DE1247455B

DE1247455B - Fluid-cooled eddy current coupling

Info

Publication number: DE1247455B
Application number: DEH50092A
Authority: DE
Inventors: Ralph Louis Jaeschke
Original assignee: Heenan and Froude Ltd
Current assignee: Heenan and Froude Ltd
Priority date: 1962-08-27
Filing date: 1963-08-23
Publication date: 1967-08-17

Description

Flüssigkeitsgekühlte Wirbelstromkupplung Die Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Wirbelstromkupplung mit einer am Innenmantel eines zylindrischen Gehäuses befestigten feststehenden Polringanordnung, mit an den Stimseiten des Gehäuses koaxial gelagerter Antriebs- und Abtriebswelle, von denen eine mit einem inneren Rotor und die andere mit einer zwischen Rotor und Polringanordnung hegenden Induktortrommel verbunden ist, und mit Zufluß- und Abflußanschlüssen für die Kühlflüssigkeit, die in axialer Richtung durch den Arbeitsluftspalt zwischen Rotor und Induktortrommel strömt und mit dem Raum radial außerhalb der Induktortrommel und beiderseits der Polringanordnung in Verbindung steht.Liquid cooled eddy current coupling The invention relates to a liquid-cooled eddy current coupling with a cylindrical one on the inner jacket Fixed pole ring assembly attached to the housing, with on the front sides of the housing coaxially mounted input and output shaft, one of which has an inner The rotor and the other with an inductor drum lying between the rotor and the pole ring arrangement is connected, and with inflow and outflow connections for the cooling liquid, the in the axial direction through the working air gap between rotor and inductor drum flows and with the space radially outside of the inductor drum and on both sides of the Pole ring assembly is in connection.

Derartige bekannte Wirbelstromkupplungen haben sich in der Praxis grundsätzlich bewährt und zeichnen sich durch einfachen Aufbau, ein günstiges Verhältnis zwischen der Größe der Kupplungsflächen und der Gesamtgröße der Kupplungsanordnung sowie durch eine feststehende Anordnung der elektrischen Einrichtungen aus. Allerdings tritt bei diesen Wirbelstromkupplungen ein verhältnismäßig großer Verlust an übertragungsleistung auf. Es hat sich nämlich gezeigt, daß diese hohen Verluste in starkem Maße durch die Strömung des bereits heißen Kühlmittels durch den H3fsluftspalt zwischen der Induktortrommel und der Polringanordnung hervorgerufen werden. Diese Strömung entsteht dadurch, daß zwischen der abtriebs- und der antriebsseitigen Stirnfläche der Polringe ein Druckunterschied besteht, so daß das heiße Kühlmittel auf der Abtriebsseite durch den Hilfsluftspalt zur Antriebsseite herübergesaugt wurde.Such known eddy current clutches have proven in practice basically proven and are characterized by simple structure, a favorable relationship between the size of the coupling surfaces and the overall size of the coupling arrangement as well as a fixed arrangement of the electrical equipment. However With these eddy current clutches, there is a relatively large loss of transmission power on. It has been shown that these high losses are due to a large extent the flow of the already hot coolant through the auxiliary air gap between the Induction drum and the pole ring arrangement are caused. This flow arises in that between the output and the drive-side end face of the pole rings there is a pressure difference, so that the hot coolant is on the output side was sucked over through the auxiliary air gap to the drive side.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei den bekannten Ausführungsformen flüssigkeitsgekühlter Wirbelstromkupplungen die Leistung zu erhöhen, indem der Schlupf und. Wärmeverluste und Korrosionen infolge des Kühlmittelflusses durch den Hilfsluftspalt verringert werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die stirnseitig an die Polringanordnung angrenzenden Räume über Druckausgleichsleitungen miteinander verbunden sind.The object of the invention is, in the known embodiments Liquid-cooled eddy current clutches increase performance by reducing the slip and. Heat loss and corrosion as a result of the coolant flow through the auxiliary air gap be reduced. According to the invention this object is achieved in that the end face Spaces adjoining the pole ring arrangement with one another via pressure equalization lines are connected.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. der Erfindung bestehen die Druckausgleichsleitungen aus axialen Kanälen, die in der oberen Hälfte der Polringanordnung angeordnet sind.According to a preferred embodiment. of the invention exist Pressure equalization lines from axial channels in the upper half of the pole ring assembly are arranged.

Dem Druckausgleich zwischen der Antriebs- und Abtriebsseite des Rotors, also zwischen dessen beiden Stirnseiten, können axiale Durchlaßkanäle dienen, die für die Kühlmittelflüssigkeit nahe der Abtriebswelle vorgesehen sind und insbesondere dann zum Tragen kommen, wenn bei höheren Drehzahlen die Verteilung der Kühlmittelflüssigkeit in radialer Richtung infolge der Zentrifugalkräfte unstetig wird.The pressure equalization between the drive and output sides of the rotor, so between the two end faces, axial passage channels can serve, the are provided for the coolant liquid near the output shaft and in particular come into play when the coolant liquid is distributed at higher speeds becomes discontinuous in the radial direction due to centrifugal forces.

Es ist an sich bekannt, bei Kupplungen der vorausgesetzten Art die Induktortrommel mit axial gerichteten Kanälen für die Kühlmittelflüssigkeit zu versehen. Von dieser bekannten Ausführung der Induktortrommel macht man auch mit Vorteil bei dem Erfindungsgegenstand Gebrauch, so daß trotz Vorhandenseins der Druckausgleichsleitungen jederzeit eine ausreichende Kühlung der die Spalte bildenden Teile erzielt wird. Dabei ist gleichzeitig an der Flüssigkeitseinlaßseite der Induktortrommel eine Leitplatte vorzusehen, die den Kühlmittelstrom unterteilt, so daß ein Teil des Kühlmittels durch die Kanäle in der Induktortrommel und ein anderer Teil durch den Arbeitsluftspalt selbst fließt.It is known per se, in clutches of the type required To provide inductor drum with axially directed channels for the coolant liquid. This known design of the inductor drum is also used to advantage the subject of the invention use, so that despite the presence of the pressure equalization lines Sufficient cooling of the parts forming the gaps is achieved at all times. At the same time, there is a guide plate on the liquid inlet side of the inductor drum provide that divides the coolant flow so that part of the coolant through the channels in the inductor drum and another part through the working air gap itself flows.

Grundsätzlich. haben also die erfindungsgemäßen Druckausgleichsleitungen zur- Folge, daß die Kühlmittelströmung im Hilfsluftspalt unterdrückt wird, wobei aber trotzdem natürlich der Spalt selbst gekühlt werden muß. Diese zunächst in sich widersprüchlich erscheinende Maßnahme ist aber überraschenderweise geeignet, die übertragungsverluste der erfindungsgemäßen flüssigkeitsgekühlten Wirbelstromkupplung stark zu reduzieren.Basically. so have the pressure equalization lines according to the invention result that the coolant flow is suppressed in the auxiliary air gap, wherein but nevertheless of course the gap itself has to be cooled. This in itself first The contradicting appearing measure is surprisingly suitable for the transmission losses of the liquid-cooled eddy current coupling according to the invention greatly reduce.

Andere bekanntgewordene flüssigkeitsgekühlte Wirbelstromkupplungen weisen-keinen Hilfsluftspalt auf, da bei ihnen die Polringanordnung zentral und Induktor und Rotor außenhegend angeordnet sind. Damit ergeben sich für den Durchfluß des Strömungsmittels hier grundsätzlich andere Verhältnisse, wodurch die erfindungsgemäße Verbesserung nicht zum Tragen kommen kann. Weiterhin ist eine Wirbelstromkupplung bekanntgeworden, bei der die Polringanordnung rotiert und damit zugleich etwa dem Rotor gemäß der Erfindung entspricht. Ein dem Hilfsluftspalt ähnlicher Ringraum ist vorhanden, der jedoch nicht vom Magnetfluß durchsetzt wird, so daß er mit einer solchen Breite ausgeführt werden kann, daß keine Reibungsverluste auftreten.Other liquid-cooled eddy current clutches that have become known have no auxiliary air gap, since in them the pole ring arrangement is arranged centrally and the inductor and rotor are arranged on the outside. Thus the fluid obtained for the flow here fundamentally different conditions, so that the inventive improvement can not come to fruition. Furthermore, an eddy current coupling has become known in which the pole ring arrangement rotates and thus at the same time corresponds approximately to the rotor according to the invention. An annular space similar to the auxiliary air gap is present, but which is not penetrated by the magnetic flux, so that it can be designed with such a width that no frictional losses occur.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung erläutert; es zeigt-F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei einige Teile in Aufsicht dargestellt sind, und der Schnitt längs der Linie 1-1 nach F i g. 2 geführt ist, F i g. 2 einen Teilschnitt längs der Linie 2-2 nach Fig. 1, Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines Schnitts nach der Linie 3-3 der F i g. 1, F i g. 4 eine Ansicht ähnlich der nach F i g. 1 einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, und F i g. 5 einen Querschnitt längs einer Linie 5-5 nach F i g. 4.The invention is explained using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing; it shows-F i g. 1 shows an axial section through a device according to the invention, some parts being shown in plan view, and the section along the line 1-1 according to FIG. 2 is performed, F i g. 2 shows a partial section along the line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 shows an enlarged partial view of a section along the line 3-3 of FIG. 1, Fig. 4 is a view similar to that of FIG. 1 of a further embodiment according to the invention, and FIG. 5 is a cross section along a line 5-5 of FIG . 4th

Bei elektrischen Vorrichtungen der Art, wie sie hier betrachtet werden, nämlich bei flüssigkeitsgekühlten Wirbelstromkupplungen, kann unter bestimmten Kühlmittelflußbedingungen ein Verlust von etwa 50 PS bei einer Vorrichtung mit einer übertragungsleistung von 200 PS auftreten. Der Grund für diesen Verlust war lange Zeit nicht bekannt; es wurde nun- mehr jedoch festgestellt, daß dieser auf Grund des Durchflusses des Kühlmittels durch den Hilfsluftspalt dieser Vorrichtung hervorgerufen wird, insbesondere wenn der Arbeitsluftspalt unter verhältnismäßig hoher Last mit Kühlinittel überfüllt wird, so daß ein hoher Durchsatz von Kühlmittel für eine entsprechende Wärmeentziehung erforderlich ist.In electrical devices of the type under consideration, namely, liquid-cooled eddy current clutches, under certain coolant flow conditions a loss of about 50 horsepower can occur for a device with a transmission capacity of 200 horsepower . The reason for this loss was not known for a long time; However, it has now been found that this is caused by the flow of coolant through the auxiliary air gap of this device, especially when the working air gap is overfilled with coolant under a relatively high load, so that a high throughput of coolant is required for a corresponding heat extraction .

Die Erfindung besteht in einer einfachen und praktischen Vorrichtung, um einen KÜhlmitteldurchfluß durch den Hilfsluftspalt zu verhindern oder wenigstens sehr klein zu halten. Bei dem oben als Beispiel angegebenen Fall wird der Energieverlusi auf etwa 6 oder 7 PS veringerL Bei Vorrichtungen, bei denen Wasser als Kühlmittel verwendet wird, konnte durch Verringerung des Wasserdurchflüsses durch den Hilfsluftspalt die Korrosionsgefahr vermindert werden; wenn Öl als Kühlmittel verwendet wird, wie z. B. gemäß der USA.-Patentschrift 3 030 529, kann die Abgabeöltemperatur von z. B. 104 auf 661 C verringert werden. Damit wird die Wärmeleistung, die durch den ölwärmeaustauscher abgeleitet werden muß, verringert, wodurch die Größe des Austauschers verkleinert werden kann.The invention consists in a simple and practical device to prevent coolant flow through the auxiliary air gap or at least to keep it very small. In the case given above as an example, the energy loss is reduced to about 6 or 7 PS. In devices in which water is used as a coolant, the risk of corrosion could be reduced by reducing the water flow through the auxiliary air gap; when oil is used as a coolant, e.g. B. according to the USA. Patent 3,030,529, the discharge oil temperature may range from z. B. 104 can be reduced to 661 C. This reduces the heat output that must be dissipated through the oil heat exchanger, whereby the size of the exchanger can be reduced.

In den Zeichnungen ist mit 1 ein flüssigkeitsdichtes stationäres Gehäuse bezeichnet, das aus einem zylindrischen Teil 3 mit Endabschlüssen 5 und 7 besteht. Der Teil 3 trägt zwei ferromagnetische Feldpolringe, 9 und 11, die glatte, koaxiale, zylindrische Oberflächen 13 und 15 aufweisen. Zwischen diesen Ringen sind ringförmige Feldspulen 17 angeordnet, die bei Erregung über eine Erregerschaltung (nicht dargestellt) ein totoidförmiges Feld erzeugen, das gestrichelt dargestellt und mit 19 bezeichnet ist. Seitliche Entlüftaugen 79, die im Teil 3 vorgesehen sind, erstrecken sich durch den Raum zwischen den Bauteilen 9 und 11, in denen die Spulen 17 angeordnet sind. Auf jeder Seite des Gehäuses ist eine Reihe derartiger Entlüftungen vorgesehen, es ist jedoch nur eine Reihe davon gezeigt. Die Aufgabe dieser Entlüftungen besteht darin, ein überfluten der Maschine anzuzeigen, falls der Bedienende zuviel Wasser durch die Maschine fließen läßt, wenn die Maschine leerläuft.In the drawings, 1 denotes a liquid-tight stationary housing which consists of a cylindrical part 3 with end closures 5 and 7 . Part 3 carries two ferromagnetic field pole rings, 9 and 11, which have smooth, coaxial, cylindrical surfaces 13 and 15 . Between these rings annular field coils 17 are arranged which, when excited by an excitation circuit (not shown), generate a totoid-shaped field, which is shown in dashed lines and denoted by 19. Lateral vent eyes 79, which are provided in part 3 , extend through the space between the components 9 and 11, in which the coils 17 are arranged. A number of such vents are provided on each side of the housing, but only a number of them are shown. The purpose of these vents is to indicate that the machine is flooded if the operator allows too much water to flow through the machine when the machine is draining.

Auf der rechten Seite der F i g. 1 ist die Eingangswelle 21 der Kupplung dargestellt, die in Lagern 23 iin Endabschluß 7 läuft. Diese Welle weist einen inneren Flansch 25 auf, an dem ein Läuferkörper 27 befestigt ist, in dem Kühlmitteleinlaßöffnungen 29 vorgesehen sind. Ringförmig verlaufende Dichtungen 31 zwischen dem Läuferkörper und dem Endabschluß 7 umgeben die öffnungen 29 in radialer Richtung. Der Umfang des Läuferkörpers 27 ist mit einem Ende einer Induktortrommel 33 verschraubt. Die Trommel 33 besteht aus zwei ferromagnetischen Zylindern 35, die glatte zylindrische äußere und innere Flächen aufweisen. Die Zylinder 35 sind durch einen magnetorestriktiven Ring 37 miteinander verbunden.On the right side of the FIG. 1 shows the input shaft 21 of the clutch, which runs in bearings 23 in end closure 7 . This shaft has an inner flange 25 to which a rotor body 27 is attached, in which coolant inlet openings 29 are provided. Annularly extending seals 31 between the rotor body and the end closure 7 surround the openings 29 in the radial direction. The circumference of the rotor body 27 is screwed to one end of an inductor drum 33. The drum 33 consists of two ferromagnetic cylinders 35 which have smooth cylindrical outer and inner surfaces. The cylinders 35 are connected to one another by a magnetostrictive ring 37.

Das linke Ende der Trommel 33 wird ebenfalls in einem Läuferkörper 39 aufgenommen, der im inneren Endabschluß 5 in einem Lager 41 läuft. Zwischen dem Läuferkörper 39 und dem Endabschluß 5 sind umlaufende Dichtungen 43 vorgesehen; der Läufer 39 weist Kühlmittelauslaßöffnungen 45 auf. Eine Leitplatte 47 (F i g. 1 und 3) ist zentrisch an dem Läuferkörper 27 und am Umfang an einem inneren Teil des rechten Zylinders 35 befestigt. Diese Platte 47 enthält öffnungen 49 gegenüber den öffnungen 29. Die Zahl und Form dieser Öffnungen kann verschieden gewählt werden. Die Befestigungen zwischen den Teilen 25, 27 und 47 werden durch Schrauben 51 vorgenommen. Damit wird die Trommelanordnung 27, 33, 39 in Lagern 23 und 41 drehbar im Gehäuse 1 aufgenommen und von der Welle 21 angetrieben. Die Zylinder 35 der Trommel 33 sind mit axial gerichteten Durchflußwegen 75 für das Kühlmittel versehen; sie ergeben einen zusätzlichen axialen Kühlmittelfluß, können jedoch auch weggelassen werden, wie in Verbindung mit F i g. 4 gezeigt ist.The left end of the drum 33 is also received in a rotor body 39 which runs in a bearing 41 in the inner end closure 5. Circumferential seals 43 are provided between the rotor body 39 and the end closure 5; the rotor 39 has coolant outlet openings 45. A guide plate 47 (FIGS . 1 and 3) is attached centrally to the rotor body 27 and on the circumference to an inner part of the right cylinder 35 . This plate 47 contains openings 49 opposite the openings 29. The number and shape of these openings can be selected differently. The fastenings between the parts 25, 27 and 47 are made by screws 51 . The drum arrangement 27, 33, 39 is thus rotatably received in bearings 23 and 41 in the housing 1 and is driven by the shaft 21. The cylinders 35 of the drum 33 are provided with axially directed flow paths 75 for the coolant; they result in an additional axial coolant flow, but can also be omitted, as in connection with FIG. 4 is shown.

Die Platte 47 wirkt in der Weise, daß ein Kühlmittelfluß, der in die Öffnungen 29 eintritt, in zwei Pfade geteilt wird, deren einer in die Öffnung 75 und deren anderer in den Arbeitsluftspalt W und den Raum zwischen den Zähnen 65 eines Feldpoles 63 eintritt. Bei geringen Kühlmitteldurchsätzen wird der kleinere erforderliche Wert des Kühlmittels durch die Platte 47 hauptsächlich in die Durchflußwege 75 geführt. Bei höheren Kühlmitteldurchsätzen, bei denen mehr Kühlmittel erforderlich ist, treten zusätzliche Mengen durch die öffnungen 49 in den Raum zwischen den Zylindern 35 und den Zähnen 65 ein.The plate 47 acts to divide a coolant flow entering the openings 29 into two paths, one entering the opening 75 and the other entering the working air gap W and the space between the teeth 65 of a field pole 63. At low coolant flow rates, the smaller required value of the coolant is passed through the plate 47 mainly into the flow paths 75 . At higher coolant throughputs, at which more coolant is required, additional quantities enter through the openings 49 into the space between the cylinders 35 and the teeth 65 .

Mit 53 ist die angetriebene Welle der Kupplung bezeichnet, die an einem Ende von Lagern 55 im Endabschluß,5 und am anderen Ende von einem Lager 57 in einer zentrischen öffnung im Läuferkörper 27 aufgenommen wird. Eine zusätzliche Leitplatte 59 istmit der Welle 53 innerhalb des Lagers 57 befestigt; sie weist eine umlaufende Abdichtung 61 mit einem Teil 62 auf, der mit dem Läuferkörper 27 und der Platte 47 verbunden ist. Innerhalb der Trommel ist mit der Welle 53 das ferromagnetische, gezahnte Rotor- oder Erregerpolbauteil 63 verkeilt, dessen polarisierende Zähne oder Pole bei 65 gezeigt sind. Die äußeren Enden der Zähne 65 sind zylindrisch bearbeitet. Das Bauteil 63 einschließlich der Zähne 65 ist ferromagnetisch.The driven shaft of the coupling is denoted by 53 and is received at one end by bearings 55 in the end cap 5 and at the other end by a bearing 57 in a central opening in the rotor body 27 . An additional guide plate 59 is attached to shaft 53 within bearing 57; it has a circumferential seal 61 with a part 62 which is connected to the rotor body 27 and the plate 47. Within the drum, the ferromagnetic, toothed rotor or exciter pole member 63 is keyed to the shaft 53 , the polarizing teeth or poles of which are shown at 65. The outer ends of the teeth 65 are machined cylindrically. The component 63 including the teeth 65 is ferromagnetic.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß ein innerer magnetischer Arbeitsluftspalt W zwischen dem Rotor 63 und der Trommel 33 und ein äußerer, sogenannter Hilfsluftspalt P zwischen der Trommel 33 und den Pohingen 9 und 11 ausgebildet ist. Der Spalt P führt an seinem gesamten Umfang einen Teil des Magnetflusses 19, der über den ganzen Umfang in jeder Ebene senkrecht zur Drehachse der Vorrichtung eine konstante Dichte aufweist. Daraus ergibt sich, daß eine Relativdrehung zwischen der Trommel 33. und den stationären Polringen 9 und 11 keine übertragung eines Drehmomentes über den Spalt P ergibt. Andererseits üben die polaren Zähne 65 eine den Fluß konzentrierende Wirkung auf das ringförmige Feld 19 aus, so daß bei einer Relativbewegung zwischen dem Feldpolteil 63 und der Induktortrommel 33 die Feldkonzentrationen sich an jeder beliebigen Stelle am Umfang ändern. Daraus ergibt sich, daß eine übertragung des Drehmomentes am Arbeitsluftspalt W auftritt. Die Größe des übertragenen Drehmomentes ist eine Funktion der Dichte des Magnetflusses.From the above, it follows that an inner magnetic working air gap W between the rotor 63 and the drum 33 and an outer, so-called auxiliary air gap P between the drum 33 and the Pohingen 9 and 11 is formed. The gap P leads over its entire circumference a part of the magnetic flux 19, which has a constant density over the entire circumference in each plane perpendicular to the axis of rotation of the device. It follows from this that a relative rotation between the drum 33 and the stationary pole rings 9 and 11 does not result in any transmission of a torque via the gap P. On the other hand, the polar teeth 65 exert a flux-concentrating effect on the annular field 19 , so that with a relative movement between the field pole part 63 and the inductor drum 33, the field concentrations change at any point on the circumference. It follows from this that the torque is transmitted at the working air gap W. The amount of torque transmitted is a function of the density of the magnetic flux.

Mit 67 ist ein Drehzahlgenerator nach Art eines Tachodynamo bezeichnet, der am Endabschluß 5 angebracht und von der Welle 53 gedreht wird und dessen Ausgang an die Steuerschaltung für die Erregung (nicht dargestellt) der Spule 17 angeschlossen ist,- wobei in üblicher Weise eine konstante Drehzahl für die Welle 53 bei sich ändernden Belastungen und sich ändernder Drehzahl der Welle 21 aufrechterhalten wird. Eine derartige Steueranordnung ist an sich be- kannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden.With 67 a speed generator in the manner of a tachodynamo is designated, which is attached to the end termination 5 and rotated by the shaft 53 and whose output is connected to the control circuit for the excitation (not shown) of the coil 17 , - with a constant speed in the usual way for the shaft 53 is maintained with changing loads and changing speed of the shaft 21. Such a control arrangement is loading known per se and need not be explained in more detail here.

Wenn die Welle 21 als Antrieb wirkt und die Welle 53 belastet wird, tritt eine Relativbewegung zwischen dem Rotor 63 und der Trommel 33 auf. Der Verlauf der Flußkonzentration von den Zähnen 65- durch die Zylinder 35 erzeugt Wirbelströme in den Zylindern 35; diese Wirbelströme erzeugen ihrerseits Magnetfelder, die mit den Feldern aus den Zähnen 65 zusammenwirken, wodurch ein Drehmoment am Arbeitsluftspalt W übertragen wird. Die Relativbewegung bzw. der Schlupf zwischen den Bauteilen 63 und 33 nimmt mit der Belastung der Welle 53 zu und mit der Dichte des Magnetflusses des Feldes 19 ab. Für eine beliebig gegebene Belastung, Flußdichte am Arbeitsluftspalt W und Drehzahl der Welle 21 tritt ein bestimmter Schlupf auf. Die Wirbelströme bewirken aber auch eine Erwärmung der Trommel 33, wodurch eine Kühlung erforderlich wird. Die Wärmemenge nimmt mit der Belastung, dem Schlupf und der Flußdichte zu. So ist bei hoher Belastung eine stärkere Kühlung erforderlich als bei geringer Belastung.When the shaft 21 acts as a drive and the shaft 53 is loaded, a relative movement occurs between the rotor 63 and the drum 33 . The course of the flux concentration from the teeth 65 through the cylinders 35 creates eddy currents in the cylinders 35; these eddy currents in turn generate magnetic fields which interact with the fields from the teeth 65 , as a result of which a torque at the working air gap W is transmitted. The relative movement or the slip between the components 63 and 33 increases with the load on the shaft 53 and decreases with the density of the magnetic flux of the field 19 . For any given load, flux density at the working air gap W and speed of the shaft 21, a certain slip occurs. However, the eddy currents also cause the drum 33 to be heated, which necessitates cooling. The amount of heat increases with load, slip and flux density. More cooling is required with high loads than with low loads.

Durch die USA.-Patentschrift 3 030 529 ist allerdings bereits eine Vorrichtung bekannt, durch die die erforderliche Kühlmittelmenge selbsttätig entsprechend der Wärmemenge eingestellt wird, die aus der Induktortrommel abgeführt werden soll; um eine selbsttätige Steuerung zu erzielen, werden dort Temperaturabfühleinrichtungen verwendet.By USA. Patent 3,030,529, however, a device is already known by which the required amount of refrigerant of the heat amount is adjusted automatically in accordance with which is to be discharged from the Induktortrommel; in order to achieve automatic control, temperature sensing devices are used there.

Bei dem in F i g. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Endabschluß 7 ein Einlaß 69 für das Kühlmittel gezeigt, der mit der Innenseite des Gehäuses 1 über einen ringförmigen Durch:flußweg 71 verbunden ist, welcher in der Nähe der Einlaßöffnungen 29 im Läuferkörper 27 ausgebildet ist. So kann das Kühlmittel in den gestrichelt angedeuteten Richtungen strömen. Innerhalb der Trommel 33 wird die gesamte Strömung zentrifugal nach außen geschleudert, ein Teil der Strömung gelangt dabei durch die Trommeldurchflußwege 75 in das Gehäuse, wo sie aus einem unteren Auslaß 73 entweicht. Ein anderer Teil gelangt durch die öffnungen 49 in der Platte 47, wenn der Kühlmitteldurchfluß ausreichend groß ist. Dieser Teil verläuft in axialer Richtung durch den Arbeitsluftspalt W und kann den Raum zwischen den Zähnen 65 teilweise oder ganz ausfüllen, je nach der erforderlicheii Kühlmittelmenge, die ihrerseits von der jeweiligen Belastung abhängt. Dieser Teil des Kühlmittels entweicht aus der Trommel 33 über die Öff- nungen 45 im Läuferkörper 39 und dann aus dem Gehäuse 1 durch den Auslaß 73. Wird Wasser als Kühlmittel verwendet, so ist es normalerweise nicht erforderlich, es nach dem Entweichen aus der Abffußöffnung 73 wieder zurückzugewinnen. Bei Verwendung von Öl ist es jedoch erwünscht, dieses Öl wieder zurückzugewinneil und abzukühlen, bevor es erneut in den Kreislauf eingeführt wird. Eine derartige Anordnung ist durch die USA.-Patentschrift 3 030 529 bekannt.In the case of the one shown in FIG. 1 of the drawing, an inlet 69 for the coolant is shown in the end closure 7, which inlet 69 is connected to the inside of the housing 1 via an annular flow path 71 which is formed in the vicinity of the inlet openings 29 in the rotor body 27 . The coolant can thus flow in the directions indicated by dashed lines. Within the drum 33 , the entire flow is centrifugally thrown outwards, a portion of the flow passing through the drum flow paths 75 into the housing, where it escapes from a lower outlet 73. Another part passes through the openings 49 in the plate 47 when the coolant flow is sufficiently large. This part runs in the axial direction through the working air gap W and can partially or completely fill the space between the teeth 65 , depending on the amount of coolant required, which in turn depends on the respective load. This portion of the coolant escaping from the drum 33 via its openings 45 in the rotor body 39 and then out of the housing 1 is formed by the outlet 73. Water is used as coolant, it is normally not necessary, it after the escape from the Abffußöffnung 73 to win back again. When using oil , however, it is desirable to recover and cool this oil before it is reintroduced into the cycle. Such an arrangement is known from U.S. Patent 3,030,529 .

Es sind mehrere obere öffnungen 77 (z. B. vier) und Seitenöffnungen 78 vorgesehen, die in axialer Richtung durch die Pohinge 9 und 11 verlaufen. In der Zeichnung ist eine Reihe von öffnungen 78 dargestellt; eine ähnliche Reihe ist auf der entgegengesetzten Seite der Maschine vorgesehen. Untere öffnungen entsprechend den öffnungen 77 sind nicht vorhanden. Es ist aber eine weitere Reihe von öffnungen 81 vorgesehen, die durch den Hals des Rotors 63 verlaufen; der Zweck dieser öffnungen ergibt sich aus der Beschreibung dessen, was bei Vorrichtungen dieser Art auftritt, die keine öffnungen 77, 78 oder 81 verwenden.A plurality of upper openings 77 (for example four) and side openings 78 are provided which run through the post rings 9 and 11 in the axial direction. In the drawing, a series of openings 78 is shown; a similar row is provided on the opposite side of the machine. Lower openings corresponding to openings 77 are not present. However, a further row of openings 81 is provided which run through the neck of the rotor 63 ; the purpose of these openings results from the description of what occurs in devices of this type which do not use openings 77, 78 or 81 .

Die Polringe 9 und 11 wirken erstens als Meinbrane zwischen den rechten und linken Enden der Maschine, und es hat sich bisher ein Bereich verhältnismäßig niedrigen Druckes oder eines teilweisen Vakuums an der rechten Seite des Gehäuses 1 und insbesondere in dessen oberem Teil A ausgebildet. Dies hatte zur Folge, daß Wasser durch den Hilfsluftspalt P von links nach rechts gelangte. Damit ergab sich ein hoher Reibungsverluft auf Grund des Durchflusses in diesem Spalt und eine unnötige zusätzliche Erwärmung des Kühhnittels, das bereits dadurch erwärmt war, daß es seine Kühlfunktion beim Durchlaufen des Arbeitsluftspaltes W und/oder der Öffnungen 75 erfüllt hatte. Indem Öffnungen 77, 78 durch die Polringe 9 und 11 geführt werden, wird der Druck in den beiden inneren Enden des Gehäuses 1 ausgeglichen. Ohne einen Druckabfall im Hilfsluftspalt P kann kein Wasser hindurchströmen, so daß die entsprechenden Verluste beseitigt sind. Das Fehlen von Wasser in diesem Spalt hat den zusätzlichen Vorteil, daß Korrosion und Ablagerungen in ihm verringert werden.The pole rings 9 and 11 firstly act as a Meinbrane between the right and left ends of the machine, and so far an area of relatively low pressure or partial vacuum has formed on the right side of the housing 1 and in particular in its upper part A. As a result, water passed through the auxiliary air gap P from left to right. This resulted in a high degree of friction due to the flow in this gap and unnecessary additional heating of the cooling medium, which was already heated because it had fulfilled its cooling function when passing through the working air gap W and / or the openings 75. By making openings 77, 78 through the pole rings 9 and 11 , the pressure in the two inner ends of the housing 1 is equalized. Without a pressure drop in the auxiliary air gap P, no water can flow through, so that the corresponding losses are eliminated. The lack of water in this gap has the additional advantage that corrosion and deposits in it are reduced.

Weiter wurde bisher die Verbindung zwischen den axial entgegengesetzten Seiten des Rotors 63 (der ebenfalls als Membrane wirkt) blockiert, da öffnungen durch den Hals des Rotors 63 nicht vorhanden waren und der radiale Flüssigkeitspegel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft im Arbeitsluftspalt und zwischen den Zähnen 65 die Tiefe dieser Zähne erreichte. Eine Anhäufung des Kühlmittels verursachte einen erhöhten Druck bei B rechts vom Rotor 63, welcher nicht nur die Reibungsverluste erhöhte, sondem zusätzlich ein Auffüllen dieses Raumes bei B mit Kühlmittel ergab. Dieses Kühlmittel. bewegte sich dan-n durch die Abdichtungen 61 in das Lager 57 und rief dort Beschädigungen hervor. Durch Anbringen der Öffnungen 81 im Rotorhals kann unter beliebigen Arbeitsbedingungen in dem Raum B kein erhöhter Druck aufgebaut werden und damit wird dem Energieverlust -und dem überfluten des Lagers entgegengewirkt. Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß für eine gegebene Belastung, die von der Welle 53 aufgenommen wird, der Schlupf zwischen der Welle 53 und der Welle 21 verringert wird.Furthermore, the connection between the axially opposite sides of the rotor 63 (which also acts as a membrane) has been blocked because there were no openings through the neck of the rotor 63 and the radial liquid level under the influence of the centrifugal force in the working air gap and between the teeth 65 die Depth of these teeth reached. An accumulation of the coolant caused an increased pressure at B to the right of the rotor 63, which not only increased the friction losses, but also resulted in this space at B being filled with coolant. This coolant. then moved through the seals 61 into the bearing 57 and caused damage there. By making the openings 81 in the rotor neck, no increased pressure can be built up in the space B under any working conditions and thus the loss of energy and the flooding of the bearing are counteracted. Another advantage of this measure is that for a given load which is absorbed by the shaft 53 , the slip between the shaft 53 and the shaft 21 is reduced.

In den F i g. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem einige Ab- änderungen vorgenommen sind. Die meisten Teile entsprechen jedoch denen nach F ig. 1 bis 3, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und einem zusätzlichen Strich versehen sind. Bei der Maschine nach den F i g. 4 und 5 sind die öffnungen (75) durch die Trommel 33' weggelassen; ferner ist auch -die Leitplatte (47) fortgefallen, die beim Fehlen der öffnungen (75) nicht erforderlich ist. Der Rotor 63' in F i g. 4 weist eine kleinere Einschnürung auf, an der die öffnungen 8V angebracht sind. Andererseits ist die Ausbildung nach den F i g. 4 und 5 im wesentlichen die gleiche wie die in den F i g. 1 bis 3 beschriebene, und es ist hierzu eine gesonderte Beschreibung nicht erforderlich.In the F i g. 4 and 5, another embodiment of the invention is shown, made changes in which some waste. Most of the parts, however, are the same as in Fig. 1 to 3, the same parts being provided with the same reference numerals and an additional prime. In the machine according to FIGS. 4 and 5 , the openings (75) through the drum 33 'are omitted; furthermore, also - continued like the guide plate (47), which is not required in the absence of the openings (75). The rotor 63 ' in FIG. 4 has a smaller constriction to which the openings 8V are attached. On the other hand, the training according to the F i g. 4 and 5 are essentially the same as those in FIGS. 1 to 3 , and a separate description is not required for this.

. Faßt man die Erfindung, z. B. unter Bezugnahme auf- FI g. 1, zusammen, so verhindern die Öffnungen 77 und 78 am oberen Ende und an den Seiten der Pohinge 9 und 11 durch Druckausgleich an ihren entgegengesetzten Seiten, daß heißes Kühbnittel in den Hilfsluftspalt gelang ,t. Die öffnungen. 77 und 78, die nur an den oberen Teilen der Ringe 9 und 11 angebracht sind, führen kein Wasser von links nach rechts, wie dies der Fall wäre, wenn öffnungen auch am unteren Teil vorhanden wären. Die durch die Öffnungen 77 und 78 geschaffene Verbindung kann auch durch eine Leitungsverbindung außerhalb des Gehäuses 1 an den Ringen 9 und 11 vorgenommen werden. Die öffnungen 81 im Bund des Rotors 63 verhindern einen Druckaufbau auf der rechten Seite des Rotors 63, wenn der durch Zentrifugalwirkung bewirkte Wasserpegel die Tiefe der Rotorzähne 65 erreicht. Die öffnungen. 75 ergeben in Verbindung mit der Leitplatte 47 (nach den F i g. 1 bis 3 der Vorrichtung) im wesentlichen eine zusätzliche Kühlkapazität. . If one summarizes the invention, z. B. with reference to FI g. 1, together, the openings 77 and 78 at the upper end and on the sides of the pohings 9 and 11 prevent hot coolant from getting into the auxiliary air gap by equalizing pressure on their opposite sides, t. The openings. 77 and 78, which are only attached to the upper parts of the rings 9 and 11 , do not lead water from left to right, as would be the case if openings were also present on the lower part. The connection created by the openings 77 and 78 can also be made by a line connection outside the housing 1 on the rings 9 and 11 . The openings 81 in the collar of the rotor 63 prevent a pressure build-up on the right-hand side of the rotor 63 when the water level caused by centrifugal action reaches the depth of the rotor teeth 65. The openings. 75 in conjunction with the guide plate 47 (according to FIGS . 1 to 3 of the device) essentially provide an additional cooling capacity.

Claims

Claims: 1. Liquid-cooled eddy current coupling with a fixed pole ring arrangement attached to the inner jacket of a cylindrical housing, with drive and output shafts mounted coaxially on the end faces of the housing, one of which is connected to an inner rotor and the other to an inductor drum located between the rotor and the pole ring arrangement , and with inflow and outflow connections for the cooling liquid, which flows in the axial direction through the working air gap between the rotor and inductor drum and communicates with the space radially outside of the inductor drum and on both sides of the pole ring arrangement, d a - characterized in that the front side to the Pole ring arrangement (9, 11) adjacent spaces are connected to one another via pressure equalization lines M, 78).

2. Eddy current coupling according to claim 1, characterized in that the pressure equalization lines consist of axial channels M, 78) arranged in the upper half of the pole ring arrangement (9, 11) . 3. Vortex electronic coupling according to spoke 1, characterized in that in the rotor (63) near the output shaft (53) axial passage channels (81) are provided for the coolant liquid. 4. Eddy current coupling according to claim 1, characterized in that the inductor drum (33) has axial channels (75) known per se and that a guide plate (4) is provided on the liquid inlet side of the inductor drum, which streams the coolant flow through the channels ( 75) and the working air gap (W). Considered publications: German Auslegeschriften No. 1075 208, 1126 018; British Patent No. 883,978; U.S. Patent No. 3,030,529.