DE664964C - Turbomechanische Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet, sich auf eine turbomechanische Kupplung.

Wird eine Strömungskupplung nach Föttinger-Bauart dazu verwendet, einen ständig laufenden Motor mit einer getriebenen Maschine von hoher Trägheit zu kuppeln, und wird 'die getriebene Maschine dadurch angelassen und stillgesetzt, daß man die Flüssigkeitsfüllung der Kupplung ändert, so hat es sich als schwierig erwiesen, eine hinreichend allmähliche Verzögerung und Beschle-unigung der Maschine durch Füllen und Entleeren der Kupplung zu erzielen. Das beruht auf den heftigen Schwanklungen, denen 'die Strömungskupplung beim Übertragen von Drehmoment unterliegt, sobald der FüUungsgrad einen kritischen Wert erreicht und der Schlupf zwischen 60 und 70 0/0 liegt. Dieses Wogen des Drehmoments, vermutlich infolge cyclischer Instabilität in dem Wirbelkreislauf der Kupplung, kann bestehen> bis der kritische Bereich von Schlupf und Füllung durchschritten ist und infolgedessen ernsthafte Schwierigkeiten bei der Steuerung hervorrufen.
Zweck der Erfindung ist es, eine Kupplungsanordnung für veränderliche Füllung zu schaffen, bei welcher dieser Niachteil vermieden ist.

Zu diesem Zweck wird an Stelle einer rein hydraulischen Kupplung eine turbomechanische Kupplung derjenigen bekannten Gattung verwendet, die aus einer Strömungskuppr lung nach Föttimger und einem Umlaufrädergetriebe besteht. Von den drei Teilen dieses Umlaufrädergetriebes ist in bekannter Weise der erste mit der treibenden Welle lund der Pumpe der Strömungskupplung verbunden, der zweite mit deren Turbine und der dritte mit der getriebenen Welle.

Nach der Erfindung wird nun die Strömungskupplung mit einer an sich bekannten Füll- und Entleerungsvorrichtung für den Kreislauf mit einem Umlaufrädergetriebe von derartigem Übersetzungsverhältnis zusammengebaut, daß bei stillstehender Getriebewelle der Schlupf der Turbine gegenüber der Pumpe geringer als 60 o/_o ist, so daß die beim Füllen und Entleeren der Strömungskupplung in dem Schlupf bereich zwischen 60 und 70 0/0 ,auftretenden Schwankungen vermieden werden.

Die Erfindung¹ besteht nur in dem Zusammenwirken der bekannten Merkmale.

Die treibende Welle und die Pumpe können in an sich bekannter Weise mit dem Umlaufräderträger derart verbunden werden, daß die an eines von zwei Sonnenrädern angeschlossene Turbine schneller als die Pumpe läuft. Wahlweise läßt sich die treibende WeUe und die Pumpe in gleichfalls an sich bekannter Weise mit einem van zwei Sonnienrädern so verbinden, daß die an den Umlaufräderträger angeschlossene Turbine langsamer als 'die Pumpe läuft.

Auf der Zeichnung ist idie Erfindung beispielsweise schematisch veranschaulicht. Es sind:

Fig. ι Schnitt längs 1-1 der Fig. 2 durch eine Ausführungsform, bei welcher es möglich ist, eine umfassende Wahl von Über;

setzungsverhäitnissen des Umlauf rädergetriebes zu treffen,

Fig. 2 Schnitt längs 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 Schnitt durch eine Anordnung, welcher der Höchstschlupf der Kupplung e^: 40 OyO beträgt,

Fig. 4 Schnitt einer einfachen weiteren Aus'-" führungsform mit 50O/0 Höchstschlupf.

Nach Fig. 1 und 2 ist der eine Schaufelkörper 9 der Flüssigkeitskupplung an eine Treibwelle 1 mittels nicht dargestellter Schrauben angeschlossen, die in einem Flansch 11 der Welle sitzen. Der Schaufelkörper 9 ist einem Schaufelkörper 10 zugekehrt, der durch gleichfalls nicht dargestellte Schrauben mit dem Flansch 12 einer Hohlwelle 13 verbunden ist, die auf einem Fortsatz i' der treibenden Welle gelagert ist. Ein Sonnenrad 8 ist auf die Hohlwelle 13 gekeilt und durch eine Mutter 14 gesichert. An dem Teil 9 der Flüssigkeitskupplung ist mit seinem Umfang ein Mantel 7 befestigt, der ein mit der treibenden Welle umlaufendes, die Rückseite des Kupplungsteils 10 abdeckendes Gehäuse bildet. Der Mantel 7 dient zugleich als . Umlauf räderträger für das Umlaufrädergetriebe. Hierfür sind an dem Mantel, einander diametral gegenüber, zwei Zapfen 6 befestigt, auf deren jedem ein Umlaufrad 5 in Eingriff mit dem Sonnenrad gelagert ist. Ferner sitzen an dem Umlauf räderträger 7 zwei weitere, einander gleichfalls diametral gegenüberliegende Zapfen 27, und auf diesen ist je ein Ritzel 4' gelagert, das mit einem Umlauf rad 4 ein Stück bildet und in eines der Uirilaufräder 5 eingreift. Auf einer getriebenen Welle 2 sitzt ein weiteres Sonnenrad 3 in Eingriff mit den Umlauf rädern 4. Ein Mantel 15, der an dem Umlauf träger 7 und an den Zapfen 6 -und 27 befestigt ist, schließt das Umlaufrädergetriebe und wirkt bei der Abstützung der Zapfen mit.

Löcher 16 in dem radial nach außen liegenden Bereich des Kupplungsteils 9 lassem sich durch einen axial verschieblichm Ringschieber 17 öffnen Hind schließen, dessen Bewegung in bekannter Weise durch eine passende Steuerung zu bewirkeln ist. Sind die Löcher offen, so vermag Flüssigkeit aus der Kupplung unter dem Einfluß der Fliehkraft auszutreten, bis der Flüssigkeitskreislauf ganz oder nahezu, leer ist, d.h. bis die im Kreislauf verbleibende Flüssigkeitsmenge nicht mehr genügt, um «die Übertragung eines merkliehen Drehmoments zwischen den Teilen 9 und 10 aufrechtzuerhalten. Zuführein läßt sich Flüssigkeit in den Arbeitskreislauf usnter Regelung durch ein Ventil 18 in einer Leitung, .die zu einem Ringkajnal in einem die Welle 1 umgebenden Verteiler 20 führt. Radiale Kanäle 21 der Welle 1 decken sich mit dem Kanal 19

und führen zu einer¹ Äxialbohrung 22, die anderseits nach radialen, in das Innere der

'ohlwelle 13 mündenden Kanälen 23 führt. :her 24 der Welle 13 gestatten der ankomden Flüssigkeit, den Raum zwischen den

ifipplungsteilen 9 und ι ο und damit den Flüs-"'sigkeitskreislauf zu erreichen. Luftlöcher 25 unterstützen 'das rasche Entleeren und Füllen der Kupplung. '70

Laufen die treibende Welle 1 und mit ihr der Kupplungsteil 9 um und wird die getriebene Welle 2 durch die Belastung bei atonähernd entleerter Kupplung festgehalten, so steht das Sonnemrad 3 still, und die Umlaufräder 4 rollen unter der Wirkung des Umlaufräderträgers 7, der ja mit dem Kupplungsteil 9 umläuft, um das Sonnenrad 3 herum. Daher werden über die Ritzel 4' und die Umlaufräder 5 das Sonnenrad 8 und der Kupplungsteil 10 angetrieben, und zwar in derselben Richtung wie die treibende Welle, aber mit höherer Geschwindigkeit als diese. Wird Flüssigkeit in den Kupphtngskreislauf gespeist, so läuft die Flüssigkeit in der Riehtung der Pfeile 26 um.

Dieser Flüssigkeitsumlauf in der Kupplung sucht die Geschwindigkeiten der Teile 9 und 10 einander anzugleichen; daher sinkt die Geschwindigkeit des Teiles 10, und die ge- 9α triebene Welle 2 beschleunigt sich, sobald das von der Kupplung übertragene Drehmoment hoch genug ist, um den von der Belastung aufgedrückten Widerstand zu überwinden. Ist die Kupplung nahezu gefüllt und läuft die getriebene Welle mit ihrer Höchstgeschwindigkeit, so läuft sie ein wenig langsamer als die treibende Welle, während der Kupplungsteil ίο in der gleichen Richtung wie die treibende Welle, aber ein wenig rascher um- 10a läuft.

Bei dem Beispiel nach Fig. ι und 2 besitzen die Räder folgende Zähnezahlen:

Infolgedessen beträgt bei stillstehender getriebener Welle die Umlaiuf geschwindigkeit des Kupplungsteils 9 59 o/q derjenigen des Kupplungsteils 10. Somit ist der Höchstscblupf der Flüssigkeitskupplung 41 o/_o.

Die abgeänderte Ausführungsform nach Fig. 3 gleicht in mancher Hinsicht derjenigen •nach Fig. i und 2. Es findet ein zusammengesetztes Umlaufrädergetriebe mit Kegelrädern Verwendung. Das Sonnenrad 8" des Umlaufrädergetriebes ist auf einem Fortsatz i^a der treibenden Welle 1- festgekeilt und durch eine Mutter 9« gesichert. Der getriebene Kupp-

Sonnenrad	8 ...	.. 2 ο Zähne,
Ümlaufräder	S ··	..27 -
-	.4' ··	.. i6 -
-	4 ··	..25 -
Sonnenrad	3 ··	. . 22

lungsteil io ist auf einer Hohlwelle 13« befestigt, 'die auf Welle i^a gelagert ist. Auf der Hohlwelle iy ist ein Umlauf räderträger 28 festgekeilt mit einer Anzahl von gleichmäßig verteilten Zapfen 6", auf deren jedem zwei fest miteinander verbundene Umlaufräder 5^a und 29 gelagert sind. Alle Ritzel 29 kämmein mit einem Sonnenrad 3«, das auf einer getriebenen WeBe 2^a verkeilt ist. Die Ritzel ζ^α und 29 besitzen annähernd gleichen Durchmesser, während das Sonnenrad 3° kleiner als das Sonnenrad 8" ist; 'die Verschiedenheit dieser Radgrößen hat hauptsächlich, mit dem bequemen Aufbau zu tun. Ein umlaufender Mantel 30 ist an dem Kupplungsteil 9 befestigt und umschließt die Rückseite des Kupplungsteils 10.

Laufen die treibende Welle 1 und mit ihr der Kupplungsteil 9 um 'und wird die getriebene Welle 2" durch die Belastung bei annähernd entleerter Kupplung festgehalten, so steht das Sonnenrad 3« still, und die Umlaufräder 29 rollen 'um 'dieses Sonnenrad herum, nämlich unter der Wirkung des anderen Sonnenrades 8°, das mit dem Kupplungsteil 9 zusammen !umläuft und in die Umlaufradgruppe eingreift. Daher werden der Umlaufräderträger28 und mit ihm der Kupplungsteil 10 angetrieben, langsamer als 'die treibende Welle ι und in derselben Richtung. Wird Flüssigkeit in den Kreislauf der Kupplung gespeist, so läuft sie jetzt in der Richtung der Pfeile 31 ium. Sobald das durch die Kupplung übertragene Drehmoment hoch genug ist, um den von der Belastung geleisteten Widerstand zu überwinden, steigt die Geschwindigkeit des Kupplungsteils 10 an, und die getriebene Welle 2^a beschleunigt sich. Läuft sie mit ihrer Höchstgeschwindigkeit bei nahezu gefüllter Flüssigkeitskupplungj so drehen sich die getriebene Welle und der Kupplungsteil 10 etwas langsamer als die treibende Welle. Die Anordnung' nach Fig. 4 stellt eine weitere Abänderung dar mit einfachem Kegelradumlaufrädergetriebe. Ein Umlaufräderträger 28* sitzt an einem Mantel 3ο⁶, der seinerseits an dem mit der treibenden Welle umlaufenden Kupplungsteil 9 befestigt ist. Der Kupplungsteil 10 sitzt an einer Hohlwelle 13⁶, und auf dieser ist ein Sonnenrad S^b festgekeilt, das mit 'einer Anzahl von Planetenritzeln S⁶, jedes auf einem am Umlauf räderträger befestigten Zapfen 6^b, kämmt. Diese Ritzel ,greifen in ein auf der getriebenen Welle 2^b sitzendes weiteres Sonnenrad 3* ein.

Bei dieser Anordnung¹ läuft wie bei derjenigen nach Fig. 1 und 2 der Kupplungsteil schneller ,als der Kupplungsteil 9. Vermöge der Art des Umlaufrädergetriebes aber ist der Höchstschlupf der Kupplung auf 500/0 px&gelegt.

'"■'."■'■Bei der Anordnung nach Fig. 3 überschreitet das hydraulisch übertragene Drehmoment dasjenige an der treibenden und der getriebenen Welle; daher muß die Flüssig- ⁶S keitskupplung größer als eine Kupplung sein, die unter gleichartigen Verhältnissen bezüglich des Drehmoments des Schlupfes und der Geschwindigkeit, jedoch ohne das Umlaufrädergetriebe, Verwendung findet.

Bei den Anordnungen nach Fig. 1 und 2 einerseits, Fig. 4 anderseits, ist das hydraulisch übertragene Drehmoment geringer als dasjenige an der treibenden und der getriebenen Welle, so daß man eine kleinere Flüssigkeitskupplung verwenden kann.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Turbomechanische Kupplung, insbesondere zum Antrieb von Maschinen hoher Trägheit, bestehend aus einer Strömungskupplung und einem Umlaufrädergetriebe, dessen einer Teil mit der treibenden Welle ,an der Pumpe, dessen zweiter Teil mit der Turbine und dessen dritter Teil mit der getriebenen Welle verbunden ist, gekennzeichnet durch den Zusammenbau einer Strömungskupplung mit bekannter Füll- und Entleerun,gseinrichtung und eines Um- g₀ laufrädergetriebes mit solchen Übersetzungsverhältnissen, die der Turbine gegenüber der Pumpe bei stillstehender getriebener Welle einen Schlupf geringer als 60 0/0 erteilen, zum Zweck, die bei Füllung des Kupplungskreislaufes im Bereich der von 60 bis 70 0/0 Schlupf zwischen Pumpe und Turbine auftretenden Schwankungen in der Drehmoments üb ertragung zu verhindern.
2. 2. Turbomechanische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise bei Verbindung der treibenden Welle und Pumpe mit dem Umlaufräderträger die mit dem einen Sonnenrad verbundene Turbine schneller, bei Verbindung der treibenden Welle und Pumpe mit dem einen Sonnenrad die mit dem Umlaufräderträger verbundene Turbine langsamer als die Pumpe umläuft.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen