DE919449C

DE919449C - Auslasssteuerung fuer Stroemungskreislaeufe

Info

Publication number: DE919449C
Application number: DEV3980D
Authority: DE
Inventors: Fritz Kugel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1942-08-06
Filing date: 1942-08-06
Publication date: 1954-10-21

Description

Auslaßsteuerung für Strömungskreisläufe Zum Abführen der im Betrieb von Strömungsgetrieben (Wandlern oder Kupplungen) im Kreislauf entstehenden Wärme werden bei Getrieben mit umlaufendem Behälter an dessen äußerem Umfang eine Reihe kleiner Bohrungen oder besonders eingesetzte Düsen angeordnet, durch die während des Betriebes stets eine gewisse Flüssigkeitsmenge abspritzt. Die Menge der durch solche Öffnungen konstanten Querschnittes abspritzenden Flüssigkeit ist in erster Linie von der Drehzahl des meist mit dem Primärrad verbundenen umlaufenden Gehäuses abhängig, außerdem aber von der Drehzahl des anderen Schaufelrades und vom Füllungsgrad des Kreislaufes, der besonders bei Regelkupplungen mit Füllungsänderung in weiten Grenzen schwankt. Da die Antriebsdrehzahl des wie erwähnt meist mit dem Primärrad verbundenen Gehäuses und damit seine Umfangsgeschwindigkeit im allgemeinen konstant ist, ändert sich die Ausflußmenge in erster Linie in Abhängigkeit vom Schlupf, und zwar nimmt sie mit zunehmendem Schlupf ab. Die Ursache für das Abnehmen der Ausflußmenge mit zunehmendem Schlupf besteht darin, daß bei Verringerung der Sekundärdrehzahl und in gleicher Weise bei Verringerung der Füllung der Fliehkraftdruck kleiner wird, unter dem die Flüssigkeit an den Auslaßöffnungen steht.
Diese Erscheinung ist dadurch unerwünscht, da gerade bei größerem Schlupf im Kreislauf eine größere Wärmemenge anfällt und daher auch ein größerer Flüssigkeitsdurchsatz oder wenigstens kein kleinerer erforderlich wäre.
Bei Strömungskupplungen mit Schlupfregelung tritt noch ein weiterer Nachteil hinzu, nämlich der Umstand, daß sich mit der Verringerung der Füllung auch die Regelempfindlichkeit zier Kupplung verschlechtert, denn durch das dem Schlupf umgekehrt proportionale Abnehmen der sekundlichen Durchflußmenge werden auch die Regelzeiten größer.
Zur teilweisen Beseitigung dieser nachteiligen Erscheinungen ist es bereits vorgeschlagen worden, die Austrittsdüsen in ihrem Offnungsquerschnitt steuerbar zu machen oder außer ständig offenen Auslaßdüsen noch zusätzlich steuerbare Auslaßöffnungen anzuordnen und die Steuerung selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung, vom Schlupf, von der Temperatur der Getriebeflüssigkeit od. dgl. auszubilden. Nach einem anderen neueren Vorschlag werden zusätzliche Auslaßventile durch eine der konstanten Primärdrehzahl proportionale Kraft im öffnenden Sinn und durch eine im umgekehrten Verhältnis wie der Schlupf sich ändernde Kraft z. B. den Druck im Strömungskreislauf im schließenden Sinn beaufschlagt, so daß bei zunehmendem Schlupf diese schließende Kraft nachläßt und beim Erreichen eines bestimmten Schlupfwertes die Ventile sich öffnen.
Die zuerst genannte Lösung gibt zwar die Möglichkeit, die Betriebsflüssigkeit annähernd konstant zu halten, aber diese Ausführung benötigt einen nicht immer gerechtfertigten Aufwand, wie besondere Thermostaten und Steuerventile oder Schlupfmeßeinrichtungen od. dgl. Die an zweiter Stelle genannte Lösung eignet sich zwar in solchen Fällen gut, wo beim Erreichen eines bestimmten maximalen Schlupfes eine einmalige Vergrößerung der Durchflußmenge geboten oder ausreichend erscheint, aber nicht für solche Fälle, bei denen die Durchflußmenge durch die zusätzliche Auslaßöffnung kontinuierlich verändert, also beispielsweise die gesamte Durchflußmenge konstant gehalten oder allmählich vergrößert werden soll.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, die beschriebenen Mängel der bisher allgemein üblichen Ausführung mit Auslaßdüsen konstanten Querschnittes zu beseitigen, und gibt hierfür einen Weg an, der nicht nur in seiner Ausführungsform einfacher als die genannten Lösungsvorschläge ist, sondern darüber hinaus auch noch eine mit dem Schlupf sich kontinuierlich ändernde zusätzliche Durchflußmenge, also beispielsweise eine konstante oder mit dem Schlupf ansteigende Gesamtdurchflußmenge ergibt.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Strömungsgetriebe mit umlaufendem Gehäuse (Strömungswandler oder Strömungskupplung) zum Abführen eines Teiles der Getriebeflüssigkeit zwecks Wärmeabfuhr sowohl ständig offene, aus dem Arbeitsraum in einen Behälter führende Auslaßöffnungen am äußeren Umfang des Kreislaufes als auch bei Schlupf wirksam werdende Schöpfeinrichtungen nach Art der sogenannten Schälpumpen im sekundären Schaufelrad angeordnet sind. Diese Schöpfeinrichtungen werden zweckmäßig als kleine, am äußersten Umfang des Sekundärrades angeordnete, an sich für das Abschöpfen von Betriebsflüssigkeit aus Strömungskreisläufen zwecks Veränderung der Füllung oder gänzlicher Entleerung bekannte Schöpfrohre oder als kleine Schaufeln ausgebildet, an die sich bis in die Nähe der führende Leitungen oder Bohrungen anschließen. Von dort kann die abgeschöpfte Betriebsflüssigkeit nach außen abgeführt und beispielsweise mit der durch die normalen Auslaßdüsen austretenden Flüssigkeitsmenge vereinigt werden, um gemeinsam mit dieser einer Kühleinrichtung zugeführt zu werden. Bei Strömungskreisläufen mit umlaufendem Behälter, bei denen die aus den normalen Austrittsdüsen abspritzende Flüssigkeit in den mit dem Primärteil gekuppelten Behälter eintritt und von dort etwa durch feststehende Schöpfrohre abgeschöpft wird, kann die durch die zusätzliche Schöpfeinrichtung gemäß der Erfindung aus dem Kreislauf abgeschöpfte Flüssigkeit von der aus ebenfalls in diesen Behälter abspritzen.
Eine solche Ausführung ist äußerst betriebssicher und einfach und läßt sich ohne weiteres so ausbilden, die durch die Düsen und die Schöpfeinrichtung abgeführte Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Sekundärdrehzahl bzw. in Abhängigkeit vom Schlupf einen beliebigen Verlauf annimmt. Die Anordnung kann durch entsprechende Bemessung der schlupfabhängigen Schöpfeinrichtung, also durch die Wahl einer geeigneten Anzahl und Größe der Schöpfrohre oder Schöpföffnungen sowie durch die Wahl des Ein- und Austrittsdurchmessers der Schöpfeinrichtung etwa so getroffen werden, die Ausflußmenge mit zunehmendem Schlupf nur leicht abnimmt, annähernd gleichbleibt oder aber in beliebigem Maße zunimmt.
An Stelle von ausgeprägten Schöpfrohren können auch kleine Schaufeln, Lappen oder Ausbuchtungen am Umfang des Sekundärrades angebracht sein, die bei zunehmendem Schlupf zwischen Sekundärrad und Flüssigkeit im Kreislauf eine Schöpfwirkung ausüben. Unter Umständen kann es aber auch genügen, kleine Öffnungen im äußeren Bereich. des Sekundärrades vorzusehen, die durch Leitungen oder Bohrungen mit einem Raum außerhalb des Kreislaufes, und zwar einem Raum geringen Druckes etwa in Achsnähe in Verbindung stehen, so bei abnehmender und damit abnehmender kraftwirkung des Sekundärteiles in die an Stellen hohen Druckes angeordneten um so mehr Flüssigkeit eintritt, je kleiner die Sekundärdrehzahl ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Mit der Antriebswelle i ist das Pumpenrad 2 verbunden, an dessen äußerstem Umfang eine Gehäuseschale 3 für das Turbinenrad q. und eine weitere, als umlaufender Behälter dienende Schale 5 angeflanscht sind. In der Gehäuseschale 3 sind die bekannten AuslaB-öffnungen 6 vorgesehen, durch die eine etwa konstante Flüssigkeitsmenge aus dem Kreislauf in den Raum zwischen den Schalen 3 und 5 eintritt, um von dort mittels eines Schöpfrohres 7 zu werden. Außerdem sind nun gemäß der Erfindung am äußeren Umfang des Turbinenrades 4 eine Reihe kleiner Schöpfer 8 angebracht, an die Bohrungen 9 in den Schaufeln und in der Rückwand des Turbinenrades angeschlossen sind. Die durch die Bohrungen 9 abgeführte Flüssigkeitsmenge spritzt in den Sammelraum zwischen den Schalen 3 und 5 und wird von dort zusammen mit der aus den Düsen 6 abgespritzten Flüssigkeitsmenge durch das Schöpfrohr 7 abgeführt.
Bei normalem Betrieb mit sehr kleinem Schlupf oder mit dem Mindestschlupf läuft das Sekundärrad annähernd mit gleicher Geschwindigkeit wie das Primärrad und damit auch mit annähernd gleicher Geschwindigkeit wie die Flüssigkeit im Kreislauf in Umfangsrichtung um, so daß durch die Schöpfer 8 keine oder nur eine kleine Flüssigkeitsmenge abgespritzt wird. Mit zunehmendem Schlupf nimmt dagegen die gegen die Nabe zu abgeführte Flüssigkeitsmenge ebenfalls zu. Auf diese Weise wird bei solchen Strömungsgetrieben gegenüber bekannten Ausführungen bei zunehmendem Schlupf eine vermehrte Flüssigkeitsmenge abgeführt und die bei zunehmendem Schlupf erwünschte größere Wärmeabfuhr erreicht.
Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung auch bei Strömungskreisläufen Anwendung finden kann, bei denen außer ständig offenen Auslaßöffnungen konstanten Querschnittes etwa noch temperaturgesteuerte zusätzliche Auslaßventile oder überhaupt nur in ihrem Auslaßquerschnitt gesteuerte Ventile angeordnet sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Auslaßsteuerung für Strömungskreisläufe (Wandler oder Kupplungen) mit umlaufendem Gehäuse und ständig offenen, aus dem Arbeitsraum in einen Behälter führenden Auslaßdüsen am äußeren Gehäuseumfang zum Abführen eines Teiles der Getriebeflüssigkeit zwecks Wärmeabfuhr, dadurch gekennzeichnet, daß außer den ständig offenen Auslaßöffnungen noch bei Schlupf wirksam werdende Schöpfeinrichtungen nach Art der sogenannten Schälpumpen am sekundären Schaufelrad angeordnet sind.
2. Auslaßsteuerung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Anzahl kleiner Schaufeln am äußersten Umfang des Sekundärrades, die durch Bohrungen oder Leitungen durch die Schaufeln und die Rückwand des Sekundärrades hindurch an einen drucklosen Raum außerhalb des Kreislaufes etwa in der Nähe der Achse angeschlossen sind.
3. Auslaßsteuerung nach den Ansprüchen I und 2 für Strömungskreisläufe mit umlaufendem Sammelraum für die aus den ständig offenen Düsen abspritzende Flüssigkeitsmenge und Schöpf