DE8002036U1 - Hydromechanische kupplung, z.b. fuer foerderer und gewinnungsmaschinen des untertagebergbaus - Google Patents

Description

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bie Erfindung" betrifft eine hydrömeöhanisöhe Kupplung/ zi*B. für Förderei? Und G"eWinnüng*smäsöhinen des Untertä^eber^bäüs,-bestehend aus einem einem Flüssigkeitsvorratsraum zugeordneten Pumpenrad rotierenden/ das Turbinenrad abdeckenden Lagerschale jeweils mit einem zugeordneten, vorzugsweise als Radialkugel- .; lager ausgebildeten, nach außen abgedichteten* auf der AbstÜtz- ; Welle abgestützten Lager, wobei das Pumpen- und das Turbinenrad eine Radialbeschaufelung eines Arbeitsraumes bilden, in den die Flüssigkeit von dem angetriebenen Pumpenrad über ,

Axialbohrungen und/oder durch eine auf der Nabe des Pumpen- i rades befestigte, vorzugsweise mit Ventilen versehene Ringplatte , _zur Mitnahme des Turbinenrades strömt. <

Von wesentlicher Bedeutung für die Einsatzmöglichkeiten der-

artiger hydromechanischer Kupplungen ist ihr Drehmomentenverlauf bei unterschiedlichen Drehzahlen, d.h. die sogenannte Kupplungscharakteristik. Man spricht von einer weichen Charakteristik, wenn mit steigender Drehzahl das Kupplungsmoment gleichmäßig zunimmt. Solche Kupplungen werden im Untertagebetrieb z.B. an Bandantrieben eingesetzt, um ruckartige Anfahrbelastungen des Gurtes zu verhindern, welche in dem Gurt Spannungen aufbauen und u.a. die Bandnähte hochjbeanspruchen-Diese Kupplungen besitzen in der Regel in dem beschaufelten Teil des Pumpenrades und/oder in der Pumpenradnabe eine oder üehrere Axialbohrungen, durch die je .nach Drehzahl und Drehzahldifferenz der beiden Kupplungsräder Flüssigkeit aus dem ί Vorratsraum in den Arbeitsraum und umgekehrt selbsttätig / übertritt. Kupplungen mit härterer Charakteristik, bei denen | einer bestimmten Drehzahl starke zunehmende bzw. abnehmende Drehmomente gegenüberstehen, benötigt man dagegen im Unter- j tagebetrieb, beispielsweise an Kohlenhobelantrieben. Für diese i Zwecke haben die Kupplungen im allgemeinen die beschriebene ί Fingplatte, die mit der Kupplungsnabe verschraubt ist und ?

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rrtehfeiie Ventile tragti deifen bewegliche Teile in die cjesdhlös« sene Stellung der Ventile mit Ventilfedern vorgespannt sind, die von Fliehgewichten überwunden werden können/ Welche die Ventile öffnen*

Im allgemeinen verwendet man im Untertagebetrieb eine nicht brandgefährliche Flüssigkeit, die aus Sicherheitsgründen das früher allgemein in derartigen Kupplungen benutzte öl ersetzen. Diese Flüssigkeiten eignen sich nicht nur für die in derartigen Kupplungen auftretenden Arbeitstemperatüren, welche im normalen Betrieb über 100° C betragen können, bevor bei übermäßigem Schlupf zwischen den Kupplungsrädern die meistens als Schmelzstopfen ausgebildeten Sicherungen der Kupplung ansprechen und die Flüssigkeit nach außen abgeben. Solche Flüssigkeiten schützen auch die ihnen ausgesetzten Maschinenteile gegen Korrosion und haben die Aufgabe, die Schmierung der Radiallager zu bewirken. Diese Radiallager stützen das Pumpenrad und ^die sich mit diesem drehende Gehäuseschale welches das Turbinenrad umgibt und innen der Flüssigkeit ausgesetzt ist, auf einer Nabenwelle ab, welche in der Regel mit der angetriebenen Welle verkeilt ist. Um diese Schmierung der Radlager ohne Verlust an Flüssigkeit zu bewirken, sind die Radlager nach außen abgedichtet. Dazu benutzt man wegen der geringen Schmierfähigkeit der Flüssigkeit und ihrer hohen Arbeitstemperaturen metallische Wellendichtringe* Dafür benötigt man entsprechende Gehäuse, die von Ausnehmungen in der Nabe des Pumpenrades und dem Kupplungsgehäuse gebildet werden.

Die zum Ersatz des brandgefährlichen Kupplungsöles eingesetzten hydraulischen Medien haben jedoch ihrerseits eine Reihe von Nachteilen. Sie sind nicht nur teuer, sondern u.a. auch giftig. Betrieblich führen sie wie das Kupplungsöl zu erheblichen

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Schwierigkeiten, Wenn die besehiflebenen S\jhmel zeichnungen angesprochen haben und die Füllung der Kupplung vef löreüged/angen ist, Dann nämlich müssen entsprechende Mengen der Spezialflüssigkeit herangeschafft bzw.bereitgehalten werden.Insbesondere bei nicht stationären Antrieben, z.B. den beschriebenen Gewinnungsmaschinen ist die Bereithaltung praktisch ausgeschlossen,'so daß längere Betriebsstillstände fast immer in Kauf genommen werden müssen. Man ist deswegen bestrebt, das überall zur Verfügung stehende Leitungswasser als Flüssigkeit in den Kupplungen einzusetzen, hat aber bisher die damit verbundenen zahlreichen Probleme noch nicht befriedigend lösen können. Insbesondere kennt man bislang keine Möglichkeit, die in großer Zahl im Untertagebetrieb eingesetzten hydraulischen Kupplungen mit und ohne Ventile auf eine derartige Wasserfüllung umzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an einer solchen von vornherein oder nachträglich auf eine Wasserfüllung umgestellte hydromechanische Kupplung der eingangs bezeichneten Art auftretenden Probleme zu lösen, nämlich insbesondere für eine ausreichende Schmierung der Radlager trotz der nicht schmierenden Kupplungsfüllung zu sorgen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit einer Dauerschmierung versehenen Lager mit Hilfe je einer radial vorgespannten Ringlippendichtung von der Flüssigkeit abgeschlossen, mindestens die zwischen den Lippendichtungen angeordneten Wellenteile korrosionsgeschützt und die Ringlippendichtung jeweils einstückig mit einer von dem Dichtungswerkstoff gebildeten Ummantelung eines Metallringes ausgebildet ist, der durch mehrere auf einem Lochkreis sitzende Schrauben befestigt ist, wobei der der Gehäuseschale zugeordnete Ring mit deren Nabe verbunden ist und der dem

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Ptimpeniad zugeordnete Ring mit der Ringplätte veischräübbäi? ist, die mit oder ohne Ventile einbaiibar ist. Erfindungögemäfi werden die korrosionsgefährdeten Wellenteile geschützt und die Radlager einerseits gegen die niedrig viskose und außerdem vergleichsweise heiße Flüssigkeit gegen den Kupplungsraum so abgedichtet, daß das aus Fett bestehende Medium der Dauerscnmierung von der Kupplungsflüssigkeit weder ausgewaschen Werden noch seinerseits unter Überwindung der Abdichtung in den Kupplungsraum übertreten kann; das geschieht mit Hilfe def Ringlippendichtung, die infolge ihrer Ausbildung an dem beschriebenen verschraubbaren Ring ohne das übliche Vföllendichtringgehäuse auskommt und sich daher nachträglich in die umlaufenden Teile einbauen läßt. Am Pumpenrad macht sich die Erfindung dazu die bekannte Ventilringplatte nutzbar, wobei ventillose Kupplungen einfach dadurch verwirklicht werden, daß die Ventile, d.h. deren beweglichen Teile fortgelassen werden. Die dann übrig bleibenden Ventilbohrungen bzw. Ventilkolben wirken so, daß sich eine weitere Vergleichmäßigung

der eingangs erläuterten Kupplungscharakteristik ergibt, die gegebenenfalls durch in der Ringplatte anbringbare zusätzliche Bohrungen weiter günstig beeinflußt werden kann. Andererseits können Ventilkupplungen ebenso leicht auf Wasserfüllung umgebaut oder von vornherein dafür vorgesehen werden.

Die Ummantelung des Ringes bildet gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung eine Scheibe, aus deren der Naben- bzw.Ventilringanlageseite abgewandte Vorderseite axial die keilringförmige Ringlippendichtung vorsteht, deren Rücken eine Ringnut aufweist, die eine Ringfeder aufnimmt. Auf diese Weise läßt sich bei der gebotenen raumsparenden Anordnung ein ausreichender Andruck der Dichtlippe auf der Nabenwelle gewährleisten, der die beiderseits anstehenden Schmier- und Kupplungs-

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medien voneinander getrennt hält.

Gemäß einem weiteren, vorzugsweisen Merkmal der Erfindung steht aus der Nabe- bzw. Ventilringanlageseite der Ringummantelung ein Flansch vor, der bei der Radialabdichtung des Turbinenradwellenlagers radial nach außen und bei der Radialabdichtung des Pumpenradwellenlagers radial innen ausgebildet ist und jeweils an einer Radialkante des Ventilringes bzw. der Radnabe endet.

Als Dichtungswerkstoff kommen insbesondere Kunststoffe mit elastischen bzw. elastomeren Eigenschaften und hoher Temperaturbeständigkeit in Betracht. Die korrosionsfeste Ausbildung der WeI!enteile kann von vornherein durch Ausführung dieser Teile in Edelstahl gewährleistet werden; bei nachträglichem Umbau werden die betreffenden Wellenteile erfindungsgemäß durch eine an sich bekannte Flammaufspritzung geschützt. Dieser geht eine spanabhebende Bearbeitung der betreffenden Wellenteile voraus, worauf man zunächst eine Haftschicht auf die bearbei- ten teten Flächen aufbringt. Die Oberfläche der Haftschicht wird dann mit einer dünnen Korrosionsschutzschicht versehen, die im Metallaufspritzverfahren aufgebracht wird.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren in der Zeichnung; es zeigen

Fig* 1 im Axialschnitt eine hydromechanische Kupplung/ die I nachtiiäglich geffläß der Erfindung auf Wäeserfüliung Λ UWCföbaUt iäfc Und

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Fig. 2 eine Ansicht längs der Linie II-II der Fig. 1.

Die dargestellte hydromechanische Kupplung hat antriebswellenseitig eine umlaufende Gehäuseschale 1, die über Gewindebohrungen /^ auf einem Lochkreis 3 an die nicht dargestellte N?J~e der f Antriebswelle angeschlossen wird. Diese Gehäuseschaie 1 ist mit einem Pumpenrad 2 über mehrere auf einem Lochkreis 4 sitzende Schrauben 5 fest verbunden. Das Pumpenrad 2 bildet zusammen mit der Schale 1 einen ringförmigen Vorratsraum 6, der mit Kupplungsflüssigkeit, d.h. mit Leitungswasser gefüllt werden kann. Das Pumpenrad 2 trägt auf seinem Umfang mehrere, auf einem Lochkreis 7 angeordnete Schrauben 8, welche das Pumpenrad 2 mit einer weiteren Gehäuseschale 9 verbinden. Die Gehäuseschale besitzt eine Nabe 10, die über ein Radialkugellager 11 auf einer Nabenwelle 12 abgestützt ist. Die Nabenwelle 12 ist auf dem nicht dargestellten Ende einer angetriebenen Welle verkeilt. Das Radialkugellager 11 ist über mehrere Metalldichtringe. 13, 14 nach außen abgedichtet.

Auch das Pumpenrad 2 besitzt eine Nabe 15, die eine Ausnehmung 16 besitzt, um ein Gehäuse für eine Metalldichtung 17 zu bilden, das ein Radialkugellager 18 nach außen abschließt, welches das Pumpenrad 2 auf der Nabenwelle 12 abstützt. Eine Ringplatte 19 ist mit Hilfe mehrerer auf einem Lochkreis 20 angeordneter Schraubenbolzen 21 mit einem ringförmigen Teil der Pumpenradnabe 15 verschraubt. Die Ringplatte 19 kann von vornherein eingebaut sein und besitzt dann wenigstens zwei nicht dargestellte Ventile der beschriebenen Ausbildung und Wirkungswelse.

Auf einem inneren Lochkreis 22 sitzt eine Mehrzahl von Schraubenbolzen 23, Welche eine allgemein mit 25 bezeichnete Radialdichtung mit der Ventilpiafcte 19 und damit mit der Pumpenradnabe ver-

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spannen. Auf diese Weise wird für das Kugellager 18 eine nach beiden axialen Richtungen abgeschlossene Kammer 26 gebildet, die mit Fett gefüllt ist, das eine Dauerschmierung des Kugellagers gewährleistet.

Für das Kugellager 11 ist eine entsprechende Fettkammer 27 mit Hilfe einer Radialdichtung 28 gebildet, die mit Hilfe mehrerer Schrauben 29 mit einem vergleichsweise dicken ringförmigen Teil der Nabe 10 verschraubt ist, wobei die Schrauben 29 auf einem Lochkreis 30 angeordnet sind.

übereinstimmend ist in beiden Radialdichtungen 25, 28 folgende Anordnung verwirklicht: Ein scheibenförmiger Metallring 31, der auf dem'Lochkreis der Schrauben 23 bzw. '2.9 sitzende Bohrungen aufweist, hat eine aus Dichtungswerkstoff bestehende Ummantelung 32,. so daß eine Scheibe 33 entsteht, aus deren der Naben- bzw. Ventilringanlageseite 34 abgewandter Vorderseite 35 axial eine Keilringförmige Ringlippendichtung 36 vorsteht. Die Lippe ist bei 37 zu erkennen und sitzt radial unter einer Ringnut .'38, in die eine Ringfeder 39 eingelegt ist.

Aus der Naben- bzw. Ventilringanlageseite 34 der Ringummantelung 32 steht ein Flansch 40 bzw. 41 vor. Bei der Radial abdichtung; ist da Turblnenradwellenlager radial außen angebracht und dichtet mit der äußeren Kante des ringförmigen Nabenteiles ab, während der Flanschring 41 des Pumpenradwellenlagers 18 radial innen ausgebildet ist und mit der Innenkante des Ventilringes dichtet.

Das Turbinenrad ist mit 43 bezeichnet und beisitzt eine verhältnismäßig weit in Richtung auf die Nabenwelle 12 vorstehende Beschaufelung 44. Die Beschaufelung 45 des Pumpenrades endet dagegen in etwas größerem Abstand von deif Nabenweile 12,. Dadurch

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ist es möglich, die Ventilringplatte 19 an der Pumpenradnabe anzuschrauben, während die Nabe 46 des Turbinenrades diese Möglichkeit nicht bietet, u.a. weil sie mit einem Flansch der Nabenwelle 12 verschraubt werden muß.

Bei Stillstand der Wellen steht die aus Wasser bestehende Kupplungsflüssigkeit sowohl dem Vorratsraum 6 wie in dem mit bezeichneten Arbeitsraum der Kupplung an, der über den beschaufeiten Teil der beiden Räder bis auf die Nabenwelle reicht, die zwischen der Turbinenradnabe 46 und der Radialdichtung liegt. Die Flüssigkeit kann außerdem über einen Spalt 49 zwischen das Turbinenrad 43 und den schalenrörmigen Gehäuseteil 9 gelangen und beaufschlagt dementsprechend den Teil der Nabenwelle 12, der zwischen der Turbinenradnabe 46 und der Ringdichtung 28 liegt.

Beim Anfahren wird das Kupplungswasser nach außen gedrängt und kann über Axialbohrungen 50 im beschaufelten Teil des Pumpenrades in den Arbeitsraum 48 strömen. Sofern in dem mit 51 bezeichneten Abschnitt der Pumpenradnabe ebenfalls Bohrungen angebracht sind, kann die Kupplungsflüssigkeit auch fiber diese ™ i?jcialbohrungen durch in der Ringplatte 19 angeordnete Ventile in den Arbeitsraum 48 strömen. Das ist jedoch erst dann der Fall, wenn eine bestimmte Drehzahl erreicht ist. Je nach Schlupf zwischen Pumpen- und Turbinenrad strömt das Wasser aus dem Arbeitsraum 48 in den Vorratsraum 6 bzw. umgekehrt aus dem Arbeitsraum 6 in den Vorratsraum 48. Während die Flüssigkeit beim Anfahren auch den gesamten Arbeitsraum ausfüllt, steht sie bei Betriebsdifehzahl nur im beschaufelten Teil des Arbeitsraumes an und bewirkt die Kupplung der beiden Räder.

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AUf der NäbehweÜe sind für' die Lippen 37 dör tiädiaidiöhtUngen 25i 28 besondere Laufflächen vorgesehen * Sie Werden beispielsweise durcih ringförmiges Abdrehen der Oberfläche der wie vorstehend beschriebenen aufgebrachten Korrosionsschicht auf einer bestimmten TeillMnge der Näbenwelle hergestellt* Die Ringbreite kann dabei zwischen 25-30 mm liegen* Diese Bearbeitung verfolgt einer-seits den Zweck, eine Passung herzustellen ι die Undichtigkeiten zwischen den Lippen 37 und dem Naberiweilenkörper verhindert,* sie hat andererseits die Aufgabe, eine glatte Lauffläche für die Lippen 37 zu schaffen* Das Abdrehen der Korrosionsschicht erfolgt jedoch nur so, daß nach der Bearbeitung auf den abgedrehten Stellen noch eine hinreichend dicke Schicht aus dem Korrosionsschutzmaterial verbleibt, um Korrosionsschaden an den Laufflächen zu verhindern.

Claims (4)

1. Hydromechanische Kupplung, z.B. für Förderer und Gewinnungsmaschinen des Untertagebergbaus, bestehend aus einem einem Flüssigkeitsvorratsraum zugeordneten Pumpenrad, sowie einem Turbinenrad und einer mit dem Pumpenrad rotierenden, das Turbinenrad abdeckenden Lagerschale jeweils mit einem zugeordneten, vorzugsweise als Radialkugellager ausgebildeten, nach außen abgedichteten, auf der Abstützwelle abgestützten Lager, wobei das Pumpen- und das Turbinenrad eine Radialbeschaufelung eines Arbeitsraumes bilden, in den die Flüssigkeit von dem angetriebenen Pumpenrad über Axialbohrungen und/oder durch eine auf der Mabe des Pumpenrades befestigte, vorzugsweise mit Ventilen versehene Ringplatte zur Mitnahme des Turbinenrades strömt ,dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Dauerschmierung versehenen Lager (11/ 18) mit Hilfe je einer radial vorgespannten Ring¹-lippendichtung (37) von der Flüssigkeit abgeschlossen, mindestens die zwischen den Lippendichtungen (37) angeordneten

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Wellenteile (12) korrosionsgeschützt ui.l die Ringlippendichtung (37) jeweils einstückig mit einer von dem Dichtungswerkstoff gebildeten Ummantelung (32) eines Metallringes (31) ausgebildet ist, der durch mehrere auf einem Lochkreis (30) sitzende Schrauben (23, 29) befestigt ist, wobei der der Gehäuseschale zugeordnete Ring mit deren Nabe verbunden ist und der dem Pumpenrad (2) zugeordnete Ring mit der Ringplatte (19) verschraubt «.st, die mit oder ohne Ventile einbaubar ist.

2. Hydromechanische Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Ummantelung (32) des Ringes (31) eine Scheibe bildet, aus deren der Nabenbzw. Ventilringanlageseite (34) abgewandten Vorderseite

(35) axial die keilringförmige Ringlippendichtung (37) vorsteht, deren Rücken eine Ringnut (38) aufweist, die eine Ringfeder (39) aufnimmt.

3. Hydromechanische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 öder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß aus der Naben- bzw. Ventilringanlageseite (34) der Ringummantelung (32) ein Flansch (4O₇ 41) vorsteht, der bei der radialen Abdichtung des Turbinenradwellenlagers (11) radial außen und bei der Radialabdichtung des Pumpenradwellenlagers (18) radial innen ausgebildet ist und jeweils an einer Radialkante des Ventilringes bzw* der Radnabe endet.

4. Hydromechanische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,gekennzeichnet durch eine an sich bekannte korsioasfeste Metallaufspritzung auf den in dem die Flüssigkeit führenden Kupplungsraum liegenden Wellenteilen (12).

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