DE19706652A1 - Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Kupplung und hydrodynamische Kupplung - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Kupplung und hydrodynamische KupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen
Kupplung, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbergriff des
Anspruchs 1 ferner eine hydrodynamische Kupplung, im einzelnen mit den
Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Hydrodynamische Kupplungen zur Drehmomentenübertragung sind in einer
Vielzahl von Ausführungen, beispielsweise wie in den Druckschriften
1.) CR252
2.) J.M. Voith GmbH: "Hydrodynamik in der Antriebstechnik"; Vereinigte Fachverlage Krauskopf Ingenieur Digest; Mainz 1987.
beschrieben, bekannt. Derartige Kupplungen umfassen wenigstens zwei koaxial zueinander angeordnete Schaufelräder - ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad, welche miteinander wenigstens einen torusförmigen Arbeitsraum bilden. Das Primärschaufelrad fungiert dabei als Pumpenrad und das Sekundärschaufelrad als Turbinenrad. Das Primärschaufelrad ist mit einer wenigstens mittelbar mit einer Antriebsmaschine koppelbaren Antriebswelle drehfest verbindbar. Das Sekundärschaufelrad ist mit einer wenigstens mittelbar mit einer anzutreibenden Maschine koppelbaren Abtriebswelle drehfest verbindbar. Zur Übertragung von Drehmoment sind die Arbeitsräume mit Betriebsmittel befüllbar. Das Betriebsmittel wird aufgrund der Primärschaufelradrotation während des Betriebes der Kupplung umgewälzt und erzeugt an der Beschaufelung des Sekundärschaufelrades ein Reaktionsmoment. Dieser Kreislauf an Betriebsmittel zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad wird auch als Arbeitskreislauf bezeichnet. Dabei wird jedoch nicht die gesamte Strömungsenergie in Reaktionsmoment umgewandelt, sondern nur ein Teil, während der restliche Anteil in Wärme umgesetzt wird. Die Kühlung des Betriebsmittels während des Betriebes der Kupplung kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Denkbar ist ein, dem Arbeitskreislauf zugeordneter Kühlkreislauf, über welchen während des Betriebes fortlaufend ein Teil des Betriebsmittels geführt wird. Beispielsweise kann dazu das erwärmte Betriebsmittel über entsprechende Öffnungen in den Schaufelrädern und über Düsen in eine mit der Drehzahl des Primärschaufelrades rotierende Pumpschale gelangen. Dort wird das Betriebsmittel von einem gegen die Drehrichtung stehenden Staurohr aufgenommen. Das Staurohr greift in Einbaulage oberhalb der Kupplungsachse in die Pumpschale ein. Aufgrund der Druckverhältnisse reicht die Strömungsenergie des Betriebsmittels, welches über das Staurohr aufgenommen wird, aus, um es ohne zusätzliche Hilfsmittel über eine Kühleinrichtung, einen Kühler oder einen Wärmetauscher der Kupplung wieder zuzuführen. Zu diesem Zweck ist dem Arbeitskreislauf während des Betriebes ein geschlossener Kühlmittelkreislauf zugeordnet.
1.) CR252
2.) J.M. Voith GmbH: "Hydrodynamik in der Antriebstechnik"; Vereinigte Fachverlage Krauskopf Ingenieur Digest; Mainz 1987.
beschrieben, bekannt. Derartige Kupplungen umfassen wenigstens zwei koaxial zueinander angeordnete Schaufelräder - ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad, welche miteinander wenigstens einen torusförmigen Arbeitsraum bilden. Das Primärschaufelrad fungiert dabei als Pumpenrad und das Sekundärschaufelrad als Turbinenrad. Das Primärschaufelrad ist mit einer wenigstens mittelbar mit einer Antriebsmaschine koppelbaren Antriebswelle drehfest verbindbar. Das Sekundärschaufelrad ist mit einer wenigstens mittelbar mit einer anzutreibenden Maschine koppelbaren Abtriebswelle drehfest verbindbar. Zur Übertragung von Drehmoment sind die Arbeitsräume mit Betriebsmittel befüllbar. Das Betriebsmittel wird aufgrund der Primärschaufelradrotation während des Betriebes der Kupplung umgewälzt und erzeugt an der Beschaufelung des Sekundärschaufelrades ein Reaktionsmoment. Dieser Kreislauf an Betriebsmittel zwischen Primär- und Sekundärschaufelrad wird auch als Arbeitskreislauf bezeichnet. Dabei wird jedoch nicht die gesamte Strömungsenergie in Reaktionsmoment umgewandelt, sondern nur ein Teil, während der restliche Anteil in Wärme umgesetzt wird. Die Kühlung des Betriebsmittels während des Betriebes der Kupplung kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Denkbar ist ein, dem Arbeitskreislauf zugeordneter Kühlkreislauf, über welchen während des Betriebes fortlaufend ein Teil des Betriebsmittels geführt wird. Beispielsweise kann dazu das erwärmte Betriebsmittel über entsprechende Öffnungen in den Schaufelrädern und über Düsen in eine mit der Drehzahl des Primärschaufelrades rotierende Pumpschale gelangen. Dort wird das Betriebsmittel von einem gegen die Drehrichtung stehenden Staurohr aufgenommen. Das Staurohr greift in Einbaulage oberhalb der Kupplungsachse in die Pumpschale ein. Aufgrund der Druckverhältnisse reicht die Strömungsenergie des Betriebsmittels, welches über das Staurohr aufgenommen wird, aus, um es ohne zusätzliche Hilfsmittel über eine Kühleinrichtung, einen Kühler oder einen Wärmetauscher der Kupplung wieder zuzuführen. Zu diesem Zweck ist dem Arbeitskreislauf während des Betriebes ein geschlossener Kühlmittelkreislauf zugeordnet.
Im stationären Zustand befindet sich immer eine konstante Menge
Betriebsmittel in der Kupplung und im Kühlkreislauf. Diesem Kreislauf wird
keine Flüssigkeit zugeführt oder entnommen. Eine Erhöhung oder
Verminderung der Drehzahl der Arbeitsmaschine wird erzielt, indem der
Kupplung Betriebsmittel zugeführt oder entnommen wird. Zu diesem Zweck
sind den Arbeitsräumen des weiteren eine Zulaufleitung oder -kanal und ein
Ablauf bzw. eine Ablaufleitung- oder Kanal zum Zweck des Befüllens und
Entleerens zugeordnet. Die Zu- und die Ablaufleitung sind mit einer externen
Betriebsmittelversorgungsanlage, beispielsweise in Form eines
Betriebsmitteltanks, gekoppelt. Die Zuordnung der Zu- und Ablaufleitungen zu
den Arbeitsräumen kann separat vom Kühlkreislauf oder aber unter Nutzung
der Leitungen bzw. Kanäle des Kühlkreislaufes erfolgen.
Andere Möglichkeiten des Austausches oder der Kühlung des im Arbeitsraum
befindlichen Betriebsmittels sind denkbar, beispielsweise die volumetrische
Kühlung, d. h. der Austausch des Betriebsmittels im Arbeitskreislauf durch
gleichzeitige Entnahme einer bestimmten Menge an erwärmten Betriebsmittel
erwärmten Betriebsmund Einspeisung von Betriebsmittel geringerer Temperatur in der
entsprechenden Menge.
Ein wesentliches Problem hydrodynamischer Kupplungen besteht darin, daß
je nach Einsatzzweck bei Inbetriebnahme bzw. Aktivierung aufgrund der
Rotation der Läuferteile der Kupplung in einem Gehäuse die Gefahr besteht,
die Kupplung nicht exakt zu be- sondern zu überfüllen, da ein bestimmter
Füllungsgrad nur sehr schwer genau eingehalten werden kann. In diesem Fall
sind dann durch zusätzliche Panschverluste zwischen den Läuferteilen selber,
d. h. den einzelnen Schaufelrädern, und dem Gehäuse und den Läuferteilen
eine Verschlechterung des Wirkungsgrades und eine zunehmende
Undichtheit an den einzelnen Labyrinthen, d. h. den
Betriebsmittelführungsleitungen, zu verzeichnen. Eine Lösung, welche zur
Vermeidung dieser Nachteile eine zusätzliche Entleerleitung vom Gehäuse
zum Tank vorsieht, ist nicht wünschenswert. Zur Vermeidung des Überfüllens
wird daher die Zulaufleitung bzw. die Stelleinrichtung zur Steuerung des
Zulaufes über ein Füllsignal angesteuert. Als Füllsignal fungiert dabei
beispielsweise der Druck in der Ablaufleitung. Dieser wird über eine
Einrichtung zur Erfassung des aktuellen Druckwertes in der Ablaufleitung aus
dem Arbeitsraum gemessen. Über einen Druckschalter wird bei
Überschreitung eines bestimmten Druckes die Anlage elektrisch verriegelt, so
daß eine Zufuhr von weiterem Betriebsmittel verhindert wird. Das Problem bei
einer derartigen Lösung besteht jedoch darin, daß dieses Signal zum einen
aufgrund der unterschiedlicher Randbedingungen sehr ungenau ist und des
weiteren oftmals nicht ausreicht, um ein Überfüllen der Kupplung zu
verhindern. Der Druckschalter selbst muß dazu bei Inbetriebnahme immer
sehr exakt eingestellt werden und ist zudem den Druckspitzen durch das
geöffnete Füllventil in der Zulaufleitung ausgesetzt. Zur Verdeutlichung dieser
Problematik: Im Einzelnen wird mit der Einrichtung zur Erfassung des Druckes
während einer Zeitdauer vom unbefüllten Zustand der Kupplung bis zur
maximalen Befüllung der Kupplung fortlaufend ein bestimmter Druckwert in
der Ablaufleitung ermittelt. Dieser Druckwert nimmt stetig zu. Eine deutliche
Anstiegsänderung in einer Kennlinie für den Druck in Abhängigkeit der
Kupplungsfüllung erfolgt erst im Bereich einer Überfüllung, d. h. einer
Kupplungsfüllung < 100%. Jeder Druckwert ist somit proportional zu einem
bestimmten Füllungsgrad. Zur Ermittlung einer Vollfüllung muß daher ein
entsprechender Druckwert erfaßt werden. Toleranzen können in die Ermittlung
mit eingearbeitet werden. Es verbleibt somit nur ein geringer Druckbereich, in
welchem auf eine Überfüllung geschlossen werden kann. Innerhalb dieses
begrenzten Druckbereiches ist eine Ansteuerung des Druckschalters
notwendig. Da der ermittelte Druckwert in der Leitung jedoch noch durch eine
Reihe weiterer Randfaktoren beeinflußt werden kann, entspricht häufig der
erfaßte Druckwert nicht dem entsprechend dem theoretisch zugeordneten
Füllungsgrad. Ein frühzeitiger Abbruch der Befüllung bei einem
Befüllungsgrad < 100% oder Überfüllungen sind dann die Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer hydrodynamischen Kupplung derart weiterzuentwickeln, daß die
Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Im Einzelnen ist ein
wirksamer, für unterschiedliche Einbaubedingungen geeigneter und schnell
ansprechbarer Schutz gegenüber Überfüllung zu realisieren. Die
erfindungsgemäße Lösung soll sich durch einen geringen konstruktiven und
steuer- bzw. regelungstechnischen Aufwand auszeichnen. Die konstruktive
Ausführung zur Realisierung des Überfüllschutzes sollte des weiteren sehr
störunanfällig sein und einen maximal zulässigen Füllungsgrad, welcher dem
allgemein maximal zulässigen oder einem frei definierbaren Füllungsgrad
entsprechen kann, möglichst genau und sehr schnell erfassen sowie darauf
reagieren können.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1
gekennzeichnet. Die konstruktive Ausgestaltung ist durch die Merkmale des
Anspruchs 4 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den
Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird eine hydrodynamische Kupplung, umfassend
wenigstens zwei Schaufelräder, ein Primärschaufelrad und ein
Sekundärschaufelrad, die miteinander wenigstens einen torusförmigen
Arbeitsraum bilden, derart betrieben, daß nur noch zwei
Füllungsgradzustände - ein erster Füllungsgradzustand, welcher den Zustand
der Nichtfüllung und der Teilfüllung umfaßt, und ein zweiter
Füllungsgradzustand, der den maximal zulässigen Füllungsgrad beschreibt,
unterschieden werden, wobei dem ersten Füllungsgradzustand ein bestimmter
erster, sehr geringer erster Druckwert zugeordnet ist und dem zweiten
Füllungsgradzustand ein zweiter, gegenüber dem ersten Druckwert erhöhter
Druck. Der Arbeitsraum wird dazu mit einem Stauraum gekoppelt. In einem
bestimmten Verhältnis zum Füllungsgrad der Kupplung gelangt das
Betriebsmittel vom Arbeitsraum in den Stauraum. Im Stauraum wird der
Betriebsmittelstand über eine Staudruckerzeugungseinrichtung abgegriffen.
Diese ist wenigstens mittelbar mit einer Einrichtung zur Beeinflussung der
Zulaufmenge zum Arbeitsraum, im allgemeinen einer Stelleinrichtung einer
Ventileinrichtung gekoppelt. Die Staudruckerzeugungseinrichtung arbeitet
sozusagen nach dem Schwarz-Weiß-Prinzip. In einem ersten
Füllungsgradzustand wird kein oder nur ein sehr geringer, im wesentlichen
konstanter Druck erzeugt und in einem zweiten Füllungsgradzustand ein
gegenüber dem ersten Füllungsgradzustand wesentlich erhöhter Druck. Erst
bei Auftreten des erhöhten Druckes wird die Einrichtung zur wenigstens
mittelbaren Beeinflussung der Zulaufmenge, im allgemeinen ein Stellglied
einer der Zulaufleitung zugeordneten Ventileinrichtung angesteuert und die
Betriebsmittelzufuhr reduziert oder unterbrochen. Erfindungsgemäß wird somit
jeweils nur den Betriebszuständen Nicht- oder Teilfüllung und Vollfüllung ein
entsprechendes Drucksignal zugeordnet. Wichtig dabei ist, daß beim
Übergang vom einen in den anderen Zustand ein ausgeprägter Signalsprung
erzeugt wird, welcher sicher erkennbar ist. Dadurch wird erreicht, daß
unabhängig von zusätzlichen Störgrößen bei der Betriebsmittelzufuhr, ein
Überfüllen sicher erkennbar ist. Insbesondere ist dieses System nicht anfällig
gegenüber Druckstößen durch das der Beeinflussung der Zulaufmenge
dienende Füllventil. Eine exakte Einstellung des Druckschalters bei
Inbetriebnahme kann entfallen. Eine Optimierung des Systems erübrigt sich.
Das Verfahren zeichnet sich durch eine einfach realisierbare und genaue
Ermittlung einer Überschreitung eines maximalen Füllungsgrades mittels einer
sogenannten Schwarz-Weiß-Erkennung aus.
In der Regel wird der maximal zulässige Füllungsgrad dem tatsächlichen,
maximal zulässigen Füllungsgrad entsprechen. Dieser beträgt im allgemeinen
100%. Denkbar ist es jedoch auch, den maximal zulässigen Füllungsgrad
derart zu definieren, daß dieser einem bestimmten, für den konkreten
Einsatzzweck vorbestimmbaren einzuhaltenden Füllungsgrad entspricht.
Dieser einzuhaltende Füllungsgrad kann durch jede beliebige Teilfüllung
bezogen auf den maximal zulässigen Füllungsgrad beschrieben werden.
Vorrichtungsmäßig wird dem eigentlichen Arbeitsraum eine Fangrinne
zugeordnet, welche einen Stauraum bildet, der mit dem Arbeitsraum
wenigstens mittelbar zum Zwecke der Betriebsmittelversorgung gekoppelt ist.
Die Fangrinne ist auf einem Durchmesser angeordnet, welcher im Betrieb der
hydrodynamischen Kupplung, wenigstens eine Befüllung des Stauraumes
ermöglicht, die proportional zum Füllungsgrad Vollfüllung der
hydrodynamischen Kupplung ist. In diesen, mit dem Arbeitsraum
kommunizierenden, durch die Fangrinne gebildeten Stauraum, wird eine
Staudruckerzeugungseinrichtung, vorzugsweise in Form eines
Staudruckrohres zum Zwecke des Abtastens der Füllstandshöhe im Stauraum
eingeführt. Die Staudruckerzeugungseinrichtung ist gegenüber dem Stauraum
derart angeordnet, daß diese bzw. bei einem Staudruckrohr dessen Öffnung
bei nicht- oder nur teilbefüllter Kupplung über bzw. außerhalb dem
Betriebsmittelfüllstand im Stauraum liegt, so daß diese bei diesem
Füllungsgradzustand nicht befüllt wird. In diesem Fall wird kein Betriebsmittel
über das Staudruckrohr abgeführt und somit wird auch kein Drucksignal
erzeugt. Sobald jedoch der Füllungsgrad der Kupplung den maximal
zulässigen Füllungsgrad, d. h. in der Regel die Vollfüllung erreicht, füllt sich
auch der Stauraum derart an, daß die Staudruckerzeugungseinrichtung,
insbesondere das Staudruckrohr mit seiner Öffnung in das Betriebsmittel
hineinragt, Betriebsmittel aufnimmt und somit einen dynamischen Staudruck
von pdynamisch = (ρ/2)xv2 erzeugt.
Erfindungswesentlich dabei ist, daß das Staudruckrohr derart im Stauraum
angeordnet ist, daß dieses erst bei einem Betriebsmittelspiegel im Stauraum
welcher proportional zum maximalen Füllungsgrad der Kupplung ist, einen
hohen dynamischen Staudruck erzeugt. Während der vorherigen
Füllungsgradzustände, welche einer Nicht- oder Teilbefüllung entsprechen,
ragt die Öffnung des Staudruckrohres in einen von Betriebsmittel freien Raum
des Stauraumes hinein. In diesem Zustand wird kein Druck oder nur ein sehr
geringer Druck über die Staudruckerzeugungseinrichtung erzeugt. Dieser
geringe Druck entspricht beispielsweise dem Druck, welcher sich in einem, in
der Atmosphäre befindlichen unbefüllten und geöffneten Rohr einstellt.
Da in einem Bereich zwischen unbefüllten Zustand der hydrodynamischen
Kupplung und dem maximalen Füllungsgrad kein Drucksignal bzw. nur ein
sehr geringer Druck erzeugt wird, und erst im Zustand des maximalen
Füllungsgrades ein dynamischer Staudruck von pdynamisch = (ρ/2)xv2 erzeugt
wird, ist der Zustand des maximalen Füllungsgrades der hydrodynamischen
Kupplung leicht und ohne Fehlereinflüsse sofort erkennbar, denn es werden
nur die beiden Füllungsgradzustände unterschieden, die sich durch eine
starke Druckänderung in Form einer Druckerhöhung unterscheiden. Dieser
bzw. das daraus bildbare Drucksignal kann dann zur direkten Ansteuerung
einer Stelleinrichtung einer Einrichtung zur wenigstens mittelbaren
Beeinflussung der Durchflußmenge im Zulauf zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung, im Einzelnen des Stellgliedes einer
Ventileinrichtung, genutzt werden.
Der maximale Füllungsgrad kann einem tatsächlich maximal zulässigen
Füllungsgrad, im allgemeinen von 100%, entsprechen. Es ist jedoch auch
denkbar, den maximalen Füllungsgrad als einen für einen konkreten
Anwendungsfall einzuhaltenden Füllungsgrad zu definieren. Der maximale
Füllungsgrad, der dem festlegbar einzuhaltenden Füllungsgrad entspricht, ist
dann durch jeden Füllungsgrad kleiner dem tatsächlich maximal zulässigen
Füllungsgrad definierbar.
Die Definition des einzuhaltenden Füllungsgrades kann durch Einstellung der
Position der Staudruckerzeugungseinrichtung, insbesondere der Öffnung zur
Aufnahme des Betriebsmittels im Stauraum erfolgen. Diese kann durch
Verfahren in senkrechter Richtung, d. h. in Einbaulage durch Verfahren in
radialer und in Umfangsrichtung im Stauraum oder Verschwenken verändert
werden. Als Stellbereich kann dafür der gesamte Umfangsbereich angesehen
werden. Die Änderung der Position kann dabei für einen konkreten Einsatzfall
fest einstellbar oder aber zusätzlich während des Betriebs anpaßbar erfolgen.
Dies bietet den Vorteil, daß mit einem Überfüllschutz verschiedene
Anwendungsfälle einer hydrodynamischen Kupplung bestimmter Bauart und
Größe durch aktive Anpaßbarkeit an sich ändernde Anforderungen
abgedeckt werden können.
Eine vorteilhafte Ausführung besteht darin, auf eine separate Fangrinne zu
verzichten und die Betriebsmittelfangrinne zu nutzen. Dies bietet den Vorteil
daß auf bereits vorhandene Bauteile zurückgegriffen werden kann. Bei
Anordnung des Staudruckrohres in der Betriebsmittelfangrinne bzw. bei
Hineinragen des Staurohrendes in die Betriebsmittelfangrinne, wobei das
Staudruckrohr in einem separaten Befüllsegment, welches der
Betriebsmittelfangrinne vorgeordnet ist, wird die Erkenntnis genutzt, daß ein
Ablaufen aus der Betriebsmittelfangrinne nur solange erfolgt, bis die maximale
Füllung, d. h. der Zustand der Vollfüllung noch nicht erreicht ist.
Für die Ausgestaltung des Stauraumes, der im wesentlichen durch die
Fangrinne bestimmt wird, und der Zuordnung der Fangrinne zum
Arbeitskreislauf ergeben sich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Die Fangrinne
kann als separates Bauteil, welches mit den entsprechenden Läuferteilen zur
Zuordnung zum Arbeitsraum lösbar verbindbar ist, ausgeführt sein.
Vorzugsweise wird jedoch die Fangrinne mit einem Schaufelrad als bauliche
Einheit, d. h. in einem Stück gefertigt.
Die Staudruckerzeugungseinrichtung, welche vorzugsweise als Staudruckrohr
ausgeführt ist, weist ein, einen Öffnungsbereich tragenden Teil auf. Dieser Teil
ist vorzugsweise im wesentlichen parallel gegenüber dem sich im Stauraum
einstellenden Betriebsmittelspiegel angeordnet. Eine Anordnung geneigt oder
senkrecht dazu ist ebenfalls denkbar. Der Öffnungsbereich erstreckt sich
wenigstens zum Teil senkrecht zur radialen Richtung und in Umfangsrichtung,
wobei die Drehrichtung zu berücksichtigen ist. Vorzugsweise weist der
Öffnungsbereich vollständig in Umfangsrichtung und ist im wesentlichen
senkrecht zu dieser angeordnet.
Die erfindungsgemäße Lösung ist bei jeglicher Art von hydrodynamischen
Kupplungen mit variabler Füllung einsetzbar. Die Kupplungen können als
Einkreislaufkupplungen, welche ein Primär- und ein Sekundärschaufelrad
aufweisen, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, oder auch
als Mehrkreislaufkupplungen, bei welchem eine Mehrzahl von Primär- und
Sekundärschaufelrädern eine Vielzahl von Arbeitsräumen bilden, ausgeführt
sein. Im erstgenannten Fall kann die Fangrinne sowohl dem Primär- als auch
dem Sekundärschaufelrad oder einer Schale zugeordnet werden. Im
letztgenannten Fall ist lediglich eine Zuordnung zu einem der Schaufelräder,
im allgemeinem dem außen angeordneten Schaufelrädern aufgrund
konstruktiver Gegebenheiten möglich.
Die Kopplung zwischen Stauraum und Arbeitsraum kann vielseitig ausgeführt
sein. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung zwischen dem Innenraum der
Fangrinne und dem Arbeitsraum über wenigstens eine im Schaufelrad
eingearbeitete Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung ermöglicht einen
Übertritt von Betriebsmittel aus dem Arbeitsraum in den Stauraum. Die
Gestaltung der Durchgangsöffnung kann unterschiedlich ausgeführt sein.
Durchgangsöffnungen in Form von Durchgangsbohrungen oder Langlöchern,
welche jeweils auf einem bestimmten Durchmesser des Schaufelrades
angeordnet sind, sind denkbar. Vorzugsweise werden eine Vielzahl von
Öffnungen auf einem Durchmesser in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.
Eine Anordnung auf unterschiedlichen Durchmessern und/oder eine
Kombination der einzelnen Arten von Durchgangsöffnungen ist ebenfalls
denkbar.
Die Durchgangsöffnungen können zwischen den einzelnen Schaufeln im
Schaufelgrund oder aber in einem radial innerhalb des Schaufelrades
liegenden Bereich, welcher frei von der Beschaufelung ist, angeordnet sein.
Je nach Ausführung der Durchgangsöffnung kann die Füllung auch abhängig
von der Drehzahldifferenz, d. h. dem Schlupf zwischen dem Primär- und dem
Sekundärrad, sein, so daß auch eine zeitliche kurze Überbrückung des
Drucksignales erforderlich werden kann.
Vorzugsweise ist das die Öffnung tragende Teil des Staudruckrohres im
wesentlichen parallel zum Betriebsmittelspiegel im Stauraum angeordnet. Die
Öffnung selbst kann senkrecht oder geneigt zum Betriebsmittelspiegel
ausgeführt sein. Eine Unabhängigkeit von der Drehrichtung wird durch das
Vorsehen von wenigstens zwei, bezüglich der Ausrichtung des eine Öffnung
tragenden Teiles eines Staudruckrohres entgegengesetzt gerichteten
Staudruckrohren, welche beispielsweise durch ein Rückschlagventil
miteinander gekoppelt sein können, erzielt. Eine andere Ausführungsform
sieht zwei Staudruckrohre vor, die jeweils mit einem separaten Druckschalter
miteinander gekoppelt sind. Die Staudruckrohre tauchen derart in den durch
die Fangrinne und die äußeren Abmessungen des Schaufelrades, welchem
die Fangrinne zugeordnet ist, bestimmten Stauraum ein, daß es bei einem
maximalen Füllungsgrad einen Staudruck durch Eintauchen des
Staudruckrohres in das Betriebsmittel in der Fangrinne erzeugt. Dieser
maximale Füllungsgrad muß nicht unbedingt der Vollfüllung entsprechen. Ein
beliebiger Füllungsgrad, welcher als maximaler Füllungsgrad definiert wird, ist
ebenfalls denkbar. Dieser maximale Füllungsgrad kann entsprechend des
Einsatzfalles der hydrodynamischen Kupplung definiert werden. Das
Staudruckrohr kann zu diesem Zweck verstellbar ausgeführt sein, so daß die
Eintauchhöhe in das Betriebsmittel in der Fangrinne variierbar ist. Dies bietet
den Vorteil der Realisierung einer einfachen Anpassungsmöglichkeit des
Überfüllschutzes an unterschiedliche Anforderungen.
Eine Ausführung des die Öffnung tragenden Bauteiles in radialer Richtung ist
ebenfalls denkbar.
Die Fangrinne kann, wie bereits ausgeführt, als separate Rinne am
Kupplungsläufer ausgeführt sein, des weiteren besteht jedoch auch die
Möglichkeit, die Betriebsmitteleinfuhrrinne, d. h. die zum Zweck des Zulaufes
zum Arbeitsraum mit der Zulaufleitung gekoppelte Rinne zu nutzen. Im
letztgenannten Fall sind dazu keine weiteren konstruktiven Maßnahmen an
den Schaufelrädern der hydrodynamischen Kupplung vorzunehmen, sondern
es besteht die Möglichkeit, auf bereits vorhandene Einrichtungen
zurückzugreifen.
Das mittels dem Staudruckrohr erzeugte Drucksignal, welches zur
Ansteuerung der Stellgliedes einer Einrichtung zur Beeinflussung des
Füllungsgrades, insbesondere einer Einrichtung zur Steuerung der
Zulaufmenge zum Arbeitsraum genutzt wird, kann in einer übergeordneten
Steuer- bzw. Regeleinrichtung verarbeitet werden. Eine andere Möglichkeit
besteht in der direkten Ansteuerung des Stellgliedes über die Einrichtung zur
Erfassung einer den Füllungsgrad der Kupplung wenigstens mittelbar
charakterisierenden Größe. Die Stelleinrichtung wird dahingehend wirksam,
daß entweder die Befüllung unterbrochen oder aber reduziert wird. Da im
Regelfall das Drucksignal nicht direkt an der Stelleinrichtung wirksam wird, ist
zwischen der Einrichtung zur Erfassung des Füllungsgrades eine
Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung des Drucksignales in ein
elektrisches Steuersignal erforderlich. Vorzugsweise ist dazu ein Druckschalter
vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Realisierung eines Überfüllschutzes durch
Erkennung der Füllungsgradzustände ist bei jeglicher Art von
hydrodynamischen Kupplungen anwendbar. Vorzugsweise erfolgt die
Anwendung bei hydrodynamischen Kupplungen, deren Arbeitsräume auch
während des Betriebes der Kupplung entleerbar sind.
Zur Realisierung der Funktion Füllungsgradzustandserkennung und der
Verwendung des entsprechenden erzeugten Signales, insbesondere
Drucksignales zur Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung ist
vorzugsweise eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen. Diese umfaßt
wenigstens eine Steuereinrichtung, welche wenigstens jeweils einen ersten
Eingang und einen ersten Ausgang aufweist. Der erste Eingang der
Steuereinrichtung ist dabei mit der Staudruckerzeugungseinrichtung
wenigstens mittelbar koppelbar. Der erste Ausgang der Steuereinrichtung ist
wenigstens mittelbar mit der Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung
koppelbar. Am ersten Eingang wird daher entweder direkt der von der
Staudruckerzeugungseinrichtung erzeugte dynamische Druckwert oder aber
ein zu diesem proportionaler Wert, welcher sich hinsichtlich der Dimension
vom dynamischen Druckwert unterscheiden kann, als Signal der
Steuereinrichtung zugeführt. In der Steuereinrichtung wird beispielsweise
entweder dem ermittelten dynamischen Druckwert oder aber einer, diesem
proportionalen Größe eine Stellgröße Y zugeordnet, welche an der Einrichtung
zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum wenigstens
mittelbar wirksam wird. Dabei wird vorzugsweise lediglich dem
Eingangssignal an der Steuereinrichtung, welche dem zweiten erhöhten
Druckwert entspricht, eine Stellgröße zugeordnet. Die Steuereinrichtung
fungiert dabei als einfache Umwandlungsvorrichtung, d. h. diese ordnet einem
Eingangssignal entweder eine Stellgröße zu oder nicht. Die Stellgröße Y,
welche am Ausgang der Steuereinrichtung ausgegeben wird, kann dabei
entweder direkt an einer Betätigungseinrichtung der Einrichtung zur
Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung oder aber indirekt an dieser
Betätigungseinrichtung wirksam werden. Bei der Stellgröße Y kann es sich
dabei um eine elektrische, eine hydraulische oder pneumatische oder aber
auch eine mechanische Größe handeln.
Diese von der Steuervorrichtung ausgeführten Funktionen können entweder
durch die entsprechende Auswahl von Bauelementen und deren Koppelung
oder über eine entsprechende Mikroprozessorsteuerung realisiert werden.
Zur Erfüllung der Grundfunktion, d. h. der Füllungsgradzustandserkennung
und der Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhrmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung
können dazu beispielsweise wenigstens zwei Druckschalteinrichtungen
vorgesehen werden. Je eine Druckschaltvorrichtung ist dabei einer
Drehrichtung der Kupplung und damit einem Öffnungsbereich an der
Staudruckerzeugungseinrichtung zugeordnet. Die Druckschalter übernehmen
die Aufgabe, die Betätigungseinrichtung der Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhrmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung
elektrisch anzusteuern. Jede Druckschaltvorrichtung umfaßt dazu einen
Schalter, welcher die entsprechende Kopplung realisiert. In der ersten
Schaltposition des Schalters der Druckschalteinrichtung, in der Regel bei
Anliegen eines Füllsignales, wird die Betätigungseinrichtung der Einrichtung
zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge zum Arbeitsraum derart
angesteuert, daß Betriebsmittel zum Arbeitsraum gelangen kann. Die Freigabe
der Zufuhrleitung zum Arbeitsraum kann dabei auch stufenlos erfolgen.
Aufgrund des Drucksignales von der Staudruckerzeugungseinrichtung wird
der Schalter in eine zweite Schaltposition verbracht. In dieser zweiten
Schaltposition wird die Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhrmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung
in eine Schaltposition gebracht, in welcher die Betriebsmittelzufuhr zum
Arbeitsraum reduziert oder unterbrochen wird.
Diese direkte Ausführung der Koppelung zwischen den einzelnen
Druckschaltvorrichtungen und der Betätigungseinrichtung der Einrichtung zur
Beeinflussung der Betriebsmittelzulaufmenge zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung stellt die minimal erforderliche Ausrüstung zur
Realisierung der Steuerungsaufgabe des Überfüllschutzes dar. Zusätzlich
dazu kann im Schaltschema eine Verriegelung vorgesehen werden, welche
einen Kurzschluß auf die Leitung, welche die Einrichtung zur Beeinflussung
der Zulaufmenge mit dem Arbeitsraum verbindet, eventuell abschalten kann
d. h. die Betätigungseinrichtung wird nicht mehr elektrisch beaufschlagt.
Die Schalter der Druckschaltvorrichtung werden direkt über den mit der
Staudruckerzeugungseinrichtung erzeugten Staudruck angesteuert. Dies
bedeutet, daß entweder direkt der Staudruck am Schalter wirksam wird und
diesen betätigt, oder aber eine zum Staudruck proportionale Größe.
Vorzugsweise wird jedoch die erstere Möglichkeit realisiert.
Eine bevorzugte weitere Ausführung der vorrichtungsgemäßen Ausgestaltung
der Steuervorrichtung enthält wenigstens jeweils eine
Verzögerungseinrichtung in Form eines Verzögerungsrelais, welche den
einzelnen Druckschaltvorrichtungen nachgeschaltet ist. Dies bedeutet, daß die
Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge zum
Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung, d. h. das Füllventil, bei
Auftreten eines entsprechenden, dem maximalen Füllungsgrad
entsprechenden Signales, mit einer bestimmten Zeitdauer verzögert
geschaltet wird, um eine Überfüllen bei einem kurzfristigen betriebsbedingten
Abfallen des Druckes am Druckschalter zu verhindern. Die Zeitdauer wird
dabei möglichst gering gewählt. Vorzugsweise werden Zeitdauern von < 0 bis
5 Sekunden realisiert. Diese Zeitdauer kann entweder entsprechend dem
Einsatzfall einstellbar sein oder aber bereits durch Auslegung der
Verzögerungseinrichtungen fest vorgegeben werden. Zusätzlich können für
zusätzliche Schalt- und Sicherheitsfunktionen auch die Schließerfunktionen
von Druckschaltern verwendet werden.
Eine Ausführung mit Verzögerungseinrichtung wird jedoch bei Kupplungen mit
geregeltem Kühlmittelumlauf vorzugsweise nicht realisiert, da die Regelung
negativ beeinflußt werden könnte.
Es besteht die Möglichkeit, die Druckschaltvorrichtungen auch direkt in Reihe
zum Füllventil zu schalten, jedoch wird dabei schon bei kurzem Druckabfällen
an der Druckschaltvorrichtung die Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelmenge im Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung betätigt
und damit Betriebsmittel in den Arbeitsraum nachgefüllt.
Zum Anfahren einer Arbeitsmaschine darf die hydrodynamische Kupplung
beispielsweise nur so lange gefüllt werden, bis an einem der beiden
Druckschaltvorrichtungen ein Signal anliegt. Sollte der Arbeitsraum jedoch
trotzdem noch nicht ganz gefüllt sein, das bedeutet, das Signal von der
Staudruckerzeugungseinrichtung fällt nach einer gewissen Zeitdauer wieder
ab, wird automatisch eine Nachfüllung vorgenommen.
Zur Realisierung einer definierten Füllung der Kupplung, d. h. eines
vorgegebenen Füllungsgrades, wird die Einrichtung zur Beeinflussung der
Zulaufmenge zum Arbeitsraum, das sogenannte Füllventil, so lange während
des Anfahrvorganges geöffnet, bis die Druckschaltvorrichtung anspricht.
Danach wird der Nennbetriebspunkt abgewartet und eventuell eine
Nachfüllung bei Abfallen des Signal es von der
Staudruckerzeugungseinrichtung auf den ersten Druckwert vorgenommen.
Zusätzlich wird das Entleerventil, d. h. die Einrichtung zur Beeinflussung der
Ablaufmenge aus dem Arbeitsraum, getaktet geöffnet, bis die
Druckschaltvorrichtung die Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge
nicht mehr ansteuert. Das Füllventil wird taktweise wieder betätigt, bis die
Füllstandserkennung wieder anspricht, d. h. die
Staudruckerzeugungseinrichtung den zweiten Druckwert erzeugt. Durch
ständige Überwachung des Füllungsgrades und durch ständige Reaktion auf
den Füllungsgrad wird sichergestellt, daß der gewünschte definierte
Füllungsgrad eingestellt wird. Der definierte Füllungsgrad hängt jedoch von
der Stellung der Staudruckerzeugungseinrichtung,insbesondere dem
Öffnungsbereich im Stauraum ab. Die Position der
Staudruckerzeugungseinrichtung im Stauraum bzw. deren Öffnungsbereich
gegenüber dem Stauraum legt dabei jeweils einen fest definierten maximal
zulässigen Füllungsgrad dar. Dieser beträgt im allgemeinen den maximal
zulässigen Füllungsgrad von 100%, kann jedoch auch einen bestimmten
Teilfüllungsgrad beschreiben. Denkbar ist auch eine Einstellbarkeit des
maximal zulässigen Füllungsgrades indem die
Staudruckerzeugungseinrichtung im Stauraum verstellbar angeordnet wird.
Bei Kupplungsausführungen, bei welchen dem Arbeitsraum ein
Kühlmittelkreislauf während des Dauerbetriebes zum Zwecke der Kühlung
zugeordnet ist, d. h. ein Teil des Betriebsmittels wird während des Betriebes
aus dem Arbeitsraum abgegeben und über einen Kreislauf diesem wieder
zugeführt, und diesem Kreislauf jeweils separat eine Zu- und eine
Ablaufleitung zum Zwecke der volumetrischen Kühlung zuschaltbar sind,
beispielsweise über entsprechende Ventileinrichtungen, wird nach
Ansprechen der Temperaturüberwachung für den Betriebsmittelaustausch
zunächst das Entleerventil im Auslaß aus dem Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung geöffnet und nach einer einstellbaren Zeitdauer,
welche auch gleich Null sein kann, auch das Füllventil zugeschaltet. In diesem
Fall wird dem Arbeitskreislauf Betriebsmittel entnommen und gleichzeitig
neues gekühltes Betriebsmittel zugeführt. Spricht während dieses
Betriebsmittelaustausches das Signal für die Füllungsgradzustandserkennung
an, d. h. wird ein zweiter erhöhter Druckwert an der
Staudruckerzeugungseinrichtung erzeugt, wird die Einrichtung zur
Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum, d. h. das Füllventil für die
noch eingestellte Zeit geschlossen, um ein Überfüllen zu verhindern. Ist die
Temperatur unter einen zulässigen Grenzwert gefallen, wird die Kupplung
wieder, wie beim Anfahren definiert, gefüllt, d. h. die Einrichtung zur
Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge zum Arbeitsraum wird so
geschaltet, daß die Betriebsmittelversorgung mit dem Arbeitsraum gekoppelt
ist, wobei nach Auftreten eines Signales für den zweiten Druckwert an der
Zustandserkennungseinrichtung das Füllventil wieder geschlossen wird.
Zur Realisierung der einzelnen Steuerungsaufgaben können zusätzlich die
Anlaufzeit, die Leistungsaufnahme als Funktion der Zeit, die
Betriebsmediumstemperatur zu Stör- oder Warnungsmeldungen führen, die
als weitere Eingangsgrößen zur Ansteuerung der Betätigungseinrichtungen
der einzelnen Ventile mit berücksichtigt werden müssen. Des weiteren kann
auch die Kupplungsfüllzeit zu einer Meldung führen, wenn ein bestimmter
vordefinierbarer Wert überschritten wird.
Die Ventileinrichtungen zur Beeinflussung des freizugebenden Querschnittes
in der Zu- bzw. Auslaßleitung des Arbeitsraumes können mechanisch,
elektromotorisch, elektromagnetisch, hydro- oder pneumostatisch betätigt
werden. Zur Ansteuerung der Betätigungseinrichtungen ist dabei zwischen
Staudruckerzeugungseinrichtung und Betätigungseinrichtung wenigstens eine
Signalumwandlungseinrichtung vorzusehen.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist nachfolgend anhand von
Figuren erläutert. Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:
Fig. 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Ausführung einer
hydrodynamischen Kupplung mit Überfüllschutz am
Beispiel einer Kupplung mit zwei Arbeitskreisläufen und
ein Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise des
Überfüllschutzes;
Fig. 2a und 2b verdeutlichen anhand einer Ausführung aus dem Stand
der Technik und einem Diagramm die Problematik der
Verwendung eines im Kreislauf erfaßten Druckwertes zur
Ansteuerung des Füllventiles;
Fig. 3a und 3b verdeutlichen erfindungsgemäße Ausführungen einer
Fangrinne-Staudruckrohr-Anordnung;
Fig. 4a bis 4b verdeutlichen konkrete Ausführungen erfindungsgemäß
gestalteter Fangrinne-Staudruckrohr-Anordnungen;
Fig. 5a und 5b verdeutlichen eine Ausführung des Anschlusses von
Leitungen an das Staudruckrohr;
Fig. 6a und 6b verdeutlichen Ausführungen zur Druckwerteerfassung im
Bereich der Betriebsmittelfangrinne;
Fig. 7a bis 7d verdeutlichen anhand vereinfachter Steuerschemas die
vorrichtungsmäßige Ausgestaltung zur Realisierung der
Steuerfunktionen;
Fig. 8a und 8b verdeutlichen anhand von Signalflußbildern die
Funktionsweise während des Anfahrvorganges und
während der Kühlung am Beispiel der volumetrischen
Kühlung im Dauerbetrieb;
Fig. 9 verdeutlicht anhand von Diagrammen die in der Fig. 8a
beschriebene Funktionsweise.
Zur Verdeutlichung der Problematik der Ausführungen gemäß des Standes
der Technik sind in die Fig. 2a und 2b das Funktionsschema einer
gattungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung, hier am Beispiel einer
Kupplung mit zwei Arbeitskreisläufen und zugeordnetem geschlossenen
Betriebsmittelkühlkreislauf, sowie eine Kennlinie zur Darstellung der
Abhängigkeit des momentanen Druckes p in den Ablaufleitungen vom
Füllungsgrad der Kupplung dargestellt.
Die Fig. 2a verdeutlicht in vereinfachter Darstellung ein Funktionsschema
einer aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen
hydrodynamischen Kupplung 1, welche als Doppelkreislaufkupplung mit
geschlossenem Betriebsmittelumlauf in einem geschlossenem Kühlkreislauf
ausgeführt ist. Diese Kupplung 1 umfaßt dazu im dargestellten Fall zwei
Schaufelräder, ein Primärschaufelrad 2 und sein Sekundärschaufelrad 3,
welche miteinander wenigstens zwei torusförmige Arbeitsräume 4 und 5
bilden. Das Primärschaufelrad 2 ist über ein Antriebswelle 6 wenigstens
mittelbar mit einer hier im einzelnen nicht dargestellen Antriebsmaschine
koppelbar. Das Sekundärschaufelrad ist mit einer Abtriebswelle 7 zur
Kopplung mit der Abtriebsseite drehfest verbindbar.
Die beiden torusförmigen Arbeitsräume 4 und 5 sind mit einem Betriebsmittel
befüllbar. Als Betriebsmittel können dabei Öl oder Wasser verwendet werden.
Das Betriebsmittel wird im Betrieb der hydrodynamischen Kupplung als
Drehmomentenübertragungseinrichtung in den torusförmigen Arbeitsräumen 4
und 5 umgewälzt und bildet somit zwischen den beiden Schaufelrädern, dem
Primärschaufelrad 2 und dem Sekundärschaufelrad 3 jeweils einen
geschlossenen Arbeitskreislauf 9.1 und 9.2.
Zur Abfuhr der in den Arbeitskreisläufen 9.1 und 9.2 anfallenden Wärme ist
dem Arbeitskreislauf ein Kühlmittelkreislauf 10 zugeordnet. Das Betriebsmittel
wird über hier im einzelnen nicht dargestellte Öffnungen im Bereich des
äußeren Durchmessers DAS der Primärschaufelräder während des Betriebes
der hydrodynamischen Kupplung 1 in eine drehfest mit dem
Primärschaufelrad 2 gekoppelten Pumpschale 11 abgegeben. Die
Pumpschale 11 ist dabei in radialer Richtung bezogen auf die
Kupplungsachse A im Bereich des äußeren Umfanges UAS der beiden
Schaufelräder 2 und 3 angeordnet. In der Pumpschale 11 wird das
Betriebsmittel von wenigstens einem, gegen die Drehrichtung stehenden
Staudruckrohr 12 aufgenommen. Zu diesem Zweck ragt dieses in Einbaulage
der hydrodynamischen Kupplung 1 oberhalb der Kupplungsachse A in die
Pumpschale 11 hinein. Dieses Staudruckrohr 12 ist Bestandteil des
Kühlmittelkreislaufes 10 und mündet in eine Leitung 13, welche als
Auslaßleitung aus der Pumpschale 11 und gleichzeitig als Zulaufleitung zu
einer Kühleinrichtung 14, welche als Kühler oder als Wärmetauscher
ausgeführt sein kann, fungiert. Die Kühleinrichtung 14 ist über eine Leitung 15
mit einer Betriebsmitteleinfuhrrinne 16 zu den Arbeitsräumen 4 bzw. 5
verbunden. Im dargestellten Fall handelt es sich bei dem Kühlmittelkreislauf
10 um einen geschlossenen Kreislauf. Der Leitungsverlauf dieses Kreislaufes
10 kann auch zur Befüllung und Entleerung der torusförmigen Arbeitsräume 4
bzw. 5 genutzt werden. Zu diesem Zweck sind den Arbeitsräumen 4 bzw. 5
wenigstens mittelbar über den Kühlmittelkreislauf 10 eine Zufuhrleitung 17 und
eine Abführleitung 18, welche mit einem Betriebsmitteltank 19 gekoppelt sind,
zugeordnet. Die Zuschaltbarkeit dieser einzelnen Leitungen, hier der
Zufuhrleitung 17 und der Abführleitung 18 erfolgt über entsprechende
Vorrichtungen in Form von Ventileinrichtungen. Die Zuschaltung der
Ablaufleitung 18 erfolgt mittels einem als Entleerventil fungierenden
Schaltventil, beispielsweise in Form eines 2/2-Weg-Ventils 20. Die
Zuschaltung der Zulaufleitung 17 erfolgt über ein als Füllventil fungierendes
Schaltventil in Form eines 3/2-Wege-Ventiles 21.
Im stationären Zustand befindet sich immer eine konstante Menge
Betriebsmittel in der Kupplung 1, d. h. in den beiden torusförmigen
Arbeitsräumen 4 bzw. 5 und im Kühlmittelkreislauf 10. Diesem
Kühlmittelkreislauf 10 wird dann keine Flüssigkeit zugeführt oder entnommen.
Eine Erhöhung oder Verminderung der Drehzahl der Arbeitsmaschine wird
erreicht, indem der Kupplung durch Füll- oder Entleerventile, hier über die
Zuschaltung der einzelnen Zuführ- und Abführleitungen 17 und 18
Betriebsmittel zugeführt oder entnommen werden kann. Die Befüllung erfolgt
über die Zuführleitung 17 aus einem Betriebsmitteltank 19, in die Zulaufleitung
15, welche über eine Betriebsmitteleinfuhrrinne 16 mit dem torusförmigen
Arbeitsräumen 4 bzw. 5 gekoppelt ist. Die Beeinflussung der Füllmenge
erfolgt dabei über das 3/2-Wege-Ventil 21, welches in einer ersten
Schaltstellung I21 die Zufuhrleitung 15 zur Betriebsmitteleinfuhrrinne 16 von
der Zulaufleitung 17 entkoppelt und in einer zweiten Schaltstellung II21 die
Zulaufleitung 17 mit der Zufuhrleitung 15 verbindet.
Zur Vermeidung der Überschreitung eines maximal zulässigen Füllungsgrades
der hydrodynamischen Kupplung 1, insbesondere der Arbeitsräume 4 bzw. 5
ist der Ablaufleitung, insbesondere der Leitung 13 im Kühlmittelkreislauf 10, in
welchem während des Betriebes zur Wärmeabfuhr ein Teil des Betriebsmittels
aus dem Arbeitskreislauf 9.1 bzw. 9.2 über einen Kühler wieder zurück in den
Arbeitskreislauf geführt wird, eine Einrichtung zur Erfassung des Druckes
p zugeordnet. Diese Einrichtung ist hier mit 23 bezeichnet. Während des
Betriebes der hydrodynamischen Kupplung 1 baut sich mit zunehmender
Drehzahl der Antriebsmaschine durch Abgabe des Betriebsmittels in die
Pumpschale 11 ein sich zunehmend erhöhender Druck p auf. Dieser Druck p,
welcher dann im Kühlmittelkreislauf 10, insbesondere in der Leitung 13
anliegt, wird zur Realisierung eines Überlastschutzes verwendet. Dabei wird
bei der Ausführung aus dem Stand der Technik die Erkenntnis genutzt daß
bei Überschreitung des zulässigen maximalen Füllungsgrades der Druck p in
der Leitung 13 ebenfalls erhöht wird. Dieser Druck wird abgegriffen und als
Stellsignal zur Ansteuerung einer Stelleinrichtung 25 am 3/2-Wege-Ventil 21
genutzt. Über den Druck wird somit die Zufuhr von Betriebsmittel aus dem
Betriebsmitteltank 19 über die Zulaufleitung 17 zur Betriebsmitteleinfuhrrinne
16 an der hydrodynamischen Kupplung 1 gesteuert. Die Ansteuerung selbst
erfolgt in der Regel elektromagnetisch, d. h. das Drucksignal muß über eine
Wandlungseinrichtung in ein entsprechendes elektrisches Stellsignal
umgewandelt werden. Die Funktion der Umwandlung wird von einem, hier im
einzelnen nicht dargestellten Druckschalter ausgeführt. Dieser muß jedoch bei
Inbetriebnahme exakt eingestellt werden und ist zudem den Druckspitzen
durch das geöffnete 3/2-WegeVentil 21 ausgesetzt.
In der Fig. 2b ist dazu ein Diagramm, in welchem der Druck p in
Abhängigkeit von der Kupplungsfüllung bzw. vom Füllungsgrad in %
aufgetragen ist, dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß erst ab einer
Kupplungsfüllung, welche dem maximalen Füllungsgrad entspricht, der in der
Regel 100% beträgt, eine Änderung der Druckwerte in den Leitungen
dahingehend zu verzeichnen ist, daß die Druckwertkurve einen vergrößerten
Anstieg aufweist. Im Bereich eines Kupplungsfüllungsgrades von 0% bis 100
% nimmt der erzeugte Druck p im Leitungssystem im wesentlichen stetig zu.
Diese stetige Zunahme ist auch noch im Bereich des maximal zulässigen
Kupplungfüllungsgrades von 100% vorliegend. Erst ab diesem Füllungsgrad,
d. h. bei einer Überfüllung, ändert sich der Druck p dahingehend, daß eine
steilere Zunahme bzw. ein stärkeres Ansteigen zu verzeichnen ist. Um bereits
bei Vollfüllung aktiv reagieren zu können, ist das Verbindungsglied zwischen
der Einrichtung zur Erfassung des Druckes p und dem Stellglied zur
Beeinflussung der Zulaufmenge zur hydrodynamischen Kupplung hinsichtlich
seiner Reaktion auf einen geringen Bereich beschränkt. Nur bei Auftreten
eines Druckes p mit einer Größe, der im angegebenen Bereich liegt, erfolgt
eine Ansteuerung der Stelleinrichtung. Dieser Druckwert muß jedoch
möglichst genau von der Erfassungseinrichtung ermittelt werden. Zusätzliche
Störgrößen, welche den Druckwert im System beeinflussen können, können
dabei bereits das zu ermittelnde Ergebnis verfälschen. Mit einem derartigen
System ist es daher schwierig, den Zeitpunkt der Kupplungsvollfüllung, d. h.
des maximal zulässigen Füllungsgrades, exakt zu ermitteln und gleichzeitig
durch schnelle Reaktion, insbesondere durch Ansteuerung des Stellgliedes
zur Beeinflussung der Zulaufmenge zu den Arbeitsräumen ein Überfüllen zu
vermeiden. Diese Ansteuerung arbeitet somit sehr ungenau und ist sehr
fehlerbehaftet.
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Lösung zur Realisierung des
Überfüllschutzes anhand einer hydrodynamischen Kupplung, wie in Fig. 2
beschrieben, dargestellt. Der Grundaufbau der hydrodynamischen Kupplung
1 entspricht;dabei im wesentlichen dem, wie in der Fig. 2a beschrieben. Für
gleiche Elemente werden daher gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die hydrodynamische Kupplung 1 umfaßt auch hier einen dem
Arbeitskreislauf zugeordneten Kühlkreislauf 10, sowie den Arbeitsräumen 4
bzw. 5 zugeordnete Zulauf- bzw. Ablaufleitungen 17 bzw. 18.
Erfindungsgemäß ist dem Arbeitsraum bzw. den Arbeitsräumen 4 bzw. 5 eine
sogenannte Fangrinne 26 zugeordnet, welche vorzugsweise in Umlaufrichtung
der hydrodynamischen Kupplung 1 verläuft und sich bezogen auf die
Kupplungsachse A in radialer Richtung in einem Bereich angeordnet ist,
welcher bezogen auf die Abmessungen in radialer Richtung sich maximal
über den maximalen Durchmesser des Arbeitsraumes 4 bzw. 5 erstreckt.
Diese Fangrinne 26 ist mit dem Arbeitsraum 4 bzw. 5 in kommunizierender
Weise verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise in Form einer
Durchgangsöffnung 27, welche verschiedenartig ausgeführt sein kann und in
radialer Richtung in einem Bereich zwischen einem äußeren Durchmesser der
Rinne dra, welcher der radial äußeren Begrenzung der Fangrinne 26 entspricht,
und dem, die Fangrinne in radialer Richtung mit dem kleinsten Durchmesser
begrenzenden Bereichen, beispielsweise den Flächen 29 und 30 in das
Primärschaufelrad 2 eingearbeitet ist. Die Durchgangsöffnungen 27 können
entweder im schaufelfreien, radial innenliegenden Bereich des
Primärschaufelrades 2 oder aber vorzugsweise im Schaufelgrund des
beschaufelten Teiles 31 des Primärschaufelrades 2 angeordnet sein. Die
Anordnung der Fangrinne 26 und der Durchgangsöffnung 27 gegenüber dem
Schaufelrad ist dabei abhängig von der gewünschten Befüllung in
Abhängigkeit des Füllungsgrades der Kupplung 1. Die Durchgangsöffnungen
27 können dabei als Durchgangsbohrungen, welche in kreisrunder oder aber
in Form von Langlöchern ausgeführt sind, welche sich vorzugsweise über
wenigstens einen Teil des Umfanges des Schaufelrades auf einem
bestimmten Durchmesser erstrecken, ausgeführt sein.
Der Füllungsstand in dem durch die Fangrinne 26 beschriebenen Stauraum
40, welcher durch den Füllungsgrad in der hydrodynamischen Kupplung 1,
insbesondere den Arbeitsräumen 4 bzw. 5 und die Gestaltung der
Durchgangsöffnungen 27 bestimmt wird, wird mittels eines Staudruckrohres
32 abgegriffen. Das Staudruckrohr 32 ist dabei derart ausgeführt und
angeordnet, daß eine Befüllung mit Flüssigkeit erst ab einem Füllstand 34 in
der Fangrinne 26 erfolgt, welcher einem maximal zulässigen Füllungsgrad in
den Arbeitsräumen 4 bzw. 5 entspricht. Durch die Füllung des
Staudruckrohres 32 wird ein sogenannter Staudruck pdynamisch erzeugt, welcher
einem zweiten, gegenüber einem ersten Druckwert p1 ohne Befüllung des
Staudruckrohres 32 mit Betriebsmittel erhöhten Druckwert p2 entspricht, als
Stellgröße für die Beaufschlagung des 3/2-Wegeventils 21 zur Beeinflussung
der Zufuhrmenge an Betriebsmittel zum Arbeitskreislauf 9.1 bzw. 9.2 dient.
Der maximal zulässige Füllungsgrad entspricht dabei vorzugsweise einem
maximalen Füllungsgrad von 100%.
Bei Teilbefüllung, d. h. einem Füllungsgrad geringer als der maximal zulässige
Füllungsgrad erfolgt zwischen der Fangrinne 26 und den Arbeitsräumen 4
bzw. 5 ebenfalls ein Betriebsmittelaustausch, allerdings wird kein Staudruck
pdynamisch oder nur ein vernachlässigbar geringer Druck p1 im Staudruckrohr 32
erzeugt. In diesem Fall wird kein Signal zur Beaufschlagung der
Stelleinrichtung des 3/2-Wegeventiles 21 abgegeben. Lediglich bei Erreichen
der maximal zulässigen Füllmenge wird dieses Signal erzeugt.
Die maximal zulässige Füllmenge kann dabei durch die obere
Befüllungsgrenze, einem Füllungsgrad von 100% bestimmt werden, oder aber
frei wählbar zwischen einem Füllungsgrad von 0% und 100% sein.
Entsprechend des Füllungsgrades ist immer die Öffnung des Staudruckrohres
32 im mit Betriebsmittel befüllbaren und einen Betriebsmittelstand 34
erreichenden Stauraum 40 anzuordnen.
In der Fig. 1b ist zu der erfindungsgemäßen Ausführung die Abhängigkeit
der ermittelten Staudruckwerte von der Kupplungsfüllung in einem Diagramm
aufgetragen. Daraus wird ersichtlich, daß bei Teilfüllung, d. h. einem
Betriebszustand der hydrodynamischen Kupplung 1, bei welchem der
Flüssigkeitsstand 34 im Stauraum 40 der Fangrinne 26 unterhalb des
Staudruckrohres 32 liegt ein Druckwert p im Staudruckrohr 32 ermittelt wird
welcher im wesentlichen dem Luftdruck entspricht. Erst bei Eintauchen des
Staudruckrohres 32 in das im Stauraum 40 befindliche Betriebsmittel und der
Erzeugung eines dynamischen Staudruckes von Pdyn = (ρ/2)xv2, wobei das
Eintauchen des Staudruckrohres 32 in das in der Fangrinne 26 befindliche
Betriebsmittel erst bei einem bestimmten Füllungsgrad, beispielsweise von
100% erfolgt, wird sprungartig ein zweiter Druckwert p bzw. eine starke
Druckwertänderung Δp im Staudruckrohr ermittelt, welche als
Erkennungsmerkmal für das Erreichen des maximal zulässigen
Füllungsgrades im Arbeitsraum 4 bzw. 5 verwendet wird. Wesentlich ist dabei
der im Diagramm ersichtliche ausgeprägte Signalsprung, welcher eine Größe
aufweisen sollte, die auch unter dem Einfluß von Störgrößen erkennbar ist.
Die Fig. 3a und 3b verdeutlichen in einem Ausschnitt aus einem
Schaufelrad, vorzugsweise dem Primärschaufelrad 2, jeweils eine weitere
Möglichkeit der Gestaltung der Verbindung zwischen dem Arbeitsraum, hier
dem Arbeitsraum 4, und der Fangrinne 26 und dem durch die Fangrinne 26
und der Außenkontur 37 des Primärschaufelrad es bestimmten Stauraum 40.
Die Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt aus einem Primärschaufelrad 2, welchem
eine Fangrinne 26 zugeordnet ist. Die Fangrinne 26 wird von einem
scheibenförmigen Element 50 gebildet, welches mit dem Primärschaufelrad 2
lösbar verbindbar ist. Die Außenkontur 37 des Primärschaufelrad es und die
Fangrinne bilden einen Stauraum 40. In diesen Stauraum 40 ragt eine
Einrichtung zur Erfassung einer, dem Füllungsgrad wenigstens mittelbar
charakterisierenden Größe in Form eines Staudruckrohres 32.
Die Fangrinne 26 erstreckt sich in radialer Richtung bis in einen Bereich,
welcher im Bereich des Arbeitsraumes 4 bzw. auf dessen Höhe liegt. Die
Verbindung zwischen dem Stauraum 40 und dem Arbeitsraum 4 erfolgt über
eine schräg ausgeführte Durchgangsöffnung 27.1, welche sich vom
Schaufelradgrund 36 bis zur Schaufelradaußenseite 37 erstreckt, welche
gleichzeitig eine äußere Begrenzungsfläche für die Fangrinne 26 bildet.
Der Stauraum 40 ist in der dargestellten Ausführung in radialer Richtung in
einem Bereich angeordnet, der der radialen Anordnung der Beschaufelung 44
entspricht.
In der Fig. 3b sind Ausführungen einer Fangrinne 26 und eines Stauraumes
40 dargestellt, welche in radialer Richtung im radial inneren Bereich des
Primärschaufelrades 2 angeordnet sind. Dabei ist die Fangrinne 26 in einem,
in radialer Richtung innenliegenden Bereich der Beschaufelung 44 des
Primärschaufelrades 2 angeordnet. In Einbaulage erfolgt die Anordnung des
Staudruckrohres 32 in Abhängigkeit des zu begrenzenden Füllungsgrades, im
dargestellten Fall oberhalb der Kupplungsachse A.
In den Fig. 4a und 4b sind weitere konkrete Ausführungen dargestellt.
Die Fig. 4a1 verdeutlicht einen Teil des Primärschaufelrades 2, welcher
einer Fangrinne 26 zugeordnet ist, die in einem Bereich angeordnet ist,
welcher zwischen dem Innen- DIS und dem Außendurchmesser DAS der
Beschaufelung 44 liegt. Die Fangrinne 26 erstreckt sich dabei in radialer
Richtung bis in einen Bereich, welcher im Bereich des Arbeitsraumes 4 bzw.
auf dessen Höhe liegt. Die Verbindung zwischen dem Stauraum 40 und dem
Arbeitsraum 4 erfolgt über eine schräg ausgeführte Durchgangsöffnung 27.1,
welche sich vom Schaufelradgrund 36 bis zur Schaufelradaußenseite 37
erstreckt, welche gleichzeitig eine äußere Begrenzungsfläche für die
Fangrinne 26 bildet. Die Fangrinne 26 wird lediglich mittels eines
ringförmigen Bauteiles 38 gebildet. Das Staudruckrohr 32.2 erstreckt sich
dabei durch-das ringförmige Bauteil 38 und ragt in den von der Fangrinne 26
gebildeten Stauraum 40 hinein. Das Staudruckrohr 32.2 ist dabei derart
ausgeführt, daß der Öffnungsbereich 41.2 in Einbaulage in radialer Richtung
oberhalb der Durchführung durch das ringförmige Element 38 angeordnet ist.
Der den Öffnungsbereich tragende Teil 42.2 erstreckt sich vorzugsweise im
wesentlichen parallel zu einem sich im Stauraum 40 einstellenden
Betriebsmittelspiegel 43.
Die Fig. 4a2 verdeutlicht eine Ansicht I-I entsprechend der Fig. 4a1. Daraus
wird der Verlauf des den Öffnungsbereich 41.2 tragenden Teiles 42.2
ersichtlich. Des weiteren ist erkennbar, daß aufgrund der Ausrichtung in des
Öffnungsbereiches 41.2 in Umfangsrichtung bei wechselnder Betriebsweise,
d. h. Reversierbetrieb ein zweites Staudruckrohr 32.1 erforderlich wird, dessen
Öffnungsbereich 41.1 sich in entgegengesetzter Richtung zum
Öffnungsbereich 41.2 bezogen auf die Umfangsrichtung erstreckt. Die beiden
Staudruckrohre 32.1 und 32.2 sind über die ihnen jeweils zugeordneten
Leitungsabschnitte 47 und 48 über ein Rückschlagventil 46 mit einer
gemeinsamen Leitung 49 verbunden.
In der Fig. 4b1 ist eine Ausführung einer Fangrinne dargestellt, welche im
radial innenliegenden Bereich des Primärschaufelrades 2 angeordnet ist.
Dabei ist die Fangrinne 26 in einem, in radialer Richtung innenliegenden
Bereich der Beschaufelung 44 des Primärschaufelrades 2 angeordnet. Auch
hier wird der Stauraum durch den inneren Durchmesser dR der Fangrinne 26,
der Außenkontur 37 des Primärschaufelrades 2, und der Flächen 29 der mit
dem Primärschaufelrad 2 drehfest verbundenen Bauteile begrenzt.
Die Kopplung des Stauraumes 40 mit dem Arbeitsraum 4 erfolgt über hier
nicht dargestellte Durchgangsöffnungen 27.1, wie in der Fig. 4a1 dargestellt.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit unter gewissen Voraussetzungen die
Kopplung zwischen Arbeits- und Stauraum über Durchgangsöffnungen
vorzunehmen, welche im in radialer Richtung innenliegenden Teilbereich des
Primärschaufelrades 2, welcher frei von einer Beschaufelung 44 ist,
angeordnet sind.
Der Betriebsmittelspiegel 43 befindet sich hier in Höhe des Öffnungsbereiches
41.2. des Staudruckrohres 32.2. Das Staudruckrohr 32.2 ist auch hier derart
gestaltet, daß der Öffnungsbereich 41.2 in Umfangsrichtung ausgerichtet und
in das im Stauraum 40 befindliche Betriebsmittel eintaucht.
In Einbaulage erfolgt die Anordnung des Staudruckrohres 32 entsprechend
des gewünschten zu begrenzenden Füllungsgrades in einem bestimmten
Abstand zur Kupplungsachse A. Im dargestellten Fall ist das Staudruckrohr
32.2 oberhalb der Kupplungsachse A angeordnet.
Auch hier ist aufgrund der Ausrichtung des den Öffnungsbereich tragenden
Bauteiles des Staudruckrohres 32.2 bei Drehrichtungswechsel eine zweite
Staudruckerzeugungseinrichtung in Form eines zweiten Staudruckrohres 32.1
erforderlich. Dies ist in einer Ansicht II-II in der Fig. 4b2 dargestellt. Daraus
ist ersichtlich, daß beide Öffnungsbereiche 41.2 und 41.1 in Umfangsrichtung
zueinander entgegengesetzt gerichtet sind. Auch hier sind beide
Staudruckrohre 32.1 und 32.2 über jeweils eine Leitung 47 und 48, die über
ein Rückschlagventil 46 miteinander verbunden sind mit einer gemeinsamen
Leitung 49 gekoppelt.
In den beiden Fällen (Fig. 4a und 4b) ist die Fangrinne 26 durch
Zuhilfenahme eines ringförmig gestalteten Bauteiles 38, welches drehfest mit
dem Primärschaufelrad 2 verbunden wird, gebildet. Es besteht jedoch
theoretisch auch die Möglichkeit, die Fangrinne zusammen mit dem
Primärschaufelrad als Baugruppe zu erstellen.
Des weiteren ist das Saudruckrohr in den in beiden Figuren dargestellten
Ausführungen im Bauteil 55 am Gehäuse gelagert.
Die Fig. 5a und 5b verdeutlichen eine weitere Ausführungsmöglichkeit des
Staudruckrohres 32. Das die Staudruckrohre 32.1 und 32.2 tragende Bauteil
55 ist am Gehäuse befestigt. Gegenüber den in den Fig. 4a und 4b
dargestellten Möglichkeiten erfolgt die Leitungsführung vom Staudruckrohr 32
über eine, an der Gehäusewand befestigte Rohrverbindung 56. Die Fig. 5b
verdeutlicht dabei eine Ansicht III-III gemäß Fig. 5a.
Der Grundaufbau von Schaufelrad 2, Arbeitsraum 4 und diesem
zugeordnetem Stauraum 40, sowie die Erstreckung des Staudruckrohres in
die Fangrinne 26 entspricht dem in den Fig. 4a1,2 und 4b1,2
beschriebenen, weshalb im Einzelnen hier nicht mehr darauf eingegangen
werden soll. Für gleiche Elemente wurden daher die gleichen Bezugszeichen
verwendet.
Die Fig. 3 bis 5 verdeutlichen lediglich Ausführungen zur Gestaltung der
Fangrinne und der Durchgangsöffnungen. Andere Möglichkeiten, mit welchen
die gleiche Funktion erfüllbar ist, sind ebenfalls denkbar. Entsprechend der
Gestaltung der Kupplung mit ein oder mehreren Arbeitsräumen kann im
erstgenannten Fall die Fangrinne entweder dem Primärschaufelrad oder dem
Sekundärschaufelrad oder einer Schale zugeordnet werden, im
letztgenannten Fall jedoch aus konstruktiven Gründen nur dem
Primärschaufelrad. Die Fangrinne selbst ist dabei als separates Bauteil
ausgeführt oder aber als ein Bauteil mit dem entsprechenden Schaufelrad.
Eine vorteilhafte, hier im Einzelnen nicht vollständig in der Fig. 6 dargestellte
Ausführung besteht darin, daß als Fangrinne bzw. zur Druckwertaufnahme die
Betriebsmittelfangrinne 22 in den Arbeitskreislauf 9.1 bzw. 9.2 verwendet
wird. Diese verläuft vorzugsweise ebenfalls auf einem bestimmten
Durchmesser über den gesamten Umfang. Das Staudruckrohr 32, kann
hierbei in der Betriebsmittelfangrinne 22 angeordnet sein, d. h. in einem
Bereich unterhalb der Kupplungsachse A im radial inneren Bereich des
Schaufelrades, hier des Primärschaufelrades 2 angeordnet sein. Dabei wird
die Erkenntnis genutzt, daß ein Ablaufen aus der Fangrinne 22 nur solange
stattfindet, bis die Kupplung gefüllt ist, ab diesem Zeitpunkt findet kein Ablauf
aus der Betriebsmittelfangrinne 22 mehr statt. Das Staudruckrohr kann zu
diesem Zweck auch im Befüllsegment 57, welches der Betriebsmittelfangrinne
22 zugeordnet ist, angeordnet werden. Eine derartige Anordnungsmöglichkeit
ist in der Fig. 6b dargestellt. Diese zeigt lediglich das Befüllsegment 57 und
schematisch vereinfacht dargestellt den Verlauf des Staudruckrohres 32.
Die Fig. 7a bis 7d verdeutlichen in vereinfachter Darstellung anhand von
Steuerschemas die Nutzung des mittels der Staudruckerzeugungseinrichtung
erzeugten dynamischen Staudruckwertes pdynamisch zur Ansteuerung einer
Stelleinrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum 4
bzw. 5 der hydrodynamischen Kupplung 1.
Die Fig. 7a1 und 7a2 verdeutlichen anhand eines Blockschaltbildes die
allgemeine Möglichkeit der Nutzung des mittels der
Staudruckerzeugungseinrichtung bereitgestellten dynamischen
Staudruckwertes pdynamisch = ρ/2v2. Eine Steuervorrichtung 60 weist dazu
wenigstens eine Steuereinrichtung 61 auf, welche wenigstens jeweils einen
ersten Eingang 62 und einen ersten Ausgang 63 umfaßt. Der erste Eingang
62 ist dabei wenigstens mittelbar mit der Staudruckerzeugungseinrichtung
koppelbar, während der erste Ausgang 63 wenigstens mittelbar mit der
Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum gekoppelt
ist. Diese Einrichtung ist hier als Ventileinrichtung, vorzugsweise in Form eines
3/2-Wegeventiles ausgeführt und mit der Bezugsziffer 64 bezeichnet.
Über den ersten Eingang 62 wird der Steuereinrichtung 61 ein Drucksignal
zugeführt. Dieses Drucksignal wird entweder vom ersten Druckwert p1 oder
vom zweiten erhöhten Druckwert p2 gebildet. Entsprechend des am Eingang
62 anliegenden Signales wird am Ausgang 63 die Stellgröße Y zur
Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum
Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung gebildet. Liegt am Eingang 62
der erste Druckwert p1 an, beträgt die gebildete Stellgröße gleich Null, d. h. es
wird kein Signal zur Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung der
Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung 64 gebildet.
Bei Anlegen eines zweiten erhöhten Druckwertes, welcher vorzugsweise direkt
dem mit der Staudruckerzeugungseinrichtung 32 erzeugten
hydrodynamischen Staudruck pdynamisch entspricht, wird am Ausgang 63 eine
Stellgröße Y ausgegeben, welche bewirkt daß die Einrichtung 64 zur
Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen
Kupplung eine Stellung einnimmt, daß der Zulauf zum Arbeitsraum, und damit
der Betriebsmittelzufluß zum Arbeitsraum, unterbrochen wird. Da es sich bei
diesen Einrichtungen zur Beeinflussung der Zulaufmenge in der Regel um
Ventileinrichtungen handelt, wird die Stellgröße Y in einer Form ausgegeben,
welche an den Betätigungseinrichtungen 65 der Einrichtung zur Beeinflussung
der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung wirksam
werden. Die Beaufschlagung der Betätigungseinrichtungen 65 kann dabei
elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder aber mechanisch erfolgen.
Entsprechend der Auswahl der Betätigungseinrichtung 65 ist daher die
Stellgröße Y zu bilden. Vorzugsweise erfolgt die Betätigung der Einrichtung
zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen
Kupplung 64 elektromagnetisch.
Im einfachsten Fall ist die Ventileinrichtung 64 mit einer Rückstelleinrichtung,
beispielsweise in Form einer Federeinrichtung ausgeführt, welche bei
Reduzierung der aufgebrachten Kraft an der Betätigungseinrichtung 65
aufgrund seiner Rückstellkraft die Schaltstellung II21 an der Ventileinrichtung
64 einstellt. Bei einer elektromagnetischen Ansteuerung der Ventileinrichtung
64 zur Einstellung der Schaltstellung I21 wird dann eine Stellgröße Y
ausgegeben, die eine Unterbrechung der Stromzufuhr realisiert.
Vorzugsweise wird jedoch die gesamte Ansteuerung der Ventileinrichtung 64
von der Steuervorrichtung 60 übernommen. Dazu ist der Steuereinrichtung 61,
wie in der Fig. 7a2 dargestellt, ein weiterer zweiter Eingang 75 zur Vorgabe
eines Signales zur Befüllung des Arbeitsraumes der hydrodynamischen
Kupplung zugeordnet. Der zweite Eingang 75 ist mit einer Einrichtung zur
Vorgabe eines Signales zur Befüllung der hydrodynamischen Kupplung
koppelbar. Liegt am zweiten Eingang ein Signal an, welches wenigstens
indirekt auf ein gewünschtes Befüllen der Kupplung gerichtet ist, wird am
Ausgang eine Stellgröße Y ausgegeben, welche der Ansteuerung der
Ventileinrichtung 64, insbesondere zur Beaufschlagung der
Betätigungseinrichtung mit einer Stellkraft derart dient, daß die
Ventileinrichtung die Leitung zum Befüllen des Arbeitsraumes wenigstens zum
Teil freigibt. Ein zusätzliches Anliegen eines Signales für den ersten Druckwert
p1 am ersten Eingang 62 hat dann keinerlei Einfluß auf die Stellgröße Y. Liegt
jedoch am ersten Eingang 62 der zweite erhöhte Druckwert p2 an, ist dieser
dem Füllsignal bevorrechtigt. Die Stellgröße Y wird in diesem Fall derart
gebildet, daß die Ventileinrichtung eine Schaltstellung einnimmt, welche die
Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum verringert oder unterbricht.
Die Steuereinrichtung 61 kann dabei als separates Steuergerät ausgeführt
werden. Eine Ausführung als einfache Umwandlungseinrichtung, welche der
Umwandlung von Eingangssignalen in Ausgangssignale unterschiedlicher
Dimension dient, ist ebenfalls denkbar. Die einzelnen Steuerfunktionen
können beispielsweise mittels einer Mikroprozessorensteuerung oder mittels
entsprechend miteinander zu koppelnder Schaltelemente realisiert werden.
Die Fig. 7b verdeutlicht anhand eines Steuerschemas für einen
Druckschalteranschluß die zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe
erforderliche minimale Ausstattung der Steuervorrichtung 60.1. Diese umfaßt
hier jeweils zwei Druckschaltereinrichtungen, eine erste
Druckschaltereinrichtung 66 und eine zweite Druckschaltereinrichtung 67,
welche jeweils für unterschiedliche Drehrichtungen der Läuferteile der
hydrodynamischen Kupplung 1 Anwendung finden. Die erste
Druckschaltereinrichtung 66 ist dabei beispielsweise für die Drehrichtung
Links vorgesehen, während die zweite Druckschaltereinrichtung 67 nur bei
Drehrichtung Rechts aktivierbar ist. Die Druckschaltereinrichtungen sind mit
einer Spannungsquelle gekoppelt und bilden die Verbindungsglieder zur
Betätigungseinrichtung 65 der Einrichtung 64 zur Beeinflussung der
Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung, hier in Form
eines 2/2-Wegeventiles. Beide Druckschaltereinrichtungen 66 und 67 sind in
Reihe angeordnet. Ihre jeweiligen Schaltelemente 68 bzw. 69 ermöglichen
dabei jeweils in der ersten Schaltstellung 1/2 bzw. 1/2 eine Verbindung
zwischen einer hier im einzelnen nicht dargestellten Spannungsquelle und der
Betätigungseinrichtung 65 der Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge
zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung 64. In einer zweiten
Schaltstellung 1/4 bzw. 1/4 ist diese Verbindung unterbrochen. Die
Schalteinrichtungen 68 bzw. 69 werden dabei in Abhängigkeit des mittels der
Staudruckerzeugungseinrichtung 32 erzeugten dynamischen Druckes pdynamisch
der dem zweiten erhöhten Druckwert p2 entspricht, betätigt. Dazu kann der
dynamische Druck pdynamisch direkt oder aber lediglich mittelbar zur
Beaufschlagung der Schaltelemente 68 und 69 verwendet werden.
Die Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung, das 2/2-Wegeventil 64 weist ebenfalls
wenigstens zwei Schaltstellungen auf, eine erste Schaltstellung 80 und eine
zweite Schaltstellung 81. In der ersten Schaltstellung 80 wird eine, hier im
einzelnen nicht dargestellte, Betriebsmittelversorgungseinrichtung mit dem
Arbeitsraum - bzw. der Zulaufleitung 82 - zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung gekoppelt. In der zweiten Schaltstellung 81 ist
der Betriebsmittelfluß zwischen Betriebsmittelversorgungseinrichtung und
Zulaufleitung 82 unterbrochen. Da die erfindungsgemäße Lösung auf einem
sogenannten Schwarz-Weiß-Prinzip beruht, d. h. für die beiden
Füllungsgradzustände jeweils im wesentlichen nur zwei unterschiedliche
Druckwerte bzw. Druckwertzustände ermittelt werden, können diese beiden
Druckwertzustände auf die Betätigung der Schaltelemente 68 bzw. 69 der
Druckschalteinrichtungen 66 bzw. 67 übertragen werden. Lediglich bei
Erfassung eines dynamischen Staudruckwertes pdynamisch wird die
entsprechende Druckschalteinrichtung derart betätigt, daß die Schaltelemente
68 oder 69 in die jeweiligen Schaltpositionen 1/2 bzw. 1/2 oder 1/4 bzw. 1/4
verbracht werden, die eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und
der Betätigungseinrichtung 65 der Einrichtung zur Beeinflussung der
Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung 64 derart
ermöglicht oder unterbricht, daß diese entweder die erste Schaltstellung 80
oder die zweite Schaltstellung 81 einnimmt.
Die Fig. 7c verdeutlicht eine Ausführung einer Steuervorrichtung 60.2
entsprechend der Fig. 7b, jedoch mit einer zusätzlichen
Sicherungsmöglichkeit. Der Grundaufbau entspricht im wesentlichen dem in
der Fig. 7b beschriebenen. Auch hier werden die einzelnen Schalter 68 bzw.
69 der einzelnen Druckschalteinrichtungen 66 bzw. 67 durch den mittels der
Staudruckerzeugungseinrichtung 32 erzeugten Staudruck oder einem zu
diesem proportionalen Druckwert beaufschlagt. Entsprechend der
Beaufschlagung der Schaltelemente und je nach Drehrichtung der Läuferteile
der hydrodynamischen Kupplung wird auch hier die Einrichtung 64 zur
Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen
Kupplung 64, bzw. deren Betätigungseinrichtung 65 beaufschlagt. Des
weiteren ist ein dritter Schalter 85 vorgesehen, welcher zur Unterbrechung der
elektrischen Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung 65 und den
einzelnen Druckschaltereinrichtungen 66 bzw. 67 dient. Dieser zusätzliche
Schalter 85 wird über eine Verriegelungseinrichtung 86 angesteuert. Die
Ansteuerung erfolgt vorzugsweise elektrisch, kann aber auch mechanisch,
hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Diese zusätzliche Verriegelung mittels
dem Verriegelungselement 86 ermöglicht es, einen Kurzschluß auf die
Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelzulaufmenge zum Arbeitsraum
zu vermeiden.
In der Fig. 7d zeigt eine Weiterentwicklung der in der Fig. 7b verdeutlichten
Minimalausführung zur Realisierung der erfindungsgemäßen Funktion. Die
Steuervorrichtung ist hier mit 60.3 bezeichnet. Diese umfaßt ebenfalls, wie
bereits in den Fig. 7b und 7c beschrieben, zwei
Druckschaltereinrichtungen 66 bzw. 67. Diese beiden
Druckschaltereinrichtungen sind auch hier jeweils einer Rotationsrichtung der
Läuferteile der hydrodynamischen Kupplung 1 zugeordnet. Die erste
Druckschaltereinrichtung 66 ist dabei für eine Rotationsrichtung links und die
zweite Druckschaltereinrichtung 67 für eine Rotationsrichtung rechts
ausgelegt. Diese beiden Druckschaltereinrichtungen 66 und 67 sind je nach
Ausführung der Staudruckerzeugungseinrichtung 32 entweder jeweils mit
einem separaten, für die entsprechende Drehrichtung ausgerichteten
Staudruckrohr, oder aber mit der Staudruckerzeugungseinrichtung allgemein
gekoppelt. Die Kopplung beschränkt sich im wesentlichen darauf, daß das
Betätigungssignal für die Betätigung der Schaltelemente 68 bzw. 69 der
beiden Druckschalteinrichtungen 66 bzw. 67, direkt auf die Schalter 68 bzw.
69 wirkt. Dazu kann das Drucksignal dem erzeugten dynamischen Staudruck
pdynamisch entsprechen oder diesem proportional sein. Denkbar ist jedoch auch
eine Ausführung, bei welcher eine dem Staudruck wenigstens proportionale
Größe, welche eine andere Dimension aufweisen kann, die Schalter 68 bzw.
69 beaufschlagt. Die Beaufschlagung kann dabei immer direkt oder aber auch
indirekt über weitere Zwischengrößen erfolgen.
Jede der beiden Druckschalteinrichtungen 66 bzw. 67 ermöglicht über die
Schaltelemente 68 bzw. 69 eine Einstellung oder ein Lösen der Verbindung
der Betätigungseinrichtung 65 der Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung 64 mit
einer hier im einzelnen nicht dargestellten Spannungsquelle. Die Verbindung
wird in der Schaltposition 1/2 bzw. 1/2 der beiden Druckschalteinrichtungen
erzielt. In der anderen Schaltposition 1/4 bzw. 1/4 findet eine Entkopplung
zwischen Spannungsversorgungseinrichtung und Betätigungseinrichtung 65
statt.
Zur Vermeidung einer Überfüllung bei kurzzeitigem Abfallen des Signales von
der Füllstandserkennungseinrichtung, d. h. im allgemeinen der
Staudruckerzeugungseinrichtung, sind jedem der beiden Druckschalter 66
bzw. 67 eine Verzögerungseinrichtung in Form eines Verzögerungsrelais 90
bzw. 91 nachgeschaltet. Im dargestellten Fall sind der Druckschalteinrichtung
66 das Verzögerungsrelais 91 und der Druckschalteinrichtung 67 das
Verzögerungsrelais 90 zugeordnet und nachgeschaltet. Die einzelnen
Verzögerungsrelais 90 bzw. 91 sind derart ausgelegt, daß diese eine
Überfüllung der Kupplung bei kurzzeitigem Abfallen des Signales für den
zweiten Druckwert p2 verhindern. Diese Zeitdauer kann frei wählbar oder aber
entsprechend der Auslegung der Verzögerungsrelais 90 bzw. 91 fest
vorgegeben sein. Vorzugsweise wird man eine sogenannte
Verzögerungszeitdauer von 0 bis zu 5 Sekunden wählen. Dies bedeutet im
einzelnen für die in der Fig. 7d dargestellte Steuervorrichtung 60.3, daß
beispielsweise bei Erkennen eines maximalen Füllungsgrades durch Erzeugen
eines dynamischen Staudruckes in der Staudruckerzeugungseinrichtung
beispielsweise bei Rotation in Drehrichtung links die erste
Druckschalteinrichtung 66 mit dem ermittelten dynamischen Staudruck
pdynamisch bzw. einer zu diesem proportionalen Größe, angesteuert wird. Das
Schalteelement 68 wird dabei in die Schaltposition 1/4 verbracht. Die
Druckschalteinrichtung 66 bewirkt ein Abschalten des Verzögerungsrelais 91.
Die in den Fig. 7b bis 7d beschriebenen Ausführungen, insbesondere die
einzelnen Steueraufgaben, können auch mittels einer
Mikroprozessorsteuerung realisiert werden. In diesem Fall ist es auch
denkbar, daß andere Umwandlungseinheiten zur Umwandlung der den
dynamischen Staudruck charakterisierenden Größe in eine Größe
entsprechend der Dimension zur Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 65
umgewandelt wird. Die konkrete Ausgestaltung und die Zuordnung
unterschiedlicher baulicher Komponenten zur Realisierung der
angesprochenen Funktionen liegt im Ermessen des einzelnen Fachmannes.
Die Fig. 8a verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes die mögliche
Vorgehensweise zur Einstellung einer definierten Füllung bzw. eines
vorgebbaren Füllungsgrades durch Einstellung der Position der
Staudruckpumpe der hydrodynamischen Kupplung, insbesondere während
der Inbetriebnahme. Die Einzelbezeichnungen im Flußdiagramm sind in
nachfolgender Legende zu den Fig. 8a und 8b erläutert.
Füllen = 1: Füllventil geöffnet; Zuspeisung v. Betriebsmedium
Entleeren = 1: Entleerventil geschlossen; keine Entnahme von Medium
ÜFSr
Entleeren = 1: Entleerventil geschlossen; keine Entnahme von Medium
ÜFSr
= 1: Füllstandserkennung angesprochen, Drehrichtung rechts
ÜFSl
ÜFSl
= 1: Füllstandserkennung angesprochen, Drehrichtung links
ÜFS = 1: Füllstandserkennung angesprochen (links oder rechts)
n2
ÜFS = 1: Füllstandserkennung angesprochen (links oder rechts)
n2
≧ 0,9 nN
: Abtriebsdrehzahl, bei der die Füllstandserkennung sicher
n2
n2
≦ nn
: arbeitet
Füllbefehl = 1: Befehl von der Anlage, die VTK zu füllen
Füllen = 0: Füllventil geschlossen, keine Zuspeisung
Entleeren = 0: Entleerventil offen, VTK wird entleert
t1
Füllbefehl = 1: Befehl von der Anlage, die VTK zu füllen
Füllen = 0: Füllventil geschlossen, keine Zuspeisung
Entleeren = 0: Entleerventil offen, VTK wird entleert
t1
= 0-5 s: Taktzeit für Entleeren (Entleeren = 0)
t2
t2
= 0-5 s: Wartezeit (Entleeren = 1)
t3
t3
= 0-5 s: Taktzeit für Füllen (Füllen = 1)
t4
t4
= 0-5 s: Wartezeit (Füllen = 0)
t5
t5
= 0-5 s: Wartezeit Wassertausch (Füllen = 1)
T ≧ 50°C (höher?): Störung Übertemperatur
Tzul.
T ≧ 50°C (höher?): Störung Übertemperatur
Tzul.
≦ 30°C (höher?): zul. Temperatur nach Wassertausch.
Entscheidend ist, ob ein Füllbefehl, d. h. ein Signal zur Ansteuerung der
Einrichtung 64 zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung vorliegt. Ist dieses Signal gegeben, wird die
Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge derart angesteuert, daß diese
beispielsweise eine Betriebsmittelversorgungseinheit in Form eines Tanks mit
dem Arbeitsraum bzw. der Zulaufleitung zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung 1 verbindet. Der Ablauf aus dem Arbeitsraum
der hydrodynamischen Kupplung ist verschlossen. Während des
Befüllvorganges wird jetzt geprüft, ob ein Signal für einen zweiten erhöhten
Druckwert p2 von der Füllungsgradzustandserkennungseinrichtung vorliegt,
d. h. die Füllstandserkennung ÜFS im Stauraum angesprochen ist.
Vorzugsweise werden jeweils die Signale beider Einrichtungen für
unterschiedliche Drehrichtung der Läuferteile der hydrodynamischen
Kupplung überwacht. Wird lediglich nur der erste Druckwert p1 ermittelt, d. h.
die Füllstandserkennung hat nicht angesprochen, der Öffnungsbereich der
Staudruckerzeugungseinrichtung befindet sich im betriebsmittelfreien Raum,
wird der Befüllvorgang weiter fortgesetzt. Bei Vorliegen eines Signales für den
zweiten erhöhten Druckwert p2, d. h. bei Ansprechen der Füllstandserkennung
ÜFS, wird die Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum
Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung angesteuert und die
Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum sofort unterbrochen, in der Regel durch
Schließen des Füllventiles. Nach der Unterbrechung wird der Füllstand weiter
überwacht. Gibt die Füllstandserkennungseinrichtung kein Signal, d. h. wird
lediglich der erste Druckwert p1 ermittelt, wird die Befüllung weiter fortgesetzt.
Bei Erfassung des zweiten Druckwertes p2, d. h. bei Erkennen des Vorliegens
des Füllungsgrades, welcher dem maximal zulässigen Füllungsgrad
entspricht, wird weitergeprüft, ob die Drehzahl n2 der einzelnen Läuferteile,
insbesondere des als Pumpenschaufelrad fungierenden Primärschaufelrades
bereits eine bestimmte vorgebbare Drehzahl überschritten hat, welche
vorzugsweise der Drehzahl entspricht, ab welcher die
Füllungsgradzustandserkennung mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlerfrei
arbeitet. Bei Unterschreitung dieser Drehzahl n2 und dem weiteren Vorliegen
eines von der Füllungsgradzustandserkennungseinrichtung gebildeten Signals
für einen erreichten maximalen zulässigen Füllungsgrad wird so lange
weitergeprüft, bis diese Drehzahl n2 erzielt ist und dann ein Entleeren von
Betriebsmittel aus dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung bewirkt.
Im anderen Fall wird der Befüllvorgang weiter fortgesetzt. Der Entleervorgang
findet jedoch nicht vollständig statt, sondern während einer Taktzeitdauer t1
von vorzugsweise 0 bis 5 Sekunden. Zu diesem Zweck wird eine Einrichtung
zur Beeinflussung des Auslaufes aus der hydrodynamischen Kupplung
angesteuert. Diese Einrichtung kann dabei ein Ventil im Auslauf oder aber in
der Ablaufleitung aus dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung sein.
Denkbar ist jedoch auch eine Zuordnung der Ablaufleitung zum Arbeitsraum
über einen zwischengeordneten Kühlmittelkreislauf.
Nach dem Entleervorgang nach einer gewissen Wartezeit t2 wird wiederum
geprüft, ob der maximale Füllungsgrad der h 10362 00070 552 001000280000000200012000285911025100040 0002019706652 00004 10243ydrodynamischen Kupplung
erreicht wurde. Bei weiterem Vorliegen eines Signales von der
Füllstandserkennung, welche auf Erreichen des maximalen Füllungsgrades
hindeutet, werden weitere Maßnahmen ergriffen, um eine Entleerung aus dem
Arbeitsraum vornehmen zu können. Wird jedoch ein Füllungsgrad ermittelt,
welcher unter dem definierten maximal zulässigen Füllungsgrad liegt, wird ein
erneutes Nachbefüllen vorgenommen. Vorzugsweise erfolgt dies ebenfalls in
einer Zeitspanne t3 von 0 bis 5 Sekunden. Nach einer gewissen weiteren
zweiten Wartezeit t4 wird dann erneut geprüft, ob ein Ansprechen der
Füllstandserkennung vorliegt, d. h. ein zweiter erhöhter Druck p2 ermittelt wird.
Je nach Ergebnis wird dann entweder erneut befüllt oder die Füllung konstant
gehalten.
Mittels der in diesem Signalflußbild verdeutlichten Verfahrensschritte zur
Einstellung eines definierten Füllungsgrades einer hydrodynamischen
Kupplung wird ersichtlich, daß zum Teil eine bloße Steuerung nicht ausreicht
sondern eine ständige Überwachung in Verbindung mit den
Steuerungsmöglichkeit zur Einstellung eines vordefinierten Füllungsgrades der
hydrodynamischen Kupplung erforderlich ist. Dabei werden so lange Nachfüll-
und Entleervorgänge vorgenommen, bis das Signal für den maximal
zulässigen Füllungsgrad, welcher auch vorgebbar sein kann, ausgegeben
wird.
Bezug nehmend auf die Ausführungen in den Fig. 7b bis 7d ist zur
Erzielung einer vordefinierbaren Füllung der hydrodynamischen Kupplung die
Einrichtung zur Beeinflussung der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der
hydrodynamischen Kupplung, d. h. das Füllventil, so lange geöffnet, bis die für
die momentane Drehrichtung entsprechende Druckschalteinrichtung
anspricht. Danach ist der Nennbetriebspunkt abzuwarten und eventuell eine
Nachfüllung vorzunehmen. Zusätzlich kann das Entleerventil getaktet geöffnet
werden, bis die Druckschalteinrichtung wieder abfällt. Eine weitere Möglichkeit
besteht in der Taktung des Füllventiles, bis die Füllstandserkennung wieder
anspricht.
Die Fig. 8b verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes die Verfahrensweise
zur Einstellung eines entsprechend der Position der Staudruckpumpe
vordefinierten frei wählbaren Füllungsgrades in einer Kupplungsausführung
mit volumetrischem Betriebsmittelaustausch. Zu diesem Zweck ist in der Fig.
8b1 zur Verdeutlichung der Vorgehensweise bei einer volumetrischen Kühlung
ein Funktionsschema einer hydrodynamischen Kupplung dargestellt. Diese ist
hier mit 1 bezeichnet. Die hydrodynamische Kupplung 1 weist ein
Primärschaufelrad 2 und ein Sekundärschaufelrad 3 auf. Das
Primärschaufelrad fungiert dabei als Pumpenrad, das Sekundärschaufelrad als
Turbinenrad: Das Primärschaufelrad und das Sekundärschaufelrad bilden
wenigstens einen torusförmigen Arbeitsraum 4 miteinander. Während des
Betriebes strömt das Betriebsmittel zwischen den beschaufelten Teilen von
Primär- und Sekundärschaufelrad im Arbeitsraum 4 um. Diese Umwälzung
wird auch als sogenannter Arbeitskreislauf bezeichnet. Da aufgrund der
Umwälzung ein Teil der Strömungsenergie in Wärme umgesetzt wird, ist es
erforderlich, das Betriebsmittel während des Dauerbetriebes aus dem
Arbeitskreislauf herauszuführen und zu kühlen. Zu diesem Zweck ist dem
Arbeitsraum ein Kreislauf 91 zugeordnet, welcher dem Umlauf von
Betriebsmittel während des Dauerbetriebes dient. Diesem Kreislauf 91 sind
jeweils eine Zulaufleitung 92 und eine Ablaufleitung 93 zugeordnet. Die
Zulaufleitung 92 und die Ablaufleitung 93 sind wahlweise dem Kreislauf
separat oder gemeinsam zuschaltbar. Zu diesem Zweck ist jeweils ein
Schaltventil vorgesehen. Ein erstes Schaltventil 94, welches eine Kopplung
zwischen Ablaufleitung 93 und Kreislauf 91 ermöglicht, sowie eine weitere
Schalteinrichtung 95, welche der An- oder Entkopplung der Zulaufleitung 92
zum Kreislauf 91 dient. Die erste Schalteinrichtung 94 ist in Form eines 3/2-
Wegeventils ausgeführt, die zweite Schalteinrichtung 95 ist wenigstens als 2/2-
Wegeventil ausgebildet. Bei dem im Kreislauf 91 während des Dauerbetriebes
umlaufenden Betriebsmittel handelt es sich um aus dem Arbeitsraum über
Öffnungen an den Schaufelrädern in das Innere des Kupplungsgehäuses oder
aber eines mit den Schaufelrädern mit rotierenden Läufers austretendes
Betriebsmittel.
In der Ablaufleitung 96 aus dem Arbeitsraum 4 der hydrodynamischen
Kupplung ist eine Einrichtung zur Erfassung der Temperatur im Kreislauf 91
vorgesehen. Entsprechend des ermittelten Temperaturwertes, welcher einen
vorgebbaren Sollwert nicht überschreiten sollte, wird entschieden, ob
Betriebsmittel aus dem Kreislauf 91 gegen Betriebsmittel geringerer
Temperatur ausgetauscht werden soll. Bei Überschreiten der zulässigen
Temperatur in der Ablaufleitung 96 wird die erste Schalteinrichtung 94, d. h.
das 3/2-Wegeventil, dahingehend beaufschlagt, daß dieses eine erste
Schaltstellung I einnimmt, in welcher die Auslaßleitung 96 mit der
Ablaufleitung 93 gekoppelt ist. Damit wird das Betriebsmittel, welches im
Kreislauf 91 ansonsten zu Kühlzwecken umströmen würde, zumindest
teilweise aus dem Kreislauf 91 und damit auch dem Arbeitskreislauf geführt.
Dieses Betriebsmittel muß durch neues Betriebsmittel ersetzt werden. Zu
diesem Zweck wird das 2/2-Wegeventil 95 in eine erste Schaltposition 95.1
verbracht, in welcher die Zulaufleitung 92 mit dem Kreislauf 91 gekoppelt ist.
Entsprechend dem aus dem Kreislauf 91 bzw. dem Arbeitskreislauf im
Arbeitsraum 4 entzogenen Betriebsfluid ist es erforderlich, neues
Betriebsmittel in den Kreislauf 91 einzuspeisen. Diese Einspeisung erfolgt
über das 2-Wegeventil 95.
Die erste Schalteinrichtung 94 weist eine weitere zweite Schaltstellungen II
auf. In der zweiten Schaltstellung II wird das aus dem Arbeitsraum
ausgetretene Betriebsmittel im Kreislauf 91, welcher dann als geschlossener
Kreislauf fungiert, dem Arbeitsraum 4 erneut zugeführt.
Für die definierte Füllung der Kupplung kann auf die im Signalflußbild
entsprechend der Fig. 8a beschriebene Vorgehensweise
verwiesen werden. Bei Ermittlung einer erhöhten Temperatur T, d. h. nach dem
Ansprechen der Temperaturüberwachungseinrichtung wird dann
entsprechend dem Signalflußbild 8b1 das Entleerventil geöffnet und nach
einer bestimmten einstellbaren Zeit t5 auch das Ventil im Zulauf zum
Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung. Die Temperatur T wird weiter
überwacht. Ist diese geringer als eine zulässige Temperatur Tzul., kann die
Einstellung des Füllungsgrades entsprechend der Vorgehensweise wie in
Fig. 8a beschrieben vorgenommen werden. Schnittstelle ist dabei 1. Wird
der Bereich der zulässigen Temperatur Tzul. nicht erreicht, und gleichzeitig ein
Ansprechen der Füllstandserkennungseinrichtung erfaßt, wird das Füllventil
geschlossen und der Entleervorgang fortgesetzt.
In der Fig. 9 sind anhand von Diagrammen für den Anfahrvorgang die
Betriebsweisen der Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhrmenge in den Arbeitsraum der hydrodynamischen
Kupplung, des Entleerventils, der Antriebsdrehzahlen und der
Füllstandserkennung über der Zeit eingetragen. Diese Verhältnisse
entsprechen den in der Fig. 8a anhand des Signalflußbildes beschriebenen.
Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß die Einrichtung zur Beeinflussung
der Zulaufmenge zum Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung, d. h. das
Füllventil so lange geöffnet ist, bis die Füllstandserkennung den zweiten
erhöhten Druckwert anzeigt. Da es sich bei der Füllstandserkennung um eine
sogenannte Schwarzweißschaltung handelt, kann man davon ausgehen, daß
lediglich die zwei Zustände 0 und 1 berücksichtigt werden. Des weiteren wird
ersichtlich, daß bei Erreichen des zweiten Druckwertes an der
Staudruckerzeugungseinrichtung das Füllventil geschlossen wird. Während
die Füllstandserkennung im weiteren Betrieb einen Zustand anzeigt der
lediglich einer Teilfüllung entspricht, wird das Füllventil dahingehend
beeinflußt daß ein Nachfüllvorgang im Arbeitsraum stattfindet. Nach
Beendigung des Nachfüllvorganges, d. h. wenn das Füllventil bereits wieder
geschlossen ist, wird von der Füllstandserkennung weiterhin der maximal
zulässige Füllungsgrad angezeigt. Aus diesem Diagramm ist des weiteren
ersichtlich, daß auch der Auslauf aus dem Arbeitsraum der hydrodynamischen
Kupplung, insbesondere das Entleerventil in die Strategie zur definierten
Füllungsgradeinstellung miteinbezogen werden. Somit findet während eines
Zeitraumes, in welchem die Füllstandserkennung fortlaufend einen
Füllungsgrad anzeigt welcher dem maximal zulässigen Füllungsgrad
entspricht, ein gezieltes zeitweiliges Öffnen der Entleerventile im Auslauf aus
dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung statt.
Die Auswahl der zur Erfüllung der einzelnen Funktionen erforderlichen
Ventileinrichtungen erfolgt entsprechend des Einsatzfalles. Vorzugsweise
werden jedoch Mehrwegeventile eingesetzt. Diese können auch stufenlos
betätigbar sein.
Die Realisierung der Möglichkeit einer stufenlosen oder stufenweisen
Verstellung der Staudruckpumpenposition kann vielgestaltig ausgeführt
werden. Die konkrete konstruktive Auslegung liegt im Ermessen des
Fachmannes und erfolgt entsprechend den Gegebenheiten des Einsatzfalles.
Entsprechendes gilt auch für die Realisierung der Zusatzfunktionen,
beispielsweise Verzögertes Ansprechen auf ein entsprechendes Drucksignal
von der Staudruckerfassungseinrichtung, Bevorrechtigung des
Füllstandssignales vor einem Signal für eine gewünschte Füllmenge.
Claims (38)
1. Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Kupplung,
umfassend wenigstens zwei Schaufelräder, die wenigstens einen
torusförmigen, mit einem Betriebsmittel befüllbaren Arbeitsraum bilden;
bei welchem der Füllungsgrad über eine, den Füllungsgrad wenigstens
mittelbar charakterisierende Größe ermittelt wird und bei Erreichen
eines maximalen Füllungsgrades die Betriebsmittelmittelzufuhr
unterbrochen wird;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 1.1 bei welchem während des Befüllvorganges im wesentlichen proportional zum Füllungsgrad Betriebsmittel aus dem Arbeitsraum in einen mit dem Arbeitsraum gekoppelten Stauraum geleitet wird;
- 1.2 bei welchem wenigstens eine Staudruckerzeugungseinrichtung in den Stauraum eingeführt wird;
- 1.3 bei welchem die Staudruckerzeugungseinrichtung gegenüber dem Stauraum derart angeordnet wird, daß
- 1.3.1 in einem ersten Füllungsgradzustand, der einen Füllungsgrad kleiner dem maximalen Füllungsgrad entspricht, kein oder nur ein sehr kleiner erster, über den gesamten ersten Füllungsgradzustand konstanter Druck in der Staudruckerzeugungseinheit erzeugt wird und
- 1.3.2 in einem zweiten Füllungsgradzustand, der einem maximalen Füllungsgrad entspricht, ein zweiter wesentlich größerer Druck erzeugt wird und dieser zweite Druck wenigstens mittelbar zur Ansteuerung einer Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhr zum Arbeitsraum genutzt wird.
2. Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Kupplung nach
Anspruch 1 mit einer Staudruckerzeugungseinrichtung in Form
wenigstens eines Staudruckrohres mit einem sich in den Stauraum
erstreckenden Öffnungsbereich;
- 2.1 bei welchem lediglich im zweiten Füllungsgradzustand Betriebsmittel im Stauraum durch den Öffnungsbereich am Staudruckrohr aufgenommen wird und ein dynamischer Druck im Staudruckrohr, welcher als zweiter erhöhter Druckwert fungiert, erzeugt wird;
- 2.2 bei welchem der zweite erhöhte Druck wenigstens mittelbar als Eingangssignal einer Steuervorrichtung fungiert.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der maximale Füllungsgrad dem theoretisch
maximal zulässigen Füllungsgrad von 100% entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der maximale Füllungsgrad durch Einstellung der
Position der Staudruckerzerzeugungseinrichtung gegenüber dem
Stauraum frei einstellbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterbrechung der Betriebsmittelversorgung zum Arbeitsraum
zeitlich verzögert zur Erfassung des zweiten erhöhten Druckwertes
erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale:
- 6.1 bei welchem nach Unterbrechung bei Erfassung eines ersten Druckwertes die Betriebsmittelzufuhr wieder freigegeben wird;
- 6.2 bei welchem bei erneuter Erfassung des zweiten erhöhten Druckwertes zusätzlich die aktuelle Antriebsdrehzahl oder eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe ermittelt und mit einer vorgebbaren Vergleichsgröße verglichen wird, ab welcher eine fehlerfreie Betriebsweise der Füllstandserkennung erfolgt;
- 6.3 bei welchem bei Unterschreitung dieser Antriebsdrehzahl oder der diese wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe und lediglich der Anzeige des ersten Druckwertes der Füllvorgang fortgesetzt wird, während bei Erkennen des zweiten Füllungsgradzustandes der Füllvorgang bis zum Erreichen der Vergleichsgröße fortgesetzt wird;
- 6.4 bei Erreichen der Vergleichsgröße und dem Erkennen des zweiten Füllungsgradzustandes wird der Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung zeitweise entleert, wobei bei Vorliegen des ersten Druckwertes wird der Füllvorgang erneut aktiviert und über eine vorgebbare Zeitdauer vorgenommen wird;
- 6.5 nach Ablauf einer Wartezeit wird wieder das Vorliegen eines ersten oder zweiten Druckes geprüft.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei dem
Arbeitsraum wenigstens ein Kühlkreislauf zugeordnet ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- 7.1 bei welchem im Kühlkreislauf die aktuelle Temperatur ermittelt wird;
- 7.2 bei welchem bei Überschreitung einer maximal zulässigen Temperatur Betriebsmittel aus dem Kühlkreislauf über eine bestimmte Zeitdauer entleert wird;
- 7.3 bei welchem während oder nach dieser Zeitdauer Betriebsmittel in den Kühlkreislauf eingespeist wird;
- 7.4 bei welchem nach erfolgtem Betriebsmittelaustausch die Temperatur im Kühlmittelkreislauf ermittelt und mit einem weiteren zweiten zulässigen Temperaturwert für den Betriebszustand nach dem Betriebsmitteltausch verglichen wird und bei Abweichung und zusätzlichem Auftreten des zweiten erhöhten Druckwertes der Füllvorgang abgebrochen und Betriebsmittel erneut entleert wird.
8. Hydrodynamische Kupplung
- 8.1 mit wenigstens zwei Schaufelrädern, einem Primärschaufelrad und einem Sekundärschaufelrad, welche miteinander wenigstens einen, mit Betriebsmittel befüllbaren torusförmigen Arbeitsraum bilden;
- 8.2 dem torusförmigen Arbeitsraum ist wenigstens eine Zufuhrleitung für Betriebsmittel zugeordnet;
- 8.3 dem Arbeitsraum ist eine Einrichtung zur Erfassung einer den Füllungsgrad wenigstens indirekt charakterisierenden Größe zugeordnet;
- 8.4 die Einrichtung ist wenigstens mittelbar mit einer Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelmenge in der Zufuhrleitung gekoppelt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 8.5 die Einrichtung zur Erfassung einer den Füllungsgrad wenigstens indirekt charakterisierenden Größe umfaßt
- 8.5.1 einen, einem Schaufelrad zugeordneten und mit dem Arbeitsraum gekoppelten Stauraum und
- 8.5.2 eine Staudruckerzeugungseinrichtung, welche sich in den Stauraum erstreckt, wobei die Zuordnung der Staudruckerzeugungseinrichtung zum Stauraum derart erfolgt, daß erst bei einem bestimmten Betriebsmittelstand im Stauraum, welcher einem bestimmten maximalen Füllungsgrad entspricht, die Staudruckerzeugungseinrichtung Betriebsmittel aufnimmt und der dadurch erzeugte dynamische Staudruck als Signal zur wenigstens mittelbaren Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelmenge in der Zulaufleitung zur Verringerung der zuzuführenden Betriebsmittelmenge oder Entkoppelung der Zufuhrleitung vom Arbeitsraum verwendet wird.
9. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stauraum von einer, einem Schaufelrad
zugeordneten Fangrinne gebildet wird.
10. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fangrinne von wenigstens einem separaten,
lösbar mit dem Schaufelrad verbindbaren Bauteil gebildet wird.
11. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fangrinne vom Schaufelrad gebildet wird.
12. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Staudruckerzeugungseinrichtung in
ihrer Position gegenüber dem Stauraum verstellbar ausgeführt ist.
13. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Staudruckerzeugungseinrichtung in
Form wenigstens eines Staudruckrohres ausgeführt ist.
14. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale:
- 14.1 das Staudruckrohr umfaßt wenigsten ein, einen Öffnungsbereich tragendes Bauteil zur Aufnahme von Betriebsmittel;
- 14.2 das den Öffnungsbereich tragende Bauteil ist mit einem, bezogen auf die Kupplungsachse in radialer Richtung wenigstens zum Teil entgegen die Schwerkraftrichtung gerichteten Rohrteil verbunden.
15. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß das den Öffnungsbereich tragende Bauteil im
wesentlichen parallel zu einem, sich im Stauraum einstellenden
Betriebsmittelspiegel ausgeführt ist.
16. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Öffnungsbereich tragende
Bauteil sich in Richtung des Schaufelrades ertreckt.
17. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Öffnungsbereich tragende
Bauteil sich in Umfangsrichtung erstreckt.
18. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 18.1 der Öffnungsbereich ist in Umfangsrichtung gerichtet;
- 18.2 für den Reversierbetrieb sind zwei Staudruckrohre mit einander entgegengesetzt gerichteten Öffnungsbereichen vorgesehen;
- 18.3 die beiden Staudruckrohre sind über eine Ventileinrichtung mit einer gemeinsamen Leitung verbindbar.
19. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 19.1 der Öffnungsbereich ist in Umfangsrichtung gerichtet;
- 19.2 für den Reversierbetrieb sind am Staudruckrohr zwei einander entgegengesetzt gerichtete Öffnungsbereiche vorgesehen.
20. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Öffnungsbereich tragende
Bauteil vom, bezogen auf die Kupplungsachse in radialer Richtung
wenigstens zum Teil entgegen die Schwerkraftrichtung gerichteten
Rohrteil gebildet wird.
21. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Arbeitsraum und
Stauraum über wenigstens eine Durchgangsöffnung im Schaufelrad
erfolgt.
22. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen in radialer Richtung im
Bereich des beschaufelten Teiles des Schaufelrades angeordnet sind.
23. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen in radialer Richtung im
Bereich des von der Beschaufelung freien Teiles des Schaufelrades
angeordnet ist.
24. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß das Primär- und das
Sekundärschaufelrad einen Arbeitsraum miteinander bilden.
25. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß das Primär- und das Sekundärschaufelrad
wenigstens noch einen weiteren Arbeitsraum miteinander bilden.
26. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum dem Primärschaufelrad
zugeordnet ist.
27. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stauraum dem Sekundärschaufelrad
zugeordnet ist.
28. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum sich in radialer Richtung bis in
einen Bereich erstreckt, der auf einem geringeren Durchmesser als den
Schaufelradaußenumfang angeordnet ist.
29. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruckerzeugungseinrichtung
eine Einrichtung zur Umwandlung des in der
Staudruckerzeugungseinrichtung erzeugten Druckes in ein elektrisches
Stellsignal zur Ansteuerung eines Stellgliedes der Einrichtung zur
Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge zugeordnet ist.
30. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umwandlung des in der
Staudruckerzeugungseinrichtung erzeugten Druckes in ein elektrisches
Stellsignal zur Ansteuerung eines Stellgliedes der Einrichtung zur
Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge als Druckschalter
ausgeführt ist.
31. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß den Druckstelleinrichtungen Verzögerungsrelais
zugeordnet sind.
32. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 29 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der
Betriebsmittelzufuhrmenge eine Ventileinrichtung ist.
33. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 32
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 33.1 es ist eine Steuervorrichtung mit wenigstens einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang vorgesehen;
- 33.2 der erste Eingang ist wenigstens mittelbar mit der Staudruckerzeugungseinrichtung gekoppelt;
- 33.3 der erste Ausgang ist mit der Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge gekoppelt.
34. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch
folgende Merkmale:
- 34.1 es ist ein weiterer zweiter Eingang vorgesehen;
- 34.2 der zweite Eingang ist mit einer Einrichtung zur Vorgabe eines Füllsignales gekoppelt;
- 34.3 es ist eine Stellgrößenenbildungseinrichtung vorgesehen, welche entsprechend den Eingangssignalen eine Stellgröße zur wenigstens mittelbaren Ansteuerung der Einrichtung zur Beeinflussung der Betriebsmittelzufuhrmenge bildet.
35. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 34,
- 35.1 der hydrodynamischen Kupplung ist ein Betriebsmittelversorgungssystem zugeordnet;
- 35.2 Das Betriebsmittelversorgungssystem umfaßt wenigstens einen
geschlossenen Kreislauf, welcher dem Betriebsmittelumlauf während
des Betriebes dient;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - 35.3 dem geschlossenen Kreislauf sind wenigstens jeweils eine Zulaufleitung und eine Ablaufleitung separat oder gemeinsam zuschaltbar;
- 35.4 es ist wenigstens eine Einrichtung zur wenigstens indirekten Ermittlung der Temperatur des Betriebsmittels vorgesehen, welche mit einer Stelleinrichtung für ein Schaltventil zur Verbindung des geschlossenen Kreislaufes mit der Ablaufleitung koppelbar ist;
- 35.5 es ist eine Einrichtung zur Ermittlung des Druckes im Kreislauf vorgesehen, die mit einer Stelleinrichtung eines Ventiles zur Zuschaltung der Zulaufleitung gekoppelt ist.
36. Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 35,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 36.1 das Schaltventil ist im geschlossenen Kreislauf angeordnet und umfaßt wenigstens zwei Schaltstellungen (I, II);
- 36.2 in einer ersten Schaltstellung (I) des Schaltventiles ist der Kreislauf mit der Ablaufleitung gekoppelt;
- 36.3 in einer zweiten Schaltstellung (II) des Schaltventiles läuft das Betriebsmittel im geschlossenen Kreislauf um;
- 36.4 das Ventil zur Zuschaltung der Zulaufleitung weist wenigstens zwei Schaltstellungen auf, wobei in einer ersten Schaltstellung des Ventiles der Kreislauf mit der Zulaufleitung verbunden und in einer zweiten Schaltstellung entkoppelt ist.
37. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 34 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil als 3/2-Wegeventil
ausgeführt ist.
38. Hydrodynamische Kupplung nach einem der Ansprüche 34 bis 37,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als 2-Wegeventil ausgeführt
ist.
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