DE633223C - Vorrichtung zum Steuern und Entleeren von umlaufenden, mit gasfoermiger oder tropfbarer Fluessigkeit gefuellten Hohlraeumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung von mit gasförmiger oder tropfbarer Flüssigkeit gefüllten, umlaufenden Hohlräumen, insbesondere hydraulischen Strömungskreisläufen (Kupplungen, Wandlern oder aus solchen zusammengesetzten Turbogetrieben), und bezweckt, die Füllung und Entleerung dieser umlaufenden Hohlräume beliebig regelbar zu gestalten.

ίο Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen von einer festen, nicht umlaufenden Stelle aus ein mechanischer Einfluß auf mit den zu entleerenden Hohlräumen umlaufende Ventile, Schieber oder andere Abschlußglieder ausgeübt wird, durch welche der zur Entleerung der Flüssigkeit nötige Querschnitt freigegeben wird. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie neben einer verwickelten Konstruktion, wie sie jede mechanische Übertragung einer Steuerung von festen auf sich drehende Maschinenteile bedingt, einem mehr oder weniger starken Verschleiß unterworfen sind. Andere bekannte Vorrichtungen suchen diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß an Stelle der mechanisch von einer festen, nicht umlaufenden Stelle aus beeinflußten Ventile, Schieber oder anderen Abschlußglieder am Umfang der umlaufenden Getriebeteile nahe seinem größten Durchmesser eine von dem Arbeitsraum unmittelbar ins Freie führende Entleerungsvorrichtung vorgesehen ist, die durch ein umlaufendes, von außen umsteuerbares Ventil geschlossen werden kann. Dabei ist an einem derartigen Getriebe eine besondere, für die den Kolben bewegende Druckflüssigkeit als Vorratsraum dienende Flüssigkeitskammer angeordnet, welche einerseits mit dem Arbeitsraum des Getriebes und dem Arbeitszylinder des Ventilkolbens, andererseits mit einer abschließbaren Zuführungsleitung für die Druckflüssigkeit in Verbindung steht. Ein anderer Weg zur Vermeidung der Nachteile solcher mechanischen Vorrichtungen kann z. B. bei Strömungskreisläufen dadurch beschritten werden, daß man am Umfange der die Schaufelräder der Strömungskreisläufe umgebenden Schale Entleerungsöffnungen anbringt, aus denen dauernd eine bestimmte Flüssigkeitsmenge austreten kann. g₀ Wenn dem zunächst leeren, umlaufenden Strömungskreislaufe mehr Flüssigkeit zufließt, als aus den Entleerungsöffnungen entweicht, füllt sich der Strömungskreislauf und bleibt so lange vollständig gefüllt, bis die "zugeführte Flüssigkeitsmenge gleich der abgeführten ist. Wird der Zufluß zum Strömungskreislaufe unterbrochen, so entleert sich der Strömungskreislauf durch die Entleerungsöffnungen. Die Forderung einer mög- g₀ liehst kurzen Entleerungszeit, wie sie beispielsweise beim Betrieb von Fahrzeugen unerläßlich ist, bedingt bei dieser Betriebsweise große Entleerungsöffnungen, d. h. während des Betriebes dauernd großen Flüssigkeits- und damit Energieverlust. Durch die Größedieses zulässigen Flüssigkeitsverlustes ist die Dauer der Entleerungszeit gegeben.

638223

Durch, die Erfindung, die ebenfalls einen hydraulisch gesteuerten Abschluß der Attslaßöffnungen vorsieht, wird eine Vorrichtung geschaffen, die bei einfacher und billiger Bauartohne einen mechanischen Eingriff von außen die gewünschte Steuerung der. Entleerungsöffnungen ermöglicht und die keiner nennenswerten Abnützung unterworfen ist, da die Abschlußglieder nahezu masselos sind. Es ίο werden hierbei membranartige Abschlußvorrichtungen gesteuert, und zwar erfolgt diese Steuerung in bekannter Weise durch den infolge der Fliehkräfte auftretenden Flüssigkeitsdruck, welcher auf verschieden große Flächen besonderer Abschluß- und Dichtmembranen wirkt, die die in der Nähe des Umfanges befindlichen Auslaß öffnungen der Hohlräume gegen besondere Steuerräume abdichten. Hierzu wird ein Teil der zur Füllung der Hohlräume bestimmten Flüssigkeit oder eine getrennt zugeführte Flüssigkeit in neben den zu entleerenden Hohlräumen angeordnete, im Verhältnis zu den Hohlräumen kleine Steuerräume geleitet, die im Betrieb auf die vor den Entleerungsöffnurigen der Hohlräume liegenden Membranen Druckkräfte im Sinne des Schließens ausüben, während beim Entleeren — nach Abstellen der Flüssigkeitszufuhr — die Druckkräfte aus den Hohlräumen die Dichtelemente im Sinne des Öffnens von den Abschlußöffnungen* abdrücken. Die Abschlußmembranen können dabei durch besondere Ringe oder Ausdehnungskörper in Schließstellung gehalten werden.

In den Abbildungen sind schematisch einige Ausführungsbeispiele solcher Steuerungsvorrichtungen für Turbogetriebe dargestellt, und zwar zeigen:

Abb. ι einen Axialschnitt einer Steuerung mit einer einzigen Membran als Dichtungsmittel,

Abb. 2 eine Ansicht in Richtung der Achse, Abb. 3 einen Axialschnitt einer Steuerung mit Membranen unter Verwendung metallischer Dichtungsmittel,

Abb. 4 eine Ansicht in Richtung der Achse, ■ Abb. 5 einen Axialschnitt einer Steuerung mit Membranen unter Verwendung nichtmetallischer Dichtungsmittel,

Abb. 6 einen Axialschnitt einer Steuerung mit Membranen unter Verwendung eines besonderen Druckkörpers als Dichtungsmittel, Abb. 7 eine Ansicht in Richtung der Achse. Die Erfindung ist nicht auf Turbogetriebe beschränkt. Der Einfachheit halber sind nur die folgenden Ausführungsbeispiele an Turbogetriebeni beschrieben.

Neben dem zu entleerenden Schaufelraum a, der durch die Gehäusewand a¹ abgeschlossen ist und in der Nähe des Umfanges eine Anzahl Entleerungsöffnungen a² — Spalte, Schlitze, Löcher, Bohrungen o. dgl. — hat, liegt ein besonderer, im Verhältnis zum Invh'alt des Raumes α kleiner Steuerraum, b, der von der Gehäusewand α¹ und einem Deckel c begrenzt ist und in der Nähe des Umfanges kleinste Öffnungen c¹ nach außen hat. In dem Steuerraum b liegen Dichtelemente d⁵, die die Entleerungsöffnungen α² des Schaufelraumes α gegen den Steuerraum b und nach außen abschließen. Die Membran d^s ist so gestaltet und angeordnet, - daß beim Betrieb der Kupplung die Druckkräfte auf der Seite des Steuerraum.es b größer sind als die auf der Seite des Schaufelraumesa. Beim Entleeren der Kupplung durch Unterbrechung der Flüssigkeitszufuhr e durch die Zuleitungen e¹ und e² zu den Räumen α und b entleert sich zunächst der Steuerraum b durch die öffnungen c¹, wodurch der auf den Dichtelementen vom ■ Steuerraum b her lastende Druck abnimmt, bis der Druck im Schaufelraum α überwiegt und die Dichtelemente von den Entleerungsöffnungen α² abhebt. Darauf geht die Entleerung des Schaufelraumes a durch die öffnungen α² und die Ausflußlöcher b² schnell vor sich.

Für besondere Zwecke kann es vorteilhaft sein, wenn vor jeder Entleerungsöffnung α² _go oder jeder Gruppe von Entleerungsöffnungen je ein Sfeuerraum b liegt, der von je einem Deckel c abgeschlossen ist. Die Steuerräume c können dann einzeln durch Zuleitungen e- oder eine gemeinsame Ringzuleitung mit der Flüssigkeitszufuhr e verbunden sein.

Die Größe und Form der Entleerungsöffnungen α² wird vorteilhaft so gewählt, daß die Entleerung des Schaufelraumes α möglichst schnell und vollkommen geschehen kann, die Größe der Öffnungen c¹ im Steuerraum b hingegen. so klein, daß die dauernd austretende Flüssigkeitsmenge möglichst gering ist. Für bestimmte Zwecke kann es zweckmäßig sein, diese kleinen Öffnungen c¹ einstellbar zu machen (vgl. Abb. 3).

Die Zuleitung der Flüssigkeit kann entweder durch eine gemeinsame Leitung e über einen Abzweig e¹ zum Schaufelraum α und einen anderen Abzweig e² zum Steuerraum h χ₁₀ oder durch getrennte Zuleitungen geschehen. Im letzteren Fall ist es möglich, in die Zuleitung zum Steuerraum b eine Regelvorrichtung einzuschalten, die es gestattet, dem Steuerraum mehr oder weniger Flüssigkeit u₅ zuzuführen.

Durch eine zeitweilige Verminderung der Zulaufmenge zum Steuerraum b kann fernerhin der im Schaufelraum α befindliche Flüssigkeitsinhalt infolge Absinkens des Flüssigkeitsspiegels im Steuerraum b und Absinkens des Gegendruckes gegen die Entleerungs-

öffnungen α² verringert werden. Diese Art der Regelung ist dann notwendig, wenn aus irgendwelchen betrieblichen Gründen eine rasche Veränderung des Flüssigkeitsinhaltes im Schaufelraum α erwünscht ist.

Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Zulaufleitung e konstant gehalten und die Drehzahl des Schaufelraumes α erhöht wird, tritt aus den Öffnungen c¹ des Steuerraumes b mehr ίο Flüssigkeit aus. Sobald die eintretende Flüssigkeit eine Geschwindigkeit erreicht, die größer ist als diejenige, welche dem in der Zulaufleitung e herrschenden Flüssigkeitsdruck entspricht, wird durch die Schlitze oder Labyrinthee³ Luft in den Steuerraum δ eingezogen. Dadurch sinkt bei Verwendung tropfbarer Flüssigkeiten der Druck im Steuerraum b, so daß sich der Schaufelraum α entleert. Auf diese Weise ist es möglich, lediglich durch Einstellen des Druckes in der Zulaufleitung e bzw e- eine bestimmte Drehzahl des Schaufelraumes α einzustellen, bei welcher dieser selbsttätig entleert. Durch diese Art der Steuerung kann bei'hydraulischen Strömungskreislauf en ein Durchgehen vermieden werden. Bei dem in den Abb. 1 und 2 gezeigten Beispiel wird die aus einer losen Platte bestehende Membran c?⁵ im Betrieb gegen die Gehäusewand a¹ der Kupplung gedrückt und schließt damit die Entleerungsöffnungen a² des Schaufelraumes α ab. Beim Entleeren durch Unterbrechen der Flüssigkeitszufuhr und Abschleudern der im Steuerraum b befindlichen Flüssigkeit durch die Öffnungen c¹ im Deckel c sinkt der vom Steuerraum b her auf die Platte d⁵ wirkende Druck bedeutend schneller als der vom Schaufelraum a her durch die Entleerungsöffnungen a² wirkende Druck, so daß die Platte d^s von der Gehäusewand a¹ ab- und an den Deckel c angedrückt wird. Dadurch werden die Entleerungsöffnungen a² geöffnet, und die Kupplungsflüssigkeit kann durch diese Entleerungslöcher IJ im Schaufelrad entweichen. Infolge Anordnung einer ringförmigen Dichtfläche a⁵ am Gehäuse α außerhalb der Entleerungslöcher b² kann im Betriebszustand die im Steuerraum b befindliche Flüssigkeit nicht ins Freie austreten. Hierdurch wird ein Überströmen von Flüssigkeit aus dem Steuerraum sowohl nach außen als auch in den Hohlraum des Gehäuses α vermieden und erreicht, daß für den Durchfluß der Steuerflüssigkeit lediglich die dazu vorgesehene Öffnung c¹ maßgebend ist, daß also alle überflüssigen Leckverluste vermieden sind.

Bei dem in den Abb. 3 und 4 gezeigten

Beispiel besteht das Dichtelement zwischen dem Schaufelraum α und dem Steuerraum b aus zwei parallel liegenden, in der Nähe der Nabe eingespannten Membranen d¹ und d^s, zwischen denen innen ein Distanzring d^s, außen ein nach Art eines Kolbenringes geschlitzter Dichtungsring· d⁴- liegt. Während des Betriebes der "Kupplung sucht der Dichtungsring dⁱ infolge der Fliehkräfte seinen Umfang zu vergrößern, wobei er sich dicht an die Zylinderfläche c² des Deckels c anlegt und damit eine ausreichende Abdichtung des Steuerraumes b gegen außen gewährleistet. Die Wirkungsweise beim Betrieb der Kupplung ist ebenso wie die bei den Abb. 1 und 2 beschriebene. Beim Entleeren- der Kupplung durch Unterbrechen des Flüssigkeitszulaufes e entleert sich zunächst der Steuerraum b durch die Öffnungen c¹ im Deckel c; der Druck vom Steuerraum b her auf die Membran d² sinkt und wird bald geringer als der vom Schaufelraum α her auf die Membran d¹. Dadurch wird das Dichtelement d¹ von der Gehäusewand a¹ angehoben und an die konische Fläche c^s des Deckels c gedrückt. Die Entleerungsöffnungen a² des Schaufelraumes a werden frei und können durch den Spalt b¹ nach außen entleeren. Durch die Umlenkung des aus den Öffnungen a² austretenden Flüssigkeitsstrahles auf der Zylinderfläche c² entsteht ein Rückdruck auf die Membran d¹, der dazu beiträgt, den Entleerungsquerschnitt rasch, zu vergrößern. Beim Einrücken der Kupplung durch Öffnen des Flüssigkeitszulaufes e füllt sich der kleine Steuerraum b durch die Öffnungen e², die radialen Zufuhrkanäle c⁴ und den Ringraum c⁵ im Deckel c verhältnismäßig sehr rasch, so daß die auf die Membran d² wirkenden Druckkräfte bald viel größer werden, als die auf die Membran d¹ wirkenden, wodurch sehr rasch das Dichtelement d gegen die Gehäusewand α¹ gedruckt wird und die Entleerungsöffnungen α² ι no des Schaufelraumes α geschlossen werden. Eine ringförmige Entlastungsrille α³ in der Gehäusewand a¹ nimmt die im Betrieb aus den Entleerungsöffnungen α² etwa entweichende Leckflüssigkeit auf und führt sie durch radiale Nuten α⁴ in den nach außen offenen Spalt b¹. Bei dem in der Abb. 5 dargestellten Beispiel besteht das Dichtelement zwischen dem Schaufelraum α und dem besonderen Steuerraum b ebenfalls aus einer Membran d⁵. Der nach außen offene Spalt b¹ wird durch einen Ring d^e aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, Leder o. dgl., der auf einer kegelförmigen Fläche c° des Deckels abrollt, beim Betrieb der Kupplung verschlossen. n₅ Gleichzeitig drückt dieser Ring d^e im Schließsinne auf die Membran b^s. Die Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche wie diejenige der Ausführung nach Abb. 3.

Bei dem in den Abb. 6 und 7 dargestellten Beispiel besteht das Dichtelement zwischen dem Schaufelraum α und einer Mehrzahl be-

sonderer Steuerräume b aus einer Membran d^s, die durch einen besonderen Druckkörper d⁷, beispielsweise ein Faltenrohr, im Betriebszustand der Kupplung gegen die Gehäusewand α¹ des Schaufelraumesa, beim Entleeren der Kupplung dagegen gegen die konische Fläche c^s der Deckel c gedrückt wird. Im ersteren Falle schließt die Membran d⁵ die Entleerungsöffnungen a² des Schaufelraumes α ab, während im letzteren Falle die Kupplungsnüssigkeit durch die Entleerungsöffnungen α², die Ringnut a^% und die Abflußnuten α⁴ austreten kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Steuern und Entleeren von umlaufenden, mit gasförmiger oder tropfbarer Flüssigkeit gefüllten Hohlräumen, insbesondere hydraulischen Strömungskreisläufen (Kupplungen, Wandlern oder aus solchen zusammengesetzten Getrieben), dadurch gekennzeichnet, daß zur Dichtung der Auslaßöffnungen (α²) zwischen den Hohlräumen (a) und dem Steuerraum (&) eine auf radiale Dichtungsflächen drückende Membran (d^B) angeordnet ist, wobei der Schließdruck in an sich bekannter Weise durch die der Fliehkraftwirkung unterliegende, in dem Steuerraum (b) befindliche Flüssigkeit erzeugt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dichtung des Abflußspaltes (b¹) ein geschlitzter, zwischen zwei Membranen (d¹ und d'²) eingespannter Dichtungsring (d*) ange-'ordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dichtung des Abfiußspaltes (ö¹) ein nichtmetallischer elastischer Dichtungsring (d⁶) vorgesehen ist, der zugleich die die Auslaßöffnungen (α²) abschließende Membran (d⁵) in Schließstellung hält,
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, da- Φ5 durch gekennzeichnet, daß die die Auslaßöffnungen (α²) aus dem Hohlraum abschließende Membran (d^B) durch in ihrer Achsrichtung unter dem Flüssigkeitsdruck sich verlängernde Ausdehnungskörper (d⁷) in Schließstellung gehalten wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtungsfläche (α¹) des Hohlraumkörpers gegenüber dem Dichtelement eine kreisförmige Rille (α³) ausgearbeitet ist, die durch radiale Nuten (α⁴) nach außen offen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen