DE973922C

DE973922C - Drucksteuereinrichtung fuer fluessigkeitsdruckbetaetigte UEberlast-Reibungskupplungen

Info

Publication number: DE973922C
Application number: DES22294A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Petschinka; Heinrich Ferdinand Dip Schulte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-03-13
Filing date: 1951-03-13
Publication date: 1960-07-21

Description

Drucksteuereinrichtung für flüssigkeitsdruckbetätigte Uberlast-Reibungskupplungen Bei druckmittelbetätigten Kupplungen, deren Übertragungsmoment von der Größe des Druckes abhängt, ist es häufig erwünscht, daß in der Anfahrperiode der Druck des Druckmittels und damit das Übertragungsmoment langsam auf einen Maximalwert ansteigt, während danach - nach erfolgtem Anfahren - der Druck und damit das übertragbare Moment auf ein vorgegebenes Moment zurückgeführt wird. Wird das vorgegebene Moment überschritten, so rutscht die Kupplung durch und verhindert somit eine Überlastung im Normalbetrieb.
Es sind Kupplungen bekanntgeworden, bei denen für die Anfahrperiode und die Betriebsperiode zwei verschiedene Anpreßdrücke der Kupplung - entsprechend zwei verschiedenen Übertragungsmomenten - vorgesehen sind. Bei diesen Kupplungen ist beim Anfahren jedoch kein stetig steigender Druck der Flüssigkeit vorgesehen. Beim Einschalten der Kupplung wird sofort der volle hohe Druck für das Anfahren wirksam. Die Kupplungen arbeiten also stufenweise, wodurch ein sanftes Anfahren sehr erschwert ist. Ferner sind elektrisch betätigte Kupplungen bekanntgeworden, deren übertragbares Moment beim Anfahren langsam auf den Endwert ansteigt. Ein hohes Anfahrmoment und ein dagegen niedriges Betriebsmoment sind nicht vorgesehen. In den Betriebsfällen, bei denen das erforderliche Anfahrmoment wesentlich über dem normalen Betriebsmoment liegt, muß hierbei die Kupplung, bezogen auf das bei normalem Betrieb erforderliche Übertragungsmoment, überdimensioniert werden.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, zur vorübergehenden Druckerhöhung einer druckmittelbetätigten Kupplung für die Anfahrperiode einen Kolbenschieber als Zeitglied zu verwenden. Bei der Kupplung nach diesem Vorschlag wird beim Anfahren an ihren Reibungsflächen der volle Druck einer zugeordneten Zahnradpumpe wirksam. Eine so aufgebaute Kupplung läßt ohne weitere Maßnahmen kein sanftes Anfahren zu.
Durch die neue flüssigkeitsdruckbetätigte Überlast-Reibungskupplung, bei der ein als Zeitglied dienender Kolbenschieber während des Anfahrens vorübergehend eine Druckerhöhung und damit eine Erhöhung des durch die Kupplung übertragbaren Momentes herbeiführt, wird ein sanftes schwingungsfreies Anfahren dadurch ermöglicht, daß der Kolbenschieber - zur Dämpfung seiner Bewegung - mit einem Öldämpfer ausgerüstet ist. Eine derartige Kupplung erfüllt alle obengenannten Bedingungen.
Die neue Drucksteuereinrichtung kann bei flüssigkeitsdruckbetätigten Reibungskupplungen verschiedener Art Verwendung finden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt; es zeigt Fig. I schematisch die Verbindung der neuen Drucksteuereinrichtung mit einer Kupplung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Drucksteuereinrichtung, Fig. 3 das von der Drucksteuereinrichtung gesteuerte Druckdiagramm.
Die Kupplung I in Fig. I ist innerhalb eines Gehäuses 2 untergebracht, in dem sich der sogenannte Flüssigkeitssumpf befindet. Durch die Zahnradpumpe 3 wird die Flüssigkeit angesaugt und durch die Leitung 4 einerseits über die Abzweigung 5 der Kupplung und andererseits der neuen Drucksteuereinrichtung 6 zugeführt, die an Hand der Fig. 2 noch beschrieben wird. Die der Drucksteuereinrichtung 6 zugeführte Druckflüssigkeit kann über den Abfluß 7 wieder dem Gehäuse 2 zufließen.
Die allgemeine Wirkungsweise der Drucksteuereinrichtung 6 beruht darauf, daß sie einen größeren oder kleineren Teil des von der Pumpe 3 geförderten Druckmittels über den Abfluß 7 entweichen läßt. Je größer dieser entweichende Teil ist, um so kleiner wird der Druck im Rohr 4 und damit in der Kupplung.
Die Drucksteuereinrichtung nach Fig. 2 enthält einen Block 2o mit den aus der Zeichnung ersichtlichen Kanälen usw. In dem Kanal 21 ist ein Kolben 22 beweglich, der über eine Stange mit einem Kolben 23 zu einem Kolbenschieber verbunden ist, der an seinem einen Ende in einen größeren Kolben 24 übergeht. Dieser ist in dem Zylinderraum 25 geführt und steht unter der Wirkung der Rückstellfeder 26. Der Zylinderraum 25 ist über den Drosselkanal 27 mit dem Zwischenraum 28 verbunden. Von diesem führt ein weiterer Kanal 29 in den Zylinderraum 25.
Der Kolben 22 steuert den Drosselschlitz 3o, der vom Kanal 2I in den Auslaufkanal 31 führt. Der Kanal 21 geht am einen Ende in den Zylinderraum 32 über, von dem zwei engere Kanäle 33 und 34 in den Auslaufkanal 31 führen. Jedem dieser beiden Kanäle 33 und 34 ist ein Drosselventil 35 bzw. 36 zugeordnet. Diese sind je an einer Schraube gebildet, die sich in dem Block 6 führt und so gestattet, die Stellung des Ventils gegenüber dem Kanal 33 bzw. 34 zu ändern und dadurch den Austrittsquerschnitt einzustellen.
Es ist noch nachzuholen, daß der Zylinderraum 25 und der Speicherraum 28 auch über einen Kanal 37 miteinander verbunden sind, der seinerseits durch ein unter Federwirkung stehendes Rückschlagventil 38 abgeschlossen ist.
Der Zylinderraum 32 ist an das Rohr 4 (vgl. Fig. I) angeschlossen.
Der Ausführung nach Fig. 2 ist das in Fig. 3 gezeigte Diagramm zugrunde gelegt, das den Öldruck in der Leitung 4 und in der Kupplung in Abhängigkeit von .dem Weg des Kolbenschiebers 22, 23 darstellt. Hiernach soll nach Inbetriebsetzung der Druck (von P1 bis P2) allmählich ansteigen (von P2 bis P3), eine bestimmte Zeit einen Höchstwert behalten und sich dann auf einen kleineren Wert, den sogenannten Überlastungsdruck (von P4 bis P5) einstellen.
Der im Punkt P2 erreichte Höchstwert wird so gewählt. daß das bei ihm übertragbare Moment annähernd das Kippmoment des Antriebsmotors erreicht.
Der im Punkt P2 erreichte Druck wird, wie schon gesagt, einige Zeit aufrechterhalten (bis zum Punkt P3). Die Zeit zum Durchlaufen der Abschnitte Pl bis P2 und P2 bis P3 soll mindestens so groß sein wie die längste Anlaufzeit bei den schwersten Anlaufbedingungen. Nach erfolgtem Anlauf und somit nach erfolgter Beschleunigung der über die Kupplung anzutreibenden Massen ist für den Betrieb des anzutreibenden Gegenstandes, z. B. eines Förderers, ein kleineres Moment und daher auch ein kleinerer Druck der Druckflüssigkeit als während des Anlaufes erforderlich. Um bei plötzlich auftretenden Überlastungen eine übermäßige Beanspruchung der Anlagenteile zu vermeiden, ist ein Überlastungsglied, eben die hydraulische Rutschkupplung, notwendig. Sie kommt bei einem Moment, das das normale Betriebsmoment überschreitet, zum Rutschen. Zu diesem Zweck wird der Druck nach beendetem Anlauf auf einen Wert verringert, der etwas über dem Nennmoment liegt (P4, P5). Anschließend wird der Betrieb mit diesem Druck des Druckmittels fortgesetzt.
Die Drucksteuereinrichtung nach Fig. 2 verwirklicht selbsttätig das vorstehend erläuterte Diagramm. Beim Einschalten der Anlage strömt das Druckmittel von der Pumpe in die Kupplung und in den Zylinderraum 32. Aus diesem kann das Öl sowohl durch den Kanal 33 und das Drosselventil 35 als auch durch den Schlitz 3o entweichen. Die Höhe der Drosselung bestimmt den jeweiligen Betriebsdruck der Kupplung.
Durch den Druck im Zylinderraum 32 wird der Kolben 23 gegen die Kraft der Feder 26 nach links gedrückt. Das im Zylinderraum 25 befindliche Öl kann dabei nur langsam durch den Drosselkanal 2,7 entweichen. Bei der Bewegung des Kolbens 23, 24 nach links führt auch der mit diesem starr verbundene Kolben 22 die gleiche Bewegung aus. Dadurch wird der Schlitz 3o allmählich abgedeckt und der Querschnitt dieser Abflußöffnung verringert, was zu einem Druckanstieg im Zylinderraum 32 und somit auch in der Kupplung führt. Der Weg des Schiebers 22 von Punkt 41 bis zum Punkt 42 entspricht demnach dem Abschnitt P1 bis P2 des beschriebenen Diagramms. Bei dem Weg des Schiebers 22 vom Punkt 42 bis zum Punkt 43 bleiben sowohl die Drosselverhältnisse als auch der Druck - abgesehen von einer geringen Erhöhung durch das Spannen der Rückstellfeder 26 -konstant. Dieser Weg entspricht dem Abschnitt P2 bis P3 des Diagramms. Die Strecke 41 bis 43 des Kolbens 22 entspricht der Strecke 44-45 des Kolbens 23. Bei weiterer Bewegung des Kolbens 23 nach links wird durch ihn der Kanal 34 auf dem Weg von 45 bis 46 geöffnet und dem Öl der Weg durch das Drosselventil 36 freigelegt. Der Weg von 45 bis 46 entspricht demnach dem Abschnitt P3 bis P4 des Diagramms.
Damit ist der Anfahrvorgang abgeschlossen. Der weitere Betrieb erfolgt mit dem Druck, der der Drosselung durch die Ventile 35 und 36 entspricht. Deren Einstellung kann leicht durch Verstellen der sie tragenden Schrauben geändert werden.
Bei plötzlichem Wegnehmen des Öldruckes (Abschalten der Kupplung) durch einen an die Zuleitung 4 angeschlossenen Abflußhahn geht der Kolben 23 unter der Wirkung der Feder 26 in seine Ausgangsstellung zurück. Dieser Vorgang erfolgt in sehr kurzer Zeit, da das Öl durch das Rückschlagventil 37, 38 hindurch schnell den Raum 25 hinter dem Kolben 23 ausfüllen kann.
Es ist ersichtlich, daß sich im Rahmen der Erfindung die neue Drucksteuereinrichtung in verschiedener Weise ausbilden läßt. So kann z. B. der Schlitzkanal 30 auch durch einen vom Kolben 23 gesteuerten Drosselkanal ersetzt werden. Dieser Drosselkanal kann wieder in einem schlitzförmigen Kanal oder in mehreren feineren Bohrungen bestehen, er wird während der Bewegung des Kolbens 23 nach links von diesem allmählich abgedeckt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Drucksteuereinrichtung für flüssigkeitsdruckbetätigte Überlast-Reibungskupplungen, bei der ein als Zeitglied dienender Kolbenschieber während des Anfahrens vorübergehend eine Druckerhöhung und damit eine Erhöhung des durch die Kupplung übertragbaren Momentes herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber (22, 23) -zur Dämpfung seiner Bewegung - mit einem Öldämpfer (24 bis 29) ausgerüstet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Druck steuert, indem sie einen Teil des von der Pumpe geförderten Druckmittels über einen die Kupplung umgehenden Abfluß (31, I9) entweichen läßt.
3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung eines allmählichen Ansteigens des Druckes nach Inbetriebsetzung der Kupplung ein zum Abfluß (31, 19) führender Drosselkanal (30) mit vorzugsweise schlitzförmiger Öffnung vorgesehen ist, die durch den Kolbenschieber allmählich verschlossen wird.
4. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung des allmählichen Ansteigens des Druckes nach Inbetriebsetzung der Kupplung mehrere Drosselkanäle vorgesehen sind, die durch den Kolbenschieber nacheinander geschlossen werden.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Drosselkanal (34) bei Beendigung des Anfahrvorgangs geöffnet wird.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Drosselkanäle in ihrer Drosselwirkung einstellbar sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Öldämpfer (24 bis 29) ein Rückschlagventil (37, 38) zugeordnet ist, das beim Abschalten der Kupplung einen Rücklauf des Kolbenschiebers gestattet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 7o9 865, 714 379, 753 o83, 8i9 634; USA.-Patentschrift Nr. 2 277 554. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 841248, 970 114.