DE1975540U - Hydraulisch durch fliehkraftdruck zu betaetigende reibungskupplung. - Google Patents

Description

p/ 2780 RA. ü b b b O / 1i—w, _{Volfch Getriebe KG}

Kennwort: "Schnellabschaltkupplung" Heidenheim (Brenz/)

Hydraulisch durch Fliehkraftdruck zu betätigende Reibungskupplung

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch zu betätigende Reibungskupplung, insbesondere als Überbrückungskupplung für Föttinger-Strömungskreisläufe mit einem mit dem Primärteil des Strömungskreislaufes mitrotierenden Zylinder, einem darin drehfest und druckdicht, jedoch axialbeweglich angeordneten,auf den Fliehkraftdruck des Flüssigkeitsringes im Zylinder ansprechenden Anpreßkolben für die Reibflächen und mit einer Einrichtung zum Füllen und Entleeren des Zylinders.

Solche Kupplungen sind bekannt und haben sich bewährt· Nachteilig ist bei den bekannten Kupplungen jedoch, daß zur Anpressung des Kolbens der Druck der Arbeitsflüssigkeit im Arbeitsraum des Föttinger-Kreislaufes ausgenützt wird, d.h. dieser Arbeitsraum muß, wenn die Primär- und Sekundärteile des Föttingerkreislaufes überbrückt werden sollen, ständig gefüllt bleiben. Soll die Kupplung abgeschaltet werden, so muß sich erst der ganze Arbeitsraum entleeren, was namentlich bei Kreisläufen größerer Leistungen viele Sekunden dauert. Für eine Sicherheitsabschaltung ist diese Zeit zu lang. Die Erfindung möchte in dieser Hinsicht eine Abhilfe schaffen. Es wird vorgeschlagen, daß bei einer Kupplung der eingangs erwähnten Art als Einrichtung zum Füllen des Zylinderringraumes eine radial innen liegende in den Zylinderringraum berührungsfrei mündende durch ein Ventil o. dgl. steuerbare Leitung dient und als Einrichtung zum Entleeren dieses Raumes ein sogenanntes Schnellentleerventil nach DRP 692 822 verwendet wird.

Durch diese Merkmale ist eine Füll- und Entleereinrichtung für den Druckraum des Anpreßkolbens gekennzeichnet, die es gestattet, ohne dem Verschleiß unterliegende Abdichtungen dem Druckraum das Arbeitsmedium zuzuführen, das zudem nicht durch eine gesonderte Pumpe auf Druck gebracht zu werden braucht. Dadurch ergibt sich ein weiterer und entscheidender Vorteil dieser Füll- und Entleereinrichtung, nämlich daß sie nicht mit irgendeinem

Vorrichtungsteil in den Druckraum des Anpreßkolbens hineinragt. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, das Volumen dieses D.ruekraumes sehr klein zu halten.

Das in DRP 692 822 beschriebene Schnellentleerventil wurde dort für die Entleerung von Föttingerkreisläufen gezeigt. Grundsätzlich ist es für die gesteuerte Entleerung von umlaufenden Gefäßen aller Art geeignet. Das Schnellentleerventil wird am Außenumfang des rotierenden Druckraumes angebracht. Es weist ein loses, in Umfangsrichtung der Rotation liegendes,membranartiges Ventilplättchen auf, welches von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt wird und welches zwei radial nicht weit voneinander entfernte Endlagen einnehmen kann» Der Druck von außen wirkt auf eine große Fläche des Plättchens und bringt es in die innere, schließende Endlage. Die äußere Druckkammer mündet über eine kleine ständig offene,radial nach außen stehende Drosselbohrung in einen Abspritzraum, der z.B. von einem das rotierende Gefäß umgebenden Gehäuseteil gebildet wird. Der innere Druck wirkt auf eine kleine Fläche des Plättchens und bringt es, wenn außen kein Druck herrscht, in die äußere, öffnende Endlage. Die innere Druckkammer steht mit dem Innern des zu entleerenden, rotierenden Arbeitsdruckkammer in Verbindung. Das Schnellentleerventil setzt zu seinem Funktionieren noch einen mit dem zu entleerenden Druckraum mitrotierenden,im Volumen möglichst kleinen ölraum voraus, welcher mit dem äußeren Druckraum des Ventilplättchens in Verbindung steht, welcher ferner mit dem zu entleerenden Druckraum - und zwar auf der Höhe eines möglichst kleinen Rotationsradius - in Verbindung steht und welcher schließlich gleichzeitig mit dem in der Entleerung zu steuernden Druckraum durch eine Leitung gefüllt wird. Dieser weitere Flüssigkeitsaufnahrneraum wird im praktischen Fall eine radial stehende Bohrung sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für den Fall, daß die Kupplung nach der Erfindung als Überbrückungskupplung für eineft Föttingerkreislauf dient vorgeschlagen, den Zylinder-

ringraum für den Anpreßkolben vom Arbeitsraum des Föttingerkreislaufes zu trennen und ihm ein möglichst kleines Volumen zuzumessen.

Ein derartig ausgestatteter Pöttingerkreislauf kann nach Belieben zur Regelung eines Antriebes herangezogen oder mechanisch überbrückt und danach entleert werden. Sollte der Fall eintreten, daß aus irgendeinem Grunde der Antrieb schnell unterbrochen werden muß, so muß nur noch die kleine Menge öl, die sich in dem Druckraum des Anpreßkolbens befindet, auslaufen. Diese Menge kann in Sekundenbruchteilen am Umfang abgespritzt werden.

Die Erfindung ist an Hand der Figuren erläutert. Es zeigt

Fig, 1 eine durch ein schwenkbares Schöpfrohr im Schlupf regelbare und mit einer Reibungskupplung mechanisch überbrückbare Strömungskupplung mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung der Ein- und Ausschaltung der Überbrückungskupplung.

Fig. 2 den Verlauf des Anpreßdruckes entlang dem Radius auf den Kolben der Überbrückungskupplung bei Rotation.

Mit dem Pumpenrad 1 der Strömungskupplung ist auf der einen Seite hintereinander eine innere und eine äußere Primärschale 2 und 3 über schraubbare Flansche verbunden. Außerdem ist auf der anderen Seite des Pumpenrades 1 eine ringförmige Vorsatzwand 4 angeordnet, die eine Schöpfkammer 5 bildet« Innerhalb der inneren Primärschale 2 befinden sich das Turbinenrad β, das mit dem Pumpenrad 1 zusammen den Arbeitsraum der Strömungskupplung bildet. Die Schöpfkammer 5 und der Arbeitsraum stehen über die kommunizierende Bohrung ¹J miteinander in Verbindung. In die Schöpfkammer mündet eine nicht dargestellte zu- und abstellbare Fülleitung, die der

Schöpfkammer und dem Arbeitsraum Arbeitsflüssigkeit zuführt. Mit dem Schöpfrohr, das schwenkbar angeordnet ist, derart, daß es radial mehr oder weniger in die Schöpfkammer eingetaucht werden kann, kann der Füllungsgrad der Strömungskupplung eingestellt werden; ■ natürlich kann diese Kupplung auf diese Weise auch ganz entleert oder gefüllt werden. In dem Raum zwischen der inneren und äußeren Primärschale ist die Überbrückungskupplung angeordnet. Sie besteht im wesentlichen aus der sekundärseitig über die Verzahnung 9 mitgenommenenReibscheibe 10 mit je einem ringscheibenförmigen Reibbelag 11 auf jeder Seite, einem Anpreßkolben 12, der über die Verzahnung I3 primärseitig mitgenommen wird und mit der Dichtung 14 in der zylindrischen Kolbenlauffläche 15 der äußeren Primärschale 3 abgedichtet ist. Die innere Primärschale 2 und der Anpreßkolben 12 weisen je eine kreisringförmige, den Reibbelägen gegenüberstehende Reibfläche auf.Außerdem sind zwischen der inneren Primärschale und dem Anpreßkolben mehrere am Umfang gleichmäßig verteilte Schraubenfedern 16 angeordnet, die bei unbelastetem Anpreßkolben die Reibungskupplung öffnen. Der Raum zwischen dem Anpreßkolben 12 und der inneren Primärschale wird über Bohrungen flüssigkeitsfrei und somit druckfrei gehalten. Die äußere Primärschale 3 weist eine radialstehende kreisringförmige Wehrscheibe 17 auf, in deren Innenrand eine ölfangrille 18 eingestochen ist, deren dem Freien zugekehrte Kante auf einem kleineren Radius 19 liegt als die dem Inneren zugekehrte Kante. Der Anpreßkolben ist in der Mitte ebenfalls zum Durchtritt der Turbinenradwelle 20 kreisförmig durchbrochen, doch ist der Radius dieses Durchbruches noch kleiner als der Radius 19. Die dem Druckraum 25 zwischen dem Anpreßkolben 12 und der Wehrscheibe 17 zugewandten Konturen dieser beiden Teile sind so gestaltet, daß das sich in Arbeitsstellung des Anpreßkolbens ergebende Volumen dieses Raumes sehr klein ist. Am Umfang der äußeren Primärschale sind mehrere Schnellentleerventile 21 nach DRP 692 822 angeordnet, zu denen von der ölfangrille 18 aus radial durch die Wehrscheibe verlaufende Bohrungen 22 führen. Im Inneren des Schnellentleerventils 21 ist ein loses, sich in Umfangsrichtung erstreckendes Ventilplättchen 24 angeoracht, welches von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt werden und welches zwei radial nicht weit voneinander entfernte Endlagen einnehmen kann. Die Außenseite des Plättchens

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steht über die Bohrungen 22 mit der ölfangrille in Verbindung und weist eine große Druckfläche aufj bei Druckbeaufschlagung dieser Seite nimmt das Plättchen die innere Endlage ein, und es wird das Schnellentleerventil 21 des Druckraumes 25 abgesperrt. Die Innenseite des Plättchens 24 ist mit dem Innern des Druckraumes 25 in Verbindung. Der Innendruck kann nur auf eine ganz kleine Fläche des Plättchens wirken. Bei Fehlen eines Außendruckes auf das Plättchen springt es daher in seine äußere Endlage und gibt einen Querschnitt zur Entleerung des Druckraumes 25 frei. Zum Auffangen des am Umfang und an der äußeren Überlaufkante der Wehrscheibe abgespritzen Öles dient die Auffangschale j50> die die Kupplung umgibt.

Die dargestellte Kupplung ist inbesondere gedacht als direkter Kraftweg in einem Überlagerungsregelgetriebe zum Antrieb einer Kesselspeisepumpe von der Dampfturbine aus. Die Dampfturbine rotiert im Durchlaufbetrieb mit konstanter Drehzahl, wohingegen die Kesselspeisepumpe innerhalb eines weiten Drehzahlbereiches geregelt sowie gelegentlich und in Notfällen in ganz kurzer Zeit abgeschaltet werden muß. Zum Regeln der Kesselspeisepumpe dient im oberen Drehzahlbereich der Überlagerungszweig des erwähnten Regelgetriebes; unterhalb des Regelbereiches des Überlagerungsgetriebes wird der Füllungsgrad der Strömungskupplung mit dem Schöpfrohr geregelt. Im oberen Regelbereich, der durch den Überlagerungszweig des Regelgetriebes bestrichen wird, ist die Strömungskupplung mechanisch, überbrückt zur Vermeidung des Schlupfverlustes, und der Arbeitsraum der Strömungskupplung ist (aus Sicherheitsgründen) entleert um im Bedarfsfalle die Kesselspeisepumpe schnellstens abschalten zu können.

Zur mechanischen Überbrückung der Primär- und Sekundärteile der Strömungskupplung.wird die Reibungskupplung 8 geschlossen, indem das Ventil 2? geöffnet und über die Leitung 26 der ölfangrille 18 der Wehrscheibe 17 öl zugeführt wird. Die radialstehende, mit~ rotierende Leitung 22 füllt sich dabei und es baut sich an ihrem äußeren Ende aufgrund der Rotation ein Druck auf, der das Ventilplättchen in die innere Schließstellung drückt. Das öl in der

ölfangrille läuft nun nach innen in den Druckraum 25 des Anpreßkolbens 12 über und füllt diesen in kurzer Zeit auf. Der ölspiegel steigt bis auf das Niveau des Radius 19· Am Schnellentleerventil 21 ist eine kleine Drosselbohrung 23 angebracht, über die ständig eine kleine Menge öl abspritzt. Diese Menge muß, solange die mechanische Überbrückung wirksam sein soll, aus der Leitung 26 ersetzt werden. In dem Druckraum 25 baut sich aufgrund der Rotation vor dem Anpreßkolben eine in .axialer Richtung parabolische Druckverteilung gemäß Fig. 2 auf. Dieser Druck preßt die Reibflächen der Reibungskupplung entgegen der Kraft der Federn 16 zusammen. Die Größe der Anpreßkraft ist bei einer bestimmten Drehzahl bestimmt durch die Größe des Radius 19 und läßt sich durch entsprechende Auswahl dieses Maßes genau festlegen. Tritt der Fall einer notwendigen Schnellabschaltung ein, so muß nur. das Ventil 27 geschlossen werden. Nun entleeren sich die ölfangrille 18 und die Leitungen 22 über die Drosselbohrungen 2J sehr rasch. Das Ventilplättchen 2k springt in die äußere Endlage und das .öl aus dem Druckraum 25 entweicht, die Federn trennen die Reibflächen voneinander, womit - vorausgesetzt, der Arbeitsraum der Strömungskupplung war entleert - der Kraftfluß über die ganze Kupplung in Sekundenbruchteilen unterbrochen ist.

Heidenheim, den 10. Oktober I967
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Claims (3)

Kennwort: "Schnellabschaltkupplung" Schutzansprüche

1) Hydraulisch zu betätigende Reibungskupplung, insbesondere als Überbrückungskupplung für Föttinger-Strömungskreisläufe mit einem mit dem Primärteil des Strömungskreislaufes mitrotierendem Zylinder, einem darin drehfest und druckdicht, jedoch axial beweglich angeordneten auf den Fliehkraftdruck des Flüssigkeitsringes im Zylinder ansprechenden Anpreßkolben für die Reibflächen und mit einer Einrichtung zum Füllen und Entleeren des Zylinderringraumes, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zum Füllen des Zylinderringraumes (25) eine radial innen liegende in den Zylinderringraum berührungsfrei mündende durch ein Ventil (27) o. dgl. steuerbare Leitung (26) dient und als Einrichtung zum Entleeren dieses Raumes ein sogenanntes Schnellentleerventil (21) nach DRP 692 822 verwendet wird.

2) Reibungskupplung nach Anspruch 1 als Überbrückungskupplung für Strömungskreisläufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (25) für den Anpreßkolben (12) vom Arbeitsraum des Föttingerkreislaufes getrennt ist und ein möglichst kleines Volumen aufweist.

3) Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) der innere Rand einer als seitliche Begrenzung des Flüssigkeitsringraumes (25) dienenden Wehrscheibe (17) weist eine nach außen konkave Rille (18) auf, deren dem Zylinderraum (25) zugekehrte Kante auf einem größeren Durchmesser liegt als die dem Abspritzraum zugekehrte Kante;

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b) in die Rille (18) der Wehrscheibe (17) mündet berührungsfrei die Ausflußöffnung einer zu- und abstellbaren₇feststehenden Leitung (26), über die Arbeitsflüssigkeit zugeführt wird.

c) von der Rille (18) führt eine Leitung (22) auf die im Schließsinn wirkende Druckseite des Ventilplattchens des Schnellentleerventiles (23).

Heidenheim, den 10. Okt. I967
Pö/HKn