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Flüssigkeitskupplung für veränderliche Geschwindigkeit mit einem Pumpenrad
und einem Turbinenrad Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitskupplungen für
veränderliche Geschwindigkeit mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad mit einander
gegenüberliegenden Schaufeln und Kernring. Es ist üblich, Kupplungen dieser bekannten
Art mit Kernführungsvorrichtungen in Form zweier schalenförmiger Ringe auszurüsten,
die an den Purnpen- und Turbinenradschaufeln befestigt sind und einander so gegenüberstehen,
daß sie einen Ring von im wesentlichen kreisrundem Querschnitt bilden.
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Derartige Flüssigkeitskupplungen haben gewisse Nachteile. Wird z.
B. eine Kupplung, die Mittel zur Änderung der Flüssigkeitsfüllung während des Betriebes
hat, dazu benutzt, einen Antriebsmotor von fester Drehzahl mit einer Last von veränderlicher
Drehzahl zu kuppeln, insbesondere einer solchen Last, z. B. einem Gebläse, deren
Drehmoment sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ändert, dann erscheint in der
Kurve, die den Flüssigkeitsinhalt der Kupplung mit dem Schlupf in Beziehung setzt,
eine flache Stelle, wobei der Schlupf über einen merklichen Bereich des Füllungsgrades
im wesentlichen gleich bleibt. Diese flache
Stelle macht es schwer,
die Geschwindigkeit der getriebenen Maschine schnell und genau zu regeln, wenn der
Füllungsgrad durch diesen besonderen Bereich hindurchgeht, und bei der Verwendung
selbsttätiger Regler können Schwierigkeiten eintreten.
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Die Wirkung dieser flachen Stelle ist auch bei den Drehmoment-Schlupf-Kennlinien
solcher Kupplungen mit gleichbleibender Antriebsdrehzahl ersichtlich, wenn der Kreislauf
teilweise mit einer gleichbleibenden Flüssigkeitsmenge gefüllt ist, und dies macht
die Kupplungen bei gewissen Anwendungen weniger zum Antrieb einer veränderlichen
Last geeignet als eine Kupplung, die eine im wesentlichen geradlinige Drehmoment-Schlupf-Kennlinie
hat.
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Die Nachteile der obenerwähnten bekannten Flüssigkeitskupplungen werden
erfindungsgemäß dadurch behoben, daß der Kernring der Flüssigkeitskupplung Durchbrechungen
aufweist, die ein ungehindertes Strömen der Kupplungsflüssigkeit auch bei nur teilweiser
Füllung ermöglichen.
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Auf diese Weise entsteht ein Kernring mit einer Mehrzahl von im Abstand
voneinander angeordneten Kernführungsteilen, zwischen denen Kupplungsflüssigkeit
hindurchtreten kann. Der unterbrochene Kernring wird vorzugsweise sowohl am Pumpen-
als auch am Turbinenrad vorgesehen. Doch kann auch jedes Schaufelrad allein einen
unterbrochenen Kernring aufweisen und mit einem Schaufelrad mit eineue gewöhnlichen
Kernring zusammengebaut sein.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i einen senkrechten Schnitt durch eine völlig mit
01 gefüllte Kupplung vorbekannter Bauart mit einem durchgehenden hohlen Kern,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i, in Richtung der Pfeile auf das
Pumpenrad bei weggenommenem Turbinenrad gesehen, worin der zusammenhängende Kernring
sichtbar ist, Fig. 3 einen abgewickelten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2,
Fig. 4 ein Bild dieser Bauart mit dem verformtem Ölkörper, wenn nur ein Teil des
Öls sich in. der Kupplung befindet, Fig. 5 ein der Fig. 4 ähnliches Bild, Fig. 6
eine Darstellung einer anderen vorbekannten Bauart der Kupplung mit einem vollen
Kernring und teilweiser Füllung, Fig. 7 die gleiche Kupplung mit einer größeren
Ölmenge in der Kupplung, Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch eine Kupplung gemäß
der Erfindung nach der Linie 8-8 der Fig. 9, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie
9-9 der Fig. 8, der die einzelnen Rippen mit dem in radiale, im Abstand voneinander
angeordnete Abschnitte unterteilten Kernring zeigt, Fig. io einen abgewickelten
Schnitt nach der Linie io-io der Fig. 9, Fig. i i eine schematische Darstellung
einer Kupplung nach der Erfindung, die den symmetri-I sehen Ölkörper erkennen läßt,
wenn die Kupplung teilweise entleert ist, Fig. 12 eine ähnliche Darstellung mit
einer größeren Ölmenge in der Kupplung, Fig. 13 eine abgeänderte Form der Kupplung
gemäß der Erfindung, bei der voneinander im Abstand angeordnete gebogene Versteifungsrippen
benutzt sind, die in einem Stück mit den radialen Schaufeln in jeder Kupplungshälfte
gegossen sind, Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie 1.4-14 der Fig. 13, Fig. 15
einen Schnitt nach der Linie 15-15 der Fig. 14, Fig. 16 eine schematische Darstellung
dieser geänderten Form der Kupplung mit einer Teilfüllung und Fig. 17 eine ähnliche
Darstellung mit einer größeren Füllung.
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Die vorbekannten Bauarten, die in Fig. i bis 7 veranschaulicht sind,
weisen eine Antriebwelle i auf, die ein Pumpenrad 2 mit einer Mehrzahl radialer
Rippen 3 und 4 trägt. In der Mitte dieser Rippen sitzt ein Kernring 5 von halbrundem
Querschnitt, der sich zusammenhängend längs der Vorderkanten der Rippen erstreckt.
Ihm steht ein ähnlicher halbrunder Kernring 6 gegenüber, der von den Rippen 7 und
8 des Turbinenrades 9 getragen wird. io bedeutet das Gehäuse des Pumpenrades, i
i eine Verkleidung und 12 die Turbinenradwelle. Das Öl tritt zwischen den beiden
Kupplungshälften radial durch den Spalt 12a aus.
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Wie sich -aus den Zeichnungen, insbesondere Fig. 4 und 5, ergibt,
ist, wenn das 01 teilweise aus der Kupplung abgelassen ist, der umlaufende
Ölkörper nicht mehr symmetrisch, .sondern er wird in einen schiefen oder nierenförmigen
und a@ußermitlig liegenden Ölkörper verformt, was gemäß den Untersuchungen die Ursache
für die Störung in der Beziehung zwischen der Drehzahl und der Olmenge in der Kupplung
ist.
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In gleicher Weise wirkt der volle Kernring, der in Fig. 6 und 7 gezeichnet
ist.
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Die Erfindung ist in Fig. 8 bis 17 dargestellt, welche die Anordnungen
zeigen, bei denen das 01
von einer Hälfte der Kupplung zur anderen auch bei
Teilfüllung in geordneter Weise strömen kann. Bei gewissen Ausführungen ist es wünschenswert,
einen umlaufenden Kranz von Verstärkungen sowohl zur Führung des Öls als auch zur
Verstärkung der.Rippen vorzusehen.
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In Fig. 8 bis 12 ist eine Kupplung mit einem vollen Kernring, wie
ihn an sich die bekannten Bauarten aufweisen, dargestellt, doch sind erfindungsgemäß
durch den Kernring, wie gezeigt, Schlitze geschnitten. Bei der Ausführung nach Fig.
13 bis 17 sind die Schaufeln mit halbrunden Rippen auf beiden Seiten gegossen.
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Bei den Ausführungen gemäß Fig. 9 und io weist der Kernring Schlitze
13 auf, so daß jede der Schaufeln 3, 4, 7 und 8 einen Abschnitt 14 von halbkreisförmigem
Querschnitt trägt, der die Schaufeldicke nach beiden Seiten überragt. Zwischen diesen
Abschnitten ist in den Schlitzen 13
freier Durchgang für einen symmetrischen
Umlauf des Ölkörpers. Diese symmetrische Form bleibt un, abhängig von der in der
Kupplung befindlichen Ölmenge erhalten und bewirkt eine gleichförmige Beziehung
zwischen der Geschwindigkeit und der Ölmenge in der Kupplung.
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In der gleichen Weise sind bei der Ausführung nach Fig. 13 bis 17,
wo der gleiche Grundgedanke benutzt ist, ;halbrunde Rippen 14° auf beiden Seiten
der Schaufeln angegossen.
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Wenn im Betrieb die Kupplung nur teilweise gefüllt ist, wird die getriebene
Kupplungshälfte eine gewisse Geschwindigkeit annehmen. Bei Zufügung einer kleinen
Ölmenge wird bei den älteren Ausführungen diese Geschwindigkeit nicht wesentlich
geändert, weil das 01 wegen des durchlaufehden Kernrings nach den Fig. i
bis 7 nicht frei umlaufen kann.
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Wird dagegen bei den alten Ausführungen so viel 01 zugefügt,
daß es bis zu dem in Fig. 5 durch die Pfeile angegebenen Stand steigt, dann tritt
eine große Geschwindigkeitsänderung ein, weil bei diesem Füllungsgrad das,
Öl anfängt, den Kernring zu umspülen und einen geschlossenen Kreislauf um
ihn zu bilden. Von diesem Punkt an wächst die Geschwindigkeit mehr oder weniger
genau im unmittelbaren Verhältnis mit der Vermehrung der Ölmenge. Es wurde gefunden,
daß auf der Strecke zwischen der Füllung nach Fig. 4 und der Füllung nach Fig. 5
die flache Stelle entstand. Das gleiche gilt für Fig. 6 und 7.
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Durch die Erfindung wird es dem 01 möglich, durch den Kern
zu fließen, auch wenn die Kupplung nur teilweise gefüllt ist: Das 01 kann
durch die aus dem Kernring ausgeschnittenen Schlitze 13, nach Fig. 8 .bis 12, fließen
und bei jedem Füllungsgrad frei umlaufen. Gleiches gilt von den geänderten Ausführungen
nach Fig. 13 !bis 17.
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Die Kupplung gemäß der Erfindung ist weniger unbeeinflußbaren Schwankungen
unterworfen und sie ist auch wegen der Vereinfachung der Formkerne, die beim Schaufelguß
erforderlich sind, leichter zu bauen.
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Die Schaufeln, auf denen die Kernführungsteile angebracht sind, können,
zwischen den Enden dieser Teile weiterlaufen (Fig. 15). Wenn in den Unterbrechungen
des Kernrings noch Schaufeln liegen, so erstrecken sich diese vorteilhaft in den
Kernraum, 'hinein.