.
Hidrodinamikus tengelykapcsoló
 

A hidraulikus tengelykapcsoló lényegét legegyszerűbben közönséges ventilátorokkal lehet érzékeltetni. Állítsunk szembe két ventilátort. Az egyiket kapcsoljuk a villamos hálózatra, a másikat ne. A forgásba jövő ventilátor levegőt fúj a másikra, amelyik - mint egy szélkerék - szintén forogni kezd. Esetünkben a "szélkerék" fele olyan gyorsan forog, mint a ventilátor. A rajta lévő villamos motor most, mint egy generátor, áramot tud termelni! Egy hozzá kapcsolt kis izzó talán még világítana is. 

Az egyik ventilátorból tehát teljesítmény adódik át a másikra. A közvetítő elem az áramló levegő. Természetesen a levegő maximum csak akkora forgatónyomatékot ("erőt") tud átadni, mint amekkorával őt a ventilátor meglódította. Mivel azonban a "szélkerék" sosem tud olyan gyorsan forogni, mint a ventilátor, a generátor teljesítménye mindig kisebb, mint amekkorát a ventilátor felvesz.

Ezek után képzeljük el, hogy az ábrán látható különleges "tányért" vízzel megtöltjük, majd elkezdjük forgatni. A lapátok miatt a víz is forogni kezd a tányérral együtt. A centrifugális erő hatására minden vízrészecske elindul sugárirányban a kerület felé, ahol szintén van (volt) vízrészecske. Az eredetileg ott lévő vízrészecske ugyanis - a tányér pereme miatt - nem tud sugárirányban (vízszintesen) elmozdulni, viszont a mögötte lévő részecske nyomja. Emiatt a fal mellet lévő részecske fölfelé (függőlegesen) kénytelen elmozdulni, azaz kilép a tányérból. Az őt kiszorító részecske természetesen ugyanerre sorsra jut az őt követő részecske hatására. Ez a folyamat tart mindaddig, míg az utolsó vizcsepp is ki nem repül a tányérból. A rajz mutatja, hogy az éppen kirepülő részecske ferde irányban hagyja el a tányért - legalább is így látja a külső szemlélő ( c abszolút sebesség). Ugyanis az előző pillanatban még együtt forgott a tányérral ( u kerületi sebesség), viszont a tányérhoz képpest függőlegesen volt kénytelen kilépni (lapáthoz viszonyított w sebesség), s a két relatív sebesség eredője az abszolút sebesség. 

Ezek után vegyünk két egyforma "lapátkereket", s állítsuk őket szembe egymással. Hogy a folyadék ne fröcskölődjön szanaszét, ezért a két lapátkereket burkoljuk be például úgy, ahogy az az ábrán látható: az Sz jelzésű kerékhez hozzáerősítünk egy lemezburkolatot, aminek a közepén kibúvik a T jelzésű kerék tengelye. 

Ez már egy valóságos hidrodinamikus tengelykapcsoló. Itt is feltüntettük a sebességvektorokat a perspektívikus ábrán is, meg külön felülnézetben is. Az utóbbi rajzon a fekete vonalak jelzik a lapátokat. Figyeljük meg a vektorokat. A turbinalapát u kerületi sebessége kisebb, mint a szivattyújé, a pillanatnyi áttétel tehát kissebb az egynél: iH < 1. Fontos megjegyezni, hogy a szivattyúból kilépő folyadék c abszolút sebessége változás nélkül éri el a turbinát, mivel nincs közben semmi, ami módosíthatná az irányát. A turbinába való belépést vizsgálva tehát megállapíthatjuk, hogy a c - u = w lapáthoz viszonyított sebesség ferdén, azaz ütközéssel lép be a lapátok közé, azaz a lapátok közötti cella külső részébe.. 

A turbinakerékbe belépő folyadékrészecske szemben találja magát az ott lévő részecskével, ami - a turbinakerékben meglévő centrifugális erő miatt - szintén ki szeretett volna lépni a kerékből. Csakhogy a turbina a szívattyúnál lassabban forog, így kisebb a centrifugális erőtér, ezért a szívattyúból érkező részecske győz: befelé szorítja a turbinában lévő folyadékrészecskét, ami az utána nyomuló újabb részecskék miatt kénytelen mind jobban megközelíteni a cella tengelyhez közeli részét, maga előtt nyomva az ott lévő folyadékrészecskéket. Az eredmény: a folyadék kilép a turbinakerékből, s átlép (visszalép) a szivattyúkerékbe. Az alsó átlépéshez (ki- és belépéshez) tartozó vektorokat szintén megrajzolhatjuk. 

Amint a baloldali ábrán láthatjuk, összesen négy vektorháromszög megrajzolására van szükség: szívattyú be- és kilépés, turbina be- és kilépés. Az ábrából az is kiderül, hogy a kerületi sebességek léptékarányos megrajzolásához ismerni kell a tengelyek távolságát a be- és a kilépések helyétől. 

A perspektívikus ábrán az u vektorokat még könnyen megrajzolhatjuk léptékarányosan, a többi vektort azonban már nem. 

Ehhez a folyadékrészecskék útját kell követni, és a megfelelő pillanatokban "pillanatfelvételt" készítünk a cirkulációs kör középpontjából a részecskéről, majd ezeket a felvételeket sorba rakjuk.
 
 

De úgy is felfoghatjuk, hogy a turbinalapátozást felfelé kiforgatjuk, majd vízszintesen beforgatjuk a papír síkjába. Ezek után már csak azt  a négy vízszintes egyenest kell meghúzni a be- és a kilépő éleknél, amelyekre majd a kerületi sebességek vektorát felrajzoljuk, ahogy azt az alábbi ábra szemléletesen mutatja.

A jobboldali ábra  mutatja a folyadék útját: a szívattyúba belépő folyadék távolodik a tengelytől, majd kilép a cellából, s belép a turbina külső élénél. A turbinában halad "lefele", egészen a kilépő élig, ott átlép a szívattyúba, s folyamat folytatódik 

Az alábbi ábra mutatja a megrajzolt sebességvektorokat iH= 0,6 pillanatnyi áttétel mellett. 

 Nézzük meg  a módját, hogyan kell elvégezni a szerkesztést. Ezek után nézzünk meg egy kis filmecskét.

Érdekes a hidrodinamikus "tengelykapcsolónak" tartós fékként (retarder) való alkalmazása (jobb oldali ábra). 

Itt arról van szó, hogy ezt a szerkezetet a sebességváltó és a differenciálmű közé építik be (vagy magába a sebességváltóba) úgy, hogy a "turbinakereket" a házhoz rögzítik. 

Vagyis az a nyomaték, ami a szivattyúkerékre hat, a házra tevődik át, amit természetesen nem tud forgatni. Ezt a nyomatékot a szivattyúkerék a jármű haladásától kapja, vagyis fékezi a járművet, hasonlóképp, mint a motorfék. Erre általában hosszú lejtmenetben van szükség. A fékezés megkezdéséhez fel kell tölteni a retardert folyadékkal, a kikapcsolásához üriteni kell a szerkezetet. Ez azt is jelenti, hogy üzemi fékként szóba sem jöhet.
 
 

...és egy kis lazítás!