Funktionsprinzip der Flüssigkeitskupplung

Funktionsprinzip der Flüssigkeitskupplung

Eine Flüssigkeitskupplung ist eine nicht starre Kupplung, die Flüssigkeit als Arbeitsmedium verwendet und in erster Linie zur Übertragung und Regelung mechanischer Energie dient. Ihre Funktionsweise beruht auf der Übertragung kinetischer Energie und der Impulsänderung der Flüssigkeit. 

Detaillierte Aufschlüsselung der Funktionsprinzipien des Flüssigkeitskupplungskerns:

Grundstruktur und Komponenten

Eine Flüssigkeitskupplung besteht im Wesentlichen aus einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem rotierenden Gehäuse. Das Pumpenrad ist mit der Antriebswelle (Eingangswelle) verbunden, während das Turbinenrad mit der Abtriebswelle (Ausgangswelle) verbunden ist. Diese Komponenten liegen einander gegenüber und bilden eine abgedichtete Arbeitskammer, die mit Hydraulikflüssigkeit (üblicherweise Öl) gefüllt ist.

Energieumwandlung und -übertragung

Pumpenradfunktion: Wenn die Antriebswelle das Pumpenrad dreht, folgt die Flüssigkeit im Inneren der Bewegung der Schaufeln. Die Zentrifugalkraft treibt die Flüssigkeit zum äußeren Rand des Pumpenrads und erzeugt so eine Hochgeschwindigkeitsströmung mit hohem Druck. Dieser Prozess wandelt mechanische Energie in kinetische Flüssigkeitsenergie um.

Turbinenradfunktion: Die Flüssigkeit fließt mit hoher Geschwindigkeit vom Pumpenrad in das Turbinenrad. Aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Rädern trifft die Flüssigkeit auf die Turbinenschaufeln, treibt die Turbine an und gibt mechanische Energie über die Abtriebswelle ab. Damit ist die Umwandlung von kinetischer Flüssigkeitsenergie zurück in mechanische Energie abgeschlossen.

Flüssigkeitszirkulation und Kopplung

Das Arbeitsfluid zirkuliert kontinuierlich zwischen Pumpen- und Turbinenrad. Es bewegt sich von der Innenkante des Pumpenrads nach außen, tritt in das Turbinenrad ein, bremst ab und kehrt zur Innenkante des Pumpenrads zurück, wodurch ein geschlossener Drehmomentkreis entsteht. Dieser zyklische Fluss verbindet Pumpen- und Turbinenrad und ermöglicht so die Energieübertragung.

Drehzahl- und Drehmomentregelung

Eine Flüssigkeitskupplung regelt Drehzahl und Drehmoment innerhalb eines bestimmten Bereichs. Bei Laständerungen variiert die Drehzahl des Turbinenrads und damit die Drehzahldifferenz zwischen Pumpen- und Turbinenrad. Diese Änderung verändert die Flüssigkeitszirkulationsrate und die Aufprallkraft auf die Turbine und passt so das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl an die Lastanforderungen an.

Geschwindigkeitsregelungsfunktion

Die stufenlose Drehzahlregelung der Abtriebswelle erfolgt über die Anpassung des Flüssigkeitsvolumens im Arbeitsraum. Beispielsweise kann ein Schöpfrohr-Verstellmechanismus den Ölstand verändern und so das übertragene Drehmoment und die Drehzahl steuern.

Zusammenfassung

Die Flüssigkeitskupplung überträgt und reguliert mechanische Energie durch die Übertragung und Zirkulation kinetischer Flüssigkeitsenergie. Dank ihrer einfachen Struktur und zuverlässigen Leistung findet sie breite Anwendung in Branchen wie der Energieerzeugung, Metallurgie und Petrochemie, insbesondere in Geräten mit variabler Last wie Wasserpumpen und Lüftern.