DE685060C - Fuell- und Entleerungseinrichtung fuer Fluessigkeitskupplungen nach Foettingerbauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die weitere Ausgestaltung einer Einrichtung zum FüUen und Entleeren, sei es teilweise, sei es vollständig;, einer Flüssigkeitskupplung nach Föttingerbauart, mit einer aus Kolben und Zylinder o. dgl. bestehenden Flüssigkeitsspeichervorrichtung von veränderlicher Aufnahmefähigkeit, welche durch eine Verbindungsleitung mit dem Kreislauf bei Vergrößerung die Flüssigkeit aus dem Arbeitskreislauf entnimmt und bei Verkleinerung dorthin zurückdrückt.

Bei einer derartigen Einrichtung kann es, wenn der Kolben so bewegt wird, daß er Flüssigkeit aus dem Kreislauf abzieht, vorkommen, daß der Zylinder mit einem schaumigen Gemisch von Flüssigkeit und Gas gefüllt wird, wegen des unvermeidlichen Mitziehens von Gas mit der Arbeitsfiussigkeit, wenn sie durch eine oder mehrere Auslaßöffnungen der Kupplung tritt. Infolgedessen war es bisher nicht möglich, genau bemessene Änderungen des Flüssigkeitsinhaltes durch solche Mittel zu bewirken.

Für gewisse Zwecke ist es erwünscht, daß man den Flüssigkeitsinhalt einer Flüssigkeitskupplung der Föttingerbauart innerhalb, bestimmter Grenzen ändern kann, wobei diese Änderungen nicht nur eine genau bestimmte Größe haben müssen, sondern auch schneller vor sich gehen sollen, als es mit den üblichen bekannten Einrichtungen möglich ist, die lediglich aus einer Kupplung mit Fängerrohr nebst Regelvorrichtung bestehen, wie sie etwa in der Patentschrift 556351, Abb. 1, 2 und 4, beschrieben ist.

Hauptzweck der Erfindung ist die Schaffung einer vervollkommneten Einrichtung, um Änderungen im Flüssigkeitsinhalt einer Föttingerkupplung herbeizuführen, die sowohl schnell als auch genau verlaufen.

Die Kennlinie, die den Flüssigkeitsinhalt einer Flüssigkeitskupplung mit der Geschwindigkeit des getriebenen Kupplungsteiles in Beziehung setzt, ist in ihrer Neigung nicht völlig gleichförmig; es ist daher ein weiterer Zweck der Erfindung, eine Regelvorrichtung zu schaffen, die derartige Unregelmäßigkeiten ausgleicht.

Die vervollkommnete Einrichtung gemäß der Erfindung kennzeichnet sich durch eine in die den Arbeitskreislauf mit der Speichervorrichtung verbindende Leitung eingeschaltete, an sich bekannte Fördereinrichtung, beispielsweise ein Fängerrohr, zum zusätzlichen Hinüberdrücken von Flüssigkeit aus der Kupplung nach dem Zylinder der Flüssigkeitsspeichervorrichtung sowie durch eine weitere Leitung, welche zum Gasabzug aus dem Zylinder seinen obersten Teil mit dem Innern

der Kupplung verbindet,' so daß im Zylinder eine wesentlich gasfreie Flüssigkeitsmenge enthalten ist.

Wird der -Flüssigkeitsinhalt der Kupplung durch Vergrößerung der tatsächlichen Aufnahmefähigkeit des Zylinders herabgesetztes;, wird Gas von der Kupplung nach dem Zylinder abgezogen, und dieses Gas wird sich schnell von der Flüssigkeit in dem Zylinder ίο absondern und durch den Gasabzug zu der Kupplung zurückkehren, so daß, außer während und unmittelbar nach der Zeit, in der die Aufnahmefähigkeit des Zylinders verändert wird, ein unveränderliches Verhältnis zwischen der Stellung des Kolbens und der in dem Zylinder enthaltenen Flüssigkeitsmenge eintreten wird. Es ist nicht wesentlich, daß der Zylinder oder der entsprechende Teil völlig frei von Gas ist, da die vervollkommnete Einrichtung es ermöglicht, den Grad der Schaumigkeit im Zylinder sehr rasch auf einen gleichförmigen Wert zu bringen, und zwar für jede besondere Stellung des Kolbens oder des entsprechenden Regelmittels, ungeachtet der Größe oder Geschwindigkeit seiner vorausgehenden Verschiebung. Die Mittel zum Ändern der Aufnahmefähigkeit der aus Kolben und Zylinder oder gleichwertigen Mitteln bestehenden Flüssigkeitsspeichervorrichtung umfassen vorzugsweise eine Schubkurve von solcher Form, daß dadurch Unregelmäßigkeiten in der Kennlinie der Kupplung ausgeglichen werden.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise schematisch veranschaulicht, und zwar in Anwendung auf eine Flüssigkeitskupplung, die bei Kesselanlagen dazu dient, beispielsweise ein Sauggebläse oder eine Speisepumpe mit einem Motor von gleichförmiger Geschwindigkeit zu kuppeln, wobei der Füllungsgrad der Kupplung zum Regeln der Geschwindigkeit des Gebläses oder der Pumpe in bekannter Weise verändert wird. Es sind Fig. ι Seitenansicht der Anordnung, teilweise geschnitten,

Fig. 2 Schnitt längs 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 Ansicht ähnlich Fig. 1, von einer abgeänderten Ausführungsform.

Nach Fig. ϊ und 2 treibt ein Elektromotor 10 von gleichförmiger Geschwindigkeit eine Arbeitsmaschine, bei dem Beispiel eine Kesselspeisepumpe 11, und zwar über eine Flüssigkeitskupplung 12 nach Art der Föttingergetriebe. Die Kupplung besitzt einen mit Schaufein versehenen treibenden Teil 13, der auf die Welle 14 des Motors 10 gekeilt ist; ein gleichfalls mit Schaufeln versehener getriebener Teil ι S ist auf der getriebenen Wielle 16 mittels eines Keils 17 und einer Mutter 18 befestigt. Die Welle 16 ist mit der Pumpenwelle 1.9 gekuppelt.

Ein an dem treibenden Teil befestigtes und die Rückseite des getriebenen Teils umgreifen-..-des Gehäuse 20 wirkt mit einem gleichfalls ■an treibenden Teil angebrachten Außenge-■;häuse2i zusammen und bildet mit ihm eine ,Ringkammer 22. Ein ortsfestes Verteilerstück 23 umgibt die Welle 16 und trägt ein Fängerrohr 24, das in den radial außenliegenden Bereich der Kammer 22 mündet. Das Fängerrohr ist durch einen im Verteiler 23 ausgebildeten Auslaßkanal 25 und ein Rohr 26 mit einem Kühler 27 verbunden, während ein Rohr

28 anderseits den Kühler an eine Einlaßleitung

29 des Verteilers anschließt; Leitung 29 steht durch Kanäle 30 in der Nabe des getriebenen Teils 15 mit dem Arbeitskreislauf in Verbindung. Eine Reihe von engen Öffnungen 31 verbinden den Arbeitskreislauf der Kupplung mit der Kammer 22.

Im Betriebe tritt ständig Flüssigkeit durch die Öffnungen 31 in die Kammer 22, wo sie durch das Fängerrohr 24 aufgenommen und zusammen mit etwas mitgezogenem Gas unter dem auf der Fängerwirkung beruhenden Druck durch den Kühler 27 und von da zurück in den Arbeitskreislauf der Kupplung befördert wird. Die. Anordnung ist soweit vorbekannt.

Ein Rohr 32, das von dem an das Fängerrohr angeschlossenen Speiserohr 26 abzweigt, führt zu einem Zylinder 33 mit senkrechter Achse, der einen durch eine Regelvorrichtung verschieblichen Kolben 34 birgt. Das obere Ende des Zylinders ist durch einen kegeligen Deckel 35 abgeschlossen; dieser besitzt einen Gasauslaß 36, von dem ein Rohr 37 zu einer Stelle der Kupplung führt, an welcher der Flüssigkeitsdruck verhältnismäßig gering ist; beispielsweise führt das Rohr, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, zu einem Kanal 38 in dem Verteiler 23, und der Kanal mündet in den radial inneren Teil der Fängerrohrkammer 22. Das Rohr 37 ist wesentlich enger als die Flüssigkeitsleitung 32 und kann mit einem Rückschlagventil 39 ausgerüstet sein.

Wie bereits erwähnt, ist die Kennlinie des Flüssigkeitsinhalts der Kupplung in bezug auf die Geschwindigkeit ihres getriebenen Teils in ihrer Neigung nicht ganz gleichmäßig. Daher ist es unter gewissen Umständen beim Wechsel 11 ο der Kesselbelastung nötig, eine recht schnelle Verminderung des Flüssigkeitsinhalts der Kupplung vorzunehmen. In solchen Augenblicken wird daher leicht eine übermäßige Gasmenge aus der Kupplung durch die Flüssigkeitsleitung32 hindurch in den Zylinder 33 gesaugt, so daß sich die Flüssigkeitsmenge entsprechend verringert. Der Gasüberschuß wird jedoch durch den Auslaß 36 und das Rohr 37 rasch wieder in die Kupplung zurück- ;eführt, da das Gas durch die Flüssigkeit, die von dem Fängerrohr 24 in die Flüssigkeits-

leitung 32 gespeist wird, verdrängt wird, so daß der Füllungsgrad der Kupplung sehr schnell den gewünschten Wert annimmt. Will man den Flüssigkeitsinhalt der Kupplung rasch vergrößern, so braucht der Kolben 34 nur in der erforderlichen Richtung verschoben zu werden, und die nötige Flüssigkieitsmenge kehrt ohne Verzögerung in die Kupplung zurück unter dem Druck, der auf der auf den

ίο Kolben mittels seines Antriebs ausgeübten Kraft beruht.

Getrieben wird der Kolben zweckmäßig durch einen Druckluftmotor. Liegt eine 'selbsttätige Überwachung der Verbrennung vor, so kann der den Kolben antreibende Druckluftmotor durch eine Vorrichtung gesteuert werden, welche eine Schubkurve von solcher Form umfaßt, daß dadurch Unregelmäßigkeiten in der Kupplungskennlinie ausgeglichen werden.

Die Antriebsvorrichtung des Kolbens ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung. Die Darstellung des Antriebs dient nur dem besseren Verständnis der Wirkungsweise der Erfindung.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist ein doppelt wirkender Druckluftmotor gewählt; sein Kolben 40 arbeitet in einem Zylinder 41 und ist mit dem Kolben 34 durch eine Kolbenstange 42 gekuppelt. Ein Schieber 43 mit Antrieb durch eine Stange 44 steuert den Zutritt der Druckluft von einer Speiseleitung 45 nach dem Motor in an sich bekannter Weise. Die Schieberstange 44 wird durch eine Differentialvorrichtung bewegt, die derart angeordnet ist, daß die Wirkung eines Steuermittels zusammien mit einer Rückwirkung seitens des Kolbens 34 Einfluß zu nehmen vermag.

Bei dem Beispiel der Fig. 1 dient als Steuermittel Luft von wechselndem Druck, die von einem . selbsttätigen Hauptregler 71 bekannter Art durch ein Rohr 46 zugeführt wird. An der Schieberstange 44 ist eine biegsame Membran 47 befestigt, die den Abschluß einer luftdichten, an das Steuerluftrohr 46 angeschlossenen Kammer 48 bildet. Die Schieberstange 44 durchsetzt die Bodenwandung 49 der Kammer 48 und greift am Ende einer Wickelfeder 50 an, deren anderes Ende in Übereinstimmung mit der Bewegung der Kolben 34 und 40 verstellt wird; dies geschieht mittels eines um ein ortsfestes Gelenk 52 schwenkbaren Winkelhebels 51, dessen einer Arm mit der Feder 50 verbunden ist, während der andere mittels einer Rolle 53 in die Schubkurve 54 einer an der Kolbenstange 42 befestigten Platte einfaßt. Fig. ι zeigt die selbsttätige Steuereinrichtung im Zustand des Gleichgewichts. Steigt z.B. der Steuerluftdruck im Rohr46, so überschreitet die nach oben gerichtete Kraft auf die Membran 47 die nach unten gerichtete Kraft, welche von der Feder 50 ausgeübt wird, so daß die Schieberstange 44 hochgeht; dann fließt Luft aus dem Hauptrohr 45 nach der Unterseite des Kolbens 40. Die Kolben 40 und 34 steigen somit empor, und die Schubkurve 54 schwenkt den Winkelhebel entgegen dem Uhrzeiger, so daß die Spannung der Feder 50 sich erhöht und die Schieberstange 44 niederzieht. Der Schieber schließt also, sobald die Kolben weit genug emporgestiegen sind, um der Änderung des Steuerluftdrucks Genüge zu tun. In ähnlicher Weise wird beim Fallen des Steuerlüftdrucks die Schieberstange 44 durch die Feder 50 nach unten gezogen, mit dem Ergebnis, daß die Kolben gleichfalls niedergehen. Dann schwenkt die Schubkurve 54 den Winkelhebel 51 im Uhrzeigersinne und vermindert die Feder spannung.

Über denjenigen Teil des Füll- und Entleerungsbereichs der Kupplung, wo eine ziemlieh große Änderung des Flüssigkeitsinhalts auf eine gegebene Geschwindigkeitsänderung der Speisepumpe 11 entfällt, müssen die Kolben 34 und 40 einen verhältnismäßig großen Abstand für eine gegebene Änderung des Steuerluftdrucks zurücklegen. Daher ist derjenige Teil der Schubkurve 54, in welchen die Rolle S3 während dieses besonderen Hubbereichs der Kolben einfaßt, weniger steil als das übrige. In dem Beispiel der Fig. 1 ist somit der zwischen den Punkten 54' und 54" Hegende Teil der Schubkurve weniger steil geneigt. Es versteht sich, daß man die gleiche Wirkung auch erzielen könnte, indem man die Vorrichtung mit der Ausgleichschubvorrichtung anderswo anordnet, beispielsweise in einem Regler, der den Luftdruck im Rohr 46 steuert.

Die Anordnung nach Fig. 1 läßt sich beispielsweise gemäß Fig. 3 abändern, wo ein einfach wirkender Luftdruckmotor verwendet ist. Ein federbelastetes Ventil 70 zwischen dem Auslaßrohr 26 und dem Kühler 27 ist derart eingestellt, daß es in dem Auslaßrohr, dem Flüssigkeitsrohr 32 und dem Zylinder 33° oberhalb des Kolbens 34* einen Flüssigkeitsdruck von etwa 0,5 kg/cm² aufrechterhält. Das untere Ende des Zylinders 33" dient als Luftdruckmotor, indem der Ein- und Ausfluß der Luft durch einen von Stange 44° getriebenen Schieber 43" gesteuert wird. Die Schieberstange 44« wird durch eine Differentialvorrichtung bewegt, die grundsätzlich derjenigen nach Fig. 1 gleicht und eine Membran 47 aufweist, die durch den Steuerluftdruck beeinflußt wird, ferner eine Feder 50^s an einem Winkelhebel 51« und eine Schubkurve 54«, die mit einer Rolle 53° zusammenwirkt und ihrerseits an der Kolbenstange 42° sitzt.

Fällt der Steuerluftdruck, so daß Luft unter dem Kolben 34"* auszutreten vermag, so bringt der in der Leitung 32 bestehende Flüssigkeitsdruck den Kolben 34* zum Sinken, so daß

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Flüssigkeit aus der Kupplung nach dem oberen Ende des Zylinders 33« gelangt, wobei die Gasleitung 36, 37 in der schon beschriebenen Weise wirkt. Steigt dagegen der Steuerluftdruck an, so drückt Luft aus der Hauptleitung 45 den Kolben 34° empor, und es kehrt Flüssigkeit nach der Kupplung zurück. In jedem Falle wird die Menge der verdrängten Flüssigkeit durch die Differentialvorrichtung to in Übereinstimmung mit der Änderung des Steuerluftdrucks geregelt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Füll- und Entleerungseinrichtung für Flüssigkeitskupplungen nach Föttingerbauart mit einer aus Kolben und Zylinder o. dgl. bestehenden Flüssigkeitsspeichervorrichtung von veränderlicher Aufnahme-

   ao fähigkeit, welche durch eine Verbindungsleitung mit dem Kreislauf bei Vergrößerung die Flüssigkeit aus dem Arbeitskreislauf aufnimmt und bei Verkleinerung dorthin zurückdrückt, gekennzeichnet durch eine in die Verbindungsleitung eingeschaltete, an sich bekannte Fördereinrichtung (24) zum zusätzlichen Hinüber drücken von Flüssigkeit aus der Kupplung nach dem Zylinder (33, 33⁰) der Flüssigkeitsspeichervorrichtung sowie durch eine weitere Leitung (36,37), welche zum Gasabzug aus dem Zylinder seinen obersten Teil mit dem Innern (22) der Kupplung verbindet, so daß im Zylinder eine wesentlich gasfreie Flüssigkeitsmenge enthalten ist.
2. 2. Vorrichtung. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ändern der Aufnahmefähigkeit der Flüssigkeitsspeichervorrichtung nach einer Schubkurve (54, 54°) von solcher Form erfolgt, daß dadurch Unregelmäßigkeiten in der Kupplungskennlinie ausgeglichen werden.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabzugleitung (36,37) ein Rückschlagventil (39) enthält.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen