DE1242419B

DE1242419B - Hydrodynamic coupling

Info

Publication number: DE1242419B
Application number: DE1958N0014934
Authority: DE
Inventors: Douglas Graeme Snow
Original assignee: GILBERT ELMER NELSON
Current assignee: GILBERT ELMER NELSON
Priority date: 1958-04-15
Filing date: 1958-04-15
Publication date: 1967-06-15

Description

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.Hydrodynamic coupling. The invention relates to a hydrodynamic Coupling in which two shells are attached to an impeller, of which the one tightly encloses the turbine wheel and the other with the pump wheel a rotating one Forms annular chamber, which via holes in the pump wheel outside of the working space this is in connection, the formed by the impeller and the shells Rotary drum is surrounded by a stationary container, which the rotary drum from a storage chamber arranged coaxially to it separates the one from the stationary one Container and bounded by the fixed outer housing of the coupling and through an adjustable scoop tube is hydraulically connected to the circumferential annular chamber is.

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.With hydrodynamic couplings of the above type it is possible that portions of the liquid during operation of the clutch in the space between penetrate the rotating parts of the coupling and the fixed walls of the housing. In known clutches of this type, these liquid fractions increase the friction losses and can lead to a very sharp rise in temperature in the clutch as a result of the increased Cause friction.

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.The object of the invention is to provide a hydrodynamic coupling of the type mentioned above, in which the space between the rotating drum formed from the coupling and its rotating shells and the oil that has penetrated into the storage chamber is discharged into the storage chamber without that it requires particularly expensive means or some special precautions when operating the clutch.

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.The solution is according to the invention that the rotary drum is arranged with little play in the fixed container and that the storage chamber extending on one or both sides of the stationary container with the interior of the fixed container on its outer circumference above the Openings connecting the liquid level in the storage chamber are provided, through which liquid coming out of the working space of the clutch and the circumferential annular chamber in the between the rotating drum and the stationary container formed gap penetrates, as a result of the rotation of the rotary drum in the storage chamber is thrown back.

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.The invention thus shows a way how liquid fractions that in the space between the rotating parts of the coupling and the fixed walls of the outer container have penetrated, very quickly by the pumping action of the revolving drum due to its small distance to the stationary one Container wall over the arranged above the liquid level in the storage chamber Openings are released into the storage chamber, so that the rotating parts do not rotate in the liquid, which causes both a heating of the oil as well energy loss is avoided.

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.Embodiments of the invention are hereinafter referred to explained in more detail on the drawing. In this FIG. 1 is a vertical longitudinal section a coupling according to the invention, FIG. 2 is a similar view of a modified one Embodiment and FIG. 3 shows a partial view of the exemplary embodiment according to FIG F i g. 2.

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.In FIG. 1, a hydrodynamic coupling is shown in section, which has a pump wheel labeled 10 as a driving part and a turbine wheel labeled 12 as a driven part. The pump impeller 10 is fastened on a drive shaft 14 which is arranged concentrically with the driven shaft 15 carrying the turbine wheel 12 and is inserted into it.

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.The housing of the coupling is delimited by two circular, bowl-shaped or bell-shaped end parts 16, 18, which are arranged coaxially at the ends of a cylindrical housing sleeve 20 and each of which carries a ball bearing 25 or 26 or the like for the shaft 14 or 15 . The bearings 25, 16 are held in place by caps 22 and 24, respectively. The end parts 16, 18 are drawn firmly against the ends of the housing bushing 20 and sealed against them by headless stud bolts 28 and nuts 30, 31 screwed onto their threaded ends.

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.The pump impeller 10 is fastened by means of bolts to an annular flange 32 arranged on the shaft 14 and carries a rotating housing which is fastened on its circumference by bolts 33. This housing has a shell 34, which lies close to the turbine wheel 12 and extends around this inwardly to close to the driven shaft 15, and a shell 35 which extends from the pump wheel 10 to the rear and then radially inward up to a hub 50 , to be described below, to form an annular chamber 36. The annular chamber 36 is connected to the working circuit through openings 38 on the circumference of the pump wheel 10. The liquid level in the annular chamber 36 and accordingly in the working circuit can be regulated by means of a displaceable scoop tube 40 , which can be displaced with its scoop end 42 into and out of the annular chamber 36.

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.The left bell-shaped end portion 18 forms one half of the fixed housing for the coupling. A cylinder flange 19, which is located on the end portion 18 near its periphery, protrudes inwardly around the coupling. The other half of the stationary housing for the coupling is formed by an inner bell-shaped container wall 44 which is fitted into the housing sleeve 20. A cylinder flange 45 of the container wall 44 extends to the free end of the flange 19 and rests against it. The opposing surfaces of the flanges 19, 45 are faced so that when they are clamped together they form a liquid-tight envelope for the coupling. The stud bolts 28 also extend through bores in the circumference of the container wall 44. Each stud bolt 28 is provided with an abutment part which is shown as a nut 46 and which lies against the right end face of the container wall 44.

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.When assembling the housing, the positions of the nuts 46 on the stud bolts 28 are only provisionally established. The left end nuts 30 are tightened before the right end nuts 31 are tightened. Tightening the nuts 30 pulls the abutment nuts 46 and inner container wall 44 to the left and clamps them against the end portion 18 to form a tight envelope for the coupling. The housing sleeve 20 is considerably longer than the fixed container for the coupling, and the space between the container wall 44 and the end portion 16 forms a storage chamber 48 which is separated from the coupling by the inner container wall 44.

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.The stationary hub 50, which is fixedly connected to the inner container wall 44 or is formed in one piece with it, protrudes axially inward through the rotating shell 35 and is in engagement with a lip flange 52 which is formed on the right end wall of the impeller 10 , protrudes radially inward from this wall and is closely spaced from the circumference of the hub 50. A hub 54, which is also integrally formed with the container wall 44 or is firmly connected to it, protrudes axially outwardly from it into the storage chamber 48. A liquid inlet opening 55 extends through the wall of the housing sleeve 20 and is through a tube 56 and appropriate Coupling pieces connected to an opening 58 which extends from the periphery of the hub 54 of the container wall 44 at an angle both radially and axially inward to a location within the hub 50 where it communicates with a conduit 60 which is at the free end the hub 50 opens into an annular chamber 62 which is formed by a countersunk part at the end of the hub 50 .

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.The annular chamber 62 is connected to an annular chamber 64 which is formed in the wall of the pump impeller 10 and which in turn is connected to the working circuit through lines 65. As a result, a liquid can be forced into the coupling through the inlet opening 55 and the connections described above.

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.The openings 38 on the periphery of the impeller 10 are essentially not narrowed, and when the clutch is operating, the liquid ring in the rotating annular chamber 36 tends to maintain a radial thickness which corresponds to the location of the scoop tube end 42 and the amount of liquid This is how it is regulated or determined in the working group.

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.The liquid sprays from the open upper end 43 of the scoop tube 40 into the storage chamber 48, from which it can be pumped by means of a suitable pump device (not shown) through an outlet opening 70 in the end part 16 near the bathing of the housing. A suitable cooler (not shown) may be connected in series with the pump between outlet port 70 and inlet port 55 to complete the circuit and cool the oil through the inlet lines described above before returning to the clutch.

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.Appropriate sealing means are provided, including a bushing 72 which surrounds and overlaps the hub 54 and a hub 74 of the end part 16 and which, with reference to this, for. B. is sealed by O-rings 96. Seal assemblies 79, 81 are further fitted into the hubs of end portions 18, 16 between their inner wall and bearings 25 and 26, respectively. In addition, seals 98 can be placed on the stud bolts 28 below the nuts 30, 31.

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.The tendency of the liquid to escape from the rotating drum formed by the shells 34 and 35 and the pump wheel under high pressure, as occurs in the event of a sudden throttling, are counteracted by radial ribs or blades 75 that act like a pump and that are supported by the inner wall the shell 34 can be carried. The liquid has only a slight tendency to escape between the shell 35 and the hub 50, with the exception of a small amount which can temporarily get into this area. If any liquid escapes through an opening 76 formed by the clearance between the cup 34 and the driven shaft 15, or through the clearance between the cup 35 and the hub 50 , it will be released under the pumping action of the rotating parts pressed on the outside and escapes into the storage chamber 48 through openings 77 which are provided in and near the circumference of the container wall 44 in the area above the liquid level of the storage chamber 48 .

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.The in Fig. The embodiment shown in FIG. 2 is similar to that in FIG. 1 is similar to the example shown in FIG. 1, but the storage chamber 48 has a further part 49 lying on the other side of the stationary container 18, 44.

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. In this exemplary embodiment, the opening 77 is connected to the storage chamber 48, 49 on both sides of the container 18, 44 . In other words, the opening 77 extends through the circumferential flanges of both container parts 18 and 44.

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.The two parts 48, 49 of the storage chamber are connected to one another via openings 88 which are formed in the peripheral flanges of the container parts 18, 44 between the openings for the bolts 28, as shown in FIG. 2 with broken lines and in FIG. 3 is shown.

Die Arbeitsweise der Kupplung gemäß F i g. 2 ist der Arbeitsweise der Kupplung gemäß F i g. 1 identisch.The mode of operation of the clutch according to FIG. 2 is the way of working the coupling according to FIG. 1 identical.

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.The execution according to FIG. 2, in which the pantry extending on both sides of the container 18, 44 becomes an additional benefit obtained, in which a sufficient cooling of the oil is given for many purposes so that no additional external cooler is required.

Claims

Claim: Hydrodynamic coupling in which two shells are attached to a pump wheel, one of which closely surrounds the turbine wheel and the other forms a circumferential annular chamber with the pump wheel, which is connected to the working space via bores in the pump wheel outside the working space The rotating drum formed by the impeller and the shells is surrounded by a stationary container which separates the rotating drum from a storage chamber arranged coaxially to it, which is delimited by the stationary container and the stationary outer housing of the coupling and hydraulically connected to the circumferential annular chamber by an adjustable scoop tube , characterized gekennzeichn et that the rotary drum (10, 34, 35) is arranged with little play in the stationary container (18, 44) and that the storage chamber (48 or 48, 49) extending on one or both sides of the stationary container ) with the interior of the fixed container on his Outer circumference above the liquid level in the storage chamber connecting openings (77) are provided through which liquid that penetrates from the working space of the coupling and the circumferential annular chamber (36) into the space formed between the rotating drum and the stationary container, as a result of the rotation of the Rotating drum is thrown back into the storage chamber. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 571 347, 686 066; U.S. Patent Nos. 2,655,789, 2,664,704.