DE948571C - Hydrostatische UEberlastungskupplung - Google Patents

Hydrostatische UEberlastungskupplung

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DE948571C
DE948571C DEP11924D DEP0011924D DE948571C DE 948571 C DE948571 C DE 948571C DE P11924 D DEP11924 D DE P11924D DE P0011924 D DEP0011924 D DE P0011924D DE 948571 C DE948571 C DE 948571C
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DE
Germany
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housing
pressure
suction
shaft
coupling according
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Expired
Application number
DEP11924D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Kurt Lorenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DEP11924D priority Critical patent/DE948571C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE948571C publication Critical patent/DE948571C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D31/00Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution
    • F16D31/08Control of slip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Hydrostatische Überlastungskupplung Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Überlastungskupplung für beide Drehrichtungen, bei der der Primärteil und der Sekundärteil der Kupplung zusammen eine in einem geschlossenen, die Betriebsflüssigkeit enthaltenen Gehäuse angeordnete Zahnradpumpe bilden, die die Betriebsflüssigkeit aus einem Saugraum innerhalb des Gehäuses in einen mit jenem durch ein Überdruckventil verbundenen Druckraum innerhalb des Gehäuses fördert.
  • Es sind bereits hydrostatische überlastungskupplungen bekannt, bei denen der Primärteil und der Sekundärteil zusammen eine Zahnradpumpe bilden. Bei einer bekannten Konstruktion, die als Vorrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen unter Verwendung einer auf der Welle drehbar gelagerten Zusatzschwungmasse ausgebildet ist, ist diese Zusatzschwungmasse mit der Welle durch eine nach Art einer positiv wirkenden rotierenden Flüssigkeitspumpe an sich bekannter Ausführung (z. B. Kolbenpumpe, Zahnradpumpe od.gl.) ausgebildeten Kupplung verbunden, deren die Druckräume sperrenden Auslaßventile so belastet sind, daß sie erst bei Überschreiten eines bestimmten Druckes öffnen, der höher liegt, als dem größten ohne Berücksichtigung von Drehschwingungen zwischen Welle und Zusatzschwungmasse, zu übertragenden Drehmoment entspricht. Die Verbindung zwischen Welle und Zusatzschwungmasse wirkt dann außerhalb des Bereiches von Torsionsschwingungen als starre Kupplung. Hierbei handelt es sich jedoch -J ganz abgesehen davon, daß die Konstruktion außerordentlich umständlich ist - nicht um eine Überlastungskupplung im eigentlichen Sinn, d. h. nicht um eine Kupplung zwischen Antriebsmaschine und Arbeitsmaschine, vielmehr sitzt die bekannte Vorrichtung auf einer durchgehenden Welle.
  • Es ist ferner eine Vorrichtung zur Verhütung von Wellenbrüchen, hervorgerufen durch Resonanzschwingungen von auf der Welle gelagerten Massen, wobei die Welle im Knotenpunkt oder in den Knotenpunkten der Schwingungen unterteilt ist, bekannt. Diese Einrichtung ist wie die obengenannte Einrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen ausgebildet, mit der Abänderung, daß sie nicht auf einer durchgehenden Welle sitzt, sondern daß hier die eine Welle mit einem Teil der Pumpe und die andere Welle mit dem die Pumpe umschließenden Gehäuse verbunden ist.
  • Eine andere bekannte Konstruktion betrifft eine Vorrichtung zum Verhüten schädlicher Beanspruchungen an Antrieben mit Schwungrädern, wobei zwischen dem Schwungrad und der Antriebswelle eine hydrostatische Kupplung mit Überlastungsventilen angeordnet ist. Hierbei stützen sich die Überdruckventile durch ihre Belastungsfeder gegen durch starke Federn belastete Kolben ab, welche den Ausgangskanal bis auf kleine Offnungen absperren. Bei dieser Konstruktion ist jedoch die Betriebsflüssigkeit im Gegensatz zu der vorgenannten nicht vollständig mit der Zahnradpumpe zusammen im abgeschlossenen Kupplungsgehäuse enthalten, sondern sie wird durch die hohl ausgebildete Abtriebswelle aus einem Vorratsbehälter zugeführt. Außerdem ist die letztgenannte Kupplung nur für eine Drehrichtung verwendbar.
  • Bei den anderen vorgenannten Einrichtungen ist zwar eine Verwendbarkeit für beide Drehrichtungen gegeben, jedoch mit dem Nachteil, daß bei Drehrichtungswechsel die Druck- und Saugräume vertauscht werden. Da mindestens eine der beiden Wellen durch das Gehäuse geführt werden muß, kann bei einem Drehrichtungswechsel der mit der Wellendurchführung verbundene Teil des Gehäuseinneren als Druckraum benutzt sein, so daß ein Teil der Betriebsflüssigkeit zwischen Welle und Gehäusebohrung austreten kann.
  • Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Überlastungskupplung zur Erzeugung eines konstanten bzw. nur gering veränderlichen Moments bei Betrieb mit einer unter Umständen stark veränderlichen Drehzahl der angetriebenen Maschine zu schaffen, die für beide Drehrichtungen verwendbar ist, und bei der, unabhängig von der Drehrichtung der eintreibenden Welle, die innerhalb des Gehäuses liegenden Saug- und Druckräume nicht miteinander vertauscht werden.
  • Die neue hydrostatische Überlastungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an der eintreibenden Welle befestigten Pumpenräder frei drehbar (d. h. ohne Achse oder Welle) in einem Pumpenblock gelagert sind, der in dem vorgenannten Gehäuse begrenzt drehbar ist und die die Druckflüssigkeit führenden Kanäle so steuert, daß unabhängig von der Drehrichtung der eintreibenden Welle die Förderrichtung für die Betriebsflüssigkeit stets die gleiche ist, womit ständig der eine Raum den Saug- und der andere den Druckraum bildet.
  • Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.
  • Fig.I zeigt den perspektivischen Schnitt für ein Erfindungsbeispiel und Fig. 2 und 3 ein Beispiel für die konstruktive Lösung.
  • Die in dem geschlossenen Gehäuse I untergebrachte Kupplung ist mit der Büchse 2 auf dem Wellenstumpf des Antriebsmotors aufgekeilt. Zwischen den Gleitbacken 3, 4, welche im Gehäuse starr befestigt sind, ist der Pumpenblock 5, um 9o° schwenkbar und an der Gehäusewand gleitend, abdichtend untergebracht. Der Pumpenblock 5 enthält drei geschliffene Bohrungen, in denen die beiden Außenräder 6, 7 frei drehbar, jedoch mit dem Mittelzahnrad 8 kämmend liegen, während das Mittelzahnrad mit der Welle 9 fest verbunden ist. In den ebenfalls geschliffenen Gleitbacken 3, 4 sind die Saug- IO und Druckkanäle I I untergebracht. Die Teile 3 bis I I bilden zusammen eine Zahnradpumpe, welche aus dem Saugraum I2 die Betriebsflüssigkeit ansaugt und sie in den Druckraum I3 drückt. Saug- und Druckraum sind durch eine oder mehrere Bohrungen I4 verbunden, die je durch ein Überdruckventil I5 geschlossen sind. Die Spannung der Belastungsfeder I6 wird durch eine Schraubspindel I7 eingestellt. Durch Verdrehen des Pumpenblockes 5 um 9o° werden die, im Beispiel je zwei, Saug- und Druckkanäle vertauscht. Dabei wird bei beiden Drehrichtungen aus dem gleichen Raum I2 gesaugt und in den gleichen Raum I3 gedrückt. Dieses stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, weil aus dem Druckraum I3 keine bewegten Teile nach außen geführt werden. Die Herausführung der Welle 9 durch das Gehäuse I geschieht aus dem Saugraum I2, in welchem immer ein gewisser Unterdruck herrscht, so daß die Abdichtung erleichtert wird.
  • Die Funktion der Kupplung ist folgende: Beim Einschalten des Antriebsmotors nimmt das Kupplungsgehäuse an der Drehung sofort teil, während zunächst die austreibende Welle stehenbleibt. Die Zahnräder 6 und 7 wälzen sich auf dem stillstehenden Rad 8 ab. Durch die bekannte Pumpenwirkung dieser Zahnradzusammenstellung wird das sich ringförmig einstellende Betriebsöl durch die Saugkanäle angesaugt und durch die Druckkanäle i i in den Druckraum 13 gepreßt. Bis zur Füllung des Raumes 13 hält dieser Pumpenvorgang an. Danach steigt der Druck im Raum 13, so daß sich der Öldruck auf die Zahnflanken auswirken kann. Die relativen Bewegungen der Zahnräder werden, wenn die Zahnflankenkräfte das Lastmoment aufzuwiegen vermögen, verzögert bis zur praktischen Blockierung, so daß - abgesehen von Undichtigkeitsverlusten - dann die austreibende Welle ohne Schlupf mit der 1lotordrehzahl mitläuft. Wird nun das Lastmoment größer als der Einstellung des Überdruckventils entspricht, so ist die Pumpe bestrebt, weiteres Öl zu fördern und erhöht damit den Öldruck im Druckraum, so daß sich das Ventil I5 öffnet und Öl in den Saugraum I2 zurückströmen läßt. Dadurch wird eine relative Bewegung zwischen den Zahnrädern ermöglicht, so daß die Abtriebsdrehzahl sinkt. Unter Vernachlässigung der praktisch bedeutungslosen Strömungswiderstände bei geöffnetem Ventil und der für die Öffnung des Ventils notwendigen Arbeit ist das jeweils von der Ventileinstellung abhängige übertragbare Maximalmoment konstant.
  • Das Umschalten von einer auf die andere Drehrichtung geschieht durch das Verdrehen des Pumpenblocks um 9o°. Dieses erfolgt selbsttätig, teils infolge der Trägheit des Blocks, teils weil sich die Pumpenräder beim Rücklauf gegen das Lastmoment abstützen.
  • Als Ventil kann entweder ein federgesteuertes Überdruckventil mit Einstellung des Federdruckes oder eine der Fliehkraft unterliegende Kugel oder eine Kombination von beiden sowie jede andere Ventilkonstruktion Verwendung finden (vgl. Fig 7, 8, 9). Zur Feineinstellung der Druckwerte kann ferner eine Variation der Druckhöhe der der Fliehkraft unterliegenden Ölsäule herangezogen werden. Das Ventil kann wahlweise für den jeweiligen Betriebsfall fest eingestellt oder durch Herausführen eines an sich bekannten Betätigungsgliedes während des Betriebes steuerbar gemacht werden.
  • In der beschriebenen Anordnung ist die Kupplung nur für kleine Durchmesser und kleine Drehzahlen geeignet, da die Fliehkraft dem Sog der Pumpe entgegenwirkt. Nach den Fig. 4, 5, 6 läßt sich jedoch die Pumpe aus einem Hohlzahnrad und zwei normalen Außenzahnrädern bilden, so daß die Saug- und Druckstellen am äußeren Umfang liegen. Dabei fließt das Öl in jedem Falle der Saugstelle zu.
  • Die Kupplung kann sowohl als eine Überlastungskupplung als auch als Schlupfkupplung verwendet werden, je nachdem wie die Drehzahl des antreibenden Motors gewählt wird. Liegt sie stets höher als die der Abtriebsdrehzahl, so ist immer ein Schlupf vorhanden, und das gewünschte Maximalmoment wird ständig eingehalten. Die Drehzahl der abtreibenden Welle stellt sich dabei in Abhängigkeit von der Charakteristik der angetriebenen Maschinen ein. Wird jedoch die antreibende Drehzahl so gewählt, daß sie der abtreibenden Drehzahl gleich ist, so wird bei Widerstandsmomenten, die unter dem Maximalmoment liegen, kein Schlupf in der Kupplung auftreten, so lange, bis eventuell das Maximalmoment durch entsprechende Belastung abgenommen wird. In diesem Fall wird die abtreibende Drehzahl bei Einhaltung dieses Maximalmomentes absinken.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Hydrostatische Überlastungskupplung, bei der das Gehäuse in zwei durch ein Überlastventil verbundene Räume unterteilt ist und bei der die als Zahnradpumpe ausgebildeten Kupplungsglieder (Primär- und Sekundärteil) die Betriebsflüssigkeit zwischen den beiden Räumen fördern, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an der eintreibenden Welle befestigten Pumpenräder frei drehbar (d. h. ohne Achse oder Welle) in einem Pumpenblock gelagert sind, der in dem vorgenannten Gehäuse begrenzt drehbar ist und die die Druckflüssigkeit führenden Kanäle so steuert, daß unabhängig von der Drehrichtung der eintreibenden Welle die Förderrichtung für die Betriebsflüssigkeit stets die gleiche ist, womit ständig der eine Raum den Saug- und der andere den Druckraum bildet.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der begrenzt drehbewegliche Pumpenblock (5) zwischen zwei mit dem Gehäuse (I) fest verbundenen Gleitbacken (3, 4) und der Innenwand des Gehäuses (I) derart gelagert ist, daß er die Trennwand zwischen Saug- und Druckraum bildet, und daß diese beiden Räume durch eine oder mehrere Saugkanäle (io) und Druckkanäle (ii) sowie durch eine oder mehrere Überdruckventile (i4) miteinander in Verbindung stehen.
  3. 3. Kupplung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Saugraum (i2) eine Wellendurchführung aufweist.
  4. 4. Kupplung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das überdruckventil auf verschiedene Flüssigkeitsdrucke eingestellt werden kann.
  5. 5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des überdruckventils ein der Fliehkraft unterworfener Körper, beispielsweise eine durch die Fliehkraft gegen ihren Sitz gedrückte Kugel, dient.
  6. 6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Überdruckventils durch Änderung der Flüssigkeitsfüllung der Kupplung feinreguliert werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 478931, 494581, 579 6oo; britische Patentschrift Nr. 455 o3o.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1201129B (de) * 1958-11-26 1965-09-16 Bwg Bergwerk Walzwerk Hydrostatische Anfahr- und UEberlastungskupplung

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DE478931C (de) * 1925-12-05 1929-07-24 Erich Sandner Vorrichtung zur Daempfung von Torsionsschwingungen unter Verwendung einer moeglichst an der Stelle groessten Schwingungsausschlages auf der Welle drehbar gelagerten Zusatz-schwungmasse
DE494581C (de) * 1925-04-22 1930-04-25 Erich Sandner Vorrichtung zur Verhuetung von Wellenbruechen, hervorgerufen durch Resonanz-schwingungen von auf der Welle gelagerten Massen, wobei die Welle im Knoten-punkt oder in denKnotenpunkten der Schwingungen unterteilt ist
DE579600C (de) * 1930-03-15 1933-06-29 Erich Sandner Vorrichtung zum Verhueten schaedlicher Beanspruchungen an Antrieben mit Schwungraedern
GB455030A (en) * 1935-01-09 1935-07-11 Erich Sandner Improvements in or relating to means for damping torsional vibrations

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