Hydraulische Turbokupplung mit konstanter Füllung Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrau lische Turbokupplung mit konstanter Füllung, mit einem beschaufelten Pumpen- und einem beschau- felten Turbinenrad, welche Elemente einen Arbeits kreislauf miteinander bilden, und mit einem mit einem der beiden Elemente zusammen umlaufenden Gehäuse, welches das Kupplungsinnere gegen aussen abdichtet, und ausserdem mit einer Stauraurnkam- mer,
welche mindestens teilweise innerhalb der radial inneren Begrenzung des beschaufelten Teils des Pumpenrades angeordnet und in Richtung zu den Schaufelzwischenräumen des Turbinenrades hin offen ist, also mit diesen in Verbindung steht, und ferner mit einer mit dem Pumpenrad umlaufenden Speicherkammer.
Turbokupplungen dieser Art sind bereits bekannt (britische Patentschriften Nrn. 692286 und 719544). In diesen weist der beschaufelte Teil des Turbinen rades einen geringeren innern Profildurchmesser auf als der beschaufelte Teil des Pumpenrades, wobei eine an einem Ende offene Kammer (sogenannte Stau raumkammer) mindestens teilweise innerhalb der radial innern Begrenzung des beschaufelten Teils des Pumpenrades liegt und in Verbindung mit den Schau- felzwischenräumen des Turbinenrades steht.
Wenn der Schlupf der Kupplung gering ist und die Dreh zahl des Turbinenrades hoch, so befindet sich die Arbeitsflüssigkeit nahezu vollständig in einem dre henden Wirbelring, welcher zwischen den beschau- felten Teilen des Pumpen- und Turbinenrades fliesst. Wenn der Schlupf steigt und die Drehzahl der Tur bine abnimmt, wie dies beispielsweise eintritt, wenn das Turbinenrad bei Überlast abgebremst wird, so wird die Arbeitsflüssigkeit aus dem durch das Pum penrad und das Turbinenrad gebildeten Arbeitskreis lauf in die offene Kammer gedrängt, wodurch der Arbeitsraum teilweise entleert wird.
Wenn die Tur- binenraddrehzahl dann wieder steigt, so fliesst die Arbeitsflüssigkeit unter dem Einfluss der Zentri fugalkraft entweder direkt oder über zentrifugal ge steuerte Ventile aus der Stauraumkammer in den Arbeitskreislauf zurück.
Es ist auch bekannt, die auf einer Seite offene Kammer unmittelbar neben einer Speicherkammer anzuordnen, wobei sich diese mit dem Pumpenrad dreht und derart beschaffen ist, dass sie Flüssigkeit aufnehmen kann, wenn die Kupplung stillsteht, oder bei geringer Pumpendrehzahl.
In diesen bekannten Kupplungen sind Mittel angeordnet, um automatisch Flüssigkeit aus der Speicherkammer in den Arbeits kreislauf zu bringen, wenn die Pumpenraddrehzahl zunimmt, wobei der Flüs:sigkeitsfluss zurück in den Arbeitskreislauf derart bemessen ist, dass das. Füllen verzögert erfolgt, um zu erreichen, dass die Pumpen drehzahl rasch hoch geht und die Normaldrehzahl erreicht wird, bevor der Arbeitskreislauf auf den Wert angefüllt ist, der dem höchsten Füllungsgrad der Kupplung als solcher entspricht.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Turbokupplung zu schaffen, welche eine verbesserte Drehmoment-Schlupfcharakteristik auf weist und eine gedrängtere Bauart besitzt als bisher bekanntgewordene Konstruktionen. Die erfindungs gemässe Kupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung des durch die Stauraumkam- mer und durch die Speicherkammer beanspruchten Raumes nicht oder nicht wesentlich über die Ebenen hinausgeht, die senkrecht zur Kupplungsachse stehen und die axial äusseren Stellen des vom Pumpenrad und vom Turbinenrad gebildeten Arbeitsraumes ent halten.
Die Stauraumkammer umschliesst vorteilhafter weise die Speicherkammer teilweise. Sie kann auch konzentrisch in dieser angeordnet sein. In einer an- deren Ausführungsform kann die Stauraumkammer radial innerhalb der Speicherkammer liegen.
In einer weiteren Ausführungsform können die Stauraumkammer und die Speicherkammer unmittel bar nebeneinander liegen, wobei deren totale axiale Ausdehnung innerhalb derjenigen des rotierenden Gehäuses eventuell samt damit drehendem Rad liegt, welches bzw. welche die Arbeitsflüssigkeit enthalten.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Turbokupplung werden anschliessend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Turbokupplung im Aufriss, teilweise geschnitten, Fig.2 und 3 Teile von weiteren Ausführungen von Turbokupplungen im Schnitt.
In Fig. 1 ist eine Turbokupplung dargestellt mit einem Schaufeln aufweisenden Pumpenrad 1 mit Rückwand 11, welches mit einem einen Rückhalte- raum für die Arbeitsflüssigkeit bildenden Gehäuse 2,2 rotiert, das sich über den Rückenteil eines Tur binenrades 3 erstreckt. Das Pumpenrad hat einen Schaufelraum, der radial innen von einem Ring 4 begrenzt ist, der axial gegen das Turbinenrad 3 ge richtet ist und kurz vor den axial innern Kanten der Turbinenbeschaufelung endigt, wobei der Ring 4 die radial äussere Wand einer einseitig offenen Kammer 5 (Stauraumkammer) bildet.
Das Turbinenrad 3 ist mittels Bolzen an einem Flansch 6 eines hülsen artigen Wellenteils 7 befestigt, welcher in Lagerteilen des Pumpenrades 1 und des einen Gehäuseteils 2 lagert und in seiner Innenfläche Keilnuten aufweist zum Zwecke, ihn mit der Ausgangswelle 8 der Kupplung zu verbinden.
Im Mittelteil, innerhalb des Ringes 4 des Pumpenrades 1, befindet sich ein an dem Lagerteil des Pumpenrades 1 mit Bolzen be festigter Gehäuseteil, welcher einen schalenförmigen Teil mit zwei Wänden aufweist, von welchen die eine Wand 9 senkrecht zu der Kupplungsachse angeord net ist, während die andere Wand 10 bzw. 10' sich vom radi'a'l äussersten Rand der Wand 9 gegen den Lagerteil des Pumpenrades 1 erstreckt, wobei die Wand 10 sich parallel zur Kupplungsachse erstreckt oder mit dieser einen geringen Winkel bildet (10').
Der äusserste Teil der Wand 9 weist radial einen kleinen Abstand vom Ring 4 des Pumpenrades 1 auf, und die Ebene der Wand 9 befindet sich zwischen zwei Normalebenen zur Kupplungsachse, von welcher die eine die axial innern Kanten der Turbinenschau feln enthält und die andere den axial äussersten Teil des Gehäuseteils 2, welcher das Pumpenrad um fasst.
Die radial innere Kante der Wand 9 ist vom Wellenteil 7 nur durch das sogenannte Laufspiel getrennt, wodurch zwei voneinander getrennte Kam mern zur Aufnahme von Flüssigkeit gebildet werden, nämlich erstens die Stauraumkammer 5, welche auf der einen Seite offen ist und sich ausserhalb der Trennwände 9 und 10 bzw. 10' befindet, und zwei tens die andere als Speicherkammer 12 benannte Kammer, welche durch die Wände 9 und 10 bzw.
10' abgetrennt wird. Die Stauraumkammer 5 ist mit dem torusförmigen, durch das Pumpenrad 1 und das Turbinenrad 3 gebildeten Arbeitsraum über den Ring spalt zwischen den radial innen gelegenen Teilen des Pumpenrades 1 und des Turbinenrades 3 frei ver bunden. Bei normalen Betriebsbedingungen mit gerin gem Schlupf befindet sich die Arbeitsflüssigkeit voll ständig im Arbeitsraum und bildet einen kreisenden Wirbelring, indem die Flüssigkeit unaufhörlich von der Turbinenschaufelung in die Pumpenschaufelung fliesst.
Wenn der Schlupf wächst, was eintreten kann, wenn beispielsweise das Turbinenrad 3 gegenüber der Drehzahl des Pumpenrades 1 zurückbleibt oder festgebremst wird, dann wird aus dem Arbeitsraum durch den erwähnten Spalt Flüssigkeit in die Stau raumkammer 5 gedrängt, wodurch das übertragbare Drehmoment der Kupplung verringert wird. Wenn die Turbinendrehzahl gegenüber der Pumpendrehzahl wiederum steigt, so kehrt die Flüssigkeit aus der Kammer 5 unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft in den Arbeitsraum zurück, wodurch das übertragbare Drehmoment steigt und der Schlupf in der Kupp lung verringert wird.
Die innere Kammer 12, welche die Speicherkam mer darstellt, mündet durch Öffnungen 13 im Lager teil des Rades 1 in den Raum 2', der mit dem Arbeitsraum beim Rohr 16 durch eine Ausnehmung der Rückwand 11 des Pumpenrades verbunden ist, sowie ebenfalls durch den Ringspalt zwischen den äusseren Begrenzungskanten des Pumpen- und Tur binenrades. Wenn das Pumpenrad 1 stationär ist, so fliesst ein Teil der Arbeitsflüssigkeit unter dem Ein fluss der Schwere durch die Öffnungen 13 in den Speicherraum 12, so dass die Inbetriebsetzung der Kupplung mit reduzierter Füllung des Arbeitsraumes erfolgt und dem Pumpenrad 1 dadurch ermöglicht wird, unter etwas reduzierter Last seine volle Dreh zahl schneller zu erreichen.
Wenn das Pumpenrad 1 sich beschleunigt, fliesst unter der Wirkung der Zentrifugalkraft Flüssigkeit aus der Speicherkammer 12 durch die Öffnungen 13 in den Arbeitsraum, so dass dieser so weit angefüllt wird, wie dies überhaupt für die Kupplung als solche angängig ist, wobei die Anfüllverzögerungszeit unter anderem durch die Grösse der Öffnungen 13 bestimmt wird.
Um Turbokupplungen der vorerwähnten Bau art in guten Arbeitsbedingungen zu erhalten, wie vorstehend anhand der Fig. 1 erläutert wurde, ist es wichtig, den unerwünschten Effekt der Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit durch Erhitzung zu begrenzen. Dieser Effekt kann beispielsweise nach einer An zahl von kurz sich folgenden Inbetriebsetzungen einer schwerbelasteten Maschine erfolgen, beispielsweise eines Grubenförderbandes. Es tritt dies vor allem dann auf, wenn der Antrieb durch einen oder mehrere Käfigankermotoren erfolgt, welche an einen Nie derspannungskreis angeschlossen sind, und vor allem dann, wenn eine Gruppe derartiger Motoren sich folgend oder zu gleicher Zeit eingeschaltet werden.
Bei der vorbeschriebenen Ausführung sind die Vo lumen der Stauraumkammer 5 und der Speicher- kammer 12 auf das noch angängige Minimum be grenzt, da die Ausdehnung eines überflüssigen Flüs sigkeitsvolumens (was durch Anordnung einer grö sseren Stauraumkammer und einer grösseren Spei cherkammer berücksichtigt werden könnte) wiederum die nicht verhinderbare Expansion der unbedingt nötigen Menge Flüssigkeit, welche im Arbeitskreislauf vorhanden sein muss, um, ohne grossen überschuss, die verlangte Drehmomentkapazität der Kupplung sicherzustellen, zusätzlich erhöhen würde.
Der unvorteilhafte Effekt dieser Ausdehnung von solch zusätzlicher Flüssigkeit besteht darin, die über tragungsfähigkeit der Kupplung bei der Inbetrieb setzung auf :einen unerwünschten Grad zu erhöhen, wodurch die Beschleunigungszeit der treibenden Mo toren verlängert wird, was mit hoher Stromaufnahme und entsprechend reduzierter Spannung verbunden ist. Dies setzt anderseits das Anzugsmoment der Motoren herab, was dazu führen kann, dass ein schwer beladenes Förderband nicht auf Betriebsdreh zahl kommen kann.
Ein weiterer Nachteil von solch zusätzlicher Flüssigkeit ist der, dass die maximale Drehmoment übertragungsfähigkeit der Kupplung (im Gebiete von etwa 10-15% Schlupf) unerwünschterweise wächst. In einer Turbokupplung, welche eine S'tauraumkam- mer und eine Speicherkammer aufweist, die die vor beschriebenen Grenzabmessungen aufweisen, sind die unangenehmen Effekte der Ausdehnung der Arbeits flüssigkeit auf einen annehmbaren Grad reduziert.
Um einen befriedigenden Betrieb mit der S'tau- raumkammer 5 und der Speicherkammer 12 zu er halten, darf die totale Menge der Kupplungsflüssig keit nicht übermässig sein, da durch Überfüllen die gewünschte Drehmomentcharakteristik, welche durch diese beiden Kammern erzeugt werden soll, nicht er reicht würde. Es ist daher weiterhin vorgesehen, durch besondere Mittel das übermässige Füllen der Kupp lung durch die Füllöffnung zu verhüten, wenn die Kupplung sich in normaler Arbeitsstellung befindet, in welcher die Wellenachse horizontal oder gegen die Horizontale geneigt ist, wie dies beispielsweise bei Grubenförderbändern vorkommt.
Zu diesem Zweck ist die Fülleitung derart ausge führt, dass sie mittels eines Füllpfropfens abgeschlos sen werden kann. Sie erstreckt sich von aussen in radialer Richtung durch die Arbeitskammer (Kreis laufkammer) und endigt im Bereiche der Aussen umfangsfläche der Stauraumkammer 5.
In Fig. 1 weist das Füllrohr eine Fassung 14 und ein Rohr 16 auf, welche in eine Öffnung des Ge häuseteils 2 montiert ist, welcher Teil den Rücken teil des Pumpenrades 1 umfasst und mit Innen gewinde versehen ist. Ein Füllpfropfen 15 ist am aussenliegenden Ende der Fassung 14 eingeschraubt. Das eine Ende des radial sich erstreckenden Rohres 16 ist in das innenliegende Ende der Fassung 14 eingeschraubt, derart, dass das Rohr 16 an zwei Stellen die Rückwand 11 des Pumpenrades 1 durch stösst und an der radial innen gelegenen Seite des Ringes 4 endigt.
Wenn die Kupplung das erste Mal gefüllt wird, beispielsweise bei horizontaler Achse, wird der Füllpfropfen 15 abgeschraubt und die Kupp lung derart gedreht, dass das Rohr 16 mit der Ver tikalen den Winkel gemäss den Betriebsinstruktionen bildet, welcher z. B. zwischen 45 und 75 liegt.
Die maximale Flüssigkeitsmenge, welche durch das Füllrohr 16 eingefüllt werden kann, ist begrenzt durch die über dem Flüssigkeitsstand eingeschlossene Luft sowie durch den Winkel des Rohres 16 mit der Vertikalen. Nach dem Füllen wird der Füllpfrop fen 15 in das äussere Ende des Rohres 16 einge schraubt.
Eine bevorzugte Ausführung derartiger Turbo kupplungen sieht eine Schmelzsicherung vor, welche bei vorgeschriebener Temperatur, z. B. 140 oder 175 C, anspricht, wobei diese Sicherung zwei be kannte Schmelzmetalle aufweist, um die Arbeitsflüs sigkeit im Falle von überhitzung ausfliessen zu lassen. Dies kann beispielsweise bei ausserordentlich hohem Schlupf oder bei teilweisem oder vollständigem Ab bremsen des Turbinenlaufrades dann eintreten, wenn dieser Zustand so lange dauert, bis die Temperatur der Arbeitsflüssigkeit einen unerwünschten Wert er reicht.
Es ist fernerhin wünschenswert, dass die Öff nung, in die der Sicherungspfropfen eingeschraubt isst, nicht in unberufener Weise dazu benützt werden kann, um die Kupplung mit Flüssigkeit, z. B. über den Stand, welcher in Betriebsvorschriften vermerkt ist, anzufüllen.
Der Schmelzpfropfen kann in bzw. an einem Rohr, welches im Bereiche der radial äussern Be grenzung der einseitig offenen Stauraumkammer endet, also z. B. dem beschriebenen Füllrohr ähn lich ist, angeordnet werden. Vorteilhafterweise wird der Sicherungspfropfen 17, wie in Fig. 1 dargestellt, in den Füllpfropfen 15 eingeschraubt.
Wenn der Sicherungspfropfen 17 anspricht und Arbeitsflüssigkeit durch das Rohr ausströmt, hält dieses Ausströmen der Flüssigkeit auch während des Betriebes der Kupplung an, wenn diese unter schwerer Last läuft und dementsprechend einen grossen Schlupf aufweist; denn die einseitig offene Kammer 5 wird mehr oder weniger mit Flüssigkeit, welche aus dem Arbeitskreislauf ausströmt, angefüllt, was so lange andauert, bis die Kapazität der Drehmomentüber- tragung der Kupplung so stark abgenommen hat, d'ass die Kupplung nicht mehr betriebstüchtig ist.
Es muss dann der Grund für die überlast oder den Betrieb mit hohem Schlupf beseitigt sowie der Siche rungspfropfen ersetzt und die Kupplung wieder bis zum vorgesehenen Niveau aufgefüllt werden.
In den Fig. 2 und 3 erstreckt sich das Gehäuse 2 über die Rückfläche des Turbinenrades 3 und arbeitet mit dem Pumpenrad 1 zusammen, mit dem es sich mitdreht, wobei es mit diesem Rad zusammen eine Rückhaltekammer bildet, in der die Arbeitsflüssigkeit zurückgehalten wird. In diesem Falle besitzt das Ge häuse 2 keinen Teil, welcher sich über den Rücken, teil 11 des Pumpenrades 1 erstreckt.
Die Öffnungen 13 führen direkt aus der Speicherkammer 12 in den vom Pumpenrad 1 und vom Turbinenrad 3 gebildeten torusförmigen Arbeitsraum.
In Fig.2 ist die Trennwand 9 so angeordnet, dass die Stauraumkammer 5 und die Speicherkammer 12 sich nebeneinander befinden. Das Füllrohr 16 ist bezüglich der Kupplungsachse geneigt und erstreckt sich nach innen bis in die Stauraumkammer 5.
In Fig. 3 ist die einseitig offene Stauraumkammer 5 zu der Speicherkammer 12 im wesentlichen radial verschoben angeordnet. Das Füllrohr 16 erstreckt sich nach innen bis zur Aussenfläche der einseitig offenen Kammer in denjenigen Teil der Trennwand 9, wel cher parallel zur Kupplungsachse angeordnet ist.
In den Fig. 2 und 3 ist in das Rohr 16 ein Füll- stutzen 15 eingeschraubt, in welchen eine zeich nerisch nicht dargestellte Schmelzsicherung in ent sprechender Weise wie bei der Anordnung gemäss Fig. 1 eingesetzt ist.
In allen drei Fällen ist die axiale Ausdehnung des von den Kammern 5 und 12 zusammen beanspruch ten Raumes kleiner als die grösste axiale äussere Breite des Gehäuses 2,2 (Fig. 1) bzw. des Gehäuses 2 samt Rad 1 (Fig. 2 und 3), und dieser Raum erstreckt sich axial nicht (bzw. höchstens unwesentlich) über die Ebenen hinaus, die senkrecht zur Kupplungsachse stehen und die axial äusseren Stellen des Arbeits- kreislaufraumes enthalten.
Hydraulic turbo coupling with constant filling The present invention relates to a hydraulic turbo coupling with constant filling, with a bladed pump and a bladed turbine wheel, which elements form a working circuit with one another, and with a housing that rotates together with one of the two elements the inside of the coupling is sealed against the outside, and also with a storage chamber,
which is arranged at least partially within the radially inner boundary of the bladed part of the pump wheel and is open in the direction of the interstices between the blades of the turbine wheel, that is to say is in communication with them, and also with a storage chamber rotating with the pump wheel.
Fluid couplings of this type are already known (British Patent Nos. 692286 and 719544). In this, the bladed part of the turbine wheel has a smaller inner profile diameter than the bladed part of the pump wheel, with a chamber open at one end (so-called stowage chamber) at least partially within the radially inner boundary of the bladed part of the pump wheel and in connection with the spaces between the blades of the turbine wheel.
When the clutch slip is low and the speed of the turbine wheel is high, the working fluid is almost completely in a rotating vortex ring that flows between the bladed parts of the pump and turbine wheel. When the slip increases and the speed of the turbine decreases, as occurs, for example, when the turbine wheel is braked under overload, the working fluid from the working circuit formed by the pump wheel and the turbine wheel is forced into the open chamber, whereby the working space is partially emptied.
When the turbine wheel speed then rises again, the working fluid flows under the influence of the centrifugal force either directly or via centrifugally controlled valves from the storage chamber into the working circuit.
It is also known to arrange the chamber, which is open on one side, directly next to a storage chamber, which rotates with the pump wheel and is designed in such a way that it can take up liquid when the clutch is stationary or when the pump speed is low.
In these known couplings means are arranged to automatically bring liquid from the storage chamber into the working circuit when the impeller speed increases, the liquid flow back into the working circuit being dimensioned such that the filling takes place with a delay in order to achieve that the pump speed goes up quickly and the normal speed is reached before the working circuit is filled to the value that corresponds to the highest degree of filling of the clutch as such.
The purpose of the present invention is to create a fluid coupling which has an improved torque-slip characteristic and a more compact design than previously known constructions. The coupling according to the invention is characterized in that the axial extent of the space occupied by the storage chamber and by the storage chamber does not or does not go significantly beyond the planes that are perpendicular to the coupling axis and the axially outer points of the pump wheel and the turbine wheel Contain the working area.
The storage chamber advantageously partially encloses the storage chamber. It can also be arranged concentrically in this. In another embodiment, the storage chamber can lie radially inside the storage chamber.
In a further embodiment, the storage chamber and the storage chamber can be located directly next to one another, their total axial extent lying within that of the rotating housing, possibly including the rotating wheel, which contains the working fluid.
Embodiments of the turbo coupling according to the invention are then explained with reference to drawings. The figures show: FIG. 1 a front view of a turbo coupling, partially in section, FIGS. 2 and 3 parts of further versions of turbo couplings in section.
1 shows a turbo coupling with a pump wheel 1 with blades and a rear wall 11, which rotates with a housing 2, 2 which forms a retention space for the working fluid and extends over the back part of a turbine wheel 3. The impeller has a blade space which is bounded radially on the inside by a ring 4 which is axially directed against the turbine wheel 3 and ends shortly before the axially inner edges of the turbine blades, the ring 4 being the radially outer wall of a chamber 5 open on one side ( Storage chamber) forms.
The turbine wheel 3 is fastened by means of bolts to a flange 6 of a sleeve-like shaft part 7, which is mounted in bearing parts of the pump wheel 1 and the one housing part 2 and has splines in its inner surface for the purpose of connecting it to the output shaft 8 of the clutch.
In the middle part, within the ring 4 of the pump wheel 1, there is a housing part fastened to the bearing part of the pump wheel 1 with bolts be, which has a shell-shaped part with two walls, of which one wall 9 is net angeord perpendicular to the coupling axis, while the other wall 10 or 10 'extends from the radi'a'l outermost edge of the wall 9 against the bearing part of the pump wheel 1, the wall 10 extending parallel to the coupling axis or forming a small angle with it (10').
The outermost part of the wall 9 has a small radial distance from the ring 4 of the impeller 1, and the plane of the wall 9 is between two normal planes to the coupling axis, one of which contains the axially inner edges of the turbine blades and the other the axially outermost part of the housing part 2, which summarizes the pump impeller.
The radially inner edge of the wall 9 is separated from the shaft part 7 only by the so-called running clearance, whereby two separate chambers are formed for receiving liquid, namely firstly the storage chamber 5, which is open on one side and is located outside the partition walls 9 and 10 or 10 ', and two at least the other chamber named storage chamber 12, which is defined by the walls 9 and 10 or
10 'is separated. The storage chamber 5 is with the toroidal, formed by the pump wheel 1 and the turbine wheel 3 working space over the ring gap between the radially inner parts of the pump wheel 1 and the turbine wheel 3 freely connected. Under normal operating conditions with little slip, the working fluid is completely in the working space and forms a circling vortex ring in that the fluid flows continuously from the turbine blades into the pump blades.
If the slip increases, which can occur if, for example, the turbine wheel 3 lags behind the speed of the pump wheel 1 or is braked, then liquid is forced out of the working space through the gap mentioned into the storage chamber 5, whereby the transferable torque of the clutch is reduced . When the turbine speed increases compared to the pump speed, the liquid returns from the chamber 5 under the influence of centrifugal force into the working space, whereby the transmittable torque increases and the slip in the coupling is reduced.
The inner chamber 12, which represents the Speicherkam mer, opens through openings 13 in the bearing part of the wheel 1 in the space 2 ', which is connected to the working space at the pipe 16 through a recess in the rear wall 11 of the pump wheel, and also through the annular gap between the outer boundary edges of the pump and turbine wheel. When the pump wheel 1 is stationary, part of the working fluid flows under the influence of gravity through the openings 13 into the storage space 12, so that the clutch is activated with a reduced filling of the working space and the pump wheel 1 is thereby enabled, under something to reach full speed faster with reduced load.
When the pump wheel 1 accelerates, under the effect of centrifugal force, liquid flows from the storage chamber 12 through the openings 13 into the working space, so that it is filled as much as is acceptable for the clutch as such, the filling delay time among other things is determined by the size of the openings 13.
In order to obtain fluid couplings of the type mentioned above in good working conditions, as explained above with reference to FIG. 1, it is important to limit the undesirable effect of the expansion of the working fluid by heating. This effect can take place, for example, after a number of briefly following start-ups of a heavily loaded machine, for example a pit conveyor belt. This occurs above all when the drive is carried out by one or more squirrel cage motors which are connected to a Nie derspannungskreis, and especially when a group of such motors are switched on following or at the same time.
In the embodiment described above, the volume of the storage chamber 5 and the storage chamber 12 are limited to the still acceptable minimum, since the expansion of an unnecessary liquid volume (which could be taken into account by arranging a larger storage chamber and a larger storage chamber) the unavoidable expansion of the absolutely necessary amount of fluid, which must be present in the working circuit in order to ensure the required torque capacity of the clutch without a large excess, would additionally increase.
The disadvantageous effect of this expansion of such additional fluid is to increase the transmission capacity of the clutch during commissioning to: an undesirable level, which increases the acceleration time of the driving motors, which is associated with high current consumption and correspondingly reduced voltage. On the other hand, this reduces the starting torque of the motors, which can mean that a heavily loaded conveyor belt cannot reach operating speed.
Another disadvantage of such additional fluid is that the maximum torque transmission capacity of the clutch (in the range of about 10-15% slip) increases undesirably. In a turbo coupling which has a storage chamber and a storage chamber which have the limit dimensions described above, the unpleasant effects of the expansion of the working fluid are reduced to an acceptable level.
In order to maintain satisfactory operation with the storage chamber 5 and the storage chamber 12, the total amount of clutch fluid must not be excessive, since the desired torque characteristic, which is to be generated by these two chambers, is not sufficient due to overfilling would. It is therefore also provided to prevent excessive filling of the coupling through the filling opening by special means when the coupling is in the normal working position in which the shaft axis is horizontal or inclined to the horizontal, as occurs, for example, with pit conveyor belts.
For this purpose, the filling line is designed in such a way that it can be closed by means of a filling plug. It extends from the outside in the radial direction through the working chamber (circulation chamber) and ends in the area of the outer peripheral surface of the storage space chamber 5.
In Fig. 1, the filling tube has a socket 14 and a tube 16 which is mounted in an opening of the Ge housing part 2, which part includes the back part of the pump wheel 1 and is provided with an internal thread. A filling plug 15 is screwed into the outer end of the socket 14. One end of the radially extending tube 16 is screwed into the inner end of the socket 14 such that the tube 16 pushes through the rear wall 11 of the pump wheel 1 at two points and ends on the radially inner side of the ring 4.
When the coupling is filled for the first time, for example with a horizontal axis, the filling plug 15 is unscrewed and the coupling is rotated such that the tube 16 with the vertical forms the angle according to the operating instructions, which z. B. is between 45 and 75.
The maximum amount of liquid that can be filled in through the filling tube 16 is limited by the air enclosed above the liquid level and by the angle of the tube 16 with the vertical. After filling, the Füllpfrop fen 15 is screwed into the outer end of the tube 16 is.
A preferred embodiment of such turbo couplings provides a fuse, which at the prescribed temperature, for. B. 140 or 175 C, responds, this fuse has two known melt metals to allow the Arbeitsflüs fluid to flow out in the event of overheating. This can occur, for example, with extremely high slip or with partial or complete braking from the turbine runner if this state lasts until the temperature of the working fluid reaches an undesirable value.
It is furthermore desirable that the opening into which the safety plug is screwed cannot be used in an unskilled manner to allow the coupling with liquid, e.g. B. to fill in the status, which is noted in the operating regulations.
The melt plug can in or on a tube, which ends in the region of the radially outer Be limit of the storage chamber open on one side, so z. B. the filling pipe described is similar Lich, are arranged. The securing plug 17 is advantageously screwed into the filling plug 15, as shown in FIG. 1.
When the safety plug 17 responds and working fluid flows out through the pipe, this outflow of the fluid also continues during operation of the coupling when it is running under a heavy load and accordingly has a large amount of slip; because the chamber 5, which is open on one side, is more or less filled with liquid which flows out of the working circuit, which continues until the torque transmission capacity of the clutch has decreased so much that the clutch is no longer operational.
The reason for the overload or operation with high slip must then be eliminated, the safety plug replaced and the clutch refilled to the intended level.
In FIGS. 2 and 3, the housing 2 extends over the rear surface of the turbine wheel 3 and works together with the pump wheel 1 with which it rotates, forming a retention chamber with this wheel in which the working fluid is retained. In this case, the Ge housing 2 has no part which extends over the back, part 11 of the pump wheel 1.
The openings 13 lead directly from the storage chamber 12 into the toroidal working space formed by the pump wheel 1 and the turbine wheel 3.
In Figure 2, the partition 9 is arranged so that the storage chamber 5 and the storage chamber 12 are located next to one another. The filling pipe 16 is inclined with respect to the coupling axis and extends inward into the storage space chamber 5.
In FIG. 3, the storage chamber 5, which is open on one side, is arranged so as to be substantially radially displaced relative to the storage chamber 12. The filling tube 16 extends inward to the outer surface of the chamber open on one side in that part of the partition 9 which is arranged parallel to the coupling axis.
In FIGS. 2 and 3, a filler neck 15 is screwed into the tube 16, in which a fuse, not shown in the drawing, is inserted in a corresponding manner as in the arrangement according to FIG.
In all three cases, the axial extent of the space occupied by the chambers 5 and 12 is smaller than the largest axial outer width of the housing 2, 2 (Fig. 1) or of the housing 2 including wheel 1 (Figs. 2 and 3 ), and this space does not extend axially (or at most insignificantly) beyond the planes which are perpendicular to the coupling axis and which contain the axially outer points of the working circuit space.