-
Föttinger-Flüssigkeitskupplung mit ständigem, mittels eines in eine
umlaufende Vorratskammer hineinragenden Schöpfrohres regelbarem Flüssigkeitsumlauf
Die Erfindung betrifft Föttinger-Flüssigkeitskupplungen mit umlaufender Flüssigkeitsvorratskammer,
bei welchen infolge der Bewegungsenergie der Arbeitsflüssigkeit ein ständiger Kreislauf
der durch enge Austrittsöffnungen aus der Arbeitskammer in die Vorratskammer austretenden
und durch ein in die Vorratskammer hineinragendes Schöpfrohr in die Arbeitskammer
zurückgeführten Arbeitsflüssigkeit stattfindet.
-
Der Erfindung liegt die Lösung der Aufgabe zugrunde, einen derartigen,
durch ein Schöpfrohr geregelten hydraulischen Kraftübertrager mit nur geringer,
während der Kraftübertragung ununterbrochen gekühlter Arbeitsflüssigkeitsfüllung
zu schaffen, der sich insbesondere als Anlaufübertrager für Elektromotoren und Maschinen
mit geringem Anlaufdrehmoment eignet und der einfach im Aufbau, leicht regelbar
und in kleinen Abmessungen herstellbar ist.
-
Die bekannten Flüssigkeitskupplungen der eingangs dargelegten Bauart
eignen sich nicht zur Lösung der soeben erwähnten Aufgabe. Demgemäß
stellt
die Erfindung eine die Lösung der gestellten Aufgabe sicherstellende Weiterbildung
der bekannten Föttinger-Flüssigkeitskupplungen mit umlaufender Flüssigkeitsvorratskammer
dar, bei welchen infolge der Bewegungsenergie der Arbeitsflüssigkeit ein ständiger
Kreislauf der durch enge Austrittsöffnungen aus der Arbeitskammer in die Vorratskammer
austretenden und durch ein in die Vorratskammer hineinragendes Schöpfrohr in die
Arbeitskammer zurückgeführten Arbeitsflüssigkeit stattfindet, und welche durch folgende
an sich bekannte Merkmale: a) der Veränderlichkeit des Abstands der Schöpfrohreintrittsöffnung
von der Kupplungsachse, b) einer Flüssigkeitsvorratskammer von größerem Durchmesser
als demjenigen der Arbeitskammer, und das neue Merkmal: c) eines Fassungsvermögens
desjenigen Teils der Flüssigkeitsvorratskammer, der außerhalb des Außendurchmessers
der Arbeitskammer liegt, gleich dem zur Füllung der Arbeitskammer benötigten Flüssigkeitsvolumen,
gekennzeichnet ist.
-
Bei Föttinger-Getrieben mit umlaufendem, beim Entleeren der Arbeitskreisläufe
die Betriebsflüssigkeit in Ringform aufnehmendem und die Flüssigkeit beim Füllen
wieder an die Arbeitskreisläufe abgebendem Gehäuse ist zum Zwecke der raschen Entleerung
und der raschen Wiederauffüllung der Arbeitskammern schon vorgeschlagen worden,
dieses umlaufende Gehäuse so auszubilden, daß es die Arbeitskammern des Getriebes
ganz oder teilweise umschließt, wobei der Gehäusedurchmesser so groß gewählt ist,
daß beim Entleeren der Arbeitskammern die Flüssigkeit lediglich durch zentrifugales
Abspritzen aus den Arbeitskammern unmittelbar in das Aufnahmegehäuse gelangt, aus
welchem sie durch eine in den Flüssigkeitsring eintauchende Schöpfvorrichtung beim
Wiederauffüllen einer Arbeitskammer des Getriebes entnommen werden kann. Während
also beim Gegenstand der Erfindung ein dauernder Flüssigkeitsumlauf und eine dauernde
Arbeitsflüssigkeitskühlung stattfindet und bei einfachem Kupplungsaufbau eine einfache
stufenlose Regelung des Kraftübertragungsvermögens auch bei Kupplungen kleiner Abmessungen
angestrebt wird, handelt es sich bei der soeben erwähnten, früher vorgeschlagenen
Anordnung um eine mit dem Gegenstand der Erfindung nicht identische Einrichtung
ohne ständigen Flüssigkeitsumlauf, die lediglich dem Zweck der raschen Entleerung
bzw. Wiederauffüllung der Arbeitskammern des Getriebes dient, wobei es auf das Fassungsvermögen
des die aus den Arbeitskammern entleerte Flüssigkeit aufnehmenden Gehäuses in keiner
Weise ankommt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das vorzugsweise in an
sich bekannter Weise um eine außerhalb der Getriebeachse liegende Achse verschwenkbare
Schöpfrohr entweder entgegen der Drehrichtung der Vorratskammer und entgegen dem
sich aus dem Schöpfvorgang ergebenden Druck aus einer der kleinsten Füllung der
Arbeitskammer entsprechenden Stellung in eine einem größeren Füllungsgrad der Arbeitskammer
entsprechende Stellung verschwenkbar, oder es ist in Drehrichtung der Vorratskammer
aus der der kleinsten Füllung der Arbeitskammer entsprechenden Stellung in eine
einem größeren Füllungsgrad der Arbeitskammer entsprechende Stellung verschwenkbar,
wobei es durch den sich aus der Schöpfwirkung ergebenden Staudruck unterstützt wird.
-
Bei der letztgenannten Schöpfrohranordnung kann, in Weiterbildung
der Erfindung das Schöpfrohr mittels eines zwangausübenden Glieds in der der kleinsten
Füllung der Arbeitskammer entsprechenden Stellung gehalten werden, wobei dieses
Glied so eingestellt ist, daß es bis zu einer bestimmten Drehzahl der Arbeitskammer
dem Schöpfdruck widersteht, während, wenn diese Drehzahl überschritten wird, die
aus der Schöpfwirkung sich ergebende Kraft das Schöpfrohr selbsttätig in eine Stellung
bewegt, welche der Höchstfüllung des Arbeitskreislaufs entspricht.
-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen in mehreren Ausführungen beispielsweise
veranschaulicht. Es stellt dar Fig. I einen Längsschnitt durch eine hydraulische
Kupplung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. I,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 3, Fig. 5 einen schematischen
Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich besonders
als selbsttätige Anlaufkupplung für einen Elektromotor eignet, Fig. 6 einen Teilquerschnitt
durch eine Kupplung nach Fig. 5 in kleinerem Maßstab und Fig. 7 eine abgeänderte
Einzelheit der in Fig. 5 und 6 veranschaulichten Kupplung.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. I und 2 ist ein mit Schaufeln versehenes
treibendes Element in Gestalt eines schalenartig ausgebildeten Pumpenrades Io vorhanden,
dessen Nabe II an der treibenden Welle I2 befestigt ist. Diese Welle mag etwa die
Welle eines Synchronelektromotors sein. Ein schalenartig ausgebildeter Zwischenboden
I4 umschließt die Rückseite eines mit Schaufeln versehenen Läuferelements 15 mit
möglichst kleinem Spiel. Der Rand des Zwischenbodens 14 ist mittels Schrauben 16
zwischen einem Flansch 13 des Pumpenrades und einem Ring 17 festgeklemmt. Das Pumpenrad
io und der Deckel 14 wirken zusammen als Arbeitskammer. Eine hohle Läuferwelle 18,
auf der der Läufer 15 befestigt ist, ragt mit kleinem radialem Spiel durch eine
Verteilermuffe ig hindurch, die von einem Haltebock 2o gehalten wird. Der schalenförmige
Zwischenboden 14 hat eine Mittelöffnung 21, deren Durchmesser demjenigen der inneren
Stirnseite der Muffe i9 angepaßt ist. Das innere Ende der Läuferwelle ist in der
Nabe i i
des Pumpenrads mittels eines sich selbst einstellenden
Wälzlagers 22 gelagert. Der axiale Abstand zwischen Pumpenrad und Turbinenrad (Läufer)
wird durch einen Langbolzen 23 gehalten, der mit radialem Spiel durch die hohle
Läuferwelle hindurchragt und an ihrem Außenende 24 befestigt ist. Das innere Ende
des Langbolzens 23 ist an einem Ring 25 befestigt, auf dem der innere Laufring eines
in beiden Achsrichtungen wirkenden Stützlagers 26 sitzt, dessen äußerer Laufring
mittels eines Distanzstücks 27 an die Nabe oder Büchse II des Pumpenrads angepreßt
wird. Eine getriebene Welle 3o ist in nicht gezeichneten Lagern gelagert. An dieser
Welle ist ein Flansch 3I befestigt, der eine Anzahl von Büchsen 32 aus zusammengedrücktem
Gummi aufnimmt, in deren Innerem Stahlhülsen 33 angeordnet sind, in welche am Flansch
35 der Läuferwelle befestigte Stifte 34 eingreifen.
-
Der Zwischenboden I4 ist innerhalb eines gepreßten stählernen Gehäuses
angeordnet, das aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil 4o besteht, dessen
eine Stirnseite an dem Ring I7 angeschweißt ist, und aus einem Stirnteil 41, der
eine mittlere Öffnung 78 hat, die zu der Muffe I9 paßt. Das Gehäuse 4o, 4I und der
Zwischenboden I4 bilden zusammen eine Vorratskammer, die mit dem Pumpenrad umläuft
und die mit der Arbeitskammer durch eine Mehrzahl von dauernd offenen kleinen Auslaßöffnungen
42 verbunden ist, die in dem Zwischenboden I4 an oder ungefähr an dem radial äußersten
Teil der Arbeitskammer angeordnet und gleichmäßig um die Kupplungsachse herum verteilt
sind. Gemäß der Erfindung ist das tatsächliche Aufnahmevermögen der Vorratskammer,
nämlich das Volumen des ringförmigen Teils dieses Vorratsbehälters zwischen dem
Gehäuseteil 4o und einer gleichachsig zu de Wellen verlaufenden Zylinderfläche vom
Radius gleich dem Abstand zwischen der Wellenachse und den Auslässen 42, nicht kleiner
als der normalerweise größte Flüssigkeitsinhalt der Arbeitskammer. Unter dem normalerweise
größten Flüssigkeitsinhalt ist die kleinste Flüssigkeitsfüllung der Arbeitskammer
zu verstehen, die den kleinsten Schlupf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad gewährleistet,
wenn Energie übertragen wird. Diese Flüssigkeitsmenge kann gemäß der Erfindung kleiner
sein als das Volumen der Arbeitskammer im ganzen.
-
Ein Schöpfrohr in der Form eines Rohres 43 ist an einer Muffe 44 befestigt,
die ihrerseits an einem Zapfen 45 befestigt ist. Dieser Zapfen 45 ist in der feststehenden
Muffe I9 gelagert, so daß er im Winkel um eine Achse 46 parallel zu der Drehachse
der Kupplung verstellt werden kann. Ein Stellhebel 47 ist auf dem Zapfen 45 befestigt
und mit einer Klinke 48 (Fig. 2) ausgerüstet, die mit einem feststehenden Rastsegment
49 zusammenarbeitet. Der Hebel kann zwischen den Stellungen A und B verstellt und
in diesen Stellungen und verschiedenen Zwischenlagen eingeklinkt werden. Ein bogenförmiges
Führungsstück 5o ist an dem Hebel 47 befestigt, und ein Drahtzug 52 ist an einem
Zapfen 5I an einem Ende des Führungsstücks 5o angeschlossen. Der Drahtzug führt
über eine Scheibe 53 und trägt ein Gewicht 54, das den Hebel 47 gemäß Fig. 2 im
Uhrzeigersinne mit gleichbleibendem Drehmoment zu drehen sucht.
-
Die Muffe 44 (Fig. I) des Schöpfrohres ist in einer Quernut 55 der
Verteilermuffe I9 untergebracht, und diese Muffe hat einen Auslaß 56, der einerseits
mit der Bohrung des Schöpfrohres und andererseits mit einem Auslaß 57 Verbindung
hat, der innen an der Nut 55 gebildet ist. Ist die hydraulische Kupplung groß oder
ist beabsichtigt, daß die Kupplung für einen langen Zeitraum mit hohem Drehmoment
und großem Schlupf arbeiten soll, so steht der Auslaß 57 durch eine Leitung 58 mit
einem geflanschten Anschlußstück 6I (Fig. 2) in Verbindung, das einen Durchfluß
zu einem äußeren, nicht gezeichneten Kühler bildet. Ein geflanschtes Anschlußstück
62 bildet die Rückverbindung von dem Kühler her und führt durch eine Leitung 59
zu einem Auslaß 6o (Fig. I) an der inneren Stirnseite der Muffe I9. Der Auslaß 6o
führt in einer Ringnut 63 in den Läufer, von wo eine Anzahl Füllleitungen 64 zur
Füllung der Arbeitskammer führen. Ist die Kupplung klein oder für geringe Belastung
gedacht, so können der äußere Kühler und die Leitungen 58 und 59 wegfallen, wobei
der Auslaß 57 unmittelbar in den Auslaß 6o führt.
-
Die Läuferwelle I8 ist mit Schleuderringen 7o ausgerüstet, die Arbeitsflüssigkeit,
welche etwa zwischen der Muffe I9 und der Läuferwelle hindurchgedrungen sein sollte,
in eine Ringnut 7I schleudern, von wo die Flüssigkeit durch eine Leitung 72 in die
Vorratskammer abgelassen wird.
-
Die mittlere Öffnung 78 in der Stirnwand 4I der Vorratskammer ist
gegenüber der Muffe I9 durch eine Labyrinthdichtung abgeschlossen, die aus einem
zylindrischen, an der Wandung 4I befestigten Stutzen 73 besteht, zwischen dessen
Enden eine ringförmige Dichtungsscheibe 74 angeordnet ist, deren Öffnung ein wenig
größer im Durchmesser als der gegenüberliegende Teil der Muffe I9 ist. Abflußöffnungen
75 sind in dem Randteil dieser Dichtungsscheibe vorgesehen. Eine ringförmige Dichtungsscheibe
76, deren Durchmesser ein wenig kleiner als der innere Durchmesser des Stutzens
73 ist, ist auf der Muffe I9 befestigt und in der Nähe der Scheibe 74 auf der von
der Stirnwand 41 abliegenden Seite angebracht. Der äußere Umfang der Muffe i9 ist
zwischen der Stirnwand 41 und der Dichtungsscheibe 74 mit Umfangsnuten 77 ausgerüstet,
die die Arbeitsflüssigkeit abschleudern, die über den Umfang der Muffe i9 nach der
Öffnung 78 zu kriechen suchen sollte.
-
Die Stirnwand 41 der Vorratskammer ist zwecks Versteifung leicht eingezogen,
und an der Stirnwand ist ein genau gedrehter und abgerichteter Ring 8o befestigt,
der einem ähnlich bearbeiteten Stirnring 81 von gleichem Durchmesser an dem Haltebock
2o gegenübersteht. Die Glieder 8o und 81 sind so gestaltet, daß mittels eines Fühlers
und eines geraden Lineals die Einhaltung der genauen Flucht und der axialen Lage
der festen Muffe i9
und der treibenden Teile der Kupplung kontrolliert
werden kann.
-
Die Umfangswand 4o der Vorratskammer ist gemäß der Erfindung an ihrem
Umfang in Form einer Rinne 82 nach außen gezogen, welche die Mündung des Schöpfrohres
43 aufzunehmen vermag, wenn dieses in einer seiner äußersten Stellungen steht.
-
Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Eine abgemessene Menge von Arbeitsflüssigkeit
wird durch eine Füllschraube 83 eingelassen und sammelt sich in dem unteren Teil
der Vorratskammer, deren Drehachse waagerecht steht. Ein Teil dieser Flüssigkeit
tritt durch die in der Nähe des Bodens gelegenen Auslaßöffnungen 42 in die Arbeitskammer.
Der Steuerhebel 47 wird in der Stellung A eingeklinkt, so daß sich das Schöpfrohr
in der Stellung a befindet, wobei seine Mündung den größten Abstand von der Wand
4o der Vorratskammer hat. Nun wird die treibende Welle in der Richtung des Pfeils
in Fig. 2 in Drehung versetzt. Infolge der Fliehkraft wird alle Flüssigkeit, die
sich gegebenenfalls in der Arbeitskammer befindet, durch die Auslässe 42 in die
Vorratskammer entleert, und die Flüssigkeit bildet in der Vorratskammer einen Ring,
dessen innere Zylinderfläche in Fig. 2 mit 84 angedeutet ist. Der Radius der Fläche
84 ist ein wenig größer als der Abstand der Lippe des Schöpfrohres von der Kupplungsachse,
so daß das Schöpfrohr unwirksam ist und die Arbeitskammer leer bleibt.
-
Wird jetzt der Reglerhebel 47 in eine Stellung zwischen A und B bewegt
und eingeklinkt, so verstellt sich das Schöpfrohr entgegengesetzt zu der Drehachse
der Kammern, so daß seine Mündungslippe in den Ring der Flüssigkeit in der Vorratskammer
eintaucht. Da sich die Flüssigkeit entgegengesetzt zu der Richtung bewegt, in der
das Schöpfrohr sich öffnet, wird Flüssigkeit von dem Schöpfrohr aufgefangen und
gezwungen, durch den Auslaß 6o in die Arbeitskammer zu fließen. Diese Übertragung
erfolgt schnell, bis der Durchmesser der Innenfläche des Flüssigkeitsrings in der
Arbeitskammer sich so weit vergrößert hat, daß die Flüssigkeitsfläche von der Lippe
des Schöpfrohres freikommt. Eine beschränkte Entleerung von Flüssigkeit erfolgt
aus der Arbeitskammer durch die Auslaßöffnungen 42, wird jedoch durch einen gleich
starke Rückfluß von dem Schöpfrohr zu der Arbeitskammer ausgeglichen, so daß der
Flüssigkeitsinhalt der Arbeitskammer auf einem bestimmten Wert entsprechend der
Stellung des Reglerhebels 47 konstant gehalten wird.
-
Wird der Reglerhebel jetzt nach der Stellung B bewegt und dort eingeklinkt,
so nimmt das Schöpfrohr die Stellung b ein, in der seine Mündungslippe in die Rinne
82 eintritt, so daß die Vorratskammer wesentlich entleert wird und der axiale, nach
der Rinne 82 strömende Flüssigkeitsring die Dicke Null erreicht. Der Flüssigkeitsinhalt
der Arbeitskammer hat jetzt seinen gewöhnlichen Größtwert erreicht.
-
Solange Flüssigkeit durch die Arbeitskammer fließt, wird sie auf verschiedene
Weise einer Abkühlung unterworfen. Zuerst werden die Strahlen von erhitzter Flüssigkeit,
die durch die Auslaßöffnungen 42 austreten, auf die Wandung 4o der Vorratskammer
geworfen, die ihrerseits der äußeren Atmosphäre ausgesetzt ist, und der schnelle
Fluß über diese Wand verursacht eine Entziehung von Wärme aus der Flüssigkeit. Zweitens
arbeitet das Schöpfrohr in der Flüssigkeit in der Vorratskammer und unterstützt
so deren Abkühlung, indem es die Flüssigkeit über die Wandung 4o zu fließen veranlaßt.
Drittens wird, da die Rückwandung des Pumpenrads Io nicht abgedeckt ist und da der
Wirbelring in der Arbeitskammer die Flüssigkeit schnell über die Schaufeln und Laufräder
zu strömen zwingt, auf diese Weise Wärme aus der Flüssigkeit über das Pumpenrad
abgeleitet und in die Luft übergeführt, die die Rückseite des Pumpenrads bestreicht.
-
Gewünschtenfalls kann eine Nebenöffnung 85 (Fig. I) in dem Schöpfrohr
vorgesehen sein, die so liegt, daß ein Flüssigkeitsstrahl auf den radial inneren
Teil der Stirnwand 4I der Vorratskammer gerichtet wird, der gewöhnlich nicht für
diesen Zweck ausgenutzt wird, so daß diese Wand ebenfalls zur Abkühlung beiträgt.
-
Wird, wenn die treibende Welle umläuft, das Schöpfrohr nach der Stellung
a zurückgedreht, so entleert sich die Arbeitskammer durch die Auslaßöffnungen 42
in die Vorratskammer. Wird jetzt die treibende Welle auf eine sehr kleine Drehzahl
vergrößert, so bricht der Flüssigkeitsring in der Vorratskammer zusammen, und in
diesem Fall hat die Verlängerung des Labyrinthdichtungsrohres 73 rechts von der
Scheibe 76 eine wichtige Aufgabe zu erfüllen, indem es verhütet, daß Flüssigkeit
durch die Dichtung austritt. Die Abmessungen der Vorratskammer sind gemäß der Erfindung
so, daß die gesamte Flüssigkeit in der Vorratskammer unterhalb der Höhenlinie des
untersten Teils der Öffnung 78 in der Wand 4I untergebracht werden kann. Sobald
die treibende Welle zur Ruhe gekommen ist, sinkt der Flüssigkeitsspiegel etwas,
da ein Teil der Flüssigkeit durch die Öffnungen 42 am unteren Teil der Arbeitskammer
in diese zurückströmt.
-
Die gemäß der Erfindung nach außen gezogene Umfangsrinne der Vorratskammer
in der Bahn des Schöpfrohres ist -mit Rücksicht auf eine gedrungene Anordnung von
Wichtigkeit. Würde eine rein zylindrische Wandung vorgesehen, so könnte das Schöpfrohr
nicht den äußersten Teil des Flüssigkeitsrings, der keinem nutzbringenden Zweck
dient und der wegen seines großen Durchmessers ein beträchtliches Volumen verkörpert,
in der Vorratskammer auffangen. Dieses zusätzliche Volumen nutzloser Flüssigkeit
müßte ebenfalls unterhalb der Höhenlinie der Labyrinthdichtung untergebracht werden,
wenn die Kupplung in Ruhe ist, so daß der Durchmesser der Vorratskammer eine Vergrößerung
erfahren würde.
-
An Stelle der Rinne 82 in Fig. i und 2, die tief genug ist, um die
ganze Mündung des Schöpfrohres aufzunehmen, kann auch eine flache Rinne, wie in
Fig.
7 dargestellt, benutzt werden, die lediglich die Lippe an der äußersten radialen
Kante der Mündung des Schöpfrohres zur Wirkung bringt.
-
Wenn die Kupplung arbeitet, erreicht das auf den Regelzapfen 45 infolge
der Pressung des Flüssigkeitsrings in der Vorratskammer auf das Schöpfrohr ausgeübte
Drehmoment dann seinen größten Wert, wenn der ganze Flüssigkeitsinhalt der Kupplung
in der Vorratskammer ist und das Schöpfrohr in der Stellung b steht. Das Gegengewicht
54 ist gerade schwer genug, um dieses größte Drehmoment zu überwinden.
-
Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 und 4 zeigt eine Anordnung,
die allgemein derjenigen nach Fig. I und 2 gleicht, die jedoch mit hydraulisch betätigten
Schnellschlußventilen bekannter Art ausgerüstet ist. Diese Ventile halten sich geschlossen,
solange ein Flüssigkeitsvorrat in ihren Steuerleitungen vorhanden ist, und öffnen
sich selbsttätig, wenn dieser Vorrat aufhört. Überträgt die hydraulische Kupplung
gemäß Fig. I und 2 großes Drehmoment, so verursacht der Wirbelringkreislauf einen
beträchtlichen Rückdruck in der Leitung, welche das Schöpfrohr mit der Arbeitskammer
verbindet. Wenn also diese Leitung die Aufgabe hat, den Steuerkanal der Schnellschlußventile
ebenso wie die Arbeitskammer zu speisen, so hält der Rückstrom aus der Arbeitskammer
diese Ventile geschlossen, wenn das Schöpfrohr zuerst aus dem Flüssigkeitsring in
der Vorratskammer zurückgezogen wird und wenn die Drehmomentbelastung hoch ist.
-
Wo es erwünscht ist, diese Wirkung zu vermeiden, wird die Steuerflüssigkeit
für die Ventile gesondert von der, Flüssigkeit zum Füllen der Arbeitskammer zugeführt.
Zu diesem Zweck dient das in Fig. 4 und 5 dargestellte Hilfsschöpfrohr IIo, das
die Ventile mit Flüssigkeit zu versorgen hat. Der Deckel I4b, der die Rückseite
des Läufers umgibt, ist mit einer Mehrzahl von Schnellschlußventilen ausgerüstet,
die gleichförmig um seinen Umfang herum angeordnet sind. Eines dieser Ventile ist
bei III dargestellt. Eine Leitung II2, die von der Arbeitskammer kommt, ist von
einem ringförmigen Leitraum II3 umgeben, der zu einer Öffnung II4 führt, die sich
in die Vorratskammer öffnet. Die dauernd offenen Auslaßöffnungen 42b für die Arbeitskammer
öffnen sich in die Leitung II4. Eine dünne Ventilscheibe II5 schließt die Leitungen
II2 und II3 unter dem Einfluß von Flüssigkeitsdruck, der durch eine Flüssigkeitssäule
in einem Steuerkanal II7 herrscht. Der Kanal II7 ist in dem Deckel I4b gebildet
und führt von einem Ringkanal II8 zu einem Durchlaß I2o durch einen Stopfen II6,
der die Ventilkammer schließt. Ein kleiner Durchlaß II9 in diesem Stopfen führt
von der Ventilkammer zu der Vorratskammer. Das Hilfsschöpfrohr IIo ist an dem Hauptschöpfrohr
43 befestigt, und sein inneres Ende I2I öffnet sich in den Ringkanal II8, während
seine Mündungslippe in bezug auf die Achse der Kupplung ein wenig außerhalb der
Lippe des Hauptschöpfrohres 43 liegt. Der nach außen gezogene Teil 82b im Umfang
der Wand 4ob der Vorratskammer ist entsprechend den beiden Schöpfrohrlippen angepaßt.
-
Arbeitet die Kupplung mit einer festen Flüssigkeitsmenge, so fangen
beide Schöpfrohre Flüssigkeit auf. Das Hauptschöpfrohr 43 liefert durch eine Leitung
6o b zu der Arbeitskammer einen Strom, der den Flüssigkeitsaustritt durch die Auslaßöffnungen
42b ersetzt. Das Hilfsschöpfrohr IIo liefert durch den Kanal II8 einen Strom, der
den Austritt durch die Ventilöffnungen II9 ein wenig übersteigt, so daß die Steuerleitungen
weiterhin mit Flüssigkeit gefüllt bleiben und die Ventilscheiben II5 die Öffnungen
II2 und II3 verschließen.
-
Wird jetzt der Reglerhebel 47 so verstellt, daß er beide Schöpfrohre
aus der Flüssigkeit in der Vorratskammer zurückzieht, so entleert sich der Steuerkanal
II7 durch die Öffnungen II9, und der darauffolgende Druckabfall in der Ventilkammer
erlaubt den Ventilscheiben, durch den in den Durchlässen II2 infolge der in der
Arbeitskammer wirkenden Flüssigkeit vorhandenen Druck, sich nach auswärts zu bewegen;
die Leitungen II2 und II3 sind jetzt miteinander durch die Ventilkammer in Verbindung
gebracht, und die Arbeitskammer kann sich schnell entleeren.
-
Um die Arbeitskammer wieder zu füllen, wird das Schöpfrohr langsam
so bewegt, daß zunächst nur die Lippe des Hilfsschöpfrohres IIo eintaucht, so daß
die die Ventile steuernden Leitungen wieder gefüllt werden und die Ventilscheiben
auf ihre Sitze gegen die Leitungen II2 und II3 zurückkehren. Bei weiterer Bewegung
des Reglerhebels wird auch die Lippe des Hauptschöpfrohres untergetaucht und Flüssigkeit
zu der Arbeitskammer geliefert.
-
Wenn die Kupplung unter hohem Drehmoment arbeitet, wird ein Teil der
Flüssigkeit durch die Wirkung des Wirbelringkreislaufs aus der Kammer hinaus durch
den ringförmigen Spalt zwischen dem Deckel I4b und der festen Muffe I9 gedrängt.
Um diese austretende Flüssigkeit zu verhindern, in den Kanal II8 einzutreten, ist
ein Deckschild I22 in der mittleren Öffnung des Deckels I4b befestigt, welches sich
über den Mündungsrand des Kanals II8 hinaus erstreckt.
-
Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung,
die im allgemeinen derjenigen nach Fig. I gleicht, jedoch als eine selbsttätige
Anlaufkupplung für einen Drehstrommotor I3o geeignet ist. Das Pumpenrad io ist auf
dem Treibflansch 12 c des Motors befestigt. Der das Schöpfrohr43 steuernde Zapfen
45 ist an einem Kurbelarm 47c befestigt, der zwischen Anschlägen 131 und 131 a bewegbar
ist und durch eine Spannfeder 133 im Uhrzeigersinne (Fig. 6) belastet ist. Die Feder
wirkt über einen Lenker 132 und ist an einem Bolzen 134 angelenkt, der einstellbar
an dem Halter 2o c angebracht ist. Die Feder 133 neigt das Schöpfrohr in einer Richtung,
in welcher es sich nach der in Fig. 6 in vollen Linien gezeichneten Stellung zu
verstellen sucht, die den kleinsten Füllungsgrad der Arbeitskammer ergibt, wobei
sich das Schöpfrohr gleichzeitig entgegengesetzt zu der
Drehrichtung
der Arbeitskammer und der Vorratskammer bewegt, die durch den Pfeil angedeutet ist.
Das dem Schöpfrohr durch die Zugfeder I33 auferlegte Drehmoment ist groß genug,
um den Kurbelarm 47c gegen den. Anschlag I3Ia zu drücken, so daß das Schöpfrohr
in der in Fig. 6 mit vollen Linien gezeichneten Stellung bleibt, während sich der
Motor I3o in Sternschaltung beschleunigt, sofern ein Stern-Dreieck-Anlasser benutzt
wird, oder mit niedriger Spannung, sofern ein Anzapftrafoanlasser benutzt wird.
In dieser Stellung ist die Mündung des Schöpfrohres nur teilweise in den in diesem
Zustand herrschenden Flüssigkeitsspiegel 84c untergetaucht, und die Füllung der
Arbeitskammer erfolgt infolge der unvollständigen Eintauchung der Mündung des Rohres,
d. h. des verhältnismäßig kleinen Radius, an dem die Mündung wirkt, verhältnismäßig
langsam. Während also das Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplung ziemlich klein
gehalten wird, kann sich der Motor frei beschleunigen. Sobald seine Drehzahl Synchronismus
erreicht und der Anlasser auf Dreieckschaltung bzw. Vollspannung umgeschaltet wird,
überwindet das auf das Schöpfrohr infolge der Schöpfwirkung ausgeübte Drehmoment
das Neigungsmoment der Feder I33, und das Rohr schwingt selbsttätig in die gestrichelt
gezeichnete Stellung. Jetzt ist seine Mündung voll untergetaucht, und sie befindet
sich auf dem größten Radius zur Kupplungsachse. Der Arbeitskreislauf der Kupplung
wird also schnell gefüllt. Gewünschtenfalls können ein oder mehrere Flügel I35 (Fig.
5) an dem Schöpfrohr an oder nahe seiner Mündung angebracht werden.
-
Die Anordnung nach Fig. 5 kann abgeändert werden, indem man das Belastungsmittel,
das bewegliche Schöpfrohr und seine Traghülse wegläßt und indem man statt dessen
die Hülse I9d und das daran befestigte Schöpfrohr 43d gemäß Fig. 7 setzt. Die Mündung
dieses Schöpfrohres liegt in der Nähe der Umfangswandung der Vorratskammer, jedoch
ist ihr Querschnitt auf ein solches Maß beschränkt, daß der Betriebsmotor auf Touren
kommen kann, bevor die Kupplung so weit gefüllt ist, daß ihr Drehmomentübertragungsvermögen
so hoch wird, daß der Motor gezwungenermaßen außergewöhnlich viel Strom aufnehmen
würde.
-
Wird die erfindungsgemäße hydraulische Kupplung als Anlaßkupplung
für Elektromotoren benutzt, so kann nach der Erfindung das tatsächliche Fassungsvermögen
der Vorratskammer kleiner sein als der größte Flüssigkeitsinhalt der Arbeitskammer,
jedoch sollte es nicht kleiner als 5o% dieses Volumens sein.
-
Bei den Anordnungen nach Fig. 5 und 7 können die Auslaßöffnungen 42
am Umfang weggelassen werden, und das Spiel 42a zwischen dem Deckel I4 und der festen
Muffe I9 übernimmt es, die Arbeitskammer teilweise in die Vorratskammer zu entleeren,
wenn der Antriebsmotor stillsteht.
-
Bei der Bauart der Kupplungen nach Fig. i, 3 und 5, wo die Arbeitskammer
an ihrem Umfang Auslaßöffnungen hat und wo das tatsächliche Fassungsvermögen der
Vorratskammer gleich dem größten Flüssigkeitsinhalt der Arbeitskammer sein muß,
ist es zweckmäßig, den inneren Durchmesser der Vorratskammer ausschließlich der
Rinne oder sonstigen Ausbeulung zwischen r25 und 140'"/o des äußeren Durchmessers
D (Fig. i) des Profils des hohlringartigen Arbeitswirbelkreises der Kupplung zu
machen.
-
Für gewisse Zwecke, wo vollständige Unterbrechung der Energieübertragung
durch die hydraulische Kupplung unnötig ist, kann das tatsächliche Fassungsvermögen
derVorratskammer kleiner als der größte Flüssigkeitsinhalt der Arbeitskammer sein.
-
Im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche genießen die in den Unteransprüchen
enthaltenen Merkmale nur in Verbindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs Schutz.