SE454908B - Hydrodynamisk transmission - Google Patents

Description

15 20 30 35 454- 908 2 tisk vätska) såsom överföringsmedium arbetande hydrody- namiska kopplingarna ombesörjer arbetsvätskan även lag- rens smörjning, varför i dylika fall arbetskammaren och lagerrummet är ett gemensamt rum. En skruvplugg med smältpropp säkrar mot överbelastning, speciellt vid hydrodynamiska kopplingar med permanent fyllning. Säk- ringen arbetar enligt följande. En genomborrad skruv- plugg som fyllts med en metall som smälter vid en be- stämd temperatur inskruvas i den hydrodynamiska kopp- lingens hus. Vid märktemperatur - resp när tillåten ar- betstemperatur överskrides - smälter smältinsatsen och friger vägen för den pàfyllda vätskan så att den kan strömma ut ur arbetskammaren. Den genom den utrinnande vätskan minskade vätskevolymen påverkar det överförbara vridmomentets storlek och leder till att drivmotorn och arbetsmaskinen frikopplas från varandra.

Förutom oljefyllda hydrodynamiska kopplingar finns i teknisk praxis - pá senare tid - allt fler med obränn- bar vätska, t ex med en emulsion eller vatten fyllda hydrodynamiska kopplingar. Användningen av vatten motiveras genom en förbättring av de specifika effekt- värdena, en inbesparing av energibäraren och speciellt vätskans relativt låga pris. Vid körning av vattenfyllda kopplingar skall observeras att vätskans fysikaliska värden väsentligt avviker från kolvätebaserade eller syntetiska arbetsvätskor. Kopplingarnas säkerhetstem- peratur överstiger i allmänhet ett värde av 373 K (100°C).

Pà grund av det páfyllda vattnets låga kokpunkt krävs även montering av en avpassad trycksäkring. Dessutom måste sörjas för effektivt korrosionsskydd, speciellt vad gäller lagren.

En särskilt stort problem vid vattenfyllda hydro- dynamiska kopplingar utgör lämplig isolering och lagrens skydd mot den korrosiva arbetsvätskan med hänsyn till det faktum att upp till säkerhetsnivån driftsmässigt varje driftstillständ är möjligt tillsammans med åtföl- jande.konsekvenser (t ex mättningstryck). Det har vis- serligen föreslagits redan tidigare att låta lager ro- 10 15 20 25 30 35 - 454 908 3 tera i en emulsion eller vatten, men detta kan pà grund av den höggradiga korrosionen inte tillämpas i drift.

Den vanligaste varianten att skydda lagren är den att mellan arbetskammaren och lagret anordnas speciella eller konventionella tätningar som skiljer vattnet resp emulsionen från lagren. Om emellertid trycket faller i riktning från den inre arbetskammaren via lagren är an- tingen kopplingens drift normal (eller avviker från det normala men ännu inom ramen för det tillåtna) eller mea- för det tfràvtrwllla slitaget av tätningselementen att vätska sipprar ut, dvs att lagren inte kan skyddas mot den korrugerande arbetsvätskan vilket leder till att lagren förstörs i förtid.

Vid vattenfyllda hydrodynamiska kopplingar bygger lagrens korrosionsskydd i allmänhet på principen att det från den inre arbetskammaren utgående tryckfallet inte sker via lagren utan kringgår lagren.

Ett annat grundläggande problem vid vattenfyllda hydraulkopplingar är lämplig övertryckssäkring. Det är känt att för övertryckssäkring försvaga kopplingshuset med en brottanvisning där huset spricker om det till- låtna maximala trycket överskrides. Givetvis är denna lösning mycket kostnadskrävande och det är ganska om- ständligt att sätta anordningen äter i driftsdugligt skick. Enligt en annan känd lösning användes pà liknan- de sätt en på husets yttre periferi anbringad skruvplugg med smältinsats eller en sprängbrickssäkring med samma perifera placering. Olägenheten härvid består i att nà- gon exakt bestämning och reglering av trycket bereder svårigheter till följd av det pá grund av centrifugal- kraften uppkommande trycket (speciellt på grund av va- rierande varvtal och variationer i den inre vätskenivàn).

För att eliminera dessa brister har framtagits en vidareutveckling av sprängbrickssäkringen, som är före- mål för ungerska patentet nr 177 894. Denna lösning er- bjuder även under extrema driftsvillkor ett tillförlit- ligt och billigt skydd mot lagerkorrosion och uppvisar ett vid faktisk överbelastning verkande, enkelt utbyt- 10 15 20 25 30 35 454- 908 4 bart trycksäkringsorgan. Säkring mot övertryck åstad- kommes med ett på hydraulkopplingens yttermantel anord- nat sprängbrickshuvud i ena änden av ett rör, vars und- re del sträcker sig ned till arbetskammaren. Spränqbricks- huvudet sträcker sig i driftstillstànd genom vätske- ringen och avkänner det aktuella mättningstrycket, ut- gående från förutsättningen att det funktionella sam- bandet mellan mättningstryck och temperatur för vatten kan definiera ett exakt arbetsområdet. vid praktisk tillämpning har det visat sig att olä- genheten med denna lösning - vid sidan om dess fördelar - består i att det sig genom vätskeringen sträckande, med den yttre atmosfären i förbindelse stående röret för- orsakar extra förluster i hydraulkopplingen. Därför har man sökt att tillämpa denna 1 och för sig riktiga prin- cip pà annat sätt, som vid sidan om inbesparing av ma- terial och energi möjliggör en ytterligare förbättring av driftsäkerheten.

Uppfinningen bygger pà insikten att om hydraulkopp- lingen är fylld till märknivå,den säkerhet som kan upp- nås med sprängbrickshuvudets inskjutande rön även kan vinnas pâ enklare sätt och mera allomfattande, eftersom den möjliggör fullständigt utnyttjande av nämnda för- delar med samtidigt enklare uppbyggnad även vid vatten- fyllda kopplingar och så att säga utgör en syntes av lösningar med olika enkla konstruktioner, varvid enkla- re uppgifter lätt kan lösas inom ramen för den gemen- samma funktionen och aktuella konkreta krav och behov.

Med bibehållande av de även vid vàr egen tidigare uppfinning föreliggande gemensamma kännetecknen har säkringskomponenten formen av en skruvplugg, vars sprängbricka är anordnad i ett med den vätskefria delen av arbetskammaren förbundet rum på ett mot den vätskefria delen av arbetskammaren svarande, radiellt avstånd från rotationsaxeln.

Vid en fördelaktig utföringsform användes även en eller flera skruvpluggar med smältinsats, och den så- lunda bildade konstruktionen kan med fördel användas 10 15 20 25 30 35 - 454 908 5 även i oljehydrauliska kraftöverföringskonstruktioner.

Med bibehållande av talrika fördelaktiga kännetecken skiljer sig den nya lösningen från vår tidigare lösning därigenom att sprängbrickssäkringskomponenten utgörs av en anordning som utvecklats och monterats på ett helt annat sätt och som inte tränger genom arbetskammaren utan endast är förbunden med densamma genom en kommuni- kationskanal sà att rotationsvillkoren ej direkt ändrar de kinetiska villkoren i rotationsrummet. Den konstruk- tiva uppbyggnaden är enklare och monteringen teknolo- giskt fördelaktigare. Vid med vattenbaserat arbetsmedium arbetande krafttransmissioner är denna säkringskompo- nent tillräcklig, men den speciella fördelen med lös- ningen enligt uppfinningen bestàr i att den kan använ- das generellt: vid oljehydrauliska system behöver den endast kompletteras med den kända skruven med smältin- sats.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslut- ning till bifogade ritning. Därvid visar fig 1 ett längdsnitt genom en fördelaktig utförings- form av den hydrodynamiska kopplingen som arbetar med vattenbaserat och således obrännbart medium, vilken i praktiskt taget oförändrat konstruktivt utförande, even- tuellt med ringa kompletteringar (montering av en skruv med smältinsats) även lämpar sig för drift med olja eller syntetisk vätska och fig 2 i större skala sprängbrickspluggen som i detta exempel utgörs av en skallförsedd plugg.

Såsom framgår av fig 1 består den hydrodynamiska kopplingen enligt uppfinningen i huvudsak av ett genom en drivmotor under mellankoppling av en flexibel kopp- ling drivet pumphjul 1 och ett med arbetsmaskinens axel roterande turbinhjul 2 samt av hushalvan 3 som omsluter turbinhjulet 2 men är stelt förbunden med pumphjulet 1.

I den sålunda bildade slutna arbetskammaren 4 överföres drivmotorns vridmoment via den icke brännbara arbets- vätskan, lämpligen vatten, till arbetsmaskinen, vars axel är förbunden med en pà turbinhjulet 2 fastsatt, lagrad 10 15 20 25 30 35 454 908 6 =xrlhylsa 14. Inuti axelhylsan 14 befinner sig ett mot ..>., e *crsidan öppet hålrum 12, i vilket drivmotorns axel- Å* e i förekommande fall fritt kan skjuta in. På hyls- fixfilns 14 drivna sida, vänd mot arbetsmaskinen, befin- ner sig ett hâlrum 13, i vilket inskjuter arbetsmaski- nens axel. Denna är emellertid fastsatt vid axelhylsan 14 medelst en genom ett de båda hálrummen 12 och 13 för- bindande borrhàl förd och in i arbetsmaskinens axel in- förd skruv.

Axeln 14 roterar i lager 6, vilka medelst tät- ningar 5, t ex med Simmer-ringar, skyddas mot inträng- ande arbetsvätska. Samtidigt avslutes arbetskammaren 4 genom tätningar 10 som liknar ovannämnda tätningar 5 och som ocksa framgår av figuren. De förstnämnda kan emellertid i förekommande fall även slopas. Rummet mel- lan tätningarna S (t ex vid slopande av den arbetskam- maren avslutande tätningen 10 mellan den lagerskyddande tätningen 5 och arbetskammaren 4) är via en ut i det fria eller till ett neutralt buffertrum förande kanal 7 förbundet med ett rum vars tryck är mindre än eller identiskt med det tryck, som förorsakar tryckfallet över lagret 6. Sålunda leder tryckfallets väg inte från ar- betskammaren 4 via lagren 6 utan via kanalerna 7, dvs den i beroende av arbetskammarens 4 varierande tryck- tillstànd och packningarnas skick uppkommande medieström- ningen berör inte lagren 6. I praktiken utsättes såle- des endast den arbetskammaren 4 avslutande tätningen 10 (om en sådan finns i den aktuella konstruktionen) för högt tryck, medan den andra tätningen 5, som direkt skyd- dar lagret 6, överhuvudtaget inte belastas nämnvärt men ändå skulle kunna tåla betydande tryck. Trots detta upp- kommer här praktiskt taget ingen genomsippring och därpå följande korrosion i praktisk användning. Tätningskon- struktionen tar nämligen hänsyn till den av temperatu- ren beroende ändringen av vattnets fysikaliska egenska- oer. På motsvarande sätt lämpar sig denna konstruktiva lösning även för tätningsändamàl vid den arbetskammaren ; = ~. ande tätningen 10 mot eventuellt genomträngan- 10 15 20 25 30 35 454 908 7 de, delvis eller helt till ånga omformad arbetsvätska.

En mycket viktig del av hydraulkopplingen är den nu utvecklade och på nytt sätt placerade trycksäkrings- konstruktionen. Det i hydraulkopplingen ifyllda vattnets mättningstryck och mättningstemperatur, som även är be- roende av temperatursäkringen, stàr i intimt'samband med varandra. Därför kan med tillfredsställande säker- het anges det tryckvärde som är utslagsgivande med av- seende på den hydrodynamiska kopplingens mekaniska häll- fasthet och andra (värmetekniska) faktorer. I motsats till tidigare kända lösningar, varvid sprängbricksöver- tryckssäkringen befinner sig i den hydrodynamiska kopp- lingens periferi, där bestämning och reglering av det faktiska mättningstryckvärdet bereder allvarliga svårig- heter till följd av det genom centrifugalkraften föror- sakade trycket, sträcker sig vid den enligt föreliggande uppfinning föreslagna lösningen den tillsammans med hu- set 3 roterande sprängbrickspluggen 8 in i det på grund av arbetsvätskans under drift ringformade bana under rotationen praktiskt taget vätskcfria rummet 9 av ar- betskammaren 4. Denna plugg 8 utgöres i det föreliggan- de exemplet av en med en sprängbricka 14 försedd skruv- plugg med skalle. Sprängbrickans 15 material utgörs lämp- ligen av blyfolie som är monterad i brickan. I stället för en blyfolie kan under vissa villkor även andra ma- terial komma till användning.

När risktrycket uppnås brister sprängbrickan 15 och via den sålunda uppkomna sprickan kan tryckfallet åstadkommas eftersom pluggen befinner sig i en omgivning med atmosfärstryck. Vid tryckfallet lämnar arbetsvätskan arbetskammaren 4 i ângform eller i flytande tillstànd.

Därigenom frikopplas den drivande och drivna sidan fràn varandra.

Användningen av sprängbrickspluggen 8 enligt upp- finningen (i föreliggande exempel i form av en med skal- le försedd skruvplugg) bygger på insikten att den hydro- dynamiska kopplingens pàfyllda arbetsmedium aldrig är identiskt med hela kopplingens volym utan alltid mindre, 10 15 20 25 30 35 454_ 908 8 dvs att kring rotationsaxeln i arbetskammaren under nor- mala driftsvillkor bildas ett vätskefritt cylindriskt rum. Den i detta rum eller dess direkta närhet placera- de övertryckssäkringskomponenten avkänner det aktuella mättningstrycket, eller det tryck som ökas något genom den nägra centimeter tjocka roterande vätskeringen, var- vid emellertid sistnämnda trycket blott förorsakar en försumbar ändring jämfört med mättningstrycket inom tem- peraturområdet mellan 413 - 423 K (140 - 150oC). Nämnda ändring verkar emellertid i säkerhetsförhöjande riktning.

Med en sålunda fungerande trycksäkring är efter ut- lösning en ny igångkörning utomordentligt enkel: endast sprängbrickshuvudet behöver bytas, vilket är lika en- kelt som t ex ett byte av skruvplugg med smältinsats.

Vidare kan noteras att flera skruvpluggar 8 med sprängbrickor kan byggas in samtidigt för trycksäkring i föreliggande hydrodynamiska kraftöverföringskonstruk- tion, vilket även kan ske på det sättet att pluggen inte roterar tillsammans med huset (t ex vid vridmomentom- vandlare).

Parallellt med trycksäkringen kan även användas kända skruvpluggar med smältinsats som säkring mot över- belastning. Även om i vårt exempel endast dess använd- 'ning vid hydrodynamiska kopplingar enligt uppfinningen áskàdliggjorts, kan lösningen enligt uppfinningen analogt tillämpas vid andra hydrodynamiska kraftöverföringskon- struktioner, t ex vridmomentomvandlare.

Den hydrodynamiska kopplingen enligt uppfinningen lämpar sig enligt följande för att köras med en obränn- bar arbetsvätska, lämpligen vatten, samt kolvätebaserad eller syntetisk vätska: Arbetsvillkoren med de olika arbetsvätskorna upp- näs genom att bilda en grupp med följande varianter av konstruktionselement alltefter behov: A) Säkring A.a. skruv med smältinsats (11) A.b. sprängbricksplugg (8) «:~ 10 15 454 908 B) Tätning B.a.

B.b. mellan arbetsrum och rummet med atmos- färstryck (10) mellan lagret och rummet med atmosfärs- tryck mot arbetskammaren (5).

C) nællan de båda Simmer-ringarna, vilka befinner sig mellan lagret och arbetskammaren, en till atmosfären ledande kanal (7) Typ av ar- Obrännbar Kolväteba- Syntetisk betsvätska vattenfyllning serad olja olja säkring (A) Am. (ma) Ana. A.b. (A.a.> Tätning (B) B.a. (B.b) ingen efter behov Utâtförande kanal (C) finns pluggad efter behov

Claims (2)

1. 0 15 20 25 454_9os 10 PATENTKRAV l. Hydrodynamisk krafttransmission, vilken har dels ett på en drivmotoraxel fastsatt pumphjul (l), dels ett på en driven arbetsmaskinaxel fastsatt turbin- hjul sluten arbetskammare (4), där en på turbinhjulet (2) fastsatt axelhylsa (14) är lagrad i med en skyddstätning (2), dels en dessa och arbetsvätskan upptagande, (5) försedda lager (6) och där ett rum (9) mellan arbetskammaren (4) och den lagret (6) skyddande tätning- en (5) är förbundet med ett under atmosfärstryck eller därifrån avvikande tryck stående buffertrum, vars tryck i varje driftstillstånd är lägre än eller iden- tiskt med det tryck som förorsakar ett över lagret (6) uppkommandc tryckfall, dels minst en med en spräng- bricka (15) försedd säkringskomponent (8), vilken står i förbindelse med å ena sidan atmosfären och å andra sidan den i drift vätskefria delen av arbets- kammaren (4), k ä n n e t e c k n a d av att säk- ringskomponenten har formen av en skruvplugg (8), vars sprängbricka (15) är anordnad i ett med den vätske- fria delen av arbetskammaren (4) förbundet rum på ett mot den vätskefria delen av arbetskammaren svaran- de, radiellt avstånd från rotationsaxeln.

2. Transmission enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att i densamma även är anordnad en eller flera skruvpluggar (ll) med smältinsats. W)