CN100445601C - 离心导流阀控调速型液力偶合器 - Google Patents
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Abstract
离心导流阀控调速型液力偶合器，属节能、液力传动技术领域。主要包括两只先导阀，两只液控阀，两只减压阀，两只电动泵，过滤器，蓄压器，冷却器，控制器，两只单向阀，溢流阀，油池，节流孔板，离心导流罩，离心导流孔，离心导流槽，测速齿轮，转速传感器，油封，端盖，通道孔，本发明采用离心导流形式，在离心力作用下，利用背轮上喇叭型开孔引出工作油加以冷却，通过阀来控制工作腔内的充油量，取消了导流管和导流腔，缩短了偶合器的轴向长度，也减少了充油量，缩小了总体尺寸，减少了原材料，本发明的调速是由计算机来控制相应阀实现的，可对整套运行设备实施智能化监控。运行安全可靠，具有显著经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种调速型液力偶合器，特别是一种利用离心导流原理将偶合器工作腔内的工作油引出来冷却，并通过阀控制调速型液力偶合器工作油充油量来调节输出转速的离心导流阀控调速型液力偶合器，属于节能、液力传动技术领域。
背景技术
目前传统的调速型液力偶合器很多，其共同特点是在液力偶合器的工作腔内充入一定量的工作油，泵轮从原动机上获得机械能，转化为液体能，流向涡轮并使之旋转，涡轮把液体能转化为机械能输出，周而复始，实现了从原动机到工作机之间的能量传递。
通常调速型液力偶合器的调速，是通过偶合器的导流管移动来改变工作腔内工作液的充满度实现的，由于泵轮、涡轮之间速度差的存在，工作油因摩擦而发热、升温。为了把工作油温控制在允许的范围内，就必须把工作油引出来冷却后再送回去。在现有的调速型液力偶合器中都采用导流管通过导流腔把工作油引出来冷却，导流腔内充油量与偶合器工作腔内的充油量几乎相等，而导流腔内的工作油并不参与传递能量的工作，所以对液力传递来说，导流腔内的工作油是多余的，而且是有害的，是因为它以泵轮相同的转速作高速旋转，高速旋转的液体在不稳定工作情况下以及受到外部冲击时，将会产生很大的破坏力，其充油量越多破坏力越大。导流腔还使偶合器的轴向长度增加，偶合器本体下部的储油箱的容积也响应增大，因而偶合器的总尺寸增大、总重量增加。
已有技术中，在上世纪90年代末，我国从国际上最著名的德国VOITH公司引进的调速型液力偶合器也仅仅对箱体的结构形式做了一些改进，也就是从对开式改进为侧开式，从而使整体结构紧凑、外形尺寸减小，但并没有把导流管和导流腔取消掉。专利号为ZL03267197.0，名称为《离合式调速型液力偶合器》的发明专利，是在原有调速型液力偶合器的基础上增加了全功率运行状态下的闭锁装置，但也没有把导流管和导流腔取消掉。
发明内容
为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供一种离心导流阀控调速型液力偶合器。本发明是采用离心导流，在离心力作用下，利用背轮上喇叭型开孔引出工作油，通过阀来控制工作腔内的充油量，取消了导流管和导流腔，使偶合器的轴向长度和总体尺寸都显著缩小，也减少了偶合器内总的充油量。
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明包括A先导阀、B先导阀、A液控阀、双联过滤器、A减压阀、蓄压器、冷却器、控制器、A单向阀、B单向阀、B减压阀、溢流阀、A电动泵、B电动泵、B液控阀、油池、节流孔板、轴承、进油口连接管、主动轴、出油口连接管、离心导流罩、泵轮、涡轮、背轮、从动轴、泵轮腔、涡轮腔、离心导流孔、离心导流槽、测速齿轮、转速传感器、油封、端盖，通道孔、法兰、箱体。
泵轮与背轮法兰连接，泵轮和涡轮的轴心在一条直线上，泵轮腔和涡轮腔构成偶合器的工作腔，进油口连接管与工作腔相通。在背轮圆柱面上沿径向开有若干喇叭形离心导流孔，离心导流孔的数量是根据偶合器的型号以及离心导流孔的通流截面积来确定.离心导流罩安装在背轮的外侧，并固定在偶合器的端盖上。背轮与离心导流罩和端盖之间的间隙采用迷宫油封，以减少工作油的漏泄。离心导流槽是离心导流罩和端盖之间形成的环形空间，在环形空间底部的偶合器端盖上，沿离心导流槽的切线方向对称开有两个通道孔，通道孔的出口处铸有法兰，出油口连接管与通道孔法兰连接。
测速齿轮安装在从动轴输出端，转速传感器安装在测速齿轮外侧，转速传感器的输出端与控制器的一个输入端电连接，控制器的另一个输入端与上位计算机的出口电连接，控制器的输出端分别与A先导阀和B先导阀的控制端电连接，A先导阀的出口与A液控阀的控制端连接，A液控阀的出口与油池相通。A先导阀和B先导阀的进口均与双联过滤器的出口相连，双联过滤器的出口还与轴承的润滑油管路相连。B先导阀的出口与B液控阀的控制端连接，B液控阀的进口通过B减压阀与蓄压器的一个出口连接，B液控阀的出口通过进油口连接管与偶合器工作腔连通。A液控阀的进口分两路，一路通过出油口连接管与离心导流槽连通，另一路通过冷却器与进油口连接管相通；蓄压器另一个出口通过A减压阀与双联过滤器的进口相连，蓄压器的进口分别通过A单向阀和B单向阀与A电动泵和B电动泵的出口连接，A电动泵和B电动泵的进口与油池相通，A电动泵和B电动泵的出口通过A单向阀和B单向阀以及溢流阀与油池相通，节流孔板安装在B液控阀进、出口之间的管路中。
当离心导流阀控调速型液力偶合器运行时，主动轴带动泵轮旋转，工作腔内的工作油受离心力的作用，经离心导流孔汇入环形的离心导流槽内，离心导流槽内的工作油经通道孔由出油口连接管流出。由出油口连接管流出的工作油经冷却器冷却后，再由进油口连接管返回偶合器工作腔内。
转速传感器所测得的是实际输出转速，该实际输出转速信号送入控制器；同时控制器也接受来自上位计算机发出的4～20mA的指令信号，即转速目标值，两者在控制器内进行比较，当实际输出转速与转速目标值一致时，控制器没有信号输出；当实际输出转速与转速目标值产生偏差且超出预定数值后，控制器就会有信号输出：
当实际输出转速小于转速目标值时，表示偶合器需要加速了，控制器发出信号给B先导阀，使B先导阀打开，并且有一个压力油信号传给B液控阀，使B液控阀打开，来自蓄压器的油补充到偶合器工作腔内，使偶合器加速；当实际输出转速达到转速目标值时，控制器的输出信号为零，B先导阀关闭，相应的B液控阀也关闭，
当实际输出转速大于转速目标值时，表示偶合器需要减速了，控制器发出信号给A先导阀，使A先导阀打开，并且有一个压力油信号传给A液控阀，使A液控阀打开，将工作油放回油池，使偶合器减速；当实际输出转速达到转速目标值时，控制器的输出信号为零，A先导阀关闭，相应的A液控阀也关闭，
蓄压器内的工作油是通过A电动泵经A单向阀输入的，B电动泵和B单向阀是备用油泵。当蓄压器内的工作油充满到一定量时，A电动泵会自动关闭；而当蓄压器内的工作油减少到一定量时，A电动泵则会自动启动。当A电动泵的出口压力过高时，则通过溢流阀将工作油排出，送回油池。
蓄压器一路工作油输出是通过B减压阀对偶合器工作腔供油。对偶合器工作腔供油有两种状况，一是在稳定工况下因系统存在漏泄，所以通过节流孔板补充工作油；二是在加速时打开液控阀对偶合器工作腔供油。蓄压器另一路工作油输出是通过A减压阀，再经过双联过滤器后分两路，第一路去润滑偶合器轴承，第二路作为A先导阀和B先导阀的压力油源。
本发明的有益效果：
本发明是采用离心导流形式，在离心力作用下，利用背轮上喇叭型开孔引出工作油加以冷却，通过阀来控制工作腔内的充油量，取消了导流管和导流腔，使偶合器的轴向长度缩短了40％多，也减少了偶合器内总的充油量，减少了原材料，也缩小了总体尺寸。本发明的调速是由计算机来控制相应阀实现的，可对整套运行设备实施智能化监控。本发明的产品特别适用于空间狭小的场所，如舰船上使用则优势更大。由于本发明的充油量比传统的偶合器的充油量少50％，故运行的安全性加强了，重量减轻、工作液储存量也相应减少。因此，在给用户带来直接和间接经济效益的同时，也能创造出巨大的社会效益。
附图说明
图1是本发明调速型液力偶合器结构原理图
图2是本发明离心导流结构示意图
图中：1是A先导阀、2是B先导阀、3是A液控阀、4是双联过滤器、5是A减压阀、6是蓄压器、7是冷却器、8是控制器、9是A单向阀、10是B单向阀、11是B减压阀、12是溢流阀、13是A电动泵、14是B电动泵、15是B液控阀、16是油池、17是节流孔板、18是轴承、19是进油口连接管、20是主动轴、21是出油口连接管、22是离心导流罩、23是泵轮、24是涡轮、25是背轮、26是从动轴、27是泵轮腔、28是涡轮腔、29是离心导流孔、30是离心导流槽、31是测速齿轮、32是转速传感器、33是油封、34是端盖，35是通道孔、36是法兰、37是箱体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1、图2所示：本发明包括A先导阀1、B先导阀2、A液控阀3、双联过滤器4、A减压阀5、蓄压器6、冷却器7、控制器8、A单向阀9、B单向阀10、B减压阀11、溢流阀12、A电动泵13、B电动泵14、B液控阀15、油池16、节流孔板17、轴承18、进油口连接管19、主动轴20、出油口连接管21、离心导流罩22、泵轮23、涡轮24、背轮25、从动轴26、泵轮腔27、涡轮腔28、离心导流孔29、离心导流槽30、测速齿轮31、转速传感器32、油封33、端盖34，通道孔35、法兰36、箱体37。
泵轮23与背轮25法兰连接，泵轮23和涡轮24的轴心在一条直线上，泵轮腔27和涡轮腔28构成偶合器的工作腔，进油口连接管19与工作腔相通。在背轮25圆柱面上沿径向开有若干喇叭形离心导流孔29，离心导流罩22安装在背轮25的外侧，并固定在偶合器的端盖34上。背轮25与离心导流罩22和端盖34之间的间隙采用迷宫油封33，以减少工作油的漏泄。离心导流槽30是离心导流罩22和端盖34之间形成的环形空间，在环形空间底部的偶合器端盖34上，沿离心导流槽30的切线方向对称开有两个通道孔35，偶合器不同的转向分别用不同的通道孔35，通道孔35的直径为40～75mm，通道孔35的出口处铸有法兰36，出油口连接管21与通道孔35通过法兰36连接。离心导流孔29的数量是根据偶合器的型号以及离心导流孔29的通流截面积来确定，通常在8～36之间，并沿圆周方向均匀分布，考虑到工作液体经过离心导流孔29时不产生过大的阻力损失，离心导流孔29的最小直径应≥3mm，其数量和大小最后通过试验来决定。
测速齿轮31安装在从动轴26输出端，转速传感器32安装在测速齿轮31外侧，转速传感器32的输出端与控制器8的一个输入端电连接，控制器8的另一个输入端与上位计算机的出口电连接，控制器8的输出端分别与A先导阀1和B先导阀2的控制端电连接。A先导阀1和B先导阀2是采用型号为HSV-3020的两位三通阀，A液控阀3和B液控阀15采用压力油控制的大流量低压二位二通阀。A先导阀1的出口与A液控阀3的控制端连接，A液控阀3的出口与油池16相通。A先导阀1和B先导阀2的进口均与双联过滤器4的出口相连，双联过滤器4的出口还与轴承18的润滑油管路相连。B先导阀2的出口与B液控阀15的控制端连接，B液控阀15的进口通过B减压阀11与蓄压器6的一个出口连接，B液控阀15的出口通过进油口连接管19与偶合器工作腔连通。A液控阀3的进口分两路，一路通过出油口连接管21与离心导流槽30连通，另一路通过冷却器7与进油口连接管19相通；蓄压器6另一个出口通过A减压阀5与双联过滤器4的进口相连，蓄压器6的进口分别通过A单向阀9和B单向阀10与A电动泵13和B电动泵14的出口连接，A电动泵13和B电动泵14的进口与油池16相通，A电动泵13和B电动泵14的出口通过A单向阀9和B单向阀10以及溢流阀12与油池16相通，节流孔板17安装在B液控阀15进、出口之间的管路中。
当离心导流阀控调速型液力偶合器运行时，主动轴20带动泵轮23旋转，工作腔内的工作油受离心力的作用，经离心导流孔29汇入环形的离心导流槽30内，离心导流槽30内的工作油经通道孔35由出油口连接管21流出。由出油口连接管21流出的工作油经冷却器7冷却后，再由进油口连接管19返回偶合器工作腔内。
转速传感器32所测得的是实际输出转速，该实际输出转速信号送入控制器8；同时控制器8也接受来自上位计算机发出的4～20mA的指令信号，即转速目标值，两者在控制器8内进行比较，当实际输出转速与转速目标值一致时，控制器8没有信号输出；当实际输出转速与转速目标值产生偏差且超出预定数值后，控制器8就会有信号输出：
当实际输出转速小于转速目标值时，表示偶合器需要加速了，控制器8发出信号给B先导阀2，使B先导阀2打开，并且有一个压力油信号传给B液控阀15，使B液控阀15打开，来自蓄压器6的油补充到偶合器工作腔内，使偶合器加速；当实际输出转速达到转速目标值时，控制器8的输出信号为零，B先导阀2关闭，相应的B液控阀15也关闭，
当实际输出转速大于转速目标值时，表示偶合器需要减速了，控制器8发出信号给A先导阀1，使A先导阀1打开，并且有一个压力油信号传给A液控阀3，使A液控阀3打开，将工作油放回油池，使偶合器减速；当实际输出转速达到转速目标值时，控制器8的输出信号为零，A先导阀1关闭，相应的A液控阀3也关闭，
蓄压器6内的工作油是通过A电动泵13经A单向阀9输入的，B电动泵14和B单向阀10是备用油泵。当蓄压器6内的工作油充满到一定量时，A电动泵13会自动关闭；而当蓄压器6内的工作油减少到一定量时，A电动泵13则会自动启动。当A电动泵13的出口压力过高时，则通过溢流阀12将工作油排出，送回油池。
蓄压器6一路工作油输出是通过B减压阀11对偶合器工作腔供油。对偶合器工作腔供油有两种状况，一是在稳定工况下因系统存在漏泄，所以通过节流孔板17补充工作油；二是在加速时打开液控阀15对偶合器工作腔供油。蓄压器6另一路工作油输出是通过A减压阀5，再经过双联过滤器4后分两路，第一路去润滑偶合器轴承18，第二路作为A先导阀1和B先导阀2的压力油源。
Claims (5)
1.一种离心导流阀控调速型液力偶合器，包括A先导阀(1)、B先导阀(2)、A液控阀(3)、双联过滤器(4)、A减压阀(5)、蓄压器(6)、冷却器(7)、控制器(8)、A单向阀(9)、B单向阀(10)、B减压阀(11)、溢流阀(12)、A电动泵(13)、B电动泵(14)、B液控阀(15)、油池(16)、节流孔板(17)、轴承(18)、进油口连接管(19)、主动轴(20)、出油口连接管(21)、离心导流罩(22)、泵轮(23)、涡轮(24)、背轮(25)、从动轴(26)、泵轮腔(27)、涡轮腔(28)、离心导流孔(29)、离心导流槽(30)、测速齿轮(31)、转速传感器(32)、油封(33)、端盖(34)，通道孔(35)、法兰(36)、箱体(37)，其特征在于：本发明采用泵轮腔(27)和涡轮腔(28)构成偶合器的工作腔，进油口连接管(19)与工作腔相通，在背轮(25)圆柱面上沿径向开有若干喇叭形离心导流孔(29)，离心导流罩(22)安装在背轮(25)的外侧，并固定在偶合器的端盖(34)上，背轮(25)与离心导流罩(22)和端盖(34)之间的间隙采用迷宫油封(33)，离心导流槽(30)是离心导流罩(22)和端盖(34)之间形成的环形空间，在环形空间底部的偶合器端盖(34)上，沿离心导流槽(30)的切线方向对称开有两个通道孔(35)，通道孔(35)的出口处铸有法兰(36)，出油口连接管(21)与通道孔(35)通过法兰(36)连接，测速齿轮(31)安装在从动轴(26)输出端，转速传感器(32)安装在测速齿轮(31)外侧，转速传感器(32)的输出端与控制器(8)的一个输入端电连接，控制器(8)的另一个输入端与上位计算机的出口电连接，控制器(8)的输出端分别与A先导阀(1)和B先导阀(2)的控制端电连接，A先导阀(1)的出口与A液控阀(3)的控制端连接，A液控阀(3)的出口与油池(16)相通，A先导阀(1)和B先导阀(2)的进口均与双联过滤器(4)的出口相连，双联过滤器(4)的出口还与轴承(18)的润滑油管路相连，B先导阀(2)的出口与B液控阀(15)的控制端连接，B液控阀(15)的进口通过B减压阀(11)与蓄压器(6)的一个出口连接，B液控阀(15)的出口通过进油口连接管(19)与偶合器工作腔连通，A液控阀(3)的进口分两路，一路通过出油口连接管(21)与离心导流槽(30)连通，另一路通过冷却器(7)与进油口连接管(19)相通；蓄压器(6)另一个出口通过A减压阀(5)与双联过滤器(4)的进口相连，蓄压器(6)的进口分别通过A单向阀(9)和B单向阀(10)与A电动泵(13)和B电动泵(14)的出口连接，A电动泵(13)和B电动泵(14)的进口与油池(16)相通，A电动泵(13)和B电动泵(14)的出口通过A单向阀(9)和B单向阀(10)以及溢流阀(12)与油池(16)相通，节流孔板(17)安装在B液控阀(15)进、出口之间的管路中。
2.根据权利要求1所述的离心导流阀控调速型液力偶合器，其特征是所述的离心导流孔(29)的数量是根据偶合器的型号以及离心导流孔(29)的通流截面积确定。
3.根据权利要求1或2所述的离心导流阀控调速型液力偶合器，其特征是所述的离心导流孔(29)的数量在8～36之间，并沿圆周方向均匀分布，离心导流孔(29)的最小直径≥3mm。
4.根据权利要求1所述的离心导流阀控调速型液力偶合器，其特征是所述的通道孔(35)的直径为40～75mm。
5.根据权利要求1所述的离心导流阀控调速型液力偶合器，其特征是所述的A先导阀(1)和B先导阀(2)采用型号为HSV-3020的两位三通阀，A液控阀(3)和B液控阀(15)采用压力油控制的大流量低压二位二通阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI HUAJIAO MECHANICAL-ELECTRONIC TECHNOLOGY COLLABORATION CO., LTD. Owner name: SHANGHAI SJTU NANYANG MECHANICAL- ELECTRONIC TECH Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY Effective date: 20100329 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 200240 NO.800, DONGCHUAN ROAD, MINHANG DISTRICT, SHANGHAI CITY TO: 201109 NO.488, BEISONG ROAD, MINHANG DISTRICT, SHANGHAI CITY |
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Effective date of registration: 20100329 Address after: 201109 No. 488 North Song Road, Shanghai, Minhang District Patentee after: Shanghai Jiaotong University Nanyang Motor Technology Co., Ltd. Address before: 200240 Dongchuan Road, Shanghai, No. 800, No. Patentee before: Shanghai Jiao Tong University Patentee before: Shanghai Huajiao Electromechanical Technology Cooperation Company |
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Granted publication date: 20081224 Termination date: 20150921 |
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