DE6807272U

DE6807272U - LIQUID COUPLING FOR SEPARATORS

Info

Publication number: DE6807272U
Application number: DE19686807272
Authority: DE
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1968-11-16
Filing date: 1968-11-16
Publication date: 1969-03-06

Description

Flüssigkeitskupplung für SeparatorenFluid coupling for separators

Separatorentrommeln haben wegen ihrer großen Abmessungen eine erhebliche Masse und demzufolge ein großes Trägheitsmoment. Sie werden mit einer Drehzahl betrieben, die zwischen 3OOO und 8000 Upm liegt.Because of their large dimensions, separator drums have a considerable mass and consequently a large moment of inertia. They are operated at a speed of between 3OOO and 8000 rpm.

Um eine Separatorentrommel vom Stillstand bis zur Nenndrehzahl zu beschleunigen, muß der Antriebsmotor eine bestimmte Anlaufarbeit leisten. Sie ist wesentlich größer als die Arbeit, die bei normalem Betrieb im gleichen Zeitraum zur Aufrechterhaltung der Nenndrehzahl erforderlich ist. Der für den Normalbetrieb ausgelegte Antriebsmotor wird also während des Anlaufvorganges überlastet. Nach den einschlägigen VDE-Vorschriften darf aber ein Motor nur kurzzeitig mit dem 1,5-fachen Nennstrom überlastet werden.In order to accelerate a separator drum from a standstill to the nominal speed, the drive motor has to do a certain amount of start-up work Afford. It is considerably greater than the work required to maintain normal operation over the same period of time the nominal speed is required. The drive motor designed for normal operation is therefore switched on during the start-up process overloaded. According to the relevant VDE regulations, however, a motor can only be briefly overloaded with 1.5 times the nominal current.

Bei konstanter Leistung ergibt sich die Anlaufarbeit aus dem Produkt Leistung mal Zeit. Je kurzer die Anlaufzeit, desto größer muß die vom Motor aufzubringende Leistung sein. Um die zulässige Überlastung nicht zu überschreiten, darf die Anlaufzeit eines Separators nicht beliebig kurz gewählt werden. Sie ist also nach unten begrenzt.With constant power, the start-up work results from the product of power multiplied by time. The shorter the start-up time, the more the power to be generated by the engine must be greater. In order not to exceed the permissible overload, the The start-up time of a separator cannot be selected as short as desired. So it is limited at the bottom.

Bei direkt angetriebenen Schleudertrommeln bleibt die Drehzahl des Rotors in Abhängigkeit von der Belastung mehr oder weniger hinter dem Wechsel- bzw. Drehfeld des Stators zurück, was allgemein als Schlupf bezeichnet wird. Je größer die Belastung, desto größer sind der Schlupf und die Stromaufnahme der Statorwicklung. Eine unzulässige Überlastung kann ein Durchbrennen der Wicklung zur Fol_fae haben.In the case of directly driven centrifugal drums, the speed of the rotor remains more or less behind the alternating or rotating field of the stator, depending on the load, which is generally referred to as slip. The greater the load, the greater the slip and the current consumption of the stator winding. An illegal overloading may burn through the winding to Fol _fa e.

Um dieser Gefahr aus dem Wege zu gehen, werden die meisten Separatoren indirekt angetrieben, indem zwischen Motorwelle und Trommelspindel eine Kupplung eingeschaltet wird. Dadurch wird der Schlupf zum größten Teil aus dem Motor in die Kupplung verlegt. Der Motor läuft dann beim Anfahren des Separators mit einer zulässigen Überlast und praktisch gleichbleibender Drehzahl um, während die angetriebene Kupplungshälfte entsprechend ihrer Belastung hinter der Drehzahl der mit der Motorwelle fest verbundenen antreibenden Kupplungshälfte zurückbleibt. Mit zunehmender Trommeldrehzahl nimmt aber der Schlupf zwischen den beiden Kupplungshälften ab.To avoid this danger, most will Separators are driven indirectly by engaging a clutch between the motor shaft and the drum spindle. Through this most of the slip is transferred from the engine to the clutch. When the separator starts up, the motor then rotates with a permissible overload and practically constant speed, while the driven coupling half, depending on its load, falls short of the speed of the the driving coupling half that is firmly connected to the motor shaft remains. With increasing drum speed, however, it increases Slip between the two coupling halves.

Bei Fliehkraft-Reibungskupplungen schleifen während des Anlaufs die mit besonderen Belägen versehenen Kupplungeklötze an der Innenfläche des antreibenden Kupplungszylinders und unterliegen dadurch einem hohen mechanischen Verschleiß. Dabei kann auch Funkenbildung auftreten, die für leicht entzündbare Schleudergüter gefährlich ist. In solchen Fällen ist es notwendig, das Kupplungsgehäuse explosionsgeschützt auszubilden.In the case of centrifugal friction clutches, the clutch blocks with special linings slide during start-up on the inner surface of the driving clutch cylinder and are therefore subject to high mechanical wear. This can also cause sparks, which are dangerous for highly flammable centrifuged materials. In such cases it is necessary to make the coupling housing explosion-proof.

Um diese Nachteile der Fliehkraft-Reibungskupplung zu vermeiden, werden in jüngster Zeit für den Antrieb von Separatoren auch Flüssigkeitskupplungen verwendet. Da bei diesen Kupplungen die beiden Kupplungshälften mittels Manschettendichtungen gegeneinander abgedichtet und diese Dichtungen temperaturempfindlich sind; darf die Kupplungsflüssigkeit eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten. Auch in explosionsgefährdeten Räumen muß die Kupplung unter einer vorgeschriebenen Temperatur bleiben.In order to avoid these disadvantages of centrifugal friction clutches, separators have recently been used for driving also used fluid couplings. As with these couplings, the two coupling halves by means of sleeve seals sealed against each other and these seals are temperature sensitive; the clutch fluid must not exceed a certain temperature. Even in potentially explosive areas, the coupling must be under a prescribed Temperature stay.

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Die bei Separatoren verwendeten Flüssigkeit«kupplungen sind in einem feststehenden.Gehäuse untergebracht.The fluid couplings used in separators are housed in a fixed housing.

Auch Flüssigkeitskupplungen entwickeln Wärme, die im Gegensatz zu Fliehkraft-Reibungskupplungen -Ίη wesentlichen durch die innere Reibung der Kupplungsf lüseigke:¹1 entsteht. Die anfallende Wärmemenge ist dem Schlupf direkt proportional. Oa der Schlupf mit zunehmender Trommeldrehzahl abnimmt, ist die Wärmeentwicklung in der ersten Anlaufphase am größten und nimmt dann allmählich ab.Fluid couplings also develop heat, which, in contrast to centrifugal friction clutches -Ίη, is essentially created by the internal friction of the coupling fluid: ¹ 1. The amount of heat generated is directly proportional to the slip. As the slip decreases with increasing drum speed, the heat development is greatest in the first start-up phase and then gradually decreases.

Der Schlupf zwischen den beiden Kupplungehälften ist nicht nur von der Belastung, sondern auch von der eingefüllten FlUssigkeitsmenge und deren Viskosität abhängig. Ein großer Schlupf zwischen den beiden Kupplungshälften bewirkt einerseits einen sanften Anlauf der Trommel und hält die Überlastung des Motors in Grenzen, während er andererseits im Kupplungsgehäuse viel Wärme erzeugt, die die Dichtungen zerstören kann.The slip between the two clutch halves is not only depends on the load, but also on the amount of liquid filled and its viscosity. A large slip between the two coupling halves on the one hand causes the drum to start up gently and hold the overload of the motor within limits, while on the other hand it generates a lot of heat in the clutch housing, which can destroy the seals.

Ein geringer Schlupf zwischen den beiden Kupplungshälften hat einerseits eine mehr oder weniger große Rückverlegung des Schlupfes in den Motor und damit eine höhere Belastung zur Folge, vermindert aber andererseits die Wärmeentwicklung im Kupplungsgehäuse.There is little slippage between the two coupling halves on the one hand, a more or less large relocation of the slip back into the engine and thus a higher load for Consequence, but on the other hand reduces the heat development in the clutch housing.

Die bisher bekannten Flüssigkeitskupplungen haben ein relativ dünnwandiges Leichtmetallgehäuse von etwa 5 bis 10 mm Wandstärke. Es ist etwa zur Hälfte mit einem öl mit einer viskosität von 2-3°E bei 5O⁰C gefüllt. Je nach Größe der Kupplung beträgt die Ölfüllung 4 bis 8 Liter. Das Öl hat eine spezifische Wärme von 0,45 bis 0,65 kcal/kp °C (Kilokalorien pro Ki-The previously known fluid couplings have a relatively thin-walled light metal housing with a wall thickness of about 5 to 10 mm. It is about half filled with an oil having a viscosity of 2-3 ° E at 5O ⁰ C. Depending on the size of the coupling, the oil filling is 4 to 8 liters. The oil has a specific heat of 0.45 to 0.65 kcal / kp ° C (kilocalories per ki-

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lopond und pro Grad Celsius), vährend z.B. die spezifische Wärme von Aluminium 0,21 kcal/kp °C beträgt. Wegen der geringen spezifischen Wärme des Aluminiums und der geringen Gesamtwärmekapazität infolge der Dünnwandigkeit des Gehäuses wird das Gehäuse schnell vom Öl erwärmt, ohne daß es sich selbst stark dabei abkühlt. Da die Wärmeabgabe an die Außenluft wegen der Unterbringung der Kupplung in einem feststehenden Gehäuse relativ schlecht ist, werden die bekannten Flüssigkeitskupplungen beim Antrieb von großen Schwungmassen, wie sie Separatorentrommeln darstellen, sehr heiß. Mit einer größeren Ölfüllung oder einem Öl von höherer Viskosität ließe sich der Schlupf und damit die Wärmeentwicklung vermindern. Durch diese Maßnahme würde aber der Motor wieder stärker belastet. Die Wärmeableitung vom Kupplungsgehäuse ließe sich in bekannter Weise durch Kühlrippen und ein zusätzliches Gebläse verbessern. Aber diese Maßnahmen bringen einen nur geringen Fortschritt.lopond and per degree Celsius), while e.g. the specific Heat of aluminum is 0.21 kcal / kp ° C. Because of the low specific heat of aluminum and the low total heat capacity due to the thin walls of the housing, the housing is quickly heated by the oil without it cooling itself down significantly. Since the heat dissipation to the outside air is relatively poor because the coupling is housed in a stationary housing, the known fluid couplings become very hot when large centrifugal masses are driven, such as those represented by separator drums. With a bigger one Oil filling or an oil of higher viscosity could be the Reduce slippage and thus the development of heat. This measure would, however, put more stress on the engine again. The heat dissipation from the clutch housing could be done in a known manner improve with cooling fins and an additional fan. But these measures bring little progress.

Es ist Aufgabe der Neuerung, dem Kupplungsgehäuse einer Flüssigkeitskupplung eine solche Wärmekapazität zu geben, daß in der Anlaufphase dem sich erwärmenden Öl so große War lemengen entzogen werden, daß es eine Temperatur, die für die Dichtungen schädlich sein oder eine Explosionsgefahr bilden könnte, nicht erreicht.It is the task of the innovation to give the clutch housing of a fluid coupling such a heat capacity that in During the start-up phase, the warmed up oil was so large withdrawn that there is a temperature that could be harmful to the seals or create a risk of explosion, not reached.

Die Neuerung ist gekennzeichnet durch wenigstens einen in das Kupplungsgehäuse eingelassenen Ring aus einem Metall hoher Wärmekapazität, ».Β. der Eisengruppe, dessen Volumen ein Mehrfaches des bisher verwendeten Kupplungegehäuses beträgt. Der Ring kann auch in das Kupplungsgehäuse eingegossen sein. Die spezifische Wärme der Metalle der Bisengruppe beträgt nurThe innovation is characterized by at least one in the Clutch housing embedded ring made of a metal with high heat capacity, ».Β. the iron group, the volume of which is several times that of the clutch housing previously used. The ring can also be cast into the clutch housing. The specific heat of the metals of the Bisengruppe is only

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etwa die Hälfte der des Aluminiums. Da aber die spezifische Wärme auf das Pond bezogen ist und das spezifische Gewicht der Metalle der Eisengruppe etwa dreimal so groß ist wie das des Aluminiums, haben diese Metalle pro Raumeinheit eine Wärmekapazität, die um 50% größer ist als die des Aluminiums. Dadurch, daß das Volumen des Ringes ein Mehrfaches des bisherigen Gehäuses beträgt, wird die Gesamtwärmekapazität beträchtlich erhöht. Für den Wärmeübergang von Öl auf den erfindungsgemäßen Ring wirkt sich die gute Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums sehr günstig aus.about half that of the aluminum. But since the specific heat is related to the pond and the specific weight of the metals of the iron group is about three times as large as that of aluminum, these metals have a heat capacity per unit of space, which is 50% larger than that of aluminum. Because the volume of the ring is a multiple of the previous housing, the total heat capacity is considerable elevated. For the heat transfer from oil to the inventive Ring, the good thermal conductivity of aluminum has a very beneficial effect.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kupplungsgehäuses wird erreicht, daß jeim Anlaufen des Separators dem Kupplungsöl eine beträchtliche Menge der erzeugten Wärme entzogen und vorübergehend gespeichert wird, die nach Erreichen der Nenndrehzahl allmählich nach außen abgeführt wird. Dabei wirkt sich auch die Vergrößerung der Oberfläche durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kupplungsgehäuses sehr günstig aus.The design of the clutch housing according to the invention ensures that the clutch oil is released whenever the separator starts up a considerable amount of the generated heat is withdrawn and temporarily stored after reaching the rated speed is gradually discharged to the outside. The enlargement of the surface by the invention also has an effect Training of the clutch housing from very favorable.

Es ist bereits bekannt, auf ein mit Kühlrippen versehenes Gehäuse einer Flüssigkeitskupplung einen starken Stahlring aufzuziehen. Da dieser Ring aber auf den Rippen aufliegt, ist der Wärmeübergang sehr schlecht. Er wirkt im wesentlichen als Schwungmasse.It is already known to use a housing provided with cooling fins to pull a strong steel ring into a fluid coupling. Since this ring rests on the ribs, it is Heat transfer very bad. It essentially acts as a flywheel.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispi el der Neuerung cirgestellt. An exemplary embodiment of the innovation is shown in the drawing.

Die antreibende Kupplungshälfte besteht aus der Antriebswelle 1, die mittels eines Keiles 2 mit dem Gehäuse 3 verbunden ist, das den Ringraum k umschließt und mittels der Kugellager 5 und 6 auf der angetriebenen Kupplungshälfte drehbar gelagert ist. Diese umfaßt die Welle 7 und den in den Ringraum k hineinra-The driving coupling half consists of the drive shaft 1, which is connected by means of a wedge 2 to the housing 3, which surrounds the annular space k and is rotatably mounted on the driven coupling half by means of ball bearings 5 and 6. This includes the shaft 7 and the screw into the annular space k

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genden Flügelkranz 8, dessen Nabe 9 mittels eines Keiles 10 fest mit der Welle 7 verbunden ist. Mit 11 und 12 sind Manschettendichtungen bezeichnet, die den wenigstens teilweise mit Kupplungsflüssigkelt gefüllten Ringraum k nach außen abdichten.Low wing rim 8, the hub 9 of which is firmly connected to the shaft 7 by means of a wedge 10. 11 and 12 denote cuff seals which seal the annular space k , which is at least partially filled with coupling fluid, to the outside.

Gemäß der Neuerung sind in das Gehäuse 3 zwei massive Ringe 13 und 14 eingegossen, die aus einem Metall hoher Wärmekapazität, z.B. der Bisengruppe, bestehen. Dadurch, daß das Vo lumen dieser Ringe das Mehrfache eines dünnwandigen Gehäuses beträgt, wird die Wärmekapazität erheblich erhöht. Beim Anlauf des Separators wird der Kupplungsflüssigkeit nun so viel Wärme entzogen, daß sie eine zu hohe Temperatur nicht erreicht. According to the innovation, two massive rings 13 and 14 are cast in the housing 3, which are made of a metal of high thermal capacity, for example the Bisengruppe. The fact that the volume of these rings Vo is several times that of a thin-walled housing , the heat capacity is significantly increased. When the separator starts up, so much heat is extracted from the clutch fluid that it does not reach a temperature that is too high.

Claims

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1) Flüeeigkeitekupplung for separators, characterized by at least one ring (12, 13) embedded in the coupling housing (3) made of a metal with a high thermal capacity, for example the iron group, the volume of which is a multiple of a housing of conventional Vand thickness.

Z) Fluid coupling according to claim 1), characterized in that the ring (12, 13) is cast or molded into the housing (3).

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