Kreiselpumpen-Lexikon

Die Fluidkupplung besteht aus einem Pumpenlaufrad (auf der Eingangswelle) und einem Läufer (auf der Ausgangswelle). Beide Laufräder sind im gleichen Gehäuse untergebracht.
Siehe Abb. 1 Flüssigkeit kupplung

 Fluidkupplung: Schema der Fluidkupplung Abb. 1 Fluidkupplung: Schema der Fluidkupplung

Das Pumpenlaufrad drückt die Flüssigkeit im Inneren des Gehäuses (normalerweise niedrigviskoses Öl) in Richtung des Läufers, wodurch sich die Abtriebswelle dreht. Fluidkupplungen haben im Gegensatz zu hydraulischen Drehmomentwandlern keine Diffusorschaufeln zwischen Pumpe (Index P) und Turbine (Index T). Da kein Diffusor vom statischen Gehäuse getragen wird, sind das Eingangs- (TP) und das Ausgangsdrehmoment (TT) der Flüssigkeitskupplung gleich.

TP = TT = T

Die Leistungswerte (PP = T * wP) und PT = T · wT) werden zur Berechnung des Wirkungsgrades der Fluidkupplung herangezogen.

Strömungskupplung_Formel_2

ν Drehzahlverhältnis zwischen Turbinendrehzahl und Pumpendrehzahl
ω Winkelgeschwindigkeit

Wenn die Turbinendrehzahl (n T) gleich Null ist, hat die Fluidkupplung ein sehr hohes Antriebsmoment. Wenn die Turbinendrehzahl gleich der Pumpendrehzahl ist (n T = n P), ist das Drehmoment (T) gleich Null. Bei der Kraftübertragung tritt jedoch immer Schlupf auf, so dass die Turbinendrehzahl geringer ist als die der Pumpe.

Siehe Abb. 2 Fluidkupplung

Fluidkupplung: Kennlinien für unterschiedliche Füllmengen Abb. 2 Fluidkupplung: Kennlinien für unterschiedliche Füllvolumina

Durch die Verwendung eines einstellbaren Schaufelrohrs zur Änderung des Füllvolumens (V) kann der Schlupf (1-ν) und damit die Turbinendrehzahl gesteuert werden.

Gemäß den hydrodynamischen Affinitätsgesetzen ist die Turbinendrehzahl auch von der Pumpendrehzahl abhängig. Siehe Abb. 3 Fluidkupplung

Fluidkupplung: Kennlinien für unterschiedliche Pumpendrehzahlen Abb. 3 Fluidkupplung: Kennlinien für unterschiedliche Pumpendrehzahlen

Durch die große Konstruktionsvielfalt können die Kennlinien den Anforderungen des Antriebs und der angetriebenen Maschine bestmöglich angepasst werden. Siehe Fig. 4 und 5 Fluidkupplung

 Fluidkupplung: Kennlinien für unterschiedliche Schaufelzahlen z Abb. 4 Fluidkupplung: Kennlinien für unterschiedliche Schaufelzahlen z  Kennlinien von Fluidkupplungen mit Abflachung am Außendurchmesser und asymmetrischer Pumpe Abb. 5 Fluidkupplung: Kennlinien von Fluidkupplungen mit Abflachung am Außendurchmesser und asymmetrischem Pumpenlaufrad und Turbinenläufer

In Kombination mit einem Getriebe (siehe Getriebe) wird die Fluidkupplung manchmal auch als Getriebekupplung bezeichnet. Die mechanische Trennung von Eingangs- und Ausgangswelle dämpft Drehmomentstöße und Vibrationen. Nachteilig ist jedoch, dass der Wirkungsgrad teilweise durch Schlupf erheblich beeinträchtigt wird (z. B. durch Temperaturanstieg der Fluidkupplung). Dieser Nachteil kann durch die Kombination einer Fluidkupplung mit einem hydraulischen Drehmomentwandler gemildert werden. Im unteren Drehzahl- und Leistungsbereich übernimmt die Fluidkupplung den Betrieb, während im Drehzahlbereich von 80 bis 100 % die Eingangs- und Ausgangswelle starr gekoppelt sind. Dies bedeutet, dass der Großteil der Leistung schlupf- und verlustfrei übertragen werden kann, ein hydraulischer Drehmomentwandler aber gleichzeitig die Drehzahl und Leistung (z. B. der Kesselspeisepumpe) durch Leistungsaufteilung mit einem Planetengetriebe (Drehzahlmodulationsgetriebe) weiter erhöhen kann.

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