CN104539135A

CN104539135A - Le/f型单缸流体调速盘式磁力耦合器

Info

Publication number: CN104539135A
Application number: CN201510021569.0A
Authority: CN
Inventors: 李启飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2015-04-22

Abstract

LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器可划归动力传动、节能减排、动设备、磁力驱动领域，其利用高速回转接头、液压缸或气缸和齿轮齿条组成的调速系统，分为八大系列：风冷LE/F型单缸流体调速盘式磁耦(FTLE/F)、液冷LE/F型单缸流体调速盘式磁耦(YTLE/F)、串联风冷LE/F型单缸流体调速盘式磁耦(CFTLE/F)、串联液冷LE/F型单缸流体调速盘式磁耦(CYTLE/F)。本发明为动设备的调速节能找到了一种经济可行的方法。

Description

LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器

技术领域

动力传动、节能减排、动设备、磁力驱动。

背景技术

从人类利用地磁驱动发明罗盘开始，磁场能量的利用研究便一直没有停止过。伴随着现代磁学理论的发展，磁力驱动产品在工业中的应用便层出不穷，磁力泵、磁力轴承、磁力耦合器、磁力齿轮等等。限于磁性材料的制约，磁力驱动技术发展缓慢，直到1983年，中国发明了高性能永磁材料钕铁硼，磁力驱动产品才得到快速发展应用。

磁力耦合器从磁力泵等磁力驱动产品中独立出来作为单独的分支发展以来，出现了形形色色的产品，但都局限于结构方面的原因，只能局限于中小功率、中小扭矩区间的动设备动力传动应用中，而且价格昂贵。像火电厂的一次风机(6000KW，1496r/min)、二次风机(4550KW，1495r/min)、碎煤机(1200KW，490r/min)和钢厂、矿场的大型风机等动设备，现有技术和产品都无法满足实际应用需求。

节能减排是目前迫切需求。动设备节能，目前比较高效的有变频调速节能和沟槽凸轮机构调速磁力耦合器调速节能。变频器使用寿命较短，环境适应能力差，占地空间大，维护需求高，高压变频器故障率则更高，可靠性差。目前已进行应用的沟槽凸轮机构调速磁耦(筒式和盘式)因结构原因应用范围有限，且价格昂贵。液冷沟槽凸轮机构调速盘式磁耦只能勉强应用到2500KW以下中等转速的动设备中，风冷沟槽凸轮机构调速盘式磁耦只能勉强应用到350KW以下中等转速的动设备中。筒式磁耦则更差，液冷调速产品只能勉强应用到800KW以下中等转速的动设备中，且安全可靠性不高。

LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器为先前申请的单缸流体调速盘式磁力耦合器(国内申请号为201410241778.1)的改型，加装齿轮齿条同步机构保证两对称磁块固定盘组件同步反向运动。

发明内容

本发明重在找到一种解决大功率、高扭矩动设备调速节能的技术方法，伴随着这种技术方法而引伸出四种类型LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器——风冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(FTLE/F系列)、液冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(YTLE/F系列)、串联风冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CFTLE/F系列)、串联液冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CYTLE/F系列)。

LE系列与LF系列仅在流道上有一点差别。

附图说明

图1为风冷LE型单缸流体调速盘式磁力耦合器(FTLE系列)，液冷LE型单缸流体调速盘式磁力耦合器(YTLE系列)，加装外壳，强制液冷，冷却液通过外壳上的管道进出。

图7为串联风冷LE型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CFTLE系列)，串联液冷LE型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CYTLE系列)，加装外壳，强制液冷，冷却液通过外壳上的管道进出。

图6为风冷LF型单缸流体调速盘式磁力耦合器(FTLF系列)，液冷LF型单缸流体调速盘式磁力耦合器(YTLF系列)，加装外壳，强制液冷，冷却液通过外壳上的管道进出。

图9为串联风冷LF型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CFTLF系列)，串联液冷LF型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CYTLF系列)，加装外壳，强制液冷，冷却液通过外壳上的管道进出。

八大系列LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器，都包含如下几个部分：图中标号1和5为感应盘组件，2和4为磁块固定盘组件，3为单缸流体调速机构，6为高速回转接头。

对于串联LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CFTLE/F系列、CYTLE/F系列)，理论上可串联任意组，可根据需要决定，图7和图9所示均为3组串联，图中标号8为中间串联的感应盘组件和磁块固定盘组件。

八大系列LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器中，所有的感应盘组件由限位螺栓联结组成外转子，所有的磁块固定盘组件串联在中心传动轴上，和单缸流体调速机构一起组成内转子，中心传动轴中有流道连接高速回转接头，高速回转接头的内转子和中心传动轴相对静止，高速回转接头的外转子连接外部液压或气动回路。液控单向阀或气控单向阀及电磁阀等控制流体的进出，从而改变活塞的轴向移动方向，活塞杆(和磁块固定盘组件固定在一起)带动磁块固定盘组件沿中心传动轴滑动，从而改变磁块固定盘组件和感应盘组件之间的距离(磁场耦合间隙)，以达到调速节能的目的(磁场耦合间隙的变化，将导致磁耦内外转子转差的变化，也就是输入输出转速的变化)，加装齿轮齿条同步机构保证两对称磁块固定盘组件同步反向运动。图中一侧齿条和活塞同向同步运动，同时驱动齿轮转动，齿轮转动将带动另一侧齿条，从而使两侧磁块固定盘组件同步反向运动，达到同步调速目的。图中固定支承齿轮齿条的定位盘与缸体固定在一起。

图2所示为A-A剖视图。图中清楚示出了流道的情况，因流道设计可较随意，比起复杂的机械调速系统，流体调速机构相对简单。液压调速可用于精确调速，气动调速由于气体具有压缩性，可用于调速精度要求不高的系统中。外部液压回路或气动回路中液控单向阀或气控单向阀及电磁阀等作为控制调速的开关，调速速度的控制则由精确计算的流道通径来决定，为保压，可在外部回路中设置蓄能器或在中心传动轴中集成蓄能器。

图3、图4所示为高速回转接头，采用模块化串联结构，可串联任意通道，图3中所示为两通道，密封环6-19、6-20可根据工作流体的情况选用用碳化钨、石墨等材料，6-5为弹簧，用来平衡接触压力和补偿密封环的磨损，弹簧处的导向销6-7对弹簧起导向限位作用，防止高速回转时弹簧在离心力作用下失效。高速回转接头可由专业厂家生产配套，成组工艺装配，由紧定螺钉固定在中心传动轴上。

图5所示为活塞杆与磁块固定盘组件用螺钉和挡板组成一个整体，然后活塞杆和中心传动轴用花键联结，三者同步旋转。花键用于重载、精密传动，低载时可用导向平键即可，见图13所示。

图8、图10为串联流体调速盘式磁耦(CFTLE系列、CYTLF系列)中间串联的感应盘组件和磁块固定盘组件，定位套8-1、8-2将感应盘组件定位于磁耦外转子的联结螺杆上，限位套8-3、8-4、8-5对磁块固定盘组件在中心传动轴上滑动起限位作用。图10中标号8-10为中间传动套，其与中心传动轴用花键联结，而与磁块固定盘组件以半轴形式联结。

图11、图12为感应盘组件，盘面上分布有凸起叶片，已助散热。未知设备旋向时，可选用图11所示形状，如已知设备旋向，可选用图12所示的流线形状，已增加散热量并减小扰流噪声。对于低负荷动设备，感应盘组件使用平盘即可满足散热需求时，可不要凸起叶片，以简化加工工艺。

图13所示为中心传动轴采用导向平键的方案。

图14所示为中心传动轴中细长孔的嵌套方案。关于中心传动轴中细长孔的制造工艺，可直接进行细长孔加工。为简化加工工艺，降低制造成本，也可采用铝挤型成型，然后与中心传动轴进行嵌套的方法。

图15所示为FTLE系列磁耦取下内部两端支承轴承的结构示意，传动轴之间联接采用胀套，其它系列也可这样做，但这种方案仅可用在低载情况和轴窜很微小的情况，原因如下：感应盘组件1和5由螺栓联结组成外转子，磁块固定盘组件2和4与调速机构3、高速回转接头6由中心传动轴连接组成内转子，内外转子互不接触，但由于装配时很难保证感应盘组件与磁块固定盘组件的平行度，所以会对电机中心轴轴承支承处和负载传动轴轴承支承处造成交变应力(磁场耦合附加弯矩的作用)，以致于轴过度磨损失效。此外，轴窜的影响会造成不稳定运转，严重时会造成事故。总的来说，此种方案要慎用。

具体实施方式

LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。高速回转接头、液压缸或气缸、磁块、轴承、齿轮、齿条均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。

LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器作为一种动设备，其成品要想成功应用，必须具备以下两个条件：(1)功率标定——建立完备的测试台架(各功率扭矩区间)，以完成系列化产品的标定。(2)动平衡检测——旋转设备必须达到相关标准规定的动平衡要求，以达到必要的安全可靠性。

Claims

1.风冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(FTLE/F系列)的结构方案——其特征是高速回转接头、单缸流体调速机构。

2.液冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(YTLE/F系列)的结构方案——其特征是高速回转接头、单缸流体调速机构，加装外壳，强制液冷。

3.串联风冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CFTLE/F系列)的结构方案——其特征是高速回转接头、单缸流体调速机构、串联结构(说明书中所示为三组串联，可串联两组或多组，结构一样)。

4.串联液冷LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器(CYTLE/F系列)的结构方案——其特征是高速回转接头、单缸流体调速机构、串联结构(说明书中所示为三组串联，可串联两组或多组，结构一样)，加装外壳，强制液冷。

5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3和权利要求4所述的LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器，其特征是使用单缸流体调速机构调速的技术方法——通过精确设计的流道，以液压或气动促使活塞沿轴向移动，带动磁块固定盘组件沿中心传动轴滑动，从而改变磁块固定盘与感应盘之间的距离(磁场耦合间隙)，达到调速节能的目的，加装齿轮齿条同步机构保证两对称磁块固定盘组件同步反向运动。

6.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、和权利要求4所述的LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器，其特征是使用高速回转接头的技术方法——流体调速用高速回转接头由内转子和外转子两大部分组成，外转子静止不动，用以连接外部液压或气动回路，内转子和中心传动轴同步高速转动，两者相对静止。

7.根据权利要求3和权利要求4所述的串联LE/F型单缸流体调速盘式磁力耦合器，其特征是使用磁耦串联单缸流体调速的技术方法——通过中心传动轴中的主流道控制几组单缸流体调速机构同时运动，此法用以解决大功率、高扭矩动设备的调速节能。