DE4224728A1 - Hydrodynamische Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Kupplung ist aus DE-GM 79 13 106 bekanntge­ worden. Bei dieser Kupplung umfaßt das Gehäuse in seinem unteren Teil einen Sammelbehälter für einen Sumpf des Betriebsmittels, ferner einen Hochbehälter, in den Flüs­ sigkeit aus dem Sumpf gefördert wird und schließlich eine Schleuderscheibe, die in den Sumpf eintaucht und die Flüssigkeit auf das Niveau des Sammelbehälters anhebt.

Kupplungen dieser Art können entweder geregelt oder unge­ regelt sein. Im vorliegenden Falle geht es vorwiegend um Anwendungen im Untertagebetrieb. Dabei wird die Kupplung im allgemeinen mit Wasser betrieben, das die Betriebs­ flüssigkeit darstellt - häufig mit Grubenwasser.

Am Außen- und am Innendurchmesser des Arbeitskreislaufes sind Austrittsbohrungen vorgesehen, um ständig eine ge­ wisse Menge der Betriebsflüssigkeit, also z. B. Wasser, aus dem Arbeitsraum zu entlassen und zum Zwecke der Kühlung umzuwälzen. Diese Austrittsdüsen münden in einen mitrotierenden Schöpfraum, oder spritzen in das Kupplungsgehäuse ab. Der Schöpfraum, d. h. der zwischen Primärrad und Schöpfschale befindliche Raum, wird durch ein Schöpfrohr entleert. Das Schöpfrohr fördert die ausgetretene Betriebsflüssigkeit sodann in ein Rücklauf­ system.

Die Betriebsflüssigkeit sammelt sich jedoch nicht nur im Schöpfraum an. Es bildet sich auch außerhalb der Schöpf­ schale ein Sumpf, und zwar zwischen der äußeren Umfangs­ fläche der Schöpfschale und der Innenfläche der Umfangs­ wand des Gehäuses. Diesen Sumpf abzuführen ist aus den folgenden Gründen problematisch: man ist natürlich be­ strebt, die Außenabmessungen des Kupplungsgehäuses im Hinblick auf die beengten Raumverhältnisse unter Tage so gering wie möglich zu halten. Deshalb ist auch der Spalt­ raum zwischen der Außenfläche der Schöpfschale und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses klein. Für das Anord­ nen von Pumpen oder pumpenähnlichen Aggregaten verbleibt somit kein Raum. Dennoch muß für eine Abführung dieses Sumpfes gesorgt werden, da während des Betriebes infolge Läuferleckage oder Überlauf in das Gehäuse ständig Ar­ beitsmittel nachströmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß der Sumpf zwischen Schöpfschale und Gehäuse zuverläs­ sig, mit geringem baulichen Aufwand und ohne größere Energieverluste abgeführt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt die Kupplung in einem Axialschnitt;

Fig. 2 zeigt die Kupplung in einer Draufsicht in Achs­ richtung.

Die Kupplung ist als Doppelkupplung ausgebildet, kann aber auch einkreisläufig ausgeführt werden. Hier weist sie zwei toroidale Arbeitsräume auf, jeweils aus einem Primärrad (Pumpenrad) und einem Sekundärrad (Turbinenrad) gebildet. Dabei werden die beiden Primärräder 1.1 und 1.2 von einer Antriebswelle 2 angetrieben. Die beiden Sekun­ därräder 3.1 und 3.2 hingegen sind mit einer Abtriebs­ welle 4 drehfest verbunden. Die beiden Primärräder 1.1 und 1.2 sind durch einen Zylinderabschnitt 5 drehfest miteinander verbunden. Der Zylinderabschnitt 5 erstreckt sich über den in Fig. 1 rechts dargestellten Arbeitsraum hinaus. Er weist eine Verdickung auf, die als Schleuder­ scheibe 6 wirkt, und die sich in bezug auf die beiden Arbeitsräume in axialer Richtung symmetrisch erstreckt. Der Zylinderabschnitt 5 ist ferner in Fig. 1 über den rechts dargestellten Arbeitsraum hinaus verlängert, so daß er einen Schöpfraum 7 bildet. Schöpfraum 7 läuft somit mit dem Zylinderabschnitt 5 um.

Es sind ferner mengenregulierbare Bohrungen oder Dosier­ ventile 8 vorgesehen - siehe den Ausschnitt aus Fig. 1. Über diese Dosierventile 8 gelangt Arbeitsflüssigkeit in den Schöpfraum. Es ist ferner ein Schöpfrohr 9 vorgese­ hen. Die gesamte Arbeitsflüssigkeit wird über dieses Schöpfrohr einem Sammelbehälter, z. B. einem Hochbehälter zugefördert, oder wird direkt in eine Entsorgungsleitung eingespeist, oder gelangt im direkten Umlauf über eine Kühleinheit in den Arbeitskreislauf zurück.

Gemäß der Erfindung sind Vorkammern 10.1 und 10.2 vorge­ sehen. Diese weisen jeweils eine Einlaßöffnung 11.1, 11.2 auf. Die Vorkammern sind mit einer Schälkante 12.1, 12.2 ausgerüstet. Die beiden Schälkanten sind jeweils derart gestaltet und angeordnet, daß sie die von der Schleuder­ scheibe 6 mitgerissene Leckflüssigkeit auf deren Weg nach oben abschälen und in die betreffende Vorkammer einlei­ ten. Aufgrund der Doppelanordnung der beiden Vorkammern 10.1, 10.2 und der geschilderten Gestaltung und Anordnung der Schälkanten ist ein Betrieb in beiden Drehrichtungen möglich. In jedem Falle wird Leckflüssigkeit von der Schleuderscheibe 6 abgeschält.

Man erkennt ferner je eine Leitung 13.1 und 13.2, die die betreffende Vorkammer 10.1 bzw. 10.2 mit dem Schöpfraum 7 verbindet.

Die Kupplung weist ein Gehäuse 14 auf. Dieses umfaßt eine zur Kupplungsachse im wesentlichen konzentrische Umfangs­ wand 15 sowie zwei im wesentlichen scheibenförmige Stirn­ wände 16.1 und 16.2. Im vorliegenden Falle sind die beiden Vorkammern 10.1 und 10.2 unter Heranziehung der Umfangswand 15 des Gehäuses 14 gebildet. Es versteht sich, daß es hierzu jedoch auch andere Möglichkeiten gibt. Die Vorkammern befinden sich zweckmäßigerweise in der Höhe der Axialmittelebene und erstrecken sich in Umfangsrichtung um eine gewisse Strecke über diese Mittelebene hinaus - siehe Fig. 2.

Es kann zweckmäßig sein, die Umfangswand 15 des Gehäuses derart zu gestalten, daß der Spalt zwischen der inneren Mantelfläche der Umfangswand 15 und der äußeren Mantel­ fläche der Schleuderscheibe 6 bis zur Einlaßöffnung 10.1 bzw. 10.2 kontinuierlich zunimmt.

Die Kupplung ist derart angeordnet, daß ihre Achse hori­ zontal verläuft, kann aber auch geneigt bis vertikal eingesetzt werden.

Gemäß der Erfindung wird Arbeitsflüssigkeit, die sich infolge Leckagen, oder über Abspritzdüsen, oder beim Abstellen der Kupplung im Gehäuse ansammelt, beim Anfah­ ren mittels der Schleuderscheibe 6 in die Vorkammern gefördert. Die hierbei auftretenden Verluste durch Beschleunigung und Scheibenreibung sind minimal.

Die Arbeitsflüssigkeit strömt sodann aus den Vorkammern drucklos in den mitrotierenden Schöpfraum 7.

Claims (4)

1. Hydrodynamische Kupplung mit im wesentlichen horizon­ taler Achse, insbesondere für Untertagebetrieb, mit den folgenden Elementen:

• 1.1 ein Primärrad (1.1, 1.2), das auf einer Antriebs­ welle (2) sitzt;
• 1.2 ein Sekundärrad (3.1, 3.2), das auf einer Ab­ triebswelle (4) sitzt;
• 1.3 ein Gehäuse (14), das im wesentlichen zwei achs­ senkrechte Stirnwände (16.1, 16.2) sowie eine zur Kupplungsachse im wesentlichen konzentrische Umfangswand (15) umfaßt;
• 1.4 eine am Primärrad (1.1, 1.2) befestigte Schöpf­ schale, die einen Schöpfraum (7) bildet und gemeinsam mit dem Primärrad (1.1, 1.2) umläuft (Rotor);
• 1.5 in den Schöpfraum (7) aus dem Arbeitsraum ab­ spritzende Austrittsbohrungen;
• 1.6 ein in den Schöpfraum (7) eintauchendes Schöpfrohr (9);
  gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 1.7 wenigstens eine Vorkammer (10.1, 10.2) mit einer Einlaßöffnung (11.1, 11.2) zur Aufnahme von Leckwasser, das von der Außenfläche des Rotors (1.1, 1.2) mitgenommen und abgeschleudert wird;
• 1.8 eine Leitung (13.1, 13.2) zum Überführen von Betriebsflüssigkeit aus der Vorkammer (10.1, 10.2) in den Schöpfraum (7).

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (11.1, 11.2) der Vorkammer (10.1, 10.2) eine Schälkante (12.1, 12.2) zum Abschälen von Betriebsflüssigkeit von der Umfangsfläche des Rotors (1.1, 1.2) aufweist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leitung (13.1, 13.2) ein Rückschlagventil aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorkammern (10.1, 10.2) mit zugehörenden Leitungen (13.1, 13.2) vorgesehen sind, und daß die Einlaßöffnungen (11.1, 11.2) der Vor­ kammern (10.1, 10.2) derart angeordnet sind, daß in beiden Drehrichtungen gearbeitet werden kann.