DE1525394C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungskupplung, insbesondere für Antriebe mit Elektromotor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a fluid coupling, in particular for drives with an electric motor, according to the Preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Strömungskupplung (US-PS 75 581, Fig. 4), die eine zur zeitweisen Aufnahme von Arbeitsflüssigkeit dienende Kammer, jedoch nicht den im Anspruch 1 genannten Rücklaufkanal mit dem fliehkraftbetätigten Ventil aufweist, ist die Rückfüllung der Kammer während des Betriebes (dynamische Rückfüi/ung) nicht möglich, sondern lediglich beim Stillstand (statische Rückfüllung). Es fließt hierbei zufolge der Schwerkraft ein Teil der Arbeitsflüssigkeit in die Kammer, so daß sich während des nachfolgenden Anlaufvorganges wegen der nur teilweisen Füllung desIn a known fluid coupling (US Pat. No. 75,581, Fig. 4), which has a chamber serving to temporarily hold working fluid, but not the return channel with the centrifugally actuated valve mentioned in claim 1, the backfilling of the chamber during operation (dynamic Backfilling) is not possible, but only at standstill (static backfilling). In this case, due to gravity, part of the working fluid flows into the chamber, so that during the subsequent start-up process, because of the only partial filling of the

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Arbeitsraumes eine geringe Kraftübertragungsfähigkeit der Kupplung und demzufolge eine nur geringe Anfahrbelastung für den Antriebsmotor ergibt. Auf Grund dieses »weichen« Anlaufvorganges ist diese Kupplungsbauart für unter Last anlaufende Antriebe, wie z. B. für elektromotorische Antriebe im Bergbau, vorzugsweise für solche mit Kurzschlußläufermotor, besonders geeignet.Working space a low power transmission capacity of the clutch and consequently only a low one Starting load for the drive motor results. Due to this "soft" start-up process, this is Coupling type for drives starting under load, such as B. for electric motor drives in mining, preferably for those with squirrel cage motors, particularly suitable.

Während des Anlaufvorganges steigt die Drehzahl des Pumpenrades und damit der umlaufenden Kammer an, so daß sich diese unter der Wirkung der Fliehkraft über die Entleeröffnungen allmählich ganz oder größtenteils in den Arbeitsraum entleert, bis dieser seine für den jeweiligen Anwendungsfall gewählte Betriebsfüllung erlangt und die Kupplung nunmehr ihre volle Übertragungsfähigkeit erreicht hat. Um diesen Vorgang auf einen Motor-Drehzahlbereich mit günstiger Wirkung zu beschränken, hat man bereits die Entleeröffnungen mit in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl gesteuerten Ventilen versehen, die erst oberhalb einer bestimmten Pumpendrehzahl den Durchfluß durch die Entleeröffnungen freigeben.During the start-up process, the speed of the pump wheel and thus the rotating chamber increases on, so that this gradually or completely under the effect of centrifugal force through the drainage openings largely emptied into the working area until it has reached the operating level selected for the respective application and the clutch is now at its full Has reached transferability. To this process on a motor speed range with beneficial effect to restrict, you already have the drainage openings depending on the pump speed controlled valves provided that the flow through the pump only above a certain speed Release emptying openings.

Diese letztgenannte Kupplungsbauart hat man — gemäß US-PS 28 75 581, Fig. 5 - dadurch zu verbessern versucht, daß die Kammer außerdem mit am radial inneren Bereich des Arbeitsraumes angeschlossenen, dem Staudruck der dortigen Ringströmung ausgesetzten Rücklaufkanälen versehen wurde, die ein Rückfüllen der Kammer auch bei laufendem Pumpenrad und oberhalb bestimmter Schlupfwerte bewirken. Die dadurch erzielte Teilentleerung des Arbeitsraumes erfolgt — im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen »statischen Teilentleerung« des Arbeitsraumes bei und kurz vor Kupplungsstillstand — dynamisch und ist ebenfalls sehr erwünscht, um z. B. bei blockierter Abtriebsseite der Kupplung den weiterlaufenden Motor vor Überlastung zu schützen. Schließlich hat man außer den gesteuerten Entleeröffnungen auch noch diese Rücklai'fkanäle durch eine Regelvorrichtung in Abhängigkeit von der Pumpenraddrehzahl gesteuert, und zwar derart, daß die Rücklaufkanäle bei unteren Drehzahlen geöffnet und bei oberen Drehzahlen geschlossen sind, (US-PS 28 75 581, Fig. 6 oder 7).This last-mentioned type of coupling has - according to US Pat. No. 2,875,581, FIG. 5 - to be improved tries to ensure that the chamber is also connected to the radially inner area of the working space, the back pressure of the local annular flow exposed to the backflow channels was provided, which a backfilling the chamber even when the pump wheel is running and above certain slip values. the the partial emptying of the working area achieved in this way takes place - in contrast to the one described at the beginning "Static partial emptying" of the working area with and shortly before the clutch standstill - dynamic and is also very desirable to z. B. if the output side of the clutch is blocked, the motor continues to run to protect against overload. After all, in addition to the controlled emptying openings, you also have these Return channels by a control device as a function controlled by the impeller speed, in such a way that the return channels at lower speeds are open and closed at upper speeds, (US-PS 28 75 581, Fig. 6 or 7).

Schließlich ist auch schon eine Strömungskupplung ähnlicher Bauart vorgeschlagen worden, bei der eine umlaufende Kammer mit ungesteuerter Entleeröffnung sowie mit Rücklaufkanälen vorgesehen ist, wobei letztere aus dem ungesteuerten inneren Laufradspalt zwischen Pumpen- und Turbinenrad sowie aus zusätzlichen, mittels fliehkraftbetätigter Steuerklappen verschließbaren Öffnungen bestehen. Auch hier kann sich die Kammer bei 100% Schlupf nicht entleeren, weil als Entleeröffnung der äußere Laufradspalt benutzt wird, in dem auch bei großem Schlupf der hohe arbeitsraumseitige Gegendruck das Entleeren der Kammer verhindert. Außerdem bedingt der stets offene innere Laufradspalt ein dauerndes Rückfüllen in die Kammer, und zwar auch bei geschlossenen Steuerklappen, so daß eine Entleerung der Kammer sogar bei geringerem Gegendruck am äußeren Laufradspalt noch nicht möglich ist. Aus diesem Grunde ist mit dieser Kupplung nicht jene gesteigerte Drehmomentübertragungsfähigkeit erreichbar, die in der Regel zum Überwinden des Losbrechmomentes der stillstehenden Arbeitsmaschine erforderlich ist. 'Finally, a fluid coupling of a similar type has already been proposed in which one circumferential chamber with uncontrolled emptying opening and with return channels is provided, wherein the latter from the uncontrolled inner impeller gap between the pump and turbine wheel and from additional, Openings that can be closed by means of centrifugally actuated control flaps exist. Here, too, can Do not empty the chamber at 100% slip because the outer impeller gap is used as the discharge opening, in which prevents the chamber from emptying even with large slip. In addition, the inner impeller gap, which is always open, causes constant back-filling into the chamber, and that too when the control flaps are closed, so that the chamber can be emptied even with lower back pressure is not yet possible at the outer impeller gap. For this reason, this clutch is not that increased torque transmission capacity can be achieved, which is usually used to overcome the breakaway torque the stationary work machine is required. '

Alle vorgenannten Kupplungsbauarten befriedigen jedoch nicht ganz. Denn bei der Ausführung mit drehzahlabhängiger Steuerung nur der Entleeröffnungen kann zumindest bei 100% Schlupf (Anfahrpunkt) auf Grund des großen Verhältnisses von Rücklaufkanal-Querschnitten zu Entleeröffnungs-Querschnitten kein Entleeren der Kammer erfolgen. Eine andersartige Bemessung dieses Querschnittsverhältnisses ist dagegen infolge der dann sehr groß ausfallenden Durchgangsquerschnitte der gesteuerten Entleeröffnungen technisch schwer zu verwirklichen und auch unwirtschaftlich. Die weitere Ausführung mit Drehzahlsteuerung sowohl der Entleeröffnungen als auch der Rücklaufkanäle erfordert in jedem Falle einen erheblichen Bauaufwand, ganz abgesehen davon, daß hier die zwei Steuerungen eine erhöhte Gefahr für Störungen darstellen (z. B. Störungen auf Grund von Ölverschmutzung) und sich beide Steuerungen auch nur schwierig aufeinander abstimmen lassen.However, none of the aforementioned coupling types are entirely satisfactory. Because when running with speed-dependent control only of the emptying openings can at least at 100% slip (approach point) Due to the large ratio of return channel cross-sections to discharge opening cross-sections, none Emptying the chamber done. A different dimensioning of this aspect ratio is against it due to the then very large passage cross-sections of the controlled emptying openings technically difficult to achieve and also uneconomical. The further version with speed control both the drainage openings and the return ducts require a considerable amount in each case Construction costs, quite apart from the fact that the two controls pose an increased risk of interference (e.g. malfunctions due to oil contamination) and both controls are difficult can be coordinated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden, insbesondere den Bauaufwand einer Strömungskupplung, bei der sich eine Teil-Entleerung des Arbeitsraumes oberhalb eines bestimmten Schlupfwertes einstellt, bei gleichzeitiger Erhöhung der Schaltsicherheit zu vermindern, sowie eine Verringerung des erforderlichen Drehzahlintervalls zum Betätigen der Steuerung der Arbeitsraumfüllung zu erreichen, und zwar — im Falle eines Antriebes durch einen Kurzschlußläufermotor — möglichst derart, daß das genannte Drehzahlintervall kleiner ist als der Drehzahlunterschied zwischen unterster Betriebsdrehzahl und Kippdrehzahl des Kurzschlußläufermotors.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages indicated, in particular the Construction costs of a fluid coupling in which a partial emptying of the working space above a sets a certain slip value, while increasing the switching reliability at the same time, as well as a reduction in the speed interval required to actuate the control of the working space filling to achieve, namely - in the case of a drive by a squirrel cage motor - as far as possible, that said speed interval is smaller than the speed difference between the lowest operating speed and stall speed of the squirrel cage motor.

Ausgehend von einer Strömungskupplung der eingangs genannten Art wird zu Lösung erfindungsgemäß die Anwendung der beiden folgenden Merkmale vorgeschlagen:Based on a fluid coupling of the type mentioned at the outset, the solution according to the invention is achieved the application of the following two characteristics is proposed:

a) Die Entleeröffnungen sind in an sich bekannter Weise als ungesteuerte Drosselbohrungen ausgebildet; a) The emptying openings are designed in a manner known per se as uncontrolled throttle bores;

b) die Steifigkeit der Feder des Ventils ist so gewählt, daß der Fliehkraftzuwachs auf Grund der Radienzunahme an dem sich radial nach außen bewegenden Fliehgewicht größer ist als der Zuwachs an Federkraft der dabei zunehmend angespannten Feder.b) the stiffness of the spring of the valve is chosen so that the centrifugal force increase due to the increase in radius on the centrifugal weight moving radially outwards is greater than the increase on Spring force of the increasingly tense spring.

Die Aufgabe wird also dadurch gelöst, daß auf die bei bekannten Kupplungen an den Entleeröffnungen angeordneten fliehkraftbetätigten Ventile verzichtet wird und an deren Stelle lediglich Drosselbohrungen vorgesehen werden und daß an den Rücklaufkanälen besonders schnellwirkende Ventile verwendet werden.The object is thus achieved in that on the known couplings at the drainage openings arranged centrifugally actuated valves is dispensed with and only throttle bores in their place are provided and that particularly fast-acting valves are used on the return ducts.

Eine solche Kupplungsausführung ist gegenüber Strömungskupplungen mit Doppelsteuerung, d. h. mit Steuerung sowohl der Entleeröffnungen als auch der Rücklaufkanäle, einfacher und billiger anzufertigen, und außerdem lassen sich die Schaltpunkte mit weniger Aufwand einstellen, zumal hier ein gegenseitiges Abstimmen der Schaltpunkte zweier Steuerungen nicht erforderlich ist. Überdies ist die Störanfälligkeit wegen der geringeren Anzahl der Steuerelemente kleiner. Ferner läßt sich mit der erfindungsgemäßen Kupplung eine vollauf befriedigende und der beschriebenen Doppelsteuerung zumindest ebenbürtige Steuerfunktion erreichen, die eine wirkungsvolle Entlastung des Motors sowohl bei wiederholtem, auch schnell aufeinanderfolgendem Anfahren des Antriebes aus dem Stillstand und unteren Drehzahlen heraus als auch bei durch Spannungsabfall geschwächtem Motor während starken Abbremsens oder Blockierens des Turbinenrades sicherstellt. Voraussetzungen für dynamisches Teilentleeren des Arbeitsraumes sind hierbei erstens einSuch a coupling design is compared to fluid couplings with double control, i. H. With Control of both the emptying openings and the return ducts, easier and cheaper to make, and In addition, the switching points can be set with less effort, especially since they are mutual It is not necessary to coordinate the switching points of two controls. In addition, the susceptibility to failure is due to the smaller number of controls smaller. Furthermore, with the coupling according to the invention a fully satisfactory control function that is at least equal to the double control described achieve that an effective relief of the engine both with repeated, as well as quickly successive Starting the drive from standstill and lower speeds as well as at Motor weakened by voltage drop during heavy braking or blocking of the turbine wheel ensures. First of all, the prerequisites for dynamic partial emptying of the work area are

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ausreichend großer Kupplungsschlupf — da nämlich nur dann die am Arbeitsraum angeschlossenen Rücklaufkanäle mit dem erforderlichen Staudruck beaufschlagt sind — und zweitens das Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl des Pumpenrades, weil sich erst dann die Rücklaufkanäle öffnen. Sind diese beiden Bedingungen erfüllt, so wird durch die dynamische Wirkung der Ringströmung Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum in die Kammer gedrängt, und zwar mehr, als auf Grund der Fliehkraft aus der Kammer durch die Entleeröffnungen wieder ausströmen kann, so daß sich die Kammer trotz dauernd offener Entleeröffnung füllt.Sufficiently large clutch slip - because only then are the return ducts connected to the working area are acted upon with the required dynamic pressure - and secondly, falling below a certain speed of the pump wheel, because only then do the return channels open. Are these two If conditions are met, the dynamic effect of the annular flow causes working fluid to flow out of the Working space pushed into the chamber, more than due to the centrifugal force from the chamber through the Emptying openings can flow out again, so that the chamber fills in spite of the continuously open emptying opening.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sind beide sich gegenseitig ergänzende Merkmale a) und b) nötig, da sie beide dazu beitragen, das zum Betätigen der Steuerung der Arbeitsraumfüllung (d. h. des Entleer- oder des Füllvorganges des Arbeitsraumes) erforderliche Drehzahlintervall zu verkleinern. Gegenüber der bekannten Kupplung (US-PS 28 75 581, Fig. 6), bei der zwei separate fliehkraftbetätigte Ventilarten verwendet sind, nämlich ein Einlaßventil im Rücklaufkanal und ein Auslaßventil in der Entleeröffnung, bedeutet es bereits eine Einschränkung des gesamten auftretenden, zum Betätigen der Steuerung der Arbeitsraumfüllung erforderlichen Drehzahlintervalls und damit eine Verbesserung der Schaltsicherheit, wenn auf eine der beiden Ventilarten, nämlich auf das Auslaßventil, verzichtet wird. Bei der bekannten Kupplung werden nämlich die beiden Ventile in der Regel in verschiedenen Drehzahlintervallen und somit nicht gleichzeitig, sondern nacheinander betätigt; ein gleichzeitiges Betätigen beider Ventilarten ist dort wegen der auftretenden Justierschwierigkeiten und der eintretenden Verschleißerscheinungen praktisch nicht möglich.To solve the problem, both mutually complementary features a) and b) are necessary because they both contribute to the actuation of the control of the working space filling (i.e. the emptying or the Filling process of the working area) to reduce the required speed interval. Compared to the known Coupling (US-PS 28 75 581, Fig. 6), in which two separate types of valves operated by centrifugal force are used, namely, an inlet valve in the return channel and an outlet valve in the emptying opening, it already means a restriction of the entire occurring, necessary for actuating the control of the work space filling Speed interval and thus an improvement in switching reliability when on one of the two Valve types, namely the exhaust valve, is dispensed with. In the known coupling that is Both valves usually at different speed intervals and therefore not at the same time, but operated one after the other; a simultaneous actuation of both types of valve is there because of the occurring Adjustment difficulties and the occurring signs of wear are practically impossible.

Zwar ist aus der US-PS 28 75 581, Fig. 7, noch eine weitere Strömungskupplung bekannt, bei der ein Einlaß- und ein Auslaßventil durch eine sich in radialer Richtung erstreckende Stange mechanisch miteinander gekoppelt sind, so daß sie stets gleichzeitig betätigt werden. Dadurch können aber die Lage und die Form des Einlaßventils nicht mehr frei gewählt werden, weil das Einlaßventil stets in der gleichen Achsnormalebene wie das Auslaßventil angeordnet und mit einem in radialer Richtung verschiebbaren Ventilkörper ausgerüstet sein muß. Somit hat die bekannte Bauweise den wesentlichen Nachteil, daß die Zuströmseite des Einlaßventils nur bei außerordentlich hohen Schlupfwerten von der Ringströmung im Arbeitsraum erfaßt wird, nicht dagegen bei vergleichsweise kleineren Schlupfwerten, die für das dynamische Teilentleeren des Arbeitsraumes ebenfalls schon in Betracht kommen. Die aus dem Turbinenrad austretende Strömung gelangt nämlich um so weiter in den radial inneren Bereich der Strömungskupplung, je größer der Schlupf ist. Ein Rückfüllen der Kammer und somit ein dynamisches Teilentleeren des Arbeitsraumes ist somit bei der bekannten Kupplung gar nicht bei allen gewünschten Schlupfwerten möglich. Es wäre allerdings auch denkbar, das Einlaßventil in der schon bei kleineren Schlupfwerten von der Ringströmung beaufschlagten radialen Zwischenwand anzuordnen. Dann müßte aber die mechanische Koppelung zwischen dem Ein- und dem Auslaßventil gelenkig ausgebildet werden, wodurch an den sich bewegenden Bauteilen, die alle der Fliehkraft ausgesetzt wären, erhebliche Reibungskräfte wirksam werden würden. Dies hätte zur Folge, daß — entgegen der gestellten Aufgabe — die Schaltsicherheit vermindert würde.Although from US-PS 28 75 581, Fig. 7, still another fluid coupling is known in which a Inlet and outlet valves are mechanically interconnected by a rod extending in the radial direction are coupled so that they are always operated simultaneously. But this can change the location and shape of the inlet valve can no longer be freely selected because the inlet valve is always in the same normal axis plane arranged like the outlet valve and equipped with a valve body displaceable in the radial direction have to be. Thus, the known design has the major disadvantage that the inflow side of the Intake valve detected by the annular flow in the working chamber only at extremely high slip values is not, however, with comparatively smaller slip values that are necessary for the dynamic partial emptying of the Work space also come into consideration. The flow emerging from the turbine wheel arrives namely, the greater the slip, the further into the radially inner region of the fluid coupling. A Backfilling of the chamber and thus a dynamic partial emptying of the working area is thus with the known clutch is not possible at all desired slip values. It would also be It is conceivable that the inlet valve is acted upon by the annular flow even at smaller slip values to arrange radial partition. But then the mechanical coupling between the input and the exhaust valve are articulated, whereby on the moving components, all of the Centrifugal force would be exposed, considerable frictional forces would be effective. This would have the consequence that - contrary to the task at hand - the switching reliability would be reduced.

Es liegt somit bereits ein wesentlicher und über die Gewohnheiten der Fachwelt hinausgehender Schritt der Erfindung darin, auf das bisher allgemein verwendete Auslaßventil zu verzichten. Das zweite Merkmal stellt dazu noch eine weitere, zusätzliche Maßnahme dar, welche die durch das Weglassen des Auslaßventils erzielte Wirkung im Sinne der Lösung der gestellten Aufgabe sicherstellt. Das Weglassen des Auslaßventils allein würde noch nicht die angestrebte Wirkung zeigen,It is therefore an essential step that goes beyond the habits of experts the invention is to dispense with the previously generally used exhaust valve. The second characteristic represents in addition, another, additional measure, which by omitting the exhaust valve ensures the effect achieved in terms of solving the task at hand. The omission of the exhaust valve alone would not have the desired effect,

ίο da das zum Betätigen des Einlaßventils erforderliche Drehzahlintervall bei der sogenannten »schleichenden« Ventilbetätigung immer noch zu groß wäre und den gestellten Forderungen nicht genügen würde. Andererseits würde das Merkmal b) allein, angewandt bei der bekannten Kupplung gemäß US-PS 28 75 581, Fig. 6, ebenfalls nicht die Lösung aufzeigen, da zu dem allerdings bereits kleineren Drehzahlintervall für das Betätigen des Einlaßventils sich unter Umständen noch dasjenige für das Betätigen des Auslaßventils addieren würde und somit der Gesamtbereich der auftretenden Drehzahlintervalle wiederum zu groß sein würde. Dieser Nachteil könnte allenfalls durch die Anwendung des Merkmals b) bei der bekannten Kupplung gemäß Fig. 7 der US-PS 28 75 581 vermieden werden. Dann müßten aber wiederum die anderen obenerwähnten Nachteile dieser Bauweise in Kauf genommen werden.ίο because that is required to operate the inlet valve The speed interval with the so-called "creeping" valve actuation would still be too large and the would not meet the demands made. On the other hand, feature b) alone would be applied to the known coupling according to US-PS 28 75 581, Fig. 6, also does not show the solution, since to the however, a smaller speed interval for actuating the inlet valve may still be possible that would add up that for the actuation of the exhaust valve and thus the total range of the occurring Speed intervals would in turn be too large. This disadvantage could possibly be caused by the application of feature b) in the known coupling according to FIG. 7 of US Pat. No. 2,875,581 can be avoided. then but the other disadvantages of this construction mentioned above would have to be accepted.

Für Antriebe mit Kurzschlußläufermotor, für die die erfindungsgemäße Kupplung in erster Linie in Frage kommt, wird — wie erwähnt — eine solche Auslegung der Regelvorrichtung zum Steuern der Rücklaufkanäle vorgesehen, daß die Schaltdrehzahl zum Schließen der Rücklaufkanäle — diese Schaltdrehzahl sei nachstehend als »obere Schaltdrehzahl« bezeichnet — zwischen der Motor-Kippdrehzahl und der Motor-Nenndrehzahl liegt und daß ferner die Schaltdrehzahl zum Öffnen der Rücklaufkanäle (= untere Schaltdrehzahl) bei oder nahe bei der Motor-Kippdrehzahl liegt. Sofern zwischen Antriebsmotor und Strömungskupplung eine Über- oder Untersetzung eingebaut ist, gelten bei der vorstehenden Defination an Stelle der Motor-Kippdrehzahl und der Motor-Nenndrehzahl die hiermit proportionalen entsprechenden Werte der Pumpenraddrehzahlen. For drives with squirrel cage motors, for which the clutch according to the invention is primarily in question comes, is - as mentioned - such a design of the control device for controlling the return channels provided that the switching speed to close the return channels - this switching speed is below referred to as the "upper switching speed" - between the engine stall speed and the nominal engine speed and that also the switching speed for opening the return channels (= lower switching speed) or is close to the engine stall speed. If there is a The above definition applies instead of the motor stall speed and the nominal motor speed, the corresponding values of the impeller speeds proportional to this.

Die eben genannte Auslegung läßt sich durch eine entsprechende Bemessung und Anordnung der Fliehgewichte und der zugehörigen Rückstellfedern erreichen und ermöglicht es, daß beim Anlaufen des Antriebs der Motor mit nur geringer Belastung bis nahe an seine Nenndrehzahl hochläuft und daß erst dann das vollständige Füllen des Arbeitsraumes erfolgt. Wird später — etwa infolge zu großer Last auf der Abtriebsseite — der Motor in seiner Drehzahl bis auf den unteren Schaltpunkt in der Nähe des Motor-Kippunktes heruntergedrückt, so öffnet die Regelvorrichtung die Rücklaufkanäle wieder, der Arbeitsraum entleert sich teilweise, und der Motor wird wiederum entlastet. Auf diese Weise kann de,r Motor nur bis in die Nähe des Kippunktes herabgedrückt und damit nicht weiter als zulässig in das Gebiet höherer Stromaufnahme gedrängt werden. Weitere Erläuterungen dieser Arbeitsweise sind aus dem an späterer Stelle beschriebenen Betriebsdiagramm der Kupplung nach Fig. 13 ersichtlich.The design just mentioned can be achieved by dimensioning and arranging the flyweights accordingly and achieve the associated return springs and makes it possible that when the drive starts The engine runs up to almost its nominal speed with only a low load and only then does that the working area is completely filled. Will be later - for example due to excessive load on the Output side - the speed of the motor down to the lower switching point near the motor breakdown point if pressed down, the control device opens the return ducts again, the working area partially drains and the engine is relieved again. In this way, the engine can only reach the Depressed near the tipping point and therefore no further than permitted into the area of higher power consumption be pushed. Further explanations of this mode of operation can be found in the document described below Operating diagram of the coupling according to FIG. 13 can be seen.

Die Maßnahme gemäß Merkmal b) besteht in der Ausbildung der Regelvorrichtung und insbesondere in der Auslegung der Federsteifigkeit derart, daß beim Erreichen der Schaltdrehzahlen sofort ein vollständiges Schließen bzw. ein vollständiges Öffnen der Rücklaufka-The measure according to feature b) consists in the design of the control device and in particular in the interpretation of the spring stiffness in such a way that when the switching speeds are reached, a complete Closing or fully opening the return duct

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näle erfolgt, d. h. mit anderen Worten, daß die Regelvorrichtung mit einem sogenannten Schnappeffekt arbeitet. Dieser ist beispielsweise dadurch erzielbar, daß während des Hochschaltvorganges die Fliehkraft des Fliehgewichtes zufolge des sich dabei vergrößernden Fliehgewichtsabstandes von der Kupplungsachse mehr zunimmt als der Federkraft der entsprechend weich gewählten Rückstellfeder. Bei diesem Merkmal ist bei der Auslegung der Federsteifigkeit selbstverständlich zu berücksichtigen, daß im Falle eines ungleich wirksamen Hebels zwischen Fliehkraftangriffspunkt und Schwenkpunkt einerseits und Federkraftangriffspunkt und Schwenkpunkt andererseits einem solchen wirksamen, von eins abweichendes Hebelverhältnis Rechnung getragen wird. Eine solche Ausbildung läßt mit Sicherheit eine erforderliche kleine Schalthysterese erreichen, und zwar insbesondere auch dann, wenn, wie nach weiteren Vorschlägen gemäß den Unteransprüchen vorgesehen, die Regelvorrichtung zwecks Steigerung der Schaltsicherheit für ein möglichst reibungsfreies Arbeiten ausgebildet wird, d. h. also, daß gleitende Flächen an den Bewegungselementen möglichst vermieden und/oder daß die Reibungskräfte möglichst gering gehalten werden, z. B. durch weitgehendes gegeneinander Aufwiegen der auf das bewegte Ventilstellorgan wirkenden Kräfte. Mit einer derartigen Regelvorrichtung ist erreichbar, daß der obere Schaltpunkt nur wenig von der Soll-Schaltdrehzahl abweicht.sewing takes place, d. H. in other words, that the control device with a so-called snap effect is working. This can be achieved, for example, by the centrifugal force during the upshift of the centrifugal weight due to the increasing centrifugal weight distance from the coupling axis increases more than the spring force of the correspondingly softly selected return spring. With this feature must of course be taken into account when designing the spring stiffness that in the case of one unequal effective lever between centrifugal force application point and pivot point on the one hand and spring force application point and pivot point on the other hand such an effective lever ratio other than one Is taken into account. Such a design certainly leaves a required small switching hysteresis Achieve, in particular even if, as according to further proposals according to the subclaims provided, the control device in order to increase the switching reliability for as friction-free as possible Work is trained, d. H. that is, that sliding surfaces on the moving elements are avoided as much as possible and / or that the frictional forces are kept as low as possible, e.g. B. by extensive counterbalance the forces acting on the moving valve actuator. With such a Control device can be achieved that the upper switching point deviates only slightly from the target switching speed.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Hierbei stellt darThe invention is explained below with reference to several exemplary embodiments shown in the drawing. Here represents

F i g. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Strömungskupplung,F i g. 1 shows a longitudinal section of a fluid coupling according to the invention,

Fig. 2 und 3 je einen Ausschnitt aus Fig. 1, jedoch mit nahe den Entleeröffnungen vorgesehenen Abweiselementen sowie (Fig. 2) mit einer Leitwand für die Rücklaufkanäle,FIGS. 2 and 3 each show a detail from FIG. 1, however with deflector elements provided near the emptying openings and (FIG. 2) with a guide wall for the Return ducts,

Fig. 4 einen Teil der Stirnansicht des Pumpenrades mit Entleeröffnung,4 shows a part of the end view of the pump wheel with emptying opening,

F i g. 5 einen Zylinderschnitt durch die Pumpenradnabe mit Einbauten vor den Steuerschiebern,F i g. 5 a cylinder section through the pump wheel hub with internals in front of the control spools,

Fig. 6 und 7 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit Entlüftungskanälen,FIGS. 6 and 7 show a detail from FIG. 1 with ventilation ducts,

Fig. 8 eine Ansicht der als Fliehgewichtsschalter ausgebildeten Regelvorrichtung mit einem hierdurch gesteuerten Drehschieber für die Rücklauf kanäle,Fig. 8 is a view of the flyweight switch trained control device with a rotary valve controlled by this for the return channels,

F i g. 9 den Drehschieber teils im Längsschnitt, teils in Ansicht,F i g. 9 the rotary valve partly in longitudinal section, partly in view,

Fig. 10 und 11 weitere Einzelheiten des Drehschiebers, 10 and 11 further details of the rotary valve,

F i g. 12 ein Diagramm für den Verlauf der Fliehkraft und der Federkraft des Fliehkraftschalters undF i g. 12 a diagram for the course of the centrifugal force and the spring force of the centrifugal switch and

Fig. 13 ein Drehmoment-Drehzahldiagramm für das Zusammenarbeiten von Motor und Strömungskupplung. 13 is a torque-speed diagram for the Motor and fluid coupling working together.

Gemäß F i g. 1 treibt der angedeutete Kurzschlußläufer-Elektromotor 1 über die elastische Kupplung 2 das Pumpenrad 3 der Strömungskupplung an. Deren Turbinenrad 4 gibt das übertragene Drehmoment über die Abtriebswelle 5 an eine anzutreibende Arbeitsmaschine, beispielsweise an einen Grubenkettenförderer ab. Mit dem Pumpenrad 3 läuft die Kammer 6 mit ihren Mitnehmerschaufeln 6a um, die sich in radialer Richtung etwa bis zum mittleren Durchmesser der Pumpenradbeschaufelung 3a erstreckt. Mit 7 ist der vom Pumpenrad 3 und Turbinenrad 4 gebildete Arbeitsraum bezeichnet. Von dem radial äußeren Bereich der Kammer 6 führen mehrere achsparallele Entleeröffnungen 8 zum Arbeitsraum. Durch den ringförmigen Ansatz 9 am Pumpenrad wird radial innerhalb des Arbeitsraumes 7 ein Stauraum 10 gebildet, in dem sich bei mittlerem und großem Kupplungsschlupf — in diesem Falle verläuft die Ringströmung etwa gemäß dem strichliert eingezeichneten Pfeil 11 — ein Teil der zirkulierenden Flüssigkeit anstaut. Sofern außerdem die an der Rückwand 10a des Stauraumes angeordneten Drehschieber 12 geöffnet sind (dies ist bei allen Pumpenraddrehzahlen unterhalb der entsprechenden Schaltdrehzahl der Fall), kann zufolge des Straudruckes im Stauraum 10 Flüssigkeit durch die geöffneten Drehschieber 12 hindurch in die Kammer 6 gelangen. Da die Durchtrittsquerschnitte aller Entleeröffnungen 8 und aller geöffneten Drehschieber 12 so gewählt sind, daß von einem bestimmten Schlupfwert ab mehr Flüssigkeit durch die Drehschieber 12 in die Kammer 6 eintritt, als aus dieser auf Grund der Fliehkraft durch die Entleeröffnungen 8 entweicht, wird sich dann die Kammer 6 füllen. Auf diese Weise wird bei mittlerem und großem Kupplungsschlupf und bei Pumpenraddrehzahlen unterhalb der jeweiligen Schaltdrehzahl dem Arbeitsraum 7 ein Teil der Arbeitsflüssigkeit entzogen und infolgedessen das Kraftübertragungsvermögen der Kupplung in erwünschter Weise vermin- dert. Diese bei laufender Kupplung erfolgende Teilentleerung des Arbeitsraumes erfolgt somit auf dynamische Weise.According to FIG. 1 drives the indicated squirrel cage electric motor 1 via the elastic coupling 2 to the pump wheel 3 of the fluid coupling. Whose Turbine wheel 4 gives the transmitted torque via output shaft 5 to a driven machine, for example to a pit chain conveyor. With the pump wheel 3, the chamber 6 runs with their Driving blades 6a, which extend in the radial direction approximately up to the mean diameter of the impeller blades 3a extends. The working space formed by the pump wheel 3 and the turbine wheel 4 is denoted by 7. Several axially parallel emptying openings 8 lead from the radially outer area of the chamber 6 to the working space. The annular extension 9 on the pump wheel creates a storage space radially within the working space 7 10 formed, in which with medium and large clutch slip - in this case the Annular flow approximately according to the dashed arrow 11 - a part of the circulating liquid accumulates. Provided that the rotary valve 12 arranged on the rear wall 10a of the storage space is also open (this is the case for all pump wheel speeds below the corresponding switching speed), can According to the flow pressure in the storage space 10 liquid through the opened rotary valve 12 into the Chamber 6 arrive. Since the passage cross-sections of all emptying openings 8 and all open rotary valves 12 are chosen so that from a certain slip value from more liquid through the rotary valve 12 enters the chamber 6 when it escapes through the drainage openings 8 due to the centrifugal force the chamber 6 will then fill up. In this way, with medium and large clutch slip and with Pump wheel speeds below the respective switching speed give the working chamber 7 a part of the working fluid withdrawn and consequently the power transmission capacity of the clutch is reduced in the desired manner. changes. This partial emptying of the working space, which takes place when the clutch is running, is therefore dynamic Wise.

Der Arbeitsraum 7 kann sich aber auch bei Stillstand der Kupplung auf statische Art teilentleeren, indem dann die Kupplungsflüssigkeit auf Grund der Schwerkraft in allen miteinander in kommunizierender Verbindung stehenden Räumen einen gleich hohen Flüssigkeitsstand einnimmt, wobei sie teils durch die Entleeröffnungen 8, teils durch die offenen Drehschieber 12 und gegebenenfalls auch noch durch die Belüftungsleitungen 13 (s. F i g. 6) aus dem Arbeitsraum in die Kammer 6 gelangt. Infolgedessen ist auch beim Beginn des Anfahrens der Kupplung aus dem Stillstand heraus der Arbeitsraum ebenfalls nur teilgefüllt.The working space 7 can also be partially emptied in a static manner when the clutch is at a standstill by then the clutch fluid due to gravity in all communicating with each other Connected rooms occupies an equally high level of liquid, whereby it is partly through the Emptying openings 8, partly through the open rotary valve 12 and possibly also through the Ventilation lines 13 (see FIG. 6) from the working space into the chamber 6. As a result, the When starting the clutch from standstill, the working area is also only partially filled.

Nach Überschreiten der oberen Schaltdrehzahl sind die Drehschieber 12 geschlossen, so daß sich dann die Kammer 6 — da ihr keine Flüssigkeit mehr durch die Schieber 12 zuströmt — ganz oder bis auf eine geringe Restfüllung entleert, die durch den an den Entleeröffnungen 8 herrschenden Gegendruck im Arbeitsraum bedingt ist. Die Pfeile 14 geben noch die Ringströmung bei kleinem Schlupf an, die dabei ausschließlich im eigentlichen Arbeitsraum 7 und somit außerhalb des Stauraumes 10 verläuft.After exceeding the upper switching speed, the rotary valve 12 are closed, so that then the Chamber 6 - since no more liquid flows in through the slide 12 - completely or except for a small amount Remaining filling emptied by the counterpressure prevailing at the discharge openings 8 in the working space is conditional. The arrows 14 also indicate the annular flow with small slip, which is exclusively in the actual work space 7 and thus outside of the storage space 10.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Pumpenrades ähnlich wie nach Fig. 1, jedoch mit zwei Abwandlungen. Um nämlich das Austreten der Flüssigkeit aus den Entleeröffnungen 8 in den Arbeitsraum 7 zu erleichtern, ist im Arbeitsraum in Richtung der normalen Ringströmung betrachtet (Pfeil 14) vor jeder Entleeröffnung 8 je ein über die Arbeitsraumwandung vorstehendes Abweiselement in Gestalt einer nockenartigen Erhebung 15 vorgesehen, die an der Mündung der Entleeröffnungen 8 eine Verringerung des statischen Druckes erzeugt.Fig. 2 shows part of the impeller similar to according to Fig. 1, but with two modifications. Namely to the leakage of the liquid from the To facilitate emptying openings 8 in the working space 7 is in the working space in the direction of the normal annular flow viewed (arrow 14) in front of each emptying opening 8 a deflecting element protruding beyond the work space wall in the form of a cam-like elevation 15 provided at the mouth of the drainage openings 8 produces a reduction in static pressure.

Gemäß F i g. 3 können die Abweiselemente auch die Form von Sogblechen 16 erhalten. Diese Einbauten bewirken eine zeitliche Beschleunigung des Entleervorganges der Kammer 6 sowie gegebenenfalls auch eine Kammerentleerung bis zu einer kleineren Restfüllung, wodurch der Abstand zwischen der oberen und unteren Parabel 44 bzw. 42 nach Fig. 13 in erwünschter Weise vergrößert wird.According to FIG. 3, the deflector elements can also be in the form of suction plates 16. These internals cause a temporal acceleration of the emptying process of the chamber 6 and possibly also one Chamber emptying down to a smaller residual filling, which increases the distance between the upper and lower Parabola 44 or 42 according to FIG. 13 is enlarged in a desired manner.

Außerdem ist es günstig, wenn die arbeitsraumseitigeIt is also beneficial if the work room side

609 620/390609 620/390

14 25 39414 25 394

ίοίο

Mündung jeder Entleeröffnung in Umfangsrichtung in der Mitte zwischen zwei benachbarten Schaufeln angeordnet ist, wie dies aus der teilweisen Stirnansicht des Pumpenrades nach Fig. 4 ersichtlich ist. Die Pumpenschaufeln sind dort mit 17 bezeichnet. Diese Anordnung erhöht nicht nur die obere Parabel 44 nach Fig. 13, sondern macht sie auch unabhängig von der Drehrichtung.Orifice of each discharge opening in the circumferential direction in the middle between two adjacent blades is arranged, as can be seen from the partial end view of the pump wheel according to FIG. the Pump blades are denoted by 17 there. This arrangement not only increases the upper parabola 44 Fig. 13, but also makes them independent of the Direction of rotation.

Oft ist es erwünscht, auch bei gegenüber dem Pumpenrad voreilendem Turbinenrad ein dynamisches Teilentleeren des Arbeitsraumes 7 und eine Verminderung der Kraftübertragungsfähigkeit der Kupplung zu erreichen. Dies ist z. B. beim sogenannten Gegenstrombremsen der Fall, wobei der durch Umpolung auf entgegengesetzten Drehsinn geschaltete Elektromotor seine Drehrichtung möglichst schnell wenden und die in der ursprünglichen Drehrichtung zunächst weiterlaufende Arbeitsmaschine wirksam abbremsen soll. Aus diesem Grunde wird nach einer Weiterbildung der Erfindung die arbeitsraumseitige Anschlußstelle mindestens eines der Rücklaufkanäle derart angeordnet oder so ausgebildet ist, daß diese Anschlußstelle bei der der normalen Strömungsrichtung 14 entgegengesetzten Ringströmung (s. Richtungspfeil 18 nach F i g. 2) oder aber bei beiden Strömungsrichtungen dem Staudruck der Ringströmung ausgesetzt ist. Eine Ausführungsform hierfür ist in F i g. 2 dargestellt und weist zumindest eine Leitwand 19 auf, die die in Umfangsrichtung zumindest die Breite eines Drehschiebers 12 besitzt und die entgegengesetzte Ringströmung 18 so umlenkt, daß der Drehschieber 12 auch durch diese Strömung beaufschlagt wird. Durch geeignete Anordnung und Ausbildung der Leitfläche ist es außerdem möglich, einige Drehschieber nur durch die normale Ringströmung und einen oder einige andere Drehschieber nur durch die entgegengesetzte Ringströmung zu beaufschlagen.It is often desirable to have a dynamic turbine wheel, even when the turbine wheel is leading with respect to the pump wheel Partial emptying of the working space 7 and a reduction in the power transmission capacity of the clutch reach. This is e.g. B. the case with so-called countercurrent braking, the polarity reversal on opposite sense of rotation switched electric motor its direction of rotation as quickly as possible and the in the original direction of rotation is initially intended to effectively brake the machine that continues to run. Out For this reason, according to a further development of the invention, the connection point on the workspace side is at least one of the return channels is arranged or designed so that this connection point at the normal flow direction 14 opposite annular flow (see direction arrow 18 according to FIG. 2) or but is exposed to the back pressure of the annular flow in both directions of flow. One embodiment this is shown in FIG. 2 and has at least one guide wall 19, which in the circumferential direction at least has the width of a rotary valve 12 and deflects the opposite annular flow 18 so that the Rotary valve 12 is also acted upon by this flow. Through suitable arrangement and training It is also possible to use some rotary valves only through the normal ring flow and the guide surface to act on one or some other rotary valve only by the opposite ring flow.

Die den Drehschiebern 12 zugeleitete Ringströmung hat eine beträchtliche Umfangskomponenie, die den Flüssigkeitseintritt in die Drehschieber erschwert. Es ist daher zweckmäßig, gemäß Fig. 5 (dies ist ein Zylinderschnitt nach den Linien I-I in F i g. 6) vor den Absperrorganen noch Leitwände 20 vorzusehen, die die Zuströmung zu den Absperrorganen im günstigen Sinne beeinflussen, hier also die Strömung gemäß Pfeil 21 in die Drehschieber 12 hineinlenken. Um bei beiden Kupplungs-Drehrichtungen eine möglichst gleiche Wirkung zu erreichen, kann zusätzlich noch die Leitwand 22 für die entgegengesetzte Zuströmrichtung 23 vorgesehen werden.The circular flow supplied to the rotary valve 12 has a considerable circumferential component which the Liquid entry into the rotary valve is difficult. It is therefore appropriate, according to FIG. 5 (this is a Cylinder section along the lines I-I in FIG. 6) before the Shut-off elements still provide guide walls 20, which the inflow to the shut-off elements in the most favorable sense influence, so here direct the flow according to arrow 21 into the rotary valve 12. To with both To achieve the same effect as possible in the coupling directions of rotation, the guide wall 22 can also be used for the opposite direction of flow 23 are provided.

Um das Entleeren und Füllen der Kammer 6 nicht zu verzögern, sind Belüftungskanäle erforderlich, die einen Luftaustausch zwischen flüssigkeitsfreien Stellen des Arbeitsraumes 7 und der Kammer 6 ermöglichen. Bisher war die arbeitsraumseitige Mündung der Belüftungskanäle im sogenannten Kernraum des Arbeitsraumes oder in einem durch besondere Einbauten geschaffenen künstlichen Strömungsablösungsgebiet angeordnet. Als besonders zweckmäßig wurde nun die in F i g. 6 dargestellte besondere Lage der arbeitsraumseitigen Anschlußstelle 24 der Belüftungskanäle 13 gefunden. Hierbei liegt diese Anschlußstelle 24 an der Wandung des Pumpenrades 3 in dem Ablösungsgebiet 25, das sich bei normal gerichteter Ringströmung (siehe die entsprechenden Strömungspfeile 26) hinter dem Eintritt in die Pumpenradbeschaufelung 3a ohne zusätzliche Hilfsmittel ausbildet.In order not to delay the emptying and filling of the chamber 6, ventilation ducts are required, the one Allow air to be exchanged between fluid-free locations in the working space 7 and the chamber 6. Until now was the opening of the ventilation ducts on the work area side in the so-called core area of the work area or arranged in an artificial flow separation area created by special installations. When the in FIG. 6 shown special position of the workspace side Connection point 24 of the ventilation channels 13 found. Here this connection point 24 is on the wall of the impeller 3 in the separation area 25, which occurs with a normally directed annular flow (see FIG corresponding flow arrows 26) behind the entry into the impeller blading 3a without additional Aids training.

Nach F i g. 7 kann die arbeitsraumseitige Anschlußstelle 24 dieses Belüftungskanals 13 außerdem eine Leitfläche 27 erhalten, die bei der der normalen Strömungsrichtung entgegengesetzten Ringströmung nach Pfeil 18 diese teilweise über den Belüftungskanal 13 in die Kammer 6 ableitet. Auf diese Weise wird ebenfalls bei entgegengesetzter Ringströmung, z. B. bei Gegenstrombremsung, ein dynamisches Füllen der Kammer 6 ermöglicht bzw. beschleunigt.According to FIG. 7, the connection point 24 on the workspace side of this ventilation duct 13 can also have a Get guide surface 27, the opposite of the normal flow direction annular flow according to arrow 18 this partially diverts through the ventilation channel 13 into the chamber 6. That way will also with opposite ring flow, z. B. with countercurrent braking, a dynamic filling of the Chamber 6 enables or accelerates.

Die F i g. 8 bis 11 zeigen Einzelheiten des Drehschiebers 12 mit der zugehörigen Fliehgewichtregelung. Der Drehschieber besteht aus der an der Stauraumrückwand 10,-j befestigten, also nicht verstellbaren zylindrischen inneren Schieberhülse 30 und der hierauf drehbaren, ebenfalls zylindrischen äußeren Schieberhülse 31. In jeder der beiden Schieberhülsen 30 und 31 sind mehrere schräg zur Schieberachse verlaufende Steuerschlitze 32 bzw. 33 vorgesehen. Die äußere Schieberhülse 31 stellt einen Teil des Fliehgewichtkörpers 34 dar und bildet zugleich den Drehpunkt desselben. Zwecks Verminderung der Reibung ist etwa im Schwerpunkt des Fliehgewichtkörpers 34 ein Wälzlager 35 vorgesehen, an dessen beweglichen Außenring die Rückstellfeder 36 angreift. Die Anordnung ist überdies so getroffen, daß der Berührungspunkt 37 (Abstützpunkt) zwischen Wälzlager 35 und Rückstellfeder 36 auf oder möglichst nahe der Wirkungslinie 38 der Fliehkraft des Fliehgewichtskörpers liegt. Zur Begrenzung der Fliehgewichtbewegung sind außerdem den beiden Endstellungen entsprechende Anschläge vorgesehen, die in der Zeichnung nicht dargestellt wurden.The F i g. 8 to 11 show details of the rotary valve 12 with the associated flyweight control. The rotary valve consists of the one on the rear wall of the storage space 10, -j attached, so non-adjustable cylindrical inner slide sleeve 30 and the rotatable thereon, likewise cylindrical outer slide sleeve 31. In each of the two slide sleeves 30 and 31 are a plurality of control slots 32 running at an angle to the slide axis or 33 provided. The outer slide sleeve 31 represents a part of the flyweight body 34 and forms at the same time the fulcrum of the same. In order to reduce the friction is about in the center of gravity of the A roller bearing 35 is provided, on the movable outer ring of which the return spring 36 attacks. The arrangement is also made so that the point of contact 37 (support point) between Rolling bearing 35 and return spring 36 on or as close as possible to the line of action 38 of the centrifugal force of the centrifugal weight body located. The two end positions are also used to limit the flyweight movement corresponding stops provided, which were not shown in the drawing.

Diese Ausbildung der Steuereinrichtung ergibt ein weitgehend reibungsfreies Arbeiten, da der als Schwenkgelenk dienende Drehschieber 12 von Auflagerkräften entlastet ist und die Reibung des Wälzlagers 35 unbeachtet ist. Außerdem ist der Drehschieber 12 in bezug auf den Flüssigkeitsdruck kraftmäßig ausgeglichen, so daß auch dieser praktisch keine Reibung hervorrufen kann. Während des Öffnungs- und Schließvorganges des Drehschiebers erzeugt allerdings die an den Steueröffnungen 32 und 33 eingeschnürte Strömung (siehe Strömungspfeil 39 in Fig. 11) auf die äußere Schieberhülse 31 wirkende Kräfte, die den Verstellvorgang beeinflussen. Um diesen mitunter unerwünschten Einfluß auszuschalten, wird nach einem weiteren Vorschlag die bewegliche Steuerkante 40 gemäß Fig. 11 messerartig zugeschärft.This training of the control device results in a largely smooth operation, since the as Swivel joint serving rotary valve 12 is relieved of bearing forces and the friction of the Rolling bearing 35 is ignored. In addition, the rotary valve 12 is fluid pressure related balanced in terms of force, so that this can also cause practically no friction. During the opening and the closing process of the rotary valve, however, generates the at the control openings 32 and 33 constricted flow (see flow arrow 39 in FIG. 11) acting on the outer slide sleeve 31 Forces that influence the adjustment process. In order to eliminate this sometimes undesirable influence, According to a further proposal, the movable control edge 40 according to FIG. 11 is sharpened like a knife.

Die Fig. 12 zeigt ein Diagramm für den Verlauf derFig. 12 shows a diagram for the course of the

Kraft Pder Rückstellfeder 36 und der Fliehkraft P₂ des Fliehgewichtkörpers 34, und zwar in Abhängigkeit von den Radien r des Fliehgewichtkörpers 34 in bezug auf die Kupplungsachse und außerdem für die obere Schaltdrehzahl. Wie ersichtlich, wächst mit zunehmendem Radius, ausgehend vom Radius η, die Fliehkraft P₂ mehr an als die Kraft p\ der Rückstellfeder, so daß sich beim Erreichen der oberen Schaltdrehzahl ein sofortiges Durchschalten bis zum vollständigen Schließen des Drehschiebers 12 und somit ein sogenannter Schnappeffekt ergibt. Sinngemäß gleiches gilt für das Rückschalten bei der unteren Schaltdrehzahl, da dann die Fliehkraft bei radialer Verlagerung des Fliehgewichtkörpers mehr abnimmt als die Federkraft.Force P of the return spring 36 and the centrifugal force P _{2 of} the flyweight body 34, depending on the radii r of the flyweight body 34 with respect to the clutch axis and also for the upper switching speed. As can be seen, with increasing radius, starting from radius η, the centrifugal force P _{2 increases} more than the force p \ of the return spring, so that when the upper switching speed is reached, an immediate switching through until the rotary valve 12 closes completely and thus a so-called snap effect results. The same applies analogously to downshifting at the lower switching speed, since the centrifugal force then decreases more than the spring force when the centrifugal weight body is displaced radially.

Das Drehmoment-Drehzahldiagramm nach Fig. 13 veranschaulicht das Zusammenarbeiten der erfindungs- - gemäßen Strömungskupplung mit einem Kurzschlußläufermotor. Unter der Annahme einer übersetzungslo-The torque-speed diagram according to FIG. 13 illustrates the cooperation of the invention - Corresponding fluid coupling with a squirrel cage motor. Assuming no translation

⁶S sen Verbindung des Motors mit dem Pumpenrad stellen die Abszissenwerte sowohl die Pumpenrad-Drehzahl n\ als auch die gleich große Motor-Drehzahl n_Mo, dar. Die Kurve 41 gibt den Verlauf des Motor-Drehmomentes ⁶ S sen connection of the motor with the impeller set the abscissa both the impeller speed n \ and the equal engine speed n _Mo,. Curve 41 shows the course of the engine torque

14 2514 25

über der Drehzahl an, und zwar unter der Annahme konstanter Spannung (kein Spannungsabfall). Beim Anfahren des Motors aus dem Stillstand wächst auf Grund der statischen Teilentleerung und später auf Grund der zusätzlichen dynamischen Teilentleerung des Arbeitsraumes das durch die Kupplung übertragene Drehmoment lediglich entsprechend der unteren etwa parabolischen Kurve 42 bis zum Erreichen der oberen Schaltdrehzahl o. S. im Punkt A an (stark ausgezogener Linienzug). Nunmehr schließen die Drehschieber 12, '° und die Kammer 6 entleert sich in den Arbeitsraum 7, so daß von nun ab das übertragene Kupplungsmoment steller als bisher nach der Kurve 43 wächst und über Punkt B auf der Motor-Momentenlinie 41 den Punkt C erreicht. Die durch diesen Punkt C verlaufende obere *5 Parabel 44 entspricht dabei der vollen Übertragungsfähigkeit der Kupplung nach Beendigung der Entleerung der Kammer 6. Die nachfolgenden Vorgänge während des Anfahrens der Arbeitsmaschine vollziehen sich in bekannter Weise.over the speed, assuming constant voltage (no voltage drop). When starting the motor from standstill grows due to the static part emptying and later on the basis of additional dynamic partial emptying of the working chamber the light transmitted through the clutch torque only corresponding to the lower approximately parabolic curve 42 to reach the upper switching speed o. P at point A on (strongly drawn lines). The rotary valve 12, '° now close and the chamber 6 empties into the working space 7, so that from now on the clutch torque transmitted grows according to the curve 43 and reaches point C via point B on the engine torque line 41. The upper * 5 parabola 44 running through this point C corresponds to the full transmission capacity of the clutch after the emptying of the chamber 6 has ended. The following processes during start-up of the working machine take place in a known manner.

Bei Spannungsabfall gilt eine schwächere, hier strichliert dargestellte Motorkennlinie 45. Bei Motorstart wird auch jetzt die untere Parabel 42 bis zu oberen Schaltdrehzahl im Punkt A befahren. Nach Schließen der Drehschieber 12 wächst das übertragene Kupplungsdrehmoment infolge Entleerung der Kammer 6 über Punkt D auf der geschwächten Motorkennlinie bis zu Punkt E an. Damit ist infolge Motordrückung die untere Schaltdrehzahl u. S. erreicht, die Drehschieber 12 öffnen, und das Kupplungsmoment wird entlang der Linie 46 infolge Rückfüllung der Kammer 6 erniedrigt. Dadurch wird der Motor entlastet, und seine Drehzahl steigt wieder bis zur oberen Schaltdrehzahl o. S. im Punkt Fan. Auf Grund der jetzt wieder einsetzenden Entleerung der Kammer 6 belastet die Kupplung den Motor erneut, so daß der beschriebene Kurvenzug F-D-E-46 periodisch befahren wird, wobei jedesmal das dem Punkt E entsprechende Kippmoment für das Losreißen der Arbeitsmaschine zur Verfugung gestellt wird, jedoch in keinem Fall eine unzulässige Drückung des Motors auf eine Drehzahl wesentlich unterhalb des Kippunktes Verfölgen kann. Ohne diesen Entlastungseffekt würde sich ein Betriebspunkt G dauernd einstellen, der wegen seiner hohen Stromaufnahme und wegen verringertem Drehmoment unerwünscht ist.In the event of a voltage drop, a weaker motor characteristic 45, shown here in dashed lines, applies. When the motor is started, the lower parabola 42 is now traveled up to the upper switching speed at point A. After the rotary valve 12 is closed, the transmitted clutch torque increases as a result of the emptying of the chamber 6 via point D on the weakened motor characteristic line up to point E. Thus, as a result of engine loads, the lower shift speed is u. S. reached, opening the rotary valve 12, and the clutch torque is decreased along the line 46 due to back-filling of the chamber 6. This relieves the load on the engine and its speed rises again to the upper switching speed o. S. at point Fan. Due to the emptying of chamber 6, which now begins again, the clutch loads the engine again, so that the curve FDE-46 described periodically traverses , whereby the tilting moment corresponding to point E is made available each time for the working machine to break loose, but in no case an impermissible pushing of the motor to a speed significantly below the tilting point can result. Without this relief effect, an operating point G would be set continuously, which is undesirable because of its high current consumption and because of its reduced torque.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (13)

14 25 Patentansprüche:14 25 claims: 1. Strömungskupplung, insbesondere für Antriebe mit Elektromotor, vorzugsweise Kurzschlußläufermotor, mit einem Pumpen- und einem Turbinenrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, sowie mit einer sich auf der Pumpenradseite an den Arbeitsraum anschließenden, mit dem Pumpenrad umlaufenden und zur zeitweisen Aufnähme von Arbeitsflüssigkeit dienenden Kammer, deren Außendurchmesser wenigstens angenähert gleich dem mittleren Durchmesser der Pumpenradbeschaufelung ist, wobei zum Entleeren der Kammer mindestens eine vom radial äußeren Bereich der Kammer zum Arbeitsraum führende Entleeröffnung und zum Füllen der Kammer mindestens ein vom Arbeitsraum ausgehender, oberhalb eines bestimmten Schiupfwertes dem Staudruck der dortigen Ringströmung ausgesetzter Rücklaufkanal vorgeschen ist, der mittels eines fliehkraftbetätigten Ventils bei den oberen Pumpenraddrehzahlen durch die Kraft eines radialbeweglichen Fliehgewichtes geschlossen und bei den unteren Pumpenraddrehzahlen durch die Kraft einer der Fliehkraft entgegcnwirkenden wenigstens mittelbar am Fliehgewicht angreifenden Feder geöffnet wird, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:1. Fluid coupling, especially for drives with an electric motor, preferably a squirrel-cage motor, with a pump and a turbine wheel, which together form a toroidal working space form, as well as with one adjoining the working space on the impeller side, with the The pump wheel revolving and serving for the temporary absorption of working fluid, the outside diameter of which is at least approximately equal to the mean diameter of the impeller blades is, wherein for emptying the chamber at least one of the radially outer region of the Chamber to the working space leading emptying opening and for filling the chamber at least one of the Working space outgoing, above a certain slip value the back pressure of the local one Annular flow exposed return channel is provided by means of a centrifugal force-operated valve closed at the upper impeller speeds by the force of a radially movable centrifugal weight and at the lower impeller speeds by the force of a counteracting centrifugal force is opened at least indirectly acting on the flyweight spring, characterized by the combination of the following Features: a) die Entleeröffnungen (8) sind in an sich bekannter Weise als ungesteuerte Drosselbohrungen ausgebildet;a) the discharge openings (8) are in a known manner as uncontrolled throttle bores educated; b) die Steifigkeit der Feder (36) des Ventils (12) ist so gewählt, daß der Fliehkraftzuwachs auf Grund der Radienzunahme an dem sich radial nach außen bewegenden Fliehgewicht größer ist als der Zuwachs an Federkraft der dabei zunehmend angespannten Feder.b) the stiffness of the spring (36) of the valve (12) is chosen so that the centrifugal force increase The reason for the increase in radius is greater on the centrifugal weight moving radially outwards is than the increase in spring force of the increasingly tense spring. 2. Strömungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (31) des fliehkraftbetätigten Ventils (12) bezüglich des Flüssigkeitdruckes symmetrisch, d. h. kräftemäßig ausgeglichen ist.2. Fluid coupling according to claim 1, characterized in that the movable part (31) of the centrifugally actuated valve (12) symmetrically with respect to the fluid pressure, d. H. strong is balanced. 3. Strömungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fliehkraftbetätigte Ventil (12) als zylindrischer Drehschieber ausgebildet ist mit auf der Zylindermantelfläche angeordneten Steueröffnungen (32,33).3. Fluid coupling according to claim 2, characterized in that the centrifugally actuated valve (12) is designed as a cylindrical rotary valve with arranged on the cylinder jacket surface Control openings (32,33). 4. Strömungskupplung nach Anspruch 3, wobei das Ventil mindestens einen Fliehgewichtkörper sowie eine dessen Fliehkraft entgegenwirkende Feder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorhandener Relativbewegung an der Berührungsstelle (37) zwischen Feder (36) und Fliehgewichtkörper (34) zwecks Reibungsverminderung ein Wälzla-'ger (35) vorgesehen ist (F i g. 8).4. Fluid coupling according to claim 3, wherein the valve has at least one flyweight body as well as having a spring counteracting its centrifugal force, characterized in that at existing relative movement at the point of contact (37) between spring (36) and flyweight body (34) a roller bearing (35) is provided for the purpose of reducing friction (FIG. 8). 5. Strömungskupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Fliehgewichtskörpers (34), und zwar dessen Anlenkauge als steuernder Schieberteil (31) ausgebildet ist (Fig. 8 bis 11).5. Fluid coupling according to claim 3 or 4, characterized in that part of the flyweight body (34), namely the articulation eye of which is designed as a controlling slide part (31) (FIG. 8 to 11). 6. Strömungskupplung nach Anspruch 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (32, 33) in dem beweglichen (31) und in dem festen Schieberteil (30) als Schlitze (33,32) ausgebildet sind, die vorzugsweise in bezug auf die Schieberachse schräg angeordnet sind (F i g. 9 bis 11).6. Fluid coupling according to claim 2, 3 or 5, characterized in that the control openings (32, 33) in the movable (31) and in the fixed slide part (30) are designed as slots (33,32), which are preferably in relation are arranged obliquely on the slide axis (FIGS. 9 to 11). 7. Strömungskupplung nach einem der Ansprüche7. Fluid coupling according to one of the claims 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen eines kleinen Verdrehwinkels des Drehschiebers (30-33) der Steuerquerschnitt auf möglichst viele entsprechend schmale Schlitze (32, 33) verteilt ist (Fig. 9bis 11).2 to 6, characterized in that to achieve a small angle of rotation of the rotary valve (30-33) the control cross-section is distributed over as many correspondingly narrow slots (32, 33) as possible (Figures 9-11). 8. Strömungskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Steuerkante (40) messerartig zugeschärft ist (Fig. 11).8. Fluid coupling according to one of claims 2 to 7, characterized in that the movable Control edge (40) is sharpened like a knife (Fig. 11). 9. Strömungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsraum (7), in Richtung der normalen Ringströmung (14) betrachtet, vor jeder Entleeröffnung (8) je ein über die Arbeitsraumwandung vorstehendes Abweiselement (Abweisnocken 15, Sogblech. 16) vorgesehen ist.9. Fluid coupling according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the working space (7), viewed in the direction of the normal annular flow (14), in front of each emptying opening (8) one over the workspace wall protruding deflection element (deflection cams 15, suction plate. 16) is provided is. 10. Strömungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in SttOfiiürigsrichtung vor den Ventilen (12) feste und/oder verstellbare Leitwände (20, 22; 19) vorgesehen sind, die die Zuströmung zu den Absperrorganen beeinflussen (F i g. 5 und 2).10. A flow coupling according to one of claims 1 to 9, characterized in that fixed and / or adjustable guide walls (20, 22; 19) are provided in front of the valves (12) in the direction of the flow, which guide walls influence the flow to the shut-off devices (F i g . 5 and 2). 11. Strömungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der arbcitsraumseitigen Anschlußstelle mindestens eines Rücklaufkanals (10, 12) eine sich der der normalen Strömungsrichtung (14) entgegengesetzten Ringströmung (18) entgegenöffnende Leitfläche (19) angeordnet ist, die das Arbeitsmedium bei Schlupfumkehr vor die Mündung der Regelvorrichtung (12) leitet(Fig. 2).11. Fluid coupling according to one of the claims 1 to 10, characterized in that at least one on the workspace side connection point Return channel (10, 12) has an annular flow opposite to that of the normal flow direction (14) (18) oppositely opening guide surface (19) is arranged, which the working medium when slip reversal in front of the mouth of the control device (12) passes (Fig. 2). 12. Strömungskupplung mit einem die Kammer mit dem Arbeitsraum verbindenden Belüftungskanal nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitsraumseitige Anschlußstelle (24) des Belüftungskanals (13) an der Pumpenradwandung dort angeordnet ist, wo die bei minierem und großem Schlupf auftretende Ringströmung (26) hinter dem Eintritt in die Pumpenradbeschaufelung (3a) ein Ablösungsgebiet (25) ausbildet (F ig. 6).12. A flow coupling with a ventilation duct connecting the chamber to the working space according to one of claims 1 to 11, characterized in that the working space-side connection point (24) of the ventilation duct (13) is arranged on the impeller wall where the occurring with minierem and large slip Annular flow (26) behind the entry into the impeller blading (3a) forms a separation area (25) (FIG. 6). 13. Strömungskupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die arbeitsraumseitige Anschlußstelle (24) des Belüftungskanals (13) eine der sich bei Schlupfumkehr ausbildenden Arbeitsraumströmung (18) entgegenöffnende Leitfläche (27) aufweist, die bei der der normalen Strömungsrichtung (14) entgegengesetzten Ringströmung (18) das Arbeitsmedium teilweise rückwärts durch den Belüftungskanal (13) in die Kammer ableitet (F i g. 7).13. Fluid coupling according to claim 12, characterized in that the working space side Connection point (24) of the ventilation duct (13) is one of the working chamber flow that develops when the slip is reversed (18) has oppositely opening guide surface (27), which in the normal flow direction (14) opposite annular flow (18) the working medium partially backwards through the Ventilation channel (13) diverts into the chamber (Fig. 7).