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Hydrodynamische Kupplung . Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische
Kupplung, bei der an einem Pumpenrad zwei Schalen befestigt sind, von denen die
eine das Turbinenrad eng umschließt und die andere mit dem Pumpenrad eine umlaufende
Ringkammer bildet, die über Bohrungen im Pumpenrad außerhalb des Arbeitsraumes mit
diesem in Verbindung steht, wobei die von dem Pumpenrad und den Schalen gebildete
Drehtrommel von einem feststehenden Behälter umgeben ist, welcher die Drehtrommel
von einer koaxial zu ihr angeordneten Vorratskammer trennt, die von dem feststehenden
Behälter und von dem feststehenden Außengehäuse der Kupplung begrenzt und durch
ein verstellbares Schöpfrohr mit der umlaufenden Ringkammer hydraulisch verbunden
ist.
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Bei hydrodynamischen Kupplungen der vorstehenden Art ist es möglich,
daß Anteile der Flüssigkeit beim Betrieb der Kupplung in den Zwischenraum zwischen
den drehbaren Teilen der Kupplung und den feststehenden Wänden des Gehäuses eindringen.
Diese Flüssigkeitsanteile vergrößern bei bekannten derartigen Kupplungen die Reibungsverluste
und können zu einem sehr starken Temperaturanstieg in der Kupplung infolge der erhöhten
Reibung führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hydrodynamische Kupplung
der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei der das in den Zwischenraum zwischen
der aus der Kupplung und ihren rotierenden Schalen gebildeten Drehtrommel und dem
feststehenden Behälter eingedrungene Öl in die Vorratskammer abgeführt wird, ohne
daß es dazu besonders aufwendiger Mittel oder irgendwelcher besonderen Vorkehrungen
beim Betrieb der Kupplung bedarf.
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Die Lösung besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Drehtrommel
mit geringem Spiel in dem feststehenden Behälter angeordnet ist und daß die sich
auf einer oder beiden Seiten des feststehenden Behälters erstreckende Vorratskammer
mit dem Innenraum des feststehenden Behälters an seinem Außenumfang oberhalb des
Flüssigkeitsspiegels in der Vorratskammer verbindende Öffnungen vorgesehen sind,
durch welche hindurch Flüssigkeit, die aus dem Arbeitsraum der Kupplung und der
umlaufenden Ringkammer in den zwischen der Drehtrommel und dem feststehenden Behälter
gebildeten Zwischenraum eindringt, infolge der Rotation der Drehtrommel in die Vorratskammer
zurückgeschleudert wird.
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Die Erfindung zeigt damit einen Weg, wie Flüssigkeitsanteile, die
in den Raum zwischen den drehbaren Teilen der Kupplung und den feststehenden Wänden
des äußeren Behälters eingedrungen sind, sehr schnell durch die Pumpwirkung der
umlaufenden Drehtrommel auf Grund ihres geringen Abstandes zu der feststehenden
Behälterwand über die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Vorratskammer angeordneten
Öffnungen in die Vorratskammer abgegeben werden, so daß sich die umlaufenden Teile
nicht in der Flüssigkeit drehen, wodurch sowohl eine Erhitzung des Öls als auch
ein Energieverlust vermieden wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt F i g. 1 einen senkrechten Längsschnitt
einer Kupplung gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine ähnliche Ansicht eines abgeänderten
Ausführungsbeispiels und F i g. 3 eine Teilansicht des Ausführungsbeispiels gemäß
F i g. 2.
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In der F i g. 1 ist eine hydrodynamische Kupplung im Schnitt dargestellt,
die ein mit 10 bezeichnetes Pumpenrad als antreibendes Teil und ein mit 12
bezeichnetes Turbinenrad als angetriebenes Teil aufweist. Das Pumpenrad 10 ist auf
einer Antriebswelle 14 befestigt, welche zu der das Turbinenrad 12 tragenden angetriebenen
Welle 15 konzentrisch angeordnet und in diese eingesetzt ist.
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Das Gehäuse der Kupplung wird durch zwei kreisrunde schalen- oder
glockenförmige Endteile 16,18 begrenzt, die an den Enden einer zylindrischen Gehäusebuchse
20 gleichachsig angeordnet sind und deren jedes ein Kugellager 25 bzw. 26 od. dgl.
für die Welle 14 bzw. 15 trägt. Die Lager 25, 16 sind durch Kappen 22 bzw. 24 in
ihrer Stellung gehalten. Die Endteile 16,18 sind durch kopflose Stehbolzen 28
und
auf deren Gewindeenden aufgeschraubte Muttern 30, 31 fest gegen die Enden
der Gehäusebuchse 20
gezogen und gegen sie abgedichtet.
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Das Pumpenrad 10 ist mittels Bolzen an einem auf der Welle
14 angeordneten Ringflansch 32 befestigt und trägt ein mitumlaufendes Gehäuse,
das an seinem Umfang durch Bolzen 33 befestigt ist. Dieses Gehäuse weist eine Schale
34, welche dicht am Turbinenrad 12 liegt und sich um dieses herum nach innen bis
nahe an die angetriebene Welle 15 erstreckt, und eine Schale 35 auf, welche sich
von dem Pumpenrad 10 nach hinten und dann radial nach innen bis zu einer
nachstehend zu beschreibenden Nabe 50 erstreckt, um eine Ringkammer 36 zu
bilden. Die Ringkammer 36 steht mit dem Arbeitskreis durch öffnungen 38 am Umfang
des Pumpenrades 10 in Verbindung. Der Flüssigkeitsstand in der Ringkammer 36 und
demgemäß in dem Arbeitskreis ist vermittels eines verschiebbaren Schöpfrohres
40 regelbar, welches mit seinem Schöpfende 42 in die Ringkammer 36
hinein und aus dieser heraus verschiebbar ist.
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Das linke glockenförmige Endteil 18 bildet eine Hälfte des
feststehenden Gehäuses für die Kupplung. Ein Zylinderflansch 19, der an dem
Endteil 18 nahe seinem Umfang angeordnet ist, ragt nach innen rings um die
Kupplung vor. Die andere Hälfte des feststehenden Gehäuses für die Kupplung wird
durch eine innere glockenförmige Behälterwand 44 gebildet, welche in die
Gehäusebuchse 20 eingepaßt ist. Ein Zylinderflansch 45 der Behälterwand
44 erstreckt sich bis an das freie Ende des Flansches 19 und liegt an diesem
an. Die gegeneinanderliegenden Flächen der Flansche 19, 45 sind plangedreht,
so daß sie, wenn sie zusammengeklemmt werden, eine flüssigkeitsdichte Umhüllung
für die Kupplung bilden. Die Stehbolzen 28 erstrecken sich auch durch Bohrungen
im Umfang der Behälterwand 44. Jeder Stehbolzen 28 ist mit einem Widerlagerteil
versehen, der als Mutter 46 wiedergegeben ist und sich gegen die rechte Endfläche
der Behälterwand 44 legt.
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Beim Zusammenbauen des Gehäuses werden die Stellungen der Muttern
46 auf den Stehbolzen 28 nur vorläufig festgelegt. Die linken Endmuttern
30 werden fest angezogen, bevor die rechten Endmuttern 31
fest angezogen
werden. Das Anziehen der Muttern 30
zieht die Widerlagermuttern
46 und die innere Behälterwand 44 nach links und klemmt sie gegen
den Endteil 18, um eine dichte Hülle für die Kupplung zu bilden. Die Gehäusebuchse
20 ist beträchtlich länger als der feststehende Behälter für die Kupplung, und der
Raum zwischen der Behälterwand 44 und dem Endteil 16 bildet eine Vorratskammer
48,
welche durch die innere Behälterwand 44 von der Kupplung getrennt
ist.
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Die feststehende Nabe 50, welche mit der inneren Behälterwand
44 fest verbunden oder einstöckig mit ihr ausgebildet ist, ragt durch die
sich drehende Schale 35 hindurch axial nach innen und steht im Eingriff mit einem
Lippenflansch 52, der an der rechten Endwand des Pumpenrades 10 ausgebildet ist,
von dieser Wand radial nach innen vorsteht und einen engen Laufabstand gegenüber
dem Umfang der Nabe 50 hat. Eine Nabe 54, die gleichfalls mit der Behälterwand 44
einstöckig ausgebildet bzw. fest mit ihr verbunden ist, ragt von ihr axial nach
außen in die Vorratskammer 48. Eine Flüssigkeitseinlaßöffnung 55 erstreckt
sich durch die Wandung der Gehäusebuchse 20 und ist durch ein Rohr
56 und zweckentsprechende Kupplungsstücke mit einer Öffnung 58 verbunden,
welche sich von dem Umfang der Nabe 54 der Behälterwand 44 im Winkel
sowohl radial als auch axial nach innen zu einer Stelle innerhalb der Nabe 50 erstreckt,
wo sie mit einer Leitung 60 in Verbindung steht, die am freien Ende der Nabe 50
in eine Ringkammer 62 mündet, die durch einen versenkten Teil am Ende der Nabe
50 gebildet ist.
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Die Ringkammer 62 steht mit einer Ringkammer 64 in Verbindung, die
in der Wandung des Pumpenrades 10 ausgebildet ist und ihrerseits durch Leitungen
65 mit dem Arbeitskreis in Verbindung steht. Dadurch kann durch die Einlaßöffnung
55 und die oben beschriebenen Verbindungen hindurch eine Flüssigkeit in die Kupplung
hineingedrückt werden.
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Die Öffnungen 38 am Umfang des Pumpenrades 10 sind im wesentlichen
nicht verengt, und wenn die Kupplung arbeitet, hat der Flüssigkeitsring in der sich
drehenden Ringkammer 36 das Bestreben, eine radiale Dicke beizubehalten, welche
der Lage des Schöpfrohrendes 42 entspricht, und die Menge der Flüssigkeit in dem
Arbeitskreis wird auf diese Weise geregelt bzw. bestimmt.
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Die Flüssigkeit spritzt aus dem offenen oberen Ende 43 des Schöpfrohres
40 in die Vorratskammer 48, aus welcher sie mittels einer zweckentsprechenden
(nicht dargestellten) Pumpeneinrichtung durch eine Auslaßöffnung 70 in dem Endteil
16 nahe dem Baden des Gehäuses hindurchgepumpt werden kann. Ein geeigneter Kühler
(nicht dargestellt) kann zwischen der Auslaßöffnung 70 und der Einlaßöffnung
55 in Reihe zu der Pumpe geschaltet sein, um den Arbeitskreis zu vervollständigen
und das Öl vor seiner Rückkehr zur Kupplung durch die vorbeschriebenen Einlaßleitungen
zu kühlen.
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Zweckentsprechende Dichtungsmittel sind vorgesehen, zu denen eine
Buchse 72 zählt, welche die Nabe 54 und eine Nabe 74 des Endteiles
16 umgibt und übergreift und welche mit Bezug auf diese z. B. durch O-Ringe
96 abgedichtet ist. Dichtungsanordnungen 79, 81 sind weiterhin in die Naben
der Endteile 18,16 zwischen ihrer Innenwand und den Lagern 25 bzw. 26 eingepaßt.
Außerdem können Dichtungen 98 auf die Stehbolzen 28 unterhalb der
Muttern 30, 31 aufgesetzt sein.
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Dem Bestreben der Flüssigkeit, aus der aus den Schalen 34 und
35 und dem Pumpenrad gebildeten sich drehenden Trommel unter hohem Druck,
wie er bei einem plötzlichen Abdrosseln auftritt, auszutreten, arbeiten wie eine
Pumpe wirkende radiale Rippen oder Schaufeln 75 entgegen, die von der Innenwand
der Schale 34 getragen werden. Die Flüssigkeit hat nur eine geringe Neigung, zwischen
der Schale 35 und der Nabe 50 zu entweichen, mit Ausnahme einer kleinen Menge, welche
zeitweise in diesen Bereich gelangen kann. Falls irgendwelche Flüssigkeit durch
eine Öffnung 76 hindurch, welche durch den Laufspielraum zwischen der Schale
34 und der angetriebenen Welle 15 gebildet ist, oder durch den Laufspielraum
zwischen der Schale 35 und der Nabe 50 hindurch entweicht, wird sie unter
der Pumpenwirkung der sich drehenden Teile nach außen gedrückt und entweicht in
die Vorratskammer 48 durch Öffnungen 77 hindurch, welche in und nahe dem
Umfang der Behälterwand 44 in dem Bereich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der
Vorratskammer 48 vorgesehen sind.
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Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dem in F i g.
1 dargestellten Beispiel ähnlich, jedoch
weist die Vorratskammer
48 einen auf der anderen Seite des feststehenden Behälters 18, 44 liegenden weiteren
Teil 49 auf.
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Die Öffnung 77 steht bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Vorratskammer
48, 49 auf beiden Seiten des Behälters 18, 44 in Verbindung. Mit anderen
Worten ausgedrückt, die COffnung 77 erstreckt sich durch die Umfangsflansche beider
Behälterteile 18 und 44.
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Die Verbindung der beiden Teile 48, 49 der Vorratskammer miteinander
erfolgt über Öffnungen 88, die in den Umfangsflanschen der Behälterteile 18, 44
zwischen den Öffnungen für die Bolzen 28 gebildet sind, wie es in F i g. 2 mit unterbrochenen
Linien und in F i g. 3 dargestellt ist.
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Die Arbeitsweise der Kupplung gemäß F i g. 2 ist der Arbeitsweise
der Kupplung gemäß F i g. 1 identisch.
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Durch die Ausführung gemäß F i g. 2, bei welcher sich die Vorratskammer
auf beiden Seiten des Behälters 18, 44 erstreckt, wird ein zusätzlicher Vorteil
erhalten, in dem eine ausreichende Kühlung des Öls für viele Anwendungszwecke gegeben
ist, so daß kein zusätzlicher äußerer Kühler erforderlich ist.