DE906872C - Fuellungsveraenderliche Stroemungskupplung mit radialen oder im wesentlichen radialen Schaufeln - Google Patents

Fuellungsveraenderliche Stroemungskupplung mit radialen oder im wesentlichen radialen Schaufeln

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DE906872C
DE906872C DES1352A DES0001352A DE906872C DE 906872 C DE906872 C DE 906872C DE S1352 A DES1352 A DE S1352A DE S0001352 A DES0001352 A DE S0001352A DE 906872 C DE906872 C DE 906872C
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Harold Sinclair
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D33/00Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type
    • F16D33/18Details
    • F16D33/20Shape of wheels, blades, or channels with respect to function

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Füllungsveränderliche Strömungskupplung mit radialen oder im wesentlichen radialen Schaufeln Die Erfindung bezieht sich auf füllungsveränderliche Strömungskupplungen mit radialen oder im wesentlichen radial verlaufenden Schaufeln.
  • Solche Kupplungen sind häufig mit einem ununterbrochenen Kernführungsring ausgestattet, um welchen herum der Umlauf des Flüssigkeitswirbels erfolgt. Wenn jedoch eine Kupplung mit ununterbrochenem Kernführungsring zur Drehmomentübertragung von einem mit konstanter Drehzahl umlaufenden Antriebsmotor auf eine Last verwendet wird, deren Drehzahl durch Füllungsänderung der Kupplung verändert wird, und wenn diese Belastung außerdem so geartet ist, daß, wie z. B. bei einem Ventilator oder einer Kreiselpumpe, das Drehmoment mit wachsender Drehzahl zunimmt, dann ergibt sich in der Schlupf-Füllung-Kennlinie der Kupplung eine flache Stelle. Um eine solche flache Stelle zu vermeiden, wurde schon vorgeschlagen, sowohl im Pumpenrad als auch im Läufer unterbrochene Kernführungsringe vorzusehen.
  • Falls die Kupplung zur Leistungsübertragung von einem mit konstanter Drehzahl umlaufenden Motor auf eine Last verwendet wird, die ein im wesentlichen konstantes Lastmoment ausübt, wie z. B. ein Förderband, hat der unterbrochene Kernring jedoch den Nachteil, daß die Schlupf-Füllung-Kennlinie in einem Teil ihres Bereiches instabil wird.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Kupplung, die in Verbindung mit einem Antriebsmotor konstanter Drehzahl zum Antrieb einer Last mit veränderlicher Drehzahl sowohl bei im wesentlichen gleichbleibendem Lastdrehmoment als auch bei mit steigender Drehzahl ansteigendem Lastdrehmoment eine möglichst stetige Schlupf-Füllung-Kennlinie hat.
  • Gemäß der Erfindung weichen die Zellen zwischen den Schaufeln des Turbinenrades teilweise oder sämtlich hinsichtlich der Form und oder Lage der Innenschale oder der Außenschale voneinander ab, wobei auch die Schaufelabstände in an sich bekannter Weise nicht gleich zu sein brauchen, während die Zellen des Pumpenrades vorzugsweise gleich und ohne Innenschale ausgebildet sind.
  • Es wurde bereits in der Praxis ein Vergleich zwischen den Kennlinien angestellt, die mit einer Strömungskupplung bekannter Bauart und mit einer erfindungsgemäßen Kupplung erhalten wurden.
  • Bei einer Kupplung bekannter Bauart zeigte sich, daß bei als Abszisse aufgetragenem Schlupf und bei als Ordinate aufgetragenem Füllungsgrad die so erhaltene Kennlinie zwei Knickpunkte aufweist, zwischen denen ein Bereich liegt, in den sie flach verläuft, so daß also relativ kleine Füllungsänderungen große Schlupfänderungen zur Folge haben.
  • Bei einer Kupplung, die einen erfindungsgemäß ausgeführten Läufer aufwies, die im übrigen jedoch völlig der ersterwähnten Kupplung glich, wurde eine knickfreie Kennlinie erzielt, bei welcher kein flacher Bereich ausgemacht werden konnte. Eine solche knickfreie Kennlinie ist jedoch für viele Anwendungsarten der Strömungskupplung von großem Wert.
  • Einige Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen nachstehend beschrieben. Es zeigen die Fig. I, 3, 5, 6, 7, 9 und I I Teilansichten verschiedener Turbinenräder und die Fig. 2, 4, 8, Io und I2 die dazugehörenden Schnitte, und zwar Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. I, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3, Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 7, Fig. Io einen auf der Linie Io-Io in Fig. 9 fortschreitend genommenen Schnitt, Fig.I2 einen Schnitt längs der Linie I2-I2 in Fig. II.
  • Das Turbinenrad nach Fig. I und 2 hat Schaufeln, die in drei gleichen Gruppen angeordnet sind, deren jede einen Sektor von I2o° einnimmt. Jede Schaufelgruppe besteht aus achtzehn Schaufeln VI bis VI8. Mit VI, V4, V7, VIo, VI3 und VI6 bezeichnete Schaufeln erstrecken sich bis zur Austrittsöffnung an dem inneren Profildurchmesser. Die inneren Enden der übrigen Schaufeln sind in üblicher Weise zurückgeschnitten, um unerwünschte Einengung der Austrittsöffnungen in Folge der Schaufelstärke zu vermeiden. Schaufeln VI und V2 sind mit einem Zwischenraum von 4½° zueinander angeordnet. Der Schaufelabstand wächst mit jeder Schaufel um ¼° bis zu Schaufel VI6, die also von Schaufel VI5 um 8° entfernt ist. Schaufel VI7 ist von Schaufel VI6 um 8½° entfernt, Schaufel VI8 von Schaufel VI7 um 8¾° und Schaufel VI8 von Schaufel VI der nächsten Gruppe um 9° entfernt. Jede Schaufel mit Ausnahme von VI trägt einen Sektor C2 bis CI8 einer unterbrochenen inneren Führungsschale, welche halbzylindrisch ist und auf beiden Seiten der Schaufel gleich weit vorragt. Die unterbrochene innere Führungsschale kann im Durchmesser von Schaufel zu Schaufel in gleichen Abstufungen zunehmen. Jedoch sind aus Gründen der einfacheren Herstellung die Ringsegmente in diesem Beispiel in Gruppen zu je 2 oder 3 angeordnet, wie die Zeichnung zeigt.
  • Die zwischen den Schaufeln liegenden Zellen in dieser Ausführungsform bestehen infolgedessen aus zwischen den Schaufeln liegenden Kanälen, wie z. B. P3, P4 und P5, zwischen der Außenschale 2I und der Innenschale und Hilfszellen, wie z. B. p3, p4 und p5 innerhalb der Innenschale, wobei jeder der Kanäle durch den Spalt zwischen den Innenschalensektoren mit der Hilfszelle, welche er umgibt, verbunden ist. Aus der Zeichnung ist zu sehen, daß die Formen der Kanäle, z. B. P3 und P5 und der Hilfszellen, z. B. p3 und p5, im Axialschnitt verschieden sind, ebenso wie dies ihre Abstände von der Achse 2o sind.
  • Das in Fig. 3 und 4 dargestellte Turbinenrad hat eine Außenschale 2IA mit 5I Schaufeln, die in Gruppen zu je drei angeordnet sind, wobei jede Gruppe aus einer langen Schaufel VIA und zwei kurzen Schaufeln V2A und V3A besteht. Die Innenschalensektoren CIA, C2A und C3A sind schmäler als die Zellen, mit Ausnahme der Teile, die an die Ein- und Austrittsöffnungen des Rades angrenzen, wo die Sektoren mit den Schaufeln, welche sie halten, vereinigt sind. Die Sektoren CIA und C2A sind gleich und haben (Fig. 4) einen größeren Radius als die Sektoren C3A. Alle äußeren Enden der Sektoren haben gleichen Abstand von der Achse 2o. Infolgedessen weicht die Form der zwischen den Schaufeln liegenden Kanäle P1A und P2A von derjenigen der Kanäle P3A ab; die Querschnittsfläche der Hilfszellen P1A und p2A weicht von derjenigen der Hilfszellen p3A ab, und der Abstand der Sektoren CIA und C2A von der Achse 2o ist kleiner als der der Sektoren C,A. Jeder Kanal hat über die beiden Spalte zwischen den Sektoren und den angrenzenden Schaufeln Verbindung mit der Hilfszelle, welche er umgibt.
  • Fig. 5 zeigt ein Turbinenrad mit Schaufeln, die in Gruppen zu je fünf, VIB bis V,B, angeordnet sind. Die Sektoren jeder Truppe haben fortschreitend größere Querschnittsflächen, und ihre Abstände von der Außenkante der Außenschale 21B nehmen fortschreitend zu.
  • Fig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung, in welcher die Schaufeln in Gruppen zu je achtzehn, V1° bis V,3 C, in verschiedenem Abstand wie die Schaufeln in Fig. i angeordnet sind. Die Schaufeln tragen jeweils Sektoren C1° bis C,8° der Innenschale, deren Axialquerschnitte gleich sind. Die Sektoren C,° bis Cl c liegen fortschreitend näher zur Kupplungsachse 20 und die Sektoren Clö bis C11 fortschreitend weiter von dieser Achse entfernt.
  • Die in Fig. 7 bis io gezeigten Ausführungsformen haben Innenschalen, deren Außendurchmesser gleich dem der Außenschale ist und in welcher die Schaufeln sich innerhalb der Innenschale fortsetzen. Im übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 dem nach Fig. 3 und 4 und das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 und io dem nach Fig. 5.
  • Fig. ii und 12 zeigt ein Turbinenrad ohne Innenschale mit verschieden geformter Außenschale der einzelnen Zellen. Die verschiedenen Zellenformen können ein sich wiederholendes Muster bilden. Die Schaufeln sind in Gruppen zu je fünf, VIF bis V5F, angeordnet. Alle Zellen liegen mit ihrer äußersten Kante auf dem gleichen Außendurchmesser. Die Zelle zwischen den Schaufeln VIF und V2F hat aber größeren Querschnitt und grenzt an einen kleineren inneren Durchmesser als die Zelle zwischen den Schaufeln V5F und VIF und so fort bis zum Ende der Gruppe. Ein ringförmig gewölbter Deckel 22 gleichförmigen Querschnitts kann an der Rückseite des Turbinenrades angesetzt sein, um ein glattes äußeres zu erreichen.
  • Obwohl die in den Zeichnungen dargestellten Beispiele sich wiederholende Muster zeigen, ist dies nicht wesentlich, vorausgesetzt, daß das Rad ausgewuchtet ist.
  • Turbinenräder gemäß der Erfindung können sowohl in Antrieben mit konstantem Drehmoment als auch in Antrieben mit veränderlichem Drehmoment mit einem Pumpenrad ohne Innenschale Anwendung finden. Für eine Anwendung der Erfindung auf Pumpenräder ist bis jetzt noch kein Vorteil bekanntgeworden, es sei denn, daß der Einfachheit halber Pumpen- und Turbinenrad gleich ausgeführt werden, wenn nur wenige Kupplungen einer gegebenen Abmessung nötig sind.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Füllungsveränderliche Strömungskupplung mit radialen oder im wesentlichen radialen Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen zwischen den Schaufeln des Turbinenrades teilweise oder sämtlich hinsichtlich der Form und/oder Lage der Innenschale (Leitkern) oder der Außenschale voneinander abweichen, wobei auch die Schaufelabstände in an sich bekannter Weise nicht gleich zu sein brauchen, während die Zellen des Pumpenrades vorzugsweise gleich und ohne Innenschale ausgebildet sind.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch I mit gleichen Außenschalen in allen Zellen, dadurch gekennzeichnet, claß die Innenschale in an sich bekannter Weise durch radiale Schlitze unterbrochen ist, so daß eine Anzahl von Sektoren gebildet wird, wobei jeweils je ein Sektor von je einer Schaufel gehalten wird und gegebenenfalls einige Schaufeln keine Sektoren tragen.
  3. 3. Kupplung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschalenquerschnitte in den einzelnen Zellen bzw. an den einzelnen Schaufeln verschieden sind.
  4. 4. Kupplung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschalen der einzelnen Zellen bzw. Innenschalensektoren der einzelnen Schaufeln verschiedenen Abstand von der Kupplungsachse haben.
  5. 5. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln bis ins Innere der Innenschalensektoren durchlaufen.
  6. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Innenschalensektoren gleich oder etwa gleich dein der, Außenschale ist.
  7. 7. Kupplung nach Anspruch i mit verschieden geformter Außenschale mehrerer oder aller Zellen ohne Innenschale. B. Kupplung nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen der aufeinanderfolgenden Zellen sich über einen Teil oder über den ganzen Umfang stetig ändern. g. Kupplung nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich dieFormänderung der aufeinanderfolgenden Zellen in einer oder in beiden Umfangsrichtungen in einem gleichmäßigen Muster wiederholt.
DES1352A 1949-01-18 1950-01-18 Fuellungsveraenderliche Stroemungskupplung mit radialen oder im wesentlichen radialen Schaufeln Expired DE906872C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1189808B (de) * 1955-03-11 1965-03-25 American Radiator & Standard Pumpengespeiste Foettinger-Kupplung mit schoepfrohrgesteuerter Fuellungsregelung
US4671061A (en) * 1982-06-22 1987-06-09 Fluidrive Engineering Company Limited Scoop-controlled fluid couplings
DE102009017996A1 (de) * 2009-04-21 2010-10-28 Voith Patent Gmbh Hydrodynamische Maschine
CN102966714A (zh) * 2012-12-07 2013-03-13 湖南海润电气有限公司 一种具有多流道的高滑差液力偶合器
DE102016118588A1 (de) 2016-09-30 2018-04-05 Voith Patent Gmbh Schaufelradkontur

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