Hydraulische Turbokupplung Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrau lische Turbokupplung, bei welcher das Pumpenrad an seinem Umfang mit einem das Turbinenrad um schliessenden Gehäuse verbunden und eines der Rä der -über einen rohrförinigen Hohlteil in einem radial verschiebbaren Lager gelagert ist, durch welchen Hohlteil eine mit dem andern Rad verbundene Welle durchgeführt ist, die auf derjenigen Seite des zwi schen den beiden Rädern befindlichen Spalts gelagert ist, welche vom mit dem Hohlteil verbundenen Rad abliegt, wobei die Lagerung der Welle über ein-, Lagerstelle erfolgt, auf welcher das Gehäuse gelagert ist.
Es sind Turbokupplungen bekannt, bei denen der Primärteil oder das Pumpenrad als äusseres beschau- feltes Element mit dem Gehäuse rotierend verbun den ist, in welchem Falle der zweite Teil oder das Turbinenrad als innerer Teil in leichter Bauart aus geführt ist,<B>d.</B> h. mit relativ geringem Beharrungsver mögen. Anderseits ist es bekannt, das Pumpenrad als leichtes inneres Element auszubilden und das ange triebene Turbinenrad mit dem vorgesehenen Gehäuse in schwerer Bauart auszuführen und zusammenzu bauen, woraus ein grosses Beharrungsvermögen resul- tiert.
Bekannte hydraulische Turbokupplungen der vor- beschriebenen Bauart besitzen ferner ein Schöpfrohr, welches fest oder verstellbar angeordnet ist, und zwar in einem Gehäuse, welches mit dem Pumpen- oder Turbinenrad dreht und welches vorgesehen ist, um Flüssigkeit aus diesem Gehäuse auszuschöpfen, wo bei dieses Gehäuse das oben erwähnte oder ein zu sätzliches sein kann.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das mit dem Gehäuse verbundene, beschaufelte Element als Pum penrad auszubilden. Eine solche Turbokupplung kann bei entsprechender Ausbildung auch für verringerte Antriebsdrehzahl mit teilweise entleertem Arbeits kreislauf und mit entsprechend tieferem Zentrifugal- druck in diesem Kreislauf verwendet werden, was sich in einergeringerenAusflussgeschwindigkeit durch Auslaufdüsen oder durch Schnellentleerungsventile im Gehäuse äussert.
Es hat sich in der Praxis bewährt, bei hydrauli schen Turbokupplungen, welche mit Verbrennungs maschinen gekuppelt sind, das schwere Pumpenrad mit Gehäuse direkt an die Kurbelwelle des Motors unter Zwischenschaltung einer Zwischenplatte<B>zu</B> montieren, welche den Kurbelwellenflansch mit dem Pumpenwellenflansch verbindet.
Die besagte Zwi schenplatte ermöglicht eine drehsteife Verbindung, mittels welcher der Maschinenbauer die hohe Ener gie des Pumpenrades und drehenden Gehäuses über tragen kann, auch wenn das Pumpenrad zusätzlich zum vorerwähnten Gehäuse, das sich über die Rück seite des Turbinenrades erstreckt, noch einen weitern, drehbaren Behälter aufweist, welcher dazu dient, die Arbeitsflüssigkeit aus demArbeitskreislauf derKupp- lung aufzunehmen und in welchem ein verstellbares Schöpfrohr angeordnet ist, welches- die Arbeitsflüs sigkeit aus dem Behälter in den Arbeitskreislauf zu rückführt und als Mittel zum Steuern des Füllungs grades des Arbeitskreises dient.
In Turbokupplungen dieser Bauart ist das Turbinenrad auf einer kraft abgebenden Welle befestigt, welche mittels eines Paares von axiall zueinander versetzt angeordneten Lagern getragen wird, welche in der Pumpenradnabe und im das Turbinenrad umschliessenden Gehäuse unterge bracht sind. Daher fallen die Drehachsen des Pum pen- und des Turbinenrades<U>zusammen.</U>
Mit der Steigerung von Leistung und Drehzahl und einer steigenden Zylinderzahl mit grösser wer dender Länge der Kurbelwelle, hat sich die oben beschriebene Anordnung als für gewisse Fälle un- brauchbar erwiesen, da das Gewicht des Pumpen rades und der mit ihm drehenden Teile unzulässige Durchbiegunggen der Kurbelwelle ergaben und des halb dieses Pumpenrad mit einem vorstehenden Wel lenstück ausgerüstet wurde, welches in einem aussen liegenden La,-er getragen und mittels welchem die Antriebsmaschine mit dem Pumpenrad gekuppelt wird.
Diese Konstruktionsart bringt jedoch zusätz liche Kosten und eine grössere Totallänge, der Anlage mit sich und zudem ein schwierigeres Torsionsschwin- gungsproblem, bedingt durch die Elastizität des vor stehenden Wellenendes.
Es ist bei Anwendung von Getrieben in Marine- dieselanlagen, bei welchen die hydraulische Turbo kupplung im Gehäuse des Reduktionsgetriebes an geordnet ist, üblich, den Pumpenteil der Turbokupp lung mittels einer in einem Lager des Getriebekastens gelagerten Zwischenwelle mit der Motorenkurbel- welle zu verbinden, wobei in vielen Fällen der Pum penteil das leichtere innere Element darstellt, da die zulässigen Torsionsschwingungen in der Maschine und dem Antriebssystem es nicht zulassen, ein schwe res Element durch die besagte Zwischenwelle anzu treiben.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Turbokupplung der eingangs er wähnten Bauart zu schaffen,<B>-</B> mit oder ohne Schöpf rohr, welche, wenn in Verbindung mit einem Ver brennungsmotor benützt, die vorerwähnten Schwie rigkeiten vermeidet. Die erfindungsgemässe Turbo kupplung ist gekennzeichnet durch ein radiales Spiel zwischen dem Hohlteil und der durch ihn hindurch geführten Welle, um, gleich wie bezüglich der Dreh achse der beiden Räder, ein Nichtzusammenfallen auch der Achsen von Hohlteil und Welle zu ermög lichen.
Die Erfindung wird anschliessend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie- les erläutert. Die Figur zeigt eine Turbokupplung samt Detailvariante im Längsschnitt.
Ein Turbinenrad<B>1</B> befindet sich auf der Ein gangsseite der Kupplung und ein Pumpenrad 2 ist an der Ausgangsseite der Kupplung angeordnet. Das Rad 2 ist an seinem Umfang fest mit einem Dreh- Ereh -über die Rück <B>"</B> äuse <B>3</B> verbunden, welches sich seite des Rades<B>1</B> erstreckt -und mit einer zentral an geordneten Nabe 4 ausgerüstet ist, welche Nabe 4 gemäss der untern Hälfte der Figur einen Flansch<B>5</B> aufweist, an dem ein Flansch<B>6</B> einer Dieselmotoren- welle angeflanscht werden kann,
so dass diese Kurbel welle fest mit dem Pumpenrad verbunden ist. Das Turbinenrad<B>1</B> ist mit einem zentral angeordneten Nabenteil <B>7</B> versehen, welcher an einen Flansch<B>8</B> an der Abgangswelle<B>9</B> angeflanscht ist, wobei das innere Ende der Welle<B>9</B> in einem Drucklager<B>10</B> läuft, das auf derjenigen Seite des Spaltes zwischen den beiden Rädern<B>1</B> und 2 liegt, welche vom Rad 2 abliegt und welches Lager<B>10</B> in der Nabe 4 des Gehäuses<B>3</B> angeordnet ist.
Das äussere Ende der Abgangswelle<B>9</B> weist einen Flansch<B>11</B> auf, welcher mit einer halbflexiblen Kupplung ausgerüstet werden kann,<B>d.</B> h. mit einer Kupplung, welche eine gewisse Winkelabweichung der Welle<B>9</B> gegenüber einem Wellenteil 12 der angetriebenen Welle erlaubt. Das Pumpenrad 2 besitzt einen mittig angeordneten Na- benteil <B>13,</B> welcher an einen Flansch 14 einer Hülse <B>15</B> angeflanscht ist, welche Hülse die Abgangswelle<B>9</B> mit Spiel umschliesst.
Das äussere Ende der Hülse<B>15</B> läuft in einem Lager<B>16,</B> das seinerseits in einem an einem festen Stützteil 17a befestigten Teil<B>17,</B> 22 einer Schöpfvorrichtung angeordnet ist, wobei dieser Stützteil 17a starr, jedoch quer- und höhenverstellbar ist, um das Lager<B>16</B> radial verschieben und dadurch die genaue Lage desselben bezüglich der Lage des Motors einstellen zu können.
Die Kupplung weist ferner einen zylinderförmi- gen Behälter<B>18</B> auf, dessen eines Ende an einen Flanschteil <B>19,</B> welcher sich als Teil des Gehäuses<B>3</B> radial nach aussen erstreckt, angeflanscht ist, wobei die andere Seitenwand des Behälters<B>18</B> durch eine Endplatte 20 mit einer grossen Mittelöffnung gebildet wird, deren innerer Umfang mit angemessenem Spiel in dem Teil<B>17,</B> 22 läuft, wobei der mittige Teil der Platte 20 und der Teil<B>17,</B> 22 so gestaltet sind, dass sie zurVerhütung des Austritts von Flüssigkeit Laby- rinthe bilden.
Der Teil<B>17,</B> 22 trägt ein gleitbar in Führungen im Gehäuse 22 angeordnetes Schöpfrohr 21 mit<B>Schöpflöffel</B> 21a welches Schöpfrohr 21 Flüs sigkeit aus dem drehenden Gehäuse<B>18</B> durch nicht <B>g</B> dargestellte Leitungen im Schöpfrohrgehäuse 22 in einen aussengelegenen Kühler bringt, aus welchem die Flüssigkeit durch Kanäle 2a im Pumpenrad 2 in den Arbeitsraum zurückfliesst,welcher aus dem zwischen dem Pumpen- und dem Turbinenrad 2 bzw. <B>1</B> gebilde ten Raum besteht.
Der besagte Schöpflöffel 21a kann von der Umfangswand des Behälters<B>18</B> weg und zu ihr hin mittels eines Steuerarmes<B>23</B> bewegt werden, welcher auf einer Steuerwelle 24 sitzt, die durch den Teil<B>17</B> und das Schöpfrohrgehäuse 22 durchtritt und durch den Hebel 24a mit dem Schöpfrohr 21 verbun den ist.
Das Gehäuse<B>3</B> ist mit federbelasteten zentrifu- galkraftbetätigten Ventilen versehen, von welchen eines mit<B>25</B> bezeichnet ist und die Ausströmdüsen aufweisen, durch welche während des Betriebes der Kupplung Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum in den Behälter<B>18</B> fliesst, in welchem die Flüssigkeit durch das Schöpfrohr 21 erfasst, durch einen ölküh- ler geleitet und anschliessend zurück in den Arbeits zyklus gepresst wird.
Mit der beschriebenen Anordnung wird ein Teil des überhängenden Gewichtes des Pumpenrades 2 (und der Teile<B>3</B> und<B>18)</B> sowie über das La,-er <B>10</B> ein Teil des Gewichtes des Turbinenrades<B>1</B> über die Hülse<B>15</B> und das Lager<B>16</B> durch den stillstehenden Stätzteil 17a aufgenommen, welcher sich in der rich tigen Querlage befindet, nämlich derart, dass die Achse des Lagers<B>16</B> etwas höher liegt als die Kur- belwellenachse des Motors.
Auf diese Weise können die Gewichte des Pum pen- und Turbinenrades, welche das Lager<B>16</B> teil weise aufnimmt, derart verteilt werden, dass sich die Durchbiegung der Kurbelwelle auf einen annehm baren Wert reduziert.
Unter den vorerwähnten Betriebsbedingungen können die Achse des Pumpenrades mit der Achse des Turbinenrades und damit die Achse der Hülse<B>15</B> mit der Achse der Welle<B>9</B> nicht zusammenfallen. Daher muss ein angemessenes Betriebsspiel 9a zwi schen der Abgangswelle<B>9</B> und der Hülse<B>15</B> geschaf- fen werden, welches Spiel 9a, in der Hülse,<B>15</B> radial gemessen, mindestens 1/50() des Durchmessers der Abgangswelle<B>9</B> an derjenigen Stelle der letzteren beträgt, bei welcher während des Betriebes das grösste Spiel für die Verlagerung der Rotationsachsen des treibenden und getriebenen Teils aus ihrer koaxia len Lage heraus benötigt wird.
Um den Durchgang von Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum der Turbokupplung durch den Spiel raum 9a zu begrenzen, speziell unter den Bedingun gen innern Flüssigkeitsdruckes, welcher aus hohem Drehmoment mit Schlupf und aus schnellem Zuflie ssen von Flüssigkeit in den Arbeitsraum res-ultiert, ist ein an der Abgangswelle<B>9</B> radial anliegender Ring raum<B>26</B> vorgesehen, welcher radial aussen durch einen zylindrischen Teil<B>27</B> begrenzt ist, dessen eines Ende an der Wand der Laufradnabe<B>13</B> befestigt ist. Der Teil<B>27</B> ist konzentrisch mit der abgehenden Welle<B>9</B> und von dieser mit radialem Abstand sowie teilweise über den Flansch<B>8</B> der Abgangswelle<B>9</B> vorstehend angeordnet.
Er ragt in eine Einbuchtung <B>28</B> im Nabenteil <B>7</B> des Läufers<B>1.</B> Es wird dort eben falls ein Labyrinth gebildet, welches das Eintreten von Arbeitsflüssigkeit infolge lokalen Druckes in den Ringraum<B>26</B> verhütet. Um das Austreten von Flüs sigkeit aus dem Raum<B>26</B> zu verhüten, ist eine zweite Labyrinthdichtung mittels eines L-förmigen Ringes <B>29</B> gebildet, welcher mittels Bolzen an der Nabe<B>7</B> befestigt ist, wobei ein zylindrischer Teil des Ringes <B>29</B> sich parallel zur Läuferwelle erstreckt und in einen ringförmigen Raum<B>30</B> an der Innenseite der Nabe des Pumpenrades 2 ragt. Der Ring<B>29</B> ist gegenüber dem zylindrischen Teil<B>27</B> radial versetzt.
Auf diese Weise wird ein zweites Labyrinth gebildet, das dazu dient, im Raume<B>26</B> die Flüssigkeit aufzufangen, welche durch das erstbeschriebene Labyrinth durch geht. Eine Vielzahl von radialen Rohren<B>31</B> ist in regelmässigen Abständen um die Kupplungsachse verteilt angeordnet, wobei jedes Rohr<B>31</B> mit seinem Innenende in den Raum<B>26</B> mündet und mit dem Aussenende einen Flansch des Pumpenrades durch stösst und derart die Verbindung mit dem Behälter<B>18</B> herstellt. Daher wird die im Raum<B>26</B> gefangene Flüssigkeit aus diesem in den Behälter<B>18</B> unter der entstehenden Zentrifugalkraft ausgeschleudert, wel che Zentrifugalkraft auf die in den Rohren<B>3 1</B> befind liche Flüssigkeit bei rotierendem Rad 2 wirkt.
Eine Sammelrinne<B>15b</B> ist vorgesehen, welche Flüssigkeit in den Behälter<B>18</B> zurückleitet, die zwischen der Abgangswelle<B>9</B> und der Hülse<B>15</B> gegen das äussere Ende der Welle<B>9</B> hin strömt. Eine weitere Laby- rinthdichtung <B>32</B> ist mittels des feststehenden Stütz teils 17a beini äussern Ende der Welle<B>9</B> gebildet zum Zwecke, jegliche Flüssigkeit, welche diesen Punkt erreicht, einer Abflussleitung <B>33</B> zuzuleiten, welche in einen auf der Stütze 17a angeordneten Sammelbe- hälter 34 mündet.
Der Sammelbehälter 34 ist derart angeordnet, dass er ständig, wenn die Kupplung dreht, durch einen mittels des Druckes im Schöpfrohr arbeitenden Ejektor entleert und die Flüssigkeit in den Behälter<B>18</B> zurückgefördert wird.
Die Turbokupplung gemäss<B>-</B> den vorstehenden Ausführungen weist also ein Pumpenrad 2 und ein analoges Turbinenrad<B>1</B> auf, wobei das eine Rad<B>1</B> mit e iner Welle<B>9</B> ausgerüstet ist, welche mit einem Herstellungsspiel durch eine Hülse<B>15</B> geführt ist, die zum Mitdrehen mit dem andern Rad 2 zusammen gebaut und durch ein aussen befestigtes Lager<B>16</B> gestützt wird, wobei diese Kupplung einen Auffang raum<B>26</B> mit mindestens einer, durch das Glied<B>29</B> gebildeten Dichtung aufweist, welche den Fluss zwi schen dem Arbeitsraum und dem Spiel 9a zwischen der Welle<B>9</B> und der Hülse<B>15</B> begrenzt, wobei dieser Auffangraum<B>26</B> mit mindestens einer Leitung<B>31</B> verbunden ist,
durch welche Flüssigkeit auf Grund der beim Drehen der Kupplung entstehenden Zentri- fugalkraft ausgeschleudert wird. Die Leitung<B>31</B> kann sich beispielsweise aus dem Auffangraum<B>26</B> zum äussern Profildurchmesser des Pumpenrades oder darüber hinaus erstrecken.
Eine zusätzliche Massnahme kann darin bestehen, dass man das Lecken der Arbeitsflüssigkeit längs des Spieles 9a dadurch verringert, dass man die Bohrung der Hülse<B>15</B> wie dargestellt sich verjünggend aus führt, wobei diese Bohrung an dem dem Pumpen rad 2 am nächstgelegenen Ende am grössten ist, so dass, wenn die Kupplung dreht, die Zentrifugalkraft zu verhüten versucht, dass Flüssigkeit ans äussere ver jüngte Ende der Hülse<B>15</B> fliesst. Daher wird vorzugs weise die Welle<B>9</B> entsprechend verjüngt, wie dies in der Figur dargestellt ist.
Die vorstehende Erfindung ist nicht auf eine hydraulische Turbokupplung mit Schöpfrohrsteue- rung und Ablassdüsen beschränkt,<B>d.</B> h. auf eine Bau art, wie sie z. B. im britischen Patent Nr. <B>493703</B> dargelegt ist, wonach bei länger ausgezogenem Schöpfrohr mehr Flüssigkeit aus dem Behälter in den Arbeitskreislauf übergeführt wird.
Sie kann auch auf Kupplungen der Schöpfrohr-Lastregelungsbauart an gewandt werden, welche mit eine Füllpumpe oder einer andern Druckquelle ausgerüstet sind und in welchen eine annähernd freie Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und einem Schöpfrohrraum besteht, so dass bei einem länger ausgezogenen Schöpfrohr eine geringere Füllung des Arbeitskreises resultiert (z. B. gemäss dem brit. Patent Nr. <B>719470).</B>
Es ist auch möglich, Turbokupplungen zu -ver wenden mit starrem Schöpfrohr, mittels welchem Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum durch einen Aussen- kühler gepresst wird und anschliessend in den Arbeits raum zurückfliesst (z.B.gemäss dem britischen Patent Nr. <B>328028).</B> Es ist ebenfalls möglich, Turbokupp lungen zu verwenden, in welchen keine Schöpfrohre zur Änderung des Füllungsgrades des Arbeitskreises verwendet werden, wie z. B. Kupplungen mit einer Pumpe (z. B. gemäss dem brit. Patent Nr. 230412).
<B>In</B> der vorbesehriebenen Ausführung ist vor gesehen, den Sumpftank 34, welcher den Teil<B>17,</B> 22 der Schöpfvorrichtung trägt (der seinerseits das Lager <B>16</B> für die Hülse<B>15</B> des Pumpenrades 2 aufnimmt), als starre Konstruktion auszubilden und auf der gleichen schweren Grundplatte wie die Maschine<B>zu</B> montieren, so dass die erforderlichen Bedingungen betreffend Ausrichten der Achsen aufrechterhalten werden können.
In Abänderung dieser Konstruktion kann derTeil <B>17</B> und das Lager<B>16</B> auch durch eine starre Kon struktion, beispielsweise eine Glockenschale, die mit tels Bolzen an der Antriebsmaschine unabhängig von der Grundplatte des Motors befestigt ist, getragen werden, derart, dass das Lager auch in diesem Falle radial verschiebbar ist.
Die Antriebsmaschine ist normalerweise als Die selmotor ausgebildet, an dessen Kurbelwelle die Tur bokupplung, wie vorstehend beschrieben, starr befe stigt ist. Es ist jedoch möglich, eine derartige Kupp lung- mit einem andern Antriebsmotor zu verwen den, wobei die Verbindung zwischen Antriebsmotor und Kupplung auf andere Weise als beschrieben vor genommen werden kann. Es ist beispielsweise mög lich, eine Antriebsmaschine, z. B. Elektromotor, mit entsprechend starrer Antriebswelle mittels einer Membranantriebsscheibe an der Kupplung zu befe stigen, wie dies normalerweise beim Verbinden eines Elektromotors mit einer Turbokupplung nach der vorbeschriebenen Tauchrohrsteuerart der Fall ist.
In der obern Hälfte der Figur ist eine derartige Mein- branantriebsscheibe 34' dargestellt.