DE4224728A1 - Hydrodynamische Kupplung - Google Patents
Hydrodynamische KupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung
gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Kupplung ist aus DE-GM 79 13 106 bekanntge
worden. Bei dieser Kupplung umfaßt das Gehäuse in seinem
unteren Teil einen Sammelbehälter für einen Sumpf des
Betriebsmittels, ferner einen Hochbehälter, in den Flüs
sigkeit aus dem Sumpf gefördert wird und schließlich eine
Schleuderscheibe, die in den Sumpf eintaucht und die
Flüssigkeit auf das Niveau des Sammelbehälters anhebt.
Kupplungen dieser Art können entweder geregelt oder unge
regelt sein. Im vorliegenden Falle geht es vorwiegend um
Anwendungen im Untertagebetrieb. Dabei wird die Kupplung
im allgemeinen mit Wasser betrieben, das die Betriebs
flüssigkeit darstellt - häufig mit Grubenwasser.
Am Außen- und am Innendurchmesser des Arbeitskreislaufes
sind Austrittsbohrungen vorgesehen, um ständig eine ge
wisse Menge der Betriebsflüssigkeit, also z. B. Wasser,
aus dem Arbeitsraum zu entlassen und zum Zwecke der
Kühlung umzuwälzen. Diese Austrittsdüsen münden in einen
mitrotierenden Schöpfraum, oder spritzen in das
Kupplungsgehäuse ab. Der Schöpfraum, d. h. der zwischen
Primärrad und Schöpfschale befindliche Raum, wird durch
ein Schöpfrohr entleert. Das Schöpfrohr fördert die
ausgetretene Betriebsflüssigkeit sodann in ein Rücklauf
system.
Die Betriebsflüssigkeit sammelt sich jedoch nicht nur im
Schöpfraum an. Es bildet sich auch außerhalb der Schöpf
schale ein Sumpf, und zwar zwischen der äußeren Umfangs
fläche der Schöpfschale und der Innenfläche der Umfangs
wand des Gehäuses. Diesen Sumpf abzuführen ist aus den
folgenden Gründen problematisch: man ist natürlich be
strebt, die Außenabmessungen des Kupplungsgehäuses im
Hinblick auf die beengten Raumverhältnisse unter Tage so
gering wie möglich zu halten. Deshalb ist auch der Spalt
raum zwischen der Außenfläche der Schöpfschale und der
inneren Umfangsfläche des Gehäuses klein. Für das Anord
nen von Pumpen oder pumpenähnlichen Aggregaten verbleibt
somit kein Raum. Dennoch muß für eine Abführung dieses
Sumpfes gesorgt werden, da während des Betriebes infolge
Läuferleckage oder Überlauf in das Gehäuse ständig Ar
beitsmittel nachströmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten,
daß der Sumpf zwischen Schöpfschale und Gehäuse zuverläs
sig, mit geringem baulichen Aufwand und ohne größere
Energieverluste abgeführt wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von
Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt die Kupplung in einem Axialschnitt;
Fig. 2 zeigt die Kupplung in einer Draufsicht in Achs
richtung.
Die Kupplung ist als Doppelkupplung ausgebildet, kann
aber auch einkreisläufig ausgeführt werden. Hier weist
sie zwei toroidale Arbeitsräume auf, jeweils aus einem
Primärrad (Pumpenrad) und einem Sekundärrad (Turbinenrad)
gebildet. Dabei werden die beiden Primärräder 1.1 und 1.2
von einer Antriebswelle 2 angetrieben. Die beiden Sekun
därräder 3.1 und 3.2 hingegen sind mit einer Abtriebs
welle 4 drehfest verbunden. Die beiden Primärräder 1.1
und 1.2 sind durch einen Zylinderabschnitt 5 drehfest
miteinander verbunden. Der Zylinderabschnitt 5 erstreckt
sich über den in Fig. 1 rechts dargestellten Arbeitsraum
hinaus. Er weist eine Verdickung auf, die als Schleuder
scheibe 6 wirkt, und die sich in bezug auf die beiden
Arbeitsräume in axialer Richtung symmetrisch erstreckt.
Der Zylinderabschnitt 5 ist ferner in Fig. 1 über den
rechts dargestellten Arbeitsraum hinaus verlängert, so
daß er einen Schöpfraum 7 bildet. Schöpfraum 7 läuft
somit mit dem Zylinderabschnitt 5 um.
Es sind ferner mengenregulierbare Bohrungen oder Dosier
ventile 8 vorgesehen - siehe den Ausschnitt aus Fig. 1.
Über diese Dosierventile 8 gelangt Arbeitsflüssigkeit in
den Schöpfraum. Es ist ferner ein Schöpfrohr 9 vorgese
hen. Die gesamte Arbeitsflüssigkeit wird über dieses
Schöpfrohr einem Sammelbehälter, z. B. einem Hochbehälter
zugefördert, oder wird direkt in eine Entsorgungsleitung
eingespeist, oder gelangt im direkten Umlauf über eine
Kühleinheit in den Arbeitskreislauf zurück.
Gemäß der Erfindung sind Vorkammern 10.1 und 10.2 vorge
sehen. Diese weisen jeweils eine Einlaßöffnung 11.1, 11.2
auf. Die Vorkammern sind mit einer Schälkante 12.1, 12.2
ausgerüstet. Die beiden Schälkanten sind jeweils derart
gestaltet und angeordnet, daß sie die von der Schleuder
scheibe 6 mitgerissene Leckflüssigkeit auf deren Weg nach
oben abschälen und in die betreffende Vorkammer einlei
ten. Aufgrund der Doppelanordnung der beiden Vorkammern
10.1, 10.2 und der geschilderten Gestaltung und Anordnung
der Schälkanten ist ein Betrieb in beiden Drehrichtungen
möglich. In jedem Falle wird Leckflüssigkeit von der
Schleuderscheibe 6 abgeschält.
Man erkennt ferner je eine Leitung 13.1 und 13.2, die die
betreffende Vorkammer 10.1 bzw. 10.2 mit dem Schöpfraum 7
verbindet.
Die Kupplung weist ein Gehäuse 14 auf. Dieses umfaßt eine
zur Kupplungsachse im wesentlichen konzentrische Umfangs
wand 15 sowie zwei im wesentlichen scheibenförmige Stirn
wände 16.1 und 16.2. Im vorliegenden Falle sind die
beiden Vorkammern 10.1 und 10.2 unter Heranziehung der
Umfangswand 15 des Gehäuses 14 gebildet. Es versteht
sich, daß es hierzu jedoch auch andere Möglichkeiten
gibt. Die Vorkammern befinden sich zweckmäßigerweise in
der Höhe der Axialmittelebene und erstrecken sich in
Umfangsrichtung um eine gewisse Strecke über diese
Mittelebene hinaus - siehe Fig. 2.
Es kann zweckmäßig sein, die Umfangswand 15 des Gehäuses
derart zu gestalten, daß der Spalt zwischen der inneren
Mantelfläche der Umfangswand 15 und der äußeren Mantel
fläche der Schleuderscheibe 6 bis zur Einlaßöffnung 10.1
bzw. 10.2 kontinuierlich zunimmt.
Die Kupplung ist derart angeordnet, daß ihre Achse hori
zontal verläuft, kann aber auch geneigt bis vertikal
eingesetzt werden.
Gemäß der Erfindung wird Arbeitsflüssigkeit, die sich
infolge Leckagen, oder über Abspritzdüsen, oder beim
Abstellen der Kupplung im Gehäuse ansammelt, beim Anfah
ren mittels der Schleuderscheibe 6 in die Vorkammern
gefördert. Die hierbei auftretenden Verluste durch
Beschleunigung und Scheibenreibung sind minimal.
Die Arbeitsflüssigkeit strömt sodann aus den Vorkammern
drucklos in den mitrotierenden Schöpfraum 7.
Claims (4)
1. Hydrodynamische Kupplung mit im wesentlichen horizon
taler Achse, insbesondere für Untertagebetrieb, mit
den folgenden Elementen:
- 1.1 ein Primärrad (1.1, 1.2), das auf einer Antriebs welle (2) sitzt;
- 1.2 ein Sekundärrad (3.1, 3.2), das auf einer Ab triebswelle (4) sitzt;
- 1.3 ein Gehäuse (14), das im wesentlichen zwei achs senkrechte Stirnwände (16.1, 16.2) sowie eine zur Kupplungsachse im wesentlichen konzentrische Umfangswand (15) umfaßt;
- 1.4 eine am Primärrad (1.1, 1.2) befestigte Schöpf schale, die einen Schöpfraum (7) bildet und gemeinsam mit dem Primärrad (1.1, 1.2) umläuft (Rotor);
- 1.5 in den Schöpfraum (7) aus dem Arbeitsraum ab spritzende Austrittsbohrungen;
- 1.6 ein in den Schöpfraum (7) eintauchendes Schöpfrohr
(9);
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - 1.7 wenigstens eine Vorkammer (10.1, 10.2) mit einer Einlaßöffnung (11.1, 11.2) zur Aufnahme von Leckwasser, das von der Außenfläche des Rotors (1.1, 1.2) mitgenommen und abgeschleudert wird;
- 1.8 eine Leitung (13.1, 13.2) zum Überführen von Betriebsflüssigkeit aus der Vorkammer (10.1, 10.2) in den Schöpfraum (7).
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einlaßöffnung (11.1, 11.2) der Vorkammer (10.1,
10.2) eine Schälkante (12.1, 12.2) zum Abschälen von
Betriebsflüssigkeit von der Umfangsfläche des Rotors
(1.1, 1.2) aufweist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Leitung (13.1, 13.2) ein Rückschlagventil
aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Vorkammern (10.1, 10.2) mit
zugehörenden Leitungen (13.1, 13.2) vorgesehen sind,
und daß die Einlaßöffnungen (11.1, 11.2) der Vor
kammern (10.1, 10.2) derart angeordnet sind, daß in
beiden Drehrichtungen gearbeitet werden kann.
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