CN102606645A - 具有多级的前室的液压耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压耦合器(1，17)，其具有安装有叶片的外轮(5)和壳(6)，所述外轮和所述壳相互构成工作室(8)并且设置成可围绕旋转轴线(L)共同地旋转；设置在工作室内部的安装有叶片的内轮(10)，所述内轮设置成可围绕旋转轴线相对于外轮和壳旋转；以及与外轮抗扭地连接的至少一个前室(13，18)，其中，前室的径向外部的区域通过输入通道(16，19)与工作室连接且前室的径向内部的区域通过回流通道(14)与工作室连接，其特征在于，至少一个前室通过至少两个径向相互间隔的输入通道(15，16)和/或通过至少一个基本上径向延伸的、构成狭缝形的输入通道(19)与工作室连接。

Description

具有多级的前室的液压耦合器

技术领域

本发明涉及一种液压耦合器，其具有：安装有叶片的外轮和壳，它们相互构成工作室并且设置成可围绕旋转轴线共同地旋转；设置在工作室内部的安装有叶片的内轮，该内轮设置成可围绕旋转轴线相对于外轮和壳旋转；以及至少一个与外轮抗扭地连接的前室，其中，前室的径向外部的区域通过输入通道与工作室连接，并且前室的径向内部的区域通过回流通道与工作室连接。

背景技术

液压耦合器，也称为流体耦合器、涡轮耦合器或液力耦合器，是普遍公知的，并且例如作为起动和过载耦合器用于将转矩从动力机械传递到做功机械上。这样的液压耦合器简化地由安装有叶片的外轮、即所谓的泵轮组成，该外轮与壳一起构成壳体并且与驱动轴抗扭地连接。该壳体包围工作室并且至少部分地填充有含油的或含水的工作液。在工作室内部设有安装有叶片的内轮，即所谓的涡轮，该内轮和与驱动轴同轴支承的输出轴抗扭地连接。替代地，该液压耦合器可以设有内部驱动装置，其中位于内部的轮构成泵轮并且外轮构成涡轮。

在运行时，连接在驱动轴上的动力机械使泵轮旋转，该泵轮将机械能转换为工作液的动力学的流动能量。在涡轮中，该流动能量再次转化为机械能，该机械能驱动涡轮。为了在工作室中产生工作液的对于转矩传递必需的循环流动，在泵轮和涡轮之间的转速差，所谓的滑差是必需的。

因为液压耦合器限制了机械传动系中的起动转矩并且是扭转振动减振的，所以它们特别是应用在驱动装置中，该驱动装置用于例如为传送带输送机、斗式输送机和链式输送机的输送设备以及用于叶轮驱动装置、粉碎机、滚压机、搅拌器、大型通风机、锅炉供水泵、大型压缩机、离心机，并且应用于磨机的辅助驱动装置。通过节省原料的起动特性特别是提高了所连接的机器的使用寿命。

由DE 3318462A1公知了一种前述类型的液压耦合器。在该耦合器中，在壳体上且在驱动侧构成前室，该前室通过径向内部的回流通道和径向外部的输入通道与工作室连接。输入通道的流动横截面通过电子执行器调节，以便能够改变从前室通过输入通道进入工作室中的工作液的体积流。为了控制电子执行器，需要测量和分析单元。

在静止状态下，工作液静止地停留在液压耦合器中并且填充工作室的下部区域以及前室的下部区域。通过驱动轴，泵轮处于旋转。随着增大的转速而增大的离心力将工作液挤压到工作室的径向外壁上。此外，位于前室中的工作液通过输入通道在时间上滞后地溢流到工作室中。在起动状态下，在工作室中的工作液的低的液面实现以更低的起动转矩起动液压耦合器。

在该实施方案中，部分缺点在于，由于电子构件，液压耦合器耗费地并且昂贵地制造。此外，电子构件易受干扰并且必须被供电。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种尽可能不需维护的液压耦合器，该液压耦合器实现合适的起动转矩且具有紧凑的结构方式以及可简单并且廉价地制造，该起动转矩不具有高的最大值并且此外使起动过程在时间上不持续过长。

根据本发明，该目的在前述类型的液压耦合器中如下得以实现，至少一个前室通过至少两个径向相互间隔的输入通道和/或通过至少一个基本上径向延伸的、构成狭缝形的输入通道与工作室连接。

因此，本发明基于的思想是，依据在前室中的工作液的液面改变从前室进入工作室的工作液的体积流。

在此，本发明首先提出，至少一个前室通过至少两个径向相互间隔的输入通道与工作室连接。在运行时，工作液由于作用的离心力被压在前室的径向外壁上。起初在前室中的液位位于输入通道上方，使得工作液通过两个输入通道流到工作室中。如果在前室中的液位下降到径向内部的输入通道下方，那么工作液仅通过径向外部的输入通道流到工作室中。因此，在起动状态下产生工作液的从前室进入工作室中的高的体积流，该体积流在运行时随着在前室中的下降的液位而下降。

替代地或附加地，本发明提出，至少一个前室通过至少一个基本上径向延伸的、构成狭缝形的输入通道与工作室连接。在运行时，工作液由于作用的离心力被压在前室的径向外壁上。起初在前室中的液位位于狭缝形的输入通道上方，使得工作液流过输入通道。在起动过程中，在前室中的液位下降。如果在前室中的液位下降到狭缝形的输入通道的径向内部的边缘下方，那么输入通道的被流经的横截面减小。因此，工作液的从前室进入工作室中的体积流减小。随着进一步下降的液位，输入通道的节流作用提升。

概括地，由于工作液在时间上滞后地从前室溢流到工作室中，工作机械在没有高的最大值的情况下借助足够高的起动转矩和由此强烈卸载的动力机械起动。通过工作液的在起动状态下从前室进入工作室中的首先高的体积流，例如必须作为起动力矩提供的大的负载力矩也可通过液压耦合器的转矩升高来克服。随着升高的转速，液位在前室中与时间有关地下降，由此，工作液的从前室进入工作室中的体积流减少。此外，转矩特征曲线的走向能够通过径向相互间隔的输入通道的数量的变化并且通过流动横截面的选择十分精确地确定，该流动横截面能具有各种几何形状，尤其圆形的、矩形的或者狭缝形的形状。

以优选的方式，外轮能与驱动轴抗扭地连接并且内轮能与输出轴抗扭地连接。工作液的在起动过程中从前室溢流到工作室中的特性可在所谓的外轮驱动时，也就是说外轮作为泵轮工作并且内轮作为涡轮工作，相比较于内轮驱动更好地被确定。

在本发明另一实施方案中提出，设有径向相互间隔的输入通道，其中，径向更靠内的输入通道总是具有比径向更靠外的输入通道更大的流动横截面。由此，随着在前室中下降的液位增强了节流作用。

在根据本发明的液压耦合器的改进形式中设有构成狭缝形的输入通道，在该输入通道中在高度和平均的宽度之间的比例为4∶1或更大。从4∶1的比例开始，构成狭缝形的输入通道具有与至少两个径向相互间隔的输入通道一样好的特性。

根据本发明的另一实施方案，至少一个构成狭缝形的输入通道具有变化的宽度，该宽度以优选的方式随着至旋转轴线的间距的减小而尤其连续地增大。由此随着下降的液位产生工作液的从前室通过输入通道进入工作室中的连续增大的体积流。

为了使工作液均匀地流入工作室中，至少一个前室通过多个输入通道与工作室连接，这些输入通道设置成与旋转轴线隔开相同的距离。

此外，能够设有多个在圆周方向上相互分开的前室。然而前室以优选的方式具有环形的内室。由此能简单并且廉价地制造前室。

根据本发明的另一实施方案，在工作室的与前室相对置的侧上附加地设有至少一个另外的前室并且与外轮抗扭地连接，所述另外的前室的径向外部的区域通过输入通道与工作室连接并且所述另外的前室的径向内部的区域通过回流通道与工作室连接。在此，位于工作室的相对置的侧上的前室的输入通道径向相互间隔和/或具有不同大小的流动横截面。

在径向相互间隔的输入通道的情况下，由至少两个相对置的前室组成的前室系统与具有径向相互间隔的输入通道的、在容积上相同大小的前室完全一样。在运行时，工作液基于作用的离心力被压在前室的径向的外壁上。起初，在两个前室中的液位位于输入通道上方，使得工作液通过两个输入通道流到工作室中。如果在两个前室中的一个中的液位下降到前室系统的径向内部的输入通道下方，那么工作液仅通过另一前室的径向外部的输入通道流到工作室中。因此在起动状态下产生从前室进入工作室中的工作液的高的体积流，该体积流在运行时随着在前室中下降的液位而下降。

替代地或附加地，从前室进入工作室中的体积流可通过选择输入通道的不同的流动横截面来确定。在此，具有两个相对置的前室的前室系统与具有多个输入通道的前室完全一样。在具有输入通道的大的流动横截面的前室中的液位相比于具有小的流动横截面的在容积上相同大小的前室明显更快地下降。起初，在两个前室中的液位位于输入通道上方，使得工作液通过两个输入通道流到工作室中。只要在具有更大输入通道横截面的前室中的液位下降到输入通道下方，那么工作液仅通过具有另一前室的更小的流动横截面的输入通道流到工作室中。因此在起动状态下产生从前室进入工作室中的工作液的高的体积流，该体积流在运行时随着在前室中的降低的液位而下降。转矩特征曲线的走向能通过前室容积的变化和输入通道的流动横截面的选择十分精确地确定。

在本发明的其他实施方案中提出，相对置的前室分别具有环形的内室。由此能简单并且价格低廉地制造前室。

附图说明

有关本发明的其他有利的实施方案参阅下文以及实施例的与附图有关的下面的描述。附图示出：

图1示出根据本发明的第一实施方式的液压耦合器的剖视图；

图2示出图1中的具有高的液面的液压耦合器的前室的放大视图；

图3示出图1中的具有低的液面的液压耦合器的前室的放大视图；

图4示出图1中的液压耦合器的二次综合特性曲线的图表；

图5示出根据本发明的第二实施方式的液压耦合器的剖视图；

图6示出图4中的具有高的液面的液压耦合器的前室的放大视图；

图7示出图4中的具有低的液面的液压耦合器的前室的放大视图；

图8示出根据本发明的第三实施方式的具有高的液面的液压耦合器的剖视图；

图9示出图8中的具有低的液面的液压耦合器的剖视图；以及

图10示出根据本发明的第四实施方式的液压耦合器的剖视图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的第一实施方式的液压耦合器1。液压耦合器1用于将转矩从驱动轴2传递到输出轴3上。公知的是，可绕着旋转轴线L旋转地设置的壳体4属于液压耦合器1，该壳体由具有径向的叶片的外轮5、壳6和前室壳体7组成。该外轮5与驱动轴2抗扭地连接并且作为泵轮工作。该外轮与壳6一起限定环面形的工作室8，该工作室部分地填充有含油或含水的工作液9。在工作室8内部设置具有径向指向的叶片的内轮10，该内轮通过轮毂11和与驱动轴2同轴支承的输出轴3抗扭地连接并且作为涡轮工作。壳体4通过滚动轴承12支撑在涡轮10的轮毂11上。

在壳体4中，在驱动侧构成有环形的前室13，该前室在径向内部的区域中通过回流通道14工作室8连接并且在径向外部的区域中通过两个径向相互间隔的输入通道15、16与工作室8连接。该径向内部的输入通道15具有比径向外部的输入通道16更大的流动横截面。这里输入通道15、16的流动横截面是圆形的，但它们原则上可以具有各种几何形状并且尤其构成矩形或者锥形。

在附图中不能看到，前室13可通过其他输入通道与工作室8连接。

在静止状态中，工作液9填充工作室8的下部区域以及前室13的下部区域。在图2中，在前室13中的液位通过线F表示，该液位根据液压耦合器1的填充度FG变化。在此，填充度FG称为液压耦合器1的总容积和充入的工作液9的体积的比例。

通过驱动轴2使泵轮5处于旋转，由此工作液9由于离心力被压在工作室8的和前室13的径向外壁上。在图2中可看到，在液压耦合器1的起动状态下，前室13具有相对于静止状态近似不变的高的液位F。输入通道15、16的小的流动横截面起到节流的作用，使得工作液9滞后地从前室13通过输入通道15、16流到工作室8中。由于在起动状态下在工作室8中的工作液9的低的填充量，液压耦合器1如在图4中所示以低的起动转矩起动。

只要在前室13中的工作液9的液位F位于两个输入通道15、16上方，那么工作液9从前室13通过两个输入通道15、16流到工作室8中。因此，转矩如在图4中所示升高直至达到点X。

如果在前室13中的液位F下降到径向内部的输入通道15下方，那么工作液9从前室13仅通过径向外部的输入通道16流到工作室8中。由于前室13的降低的补给特性，转矩特性曲线如在图4中所示变平缓。液压耦合器1相比于前面公知的带有不具有径向相互间隔的输入通道的前室的液压耦合器的最大转矩A，达到更低的最大转矩B。由此例如可提升所连接的输送带的使用寿命或者输送带的尺寸能够更薄或者更轻地设计，以便更有利地制造。

在图5中示出根据本发明的第二实施方式的液压耦合器17。液压耦合器17的结构相应于图1中的液压耦合器的普遍的结构。与第一实施方式不同，第二实施方式的前室18不通过两个径向相互间隔的输入通道而是通过径向延伸的和构成狭缝形的输入通道19与工作室8连接，输入通道19的宽度随着与旋转轴线L的距离减小而连续地增大。

只要在前室18中的工作液9的液位F如在图6中所示位于输入通道19上方，那么工作液9从前室18通过输入通道19流到工作室8中。类似根据图1的第一实施方式，转矩升高直至达到点X。

如果在前室18中的工作液9仅还部分地覆盖输入通道19，那么工作液9的从前室18进入工作室8中的体积流减少。在图7中可看到，随着液位F的继续下降，构成狭缝形的输入通道19的被流经的部分减少，使得体积流连续地减少。由此提升输入通道19的节流作用并且转矩特征曲线以与根据图4的第一实施方式相似的方式变平缓。

在图8中示出根据本发明的第三实施方式的液压耦合器20。液压耦合器20的结构相应于图1中的液压耦合器1的普遍的基本结构。与第一实施方式不同，第三实施方式在壳体21中除了前室22外，在工作室23的与前室22相对置的侧上具有另一在容积上更小的前室24。两个前室22、24设置在壳体21中并且与外轮5抗扭地连接，该壳体设置成可绕着旋转轴线L旋转并且除了外轮5、壳6和前室壳体7还由外壳25组成。

前室22、24分别在径向内部的区域中通过回流通道26、27与工作室23连接并且在径向外部的区域中通过输入通道28、29与工作室23连接。两个输入通道28、29具有相同的流动横截面，其中，输入通道28比输入通道29径向更靠外地设置。

在运行时，由两个对置的、具有径向相互间隔的输入通道28、29的前室22、24构成的前室系统与根据本发明第一实施方式的在容积上相同大小的前室13完全一样。只要在前室22、24中的工作液9的液位F如在图8中所示位于径向相互间隔的输入通道28、29上方，那么工作液9从两个前室22、24通过输入通道28、29流到工作室23中。

如果工作液9下降到另一前室24的径向更靠内的输入通道29下方，那么工作液9如在图9中所示仅从前室22通过径向更靠外的输入通道28流到工作室23中。

在图10中示出根据本发明的第四实施方式的液压耦合器30。液压耦合器30的结构相应于图8中的液压耦合器20的普遍的基本结构。不同于第三实施方式，在第四实施方式中两个前室22、24的相对置的输入通道28、29不径向相间隔而是设置成与旋转轴线L具有相同距离。然而前室22的输入通道31具有比另一前室24的对置的输入通道32更小的流动横截面。

在运行时，由两个相对置的前室22、24构成的前室系统与根据本发明第一实施方式的在容积上相同大小的前室13完全一样。在图10中可看到，在另一前室24中的工作液9的液位F基于输入通道32的更大的流动横截面和小的容积，比在前室22中明显更快地下降。如果在另一前室24中的工作液9的液位F下降到输入通道32下方，那么工作液9仅从前室22通过输入通道31流到工作室23中。通过降低的补给特性，转矩特征曲线以与根据图4的第一实施方式相似的方式变平缓。

替代前面描述的具有外轮驱动装置的实施方式，也能够以相似的方式驱动内轮10。

在附图中没有看到，除了外轮和内轮5、10外可设有导轮，以便类似地驱动液压变换器。

Claims (12)

1.液压耦合器(1，17)，具有：安装有叶片的外轮(5)和壳(6)，所述外轮和所述壳相互构成工作室(8)并且设置成能围绕旋转轴线(L)共同地旋转；设置在所述工作室(8)内部的安装有叶片的内轮(10)，所述内轮设置成能围绕所述旋转轴线(L)相对于所述外轮(5)和所述壳(6)旋转；以及与所述外轮(5)抗扭地连接的至少一个前室(13，18)，其中，所述前室(13，18)的径向外部的区域通过输入通道(16，19)与所述工作室(8)连接并且所述前室(13，18)的径向内部的区域通过回流通道(14)与所述工作室(8)连接，

其特征在于，至少一个所述前室(13，18)通过至少两个径向相互间隔的输入通道(15，16)和/或通过至少一个基本上径向延伸的、构成狭缝形的输入通道(19)与所述工作室(8)连接。

2.根据权利要求1的液压耦合器(1，17)，其特征在于，所述外轮(5)与驱动轴(2)抗扭地连接并且所述内轮(10)与输出轴(3)抗扭地连接。

3.根据权利要求1或2的液压耦合器(1，17)，其特征在于，设有径向相互间隔的输入通道(15，16)，其中，径向更靠内的输入通道(15)总是具有比径向更靠外的输入通道(16)更大的流动横截面。

4.根据权利要求1或2的液压耦合器(1，17)，其特征在于，设有构成狭缝形的输入通道(19)，在所述输入通道中，在高度和平均的宽度之间的比例为4∶1或更大。

5.根据权利要求4的液压耦合器(1，17)，其特征在于，至少一个构成狭缝形的所述输入通道(19)具有变化的宽度。

6.根据权利要求5的液压耦合器(1，17)，其特征在于，至少一个狭缝形的所述输入通道(19)的所述宽度随着与所述旋转轴线(L)的间距的减小而增大。

7.根据权利要求6的液压耦合器(1，17)，其特征在于，至少一个狭缝形的所述输入通道(19)的所述宽度随着与所述旋转轴线(L)的间距的减小而连续地增大。

8.根据上述权利要求之一的液压耦合器(1，17)，其特征在于，至少一个所述前室(13，18)通过多个输入通道与所述工作室连接，所述输入通道设置成与所述旋转轴线(L)隔开相同的距离。

9.根据上述权利要求之一的液压耦合器(1，17)，其特征在于，设有多个在圆周方向上相互分开的前室。

10.根据上述权利要求1至8之一的液压耦合器(1，17)，其特征在于，所述前室(13，18)具有环形的内室。

11.液压耦合器(20，30)，具有：安装有叶片的外轮(5)和壳(6)，所述外轮和所述壳相互构成工作室(23)并且设置成能围绕旋转轴线(L)共同地旋转；设置在所述工作室(23)内部的安装有叶片的内轮(10)，所述内轮设置成能围绕所述旋转轴线(L)相对于所述外轮(5)和所述壳(6)旋转；以及与所述外轮(5)抗扭地连接的至少一个前室(22)，其中，所述前室(22)的径向外部的区域通过输入通道(28，31)与所述工作室(23)连接并且所述前室(13，18)的径向内部的区域通过回流通道(26)与所述工作室(23)连接，尤其根据权利要求1至10之一所述的，

其特征在于，在所述工作室(23)的与所述前室(22)相对置的侧上附加地设有至少一个另外的前室(24)并且所述另外的前室与所述外轮(5)抗扭地连接，所述另外的前室的径向外部的区域通过输入通道(29，32)与所述工作室(23)连接并且所述另外的前室的径向内部的区域通过回流通道(27)与所述工作室(23)连接，并且位于所述工作室(23)的相对置的侧上的前室(22，24)的所述输入通道(28，31，29，32)径向相互间隔和/或具有不同大小的流动横截面。

12.根据权利要求11的液压耦合器(20，30)，其特征在于，相对置的所述前室(22，24)分别具有环形的内室。

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