung
  19  max. Füllstand
  20  neutrale Linie
  21  Meßstab
  22  Auswerteeinheit
  23  Anzeigeeinheit
  25  Drucksensor
  26  Stecker
  27  Buchse
  28  Anzeige
  29  Auswerteeinheit

Claims (10)

1. Strömungskupplung zur Übertragung eines Drehmomentes bei koaxialen Wellen im untertägigen Berg- und Tunnel­ bau eingesetzter Arbeitsmaschinen, mit einem mit Be­ triebsflüssigkeit gefüllten Arbeitsraum und einer über Stellglieder damit zu verbindenden Verzögerungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß im tiefsten Punkt des Ar­ beitsraumes (4) eine Ablaßschraube (8) und um 180° ver­ setzt ein Adapter für einen Druckluftanschluß (10) ange­ ordnet und daß der Druckluftanschluß gleichzeitig mit einer Flüssigkeitsmengendosiereinrichtung kuppelbar ausgebildet ist.

2. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ablaßschraube (8) bei einem vorgegebe­ nen Innendruck oder manuell öffenbar ist.

3. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druckluftanschluß (10) mit einem Ventil ausgerüstet ist.

4. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Innenwände (13, 14) von Arbeitsraum (4) und Verzögerungskammer (5) mit Neigung zur Ablaßschrau­ be (8) ausgebildet sind.

5. Strömungskupplung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am tiefsten Punkt der Verzögerungskammer (5) ein Querkanal (15) vorgesehen ist, der mit geringem Ge­ fälle zum Arbeitsraum (4) angelegt ist.

6. Strömungskupplung nach Anspruch 1, Anspruch 4 und An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegende Innenwand (14) der Verzögerungskammer (5) zum Querkanal (15) abgeschrägt ausgebildet ist.

7. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in Querrichtung des Arbeitsraumes (4) in Art eines Längsschlitzes mehrere Bohrungen (17) mit Ver­ schlußschrauben (11) angeordnet sind.

8. Strömungskupplung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Druckluftzufuhrschlauch und Flüssig­ keitszufuhrschlauch über Stellglieder gekoppelt und mit dem Adapter für den Druckluftanschluß (10) verbunden sind.

9. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Verzögerungskammer (5) ein Meßstab (21) für den Flüssigkeitsstand eingelassen ist.

10. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Ablaßschraube (8) ein mit dem Arbeitsraum (4) in Verbindung stehender Drucksensor (25) für den hydrostatischen Druck der Kupplungsflüssigkeit angeordnet ist, der lösbar mit einer Auswerteeinheit (29) und Anzeige (28) verbunden ist.