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Regelvorrichtung für Flüssigkeitskupplungen zum Antrieb von mit hoher
Drehzahl umlaufenden Aufladegebläsen. für Flugmotoren Die Erfindung betrifft eine
Regelvorrichtung für Flüssigkeitskupplungen nach dem Föttinger-Prinzip, welche durch
Füllen und Leeren geregelt werden, zum Antrieb von mit hoher Drehzahl umlaufenden
Aufladegebläsen für Flugmotoren, bei der zum Füllen der Arbeitsräume der Kupplung
zwei oder mehrere parallel geschaltete Fördervorrichtungen vorgesehen sind, undbesteht
im wesentlichen darin, daß mindestens eine der Fördervorrichtungen weder abschaltbar
noch regelbar und derart bemessen ist, daß nach Abschalten der übrigen Fördervorrichtungen
die Kupplung noch so weit gefüllt bleibt, daß der Schlupf ein bestimmtes zulässiges
Maß, z. B. von 2o bis 40%, höchstens 5o%, nicht überschreitet.
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Es sind als Zahnradpumpen ausgebildete Flüssigkeitskupplungen bekannt,
welche an einem Flüssigkeitskreislauf angeschlossen sind, wobei zwei parallel geschaltete
Förderpumpen der Förderung der Hilfsflüssigkeit dienen. DieseFlüssigkeitskupplungen
arbeiten im Gegensatz zu denen der Erfindung nach dem Verdrängerprinzip und müssen
im allgemeinen, um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten, volle Füllung erhalten.
Für hohe Geschwindigkeiten sind sie nicht geeignet. Jede der beiden vorgesehenen
Förderpumpen
ist ferner regelbar, auch ist keine Bemessung dieser
Pumpen im Sinn der Erfindung vorgesehen.
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Bei Flüssigkeitskupplungen nach dem Föttinger-Prinzip ist es bekannt,
in der Zuleitung der Flüssigkeit zur Kupplung zwei Regelglieder vorzusehen, welche
durch geeignete Einstellung eine Teilfüllung der Kupplung ermöglichen. Doch sind
in diesem Falle keine zwei Förderpumpen vorgesehen, von denen nur die eine abschaltbar
oder regelbar ist.
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Demgegenüber wird durch die erfindungsgemäß getroffene Anordnung mindestens
einer nicht abschaltbaren Pumpe die völlige Entleerung der Flüssigkeitskupplung
und damit die bekannte Gefahr ausgeschlossen, daß die Kupplung durch die beimUmlaufen
entstehenden Luftwirbelungen zu stark erhitzt wird. Es ist bereits bekannt, die
genannte Gefahr dadurch zu verhüten, daß für dauernden Durchfluß einer geringen
Flüssigkeitsmenge durch die Arbeitsräume der Kupplung gesorgt wird. Die Erfindung
besteht nun in der Anwendung und der Ausbildung dieser Maßnahme für eine Kupplung
zum Antrieb eines Aufladegebläses für Flugmotoren, die unabhängig von dem jeweilig
zur Verfügung stehenden Luftdruck in verschiedenen Höhenlagen immer gleich gut arbeiten
sollen. Die im vorliegenden Falle für das Gebläse in Frage kommenden Drehzahlen
sind außerordentlich hoch, bis zu 30 000 Umdrehungen in der Minute, damit
erhöht sich auch die Gefahr einer schädlichen Erhitzung, die sich bis zur Rotglut
steigern kann. Gemäß der Erfindung werden nun Vorkehrungen getroffen, durch die
im Dauerbetrieb des Gebläses bei den verschiedenen Arbeitsgeschwindigkeiten die
Erhitzung der Kupplung in zulässigen Grenzen gehalten wird.
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Dadurch, daß die- Flüssigkeitskupplung ständig noch teilweise mit
Flüssigkeit angefüllt ist, werden einerseits infolge des verr . C, in.,erten
Drehzahlunterschiedes die Verluste, welche bei der Verwirbelung der in der Flüssigkeitskupplung
befindlichen Luft entstehen, verringert, und andererseits wird die auftretende Wärme
durch den bestehenbleibenden Flüssigkeitsstrom ständig abgeführt. Diese Kühlung
durch die Flüssigkeit kann noch dadurch erhöht werden, daß diejenige Flüssigkeitsmenge,
welche von den abgeschalteten Förderpumpen geliefert wird, zur Außenkühlung der
Kupplungshälften verwendet wird.
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Die Regeleinrichtungen können einfach und betriebssicher ausgebildet
werden, da z. B. nur ein einziger Umschalthahn notwendig ist, der die Fördermenge
der abschaltbaren Pumpe oder Pumpen von dem die Flüssigkeitskupplung auffüllenden
Flüssigkeitskreislauf abschaltet bzw. in diesen einschaltet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Abb.
i schematisch dargestellt, während in Abb. 2 die Abhängigkeit des Schlupfes der
Kupplung von der ihr zugeleiteten Flüssigkeitsmenge und in Abb. 3 eine etwas abgeänderte
Regelvorrichtung veranschaulicht ist.
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In Abb. i ist a ein Gebläse, welches auf der Gebläsewelle b angeordnet
ist und durch die als Doppelkupplung mit zwei Arbeitsräumen ausgebildete Flüssigkeitskupplung
c mit dem treibenden Teil cl und dem getriebenen Teil c" angetrieben wird. Der erstere
steht mit einem Ritzel d, welches z. B. vom Motor mit Übersetzung ins Schnelle angetrieben
wird, in Verbindung. Durch die Gebläseleitung e wird die Aufladeluft dem Flugmotor
zugeführt, wobei der Druck durch eine Drossel f, z. B. von Hand, geregelt werden
kann.
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Zur Veränderung der Gebläsedrehzahl kann die Flüssigkeitskupplung
c durch teilweises Entleeren geregelt werden. Zu diesem Zweck ist sie an einen Flüssigkeitskreislauf,
welcher z. B. von dem Schmierölkreislauf des Motors abgezweigt sein kann, angeschlossen.
Die Flüssigkeit wird hierbei aus dem Behälter g durch zwei parallel geschaltete
Zahnradpumpen lt und i, welche z. B. auf einer gemeinsamen, vom -NTotor
angetriebenen Welle angeordnet sind, über die Leitung k in das Innere der Gebläsewelle
b und von dort durch Zentrifugalwirkung in die Arbeitsräume der Kupplung gefördert.
Durch eine Drosselöffnung l kann sie hierauf in das Gehäuse der Kupplung c übertreten
und durch ein Rücklaufrohr m in den Behälter g zurückfließen.
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Zur Verringerung der Füllung kann die Pumpe i abgeschaltet werden.
Zu diesem Zweck ist ihre Druckleitung mit einem Umschalthahn n versehen, welcher,
wie die Abb. i zeigt, derart verstellt werden kann, daß das von der Pumpe i geförderte
01 statt in die Leitung k in eine zum Behälter g zurückführende Rückleitung o geliefert,
die Pumpe also kurzgeschlossen wird. Statt unmittelbar in den -Behälter, zurückgeliefert
zu werden, kann die als Arbeitsflüssigkeit für die Kupplung nicht benutzte Flüssigkeitsmenge
auch zur Kühlung der Kupplung benutzt werden, indem die Flüssigkeit z. B. durch
eine Leitung p gegen die Wandung der Kupplung gespritzt wird.
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Die Verstellung des Umschalthahnes n kann von Hand oder selbsttätig
erfolgen. In letzterem Falle ist der Umschalthahn mit einer Membran oder Barometerdose
q verbunden, welche innerhalb eines durch eine Leitung y mit der Gebläseleitung
e verbundenen Gehäuses angeordnet ist.
In Abb. 2 ist der Schlupf
einer Flüssigkeitskupplung in Abhängigkeit von der ihr zugeführten Flüssigkeitsmenge
aufgetragen. Wie ersichtlich, hat der Schlupf oberhalb einer bestimmten Flüssigkeitsmenge
vom Punkt A ab einen konstanten Mindestwert, und zwar etwa 2%, was einer vollen
Füllung der Kupplung entspricht. Eine Erhöhung der Flüssigkeitsmenge über den WertA
hinaus ruft daher praktisch keine Änderung des Schlupfes mehr hervor. Jedoch wird
man zweckmäßig aus Gründen einer genügenden Stabilität die Höchstmenge etwas darüber,
z. B. entsprechend dem Punkt A1, wählen.
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Bei Verringerung der Flüssigkeitsmenge nimmt der Schlupf zu, zuletzt
so stark, daß die Kurve fast senkrecht ansteigt und eine Regelung schwierig wird.
Zugleich wird mit zunehmendem Schlupf die Erwärmung innerhalb der Kupplung infolge
der Luftreibung so stark, daß die Gefahr einer Überhitzung der Kupplung besteht.
Es ist daher zweckmäßig, eine gewisse Flüssigkeitsmenge nicht zu unterschreiten,
welche etwa dem Punkt B der Regelkurve entspricht. Dieser Punkt liegt vorteilhaft
zwischen einem Schlupf von 20 und 4.o %, höchstens aber bei 5o %.
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Dementsprechend sind erfindungsgemäß die Pumpen l2 und i derart
bemessen, da,ß sie beide gemeinsam eine dem Punkt A1 entsprechendeFlüssigkeitsmenge
liefern, während nach Abschältung der Pumpe i die Pumpe h allein noch eine
Flüssigkeitsmenge fördert, welche durch den Punkt B der Regelkurve gegeben ist.
Hiernach ergibt sich folgende Wirkungsweise der Einrichtung nach Abb. i .Normalerweise,
z. B. wenn sich das Flugzeug in Bodennähe- befindet, ist die Pumpe i abgeschaltet,
das von ihr geförderte 01 fließt in den Behälter g zurück oder wird z. B.
zur Kühlung der Flüssigkeitskupplung verwendet. Diese wird lediglich durch die Pumpe
h beliefert und läuft mit einem dem Punkt B entsprechenden Schlupf teilweise leer
um. Das Gebläse c2 arbeitet infolgedessen mit verringerter Drehzahl.
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Sinkt der äußere Luftdruck und damit der Druck in der Gebläseleitung
e, z. B. in größeren Flughöhen, so dehnt sich die Barometerdose q aus, der
Umschalthahn n wird im Uhrzeigersinn verdreht und.verbindet die Pumpe i mit
der Leitung k. Nunmehr liefern beide Pumpen h und i Flüssigkeit zur
Kupplung, und zwar in solcher Menge, daß die Drosselbohrung L nicht mehr ausreicht,
um die Flüssigkeit in gleichem Maße wieder austreten zu lassen. Die Kupplung füllt
sich vollständig an, wobei der Schlupf entsprechend der Kurve B-A 1 absinkt.
" Hierdurch erhöht sich die Drehzahl des Gebläses, so daß der Druck in der Leitung
e wieder ansteigt. Durch die Drosselklappe f kann ferner der Druck hinter derselben
noch zusätzlich beeinflußt werden.
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In Abb. 3 ist eine etwas abgeänderte Regelvorrichtung dargestellt.
Der Umschalthahn n wird bei dieser Ausführung durch einen Kolben t verstellt, der
durch Öldruck nach rechts oder links verschoben und durch einen mit der Barometerdose
q gekuppelten Schieber s gesteuert wird.
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Statt eines einfachen Umschalthahnes it kann ein kontinuierlich regelbares
Drosselorgan od. dgl. vorgesehen sein. Auch können z. B. drei Pumpen angeordnet
werden, derart, daß normalerweise zwei Pumpen in Wirkung sind, welche einen mittleren
Schlupf ergeben, und daß bei Erhöhung des Aufladedruckes auch die zweite Pumpe abgeschaltet
wird, während bei Erniedrigung des Aufladedruckes alle drei Pumpen wirksam werden.
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An die Stelle der Barometerdose kann auch eine einfache Membran, ein
federbelasteter Kolben oder irgendeine andere druckempfindliche Einrichtung treten.