JP2003156124A - Fluid coupling - Google Patents

Fluid coupling

Info

Publication number
JP2003156124A
JP2003156124A JP2001353307A JP2001353307A JP2003156124A JP 2003156124 A JP2003156124 A JP 2003156124A JP 2001353307 A JP2001353307 A JP 2001353307A JP 2001353307 A JP2001353307 A JP 2001353307A JP 2003156124 A JP2003156124 A JP 2003156124A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clutch
fluid coupling
hydraulic oil
fluid
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001353307A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Kimura
克己 木村
Takeshi Usami
健 宇佐美
Kazuo Hattori
和男 服部
Taiyo Ogata
大洋 緒方
Kazuhiko Sugiyama
和彦 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2001353307A priority Critical patent/JP2003156124A/en
Publication of JP2003156124A publication Critical patent/JP2003156124A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid coupling which eliminates slip (sliding) loss and improves mechanical efficiency of power transmission by providing a clutch mechanism between a driving shaft side and a driven shaft side and by providing the same driven shaft rotational speed as a driving shaft rotational speed from a prime mover. SOLUTION: In the fluid coupling, fluid is used as a medium for power transmission, and power is transmitted by rotating vanes 5 acting as a water turbine provided on a driven shaft 9 by kinetic energy applied to the fluid by vanes 4 acting as a pump provided on a driving shaft 1 driven by the prime mover. A clutch is provided between the driving shaft 1 side and the driven shaft 9 side. Power is transmitted by engaging the clutch in a state of feeding oil to portions of the vanes 4 and the vanes 5 and transmitting rotational power and providing the same rotational speed between the driving shaft 1 and the driven shaft 9. After operating the clutch, an oil level of hydraulic oil is prevented from reaching the vanes acting as a pump or the vanes acting as a water turbine by drawing out or discharging the hydraulic oil remaining in a fluid coupling hydraulic oil chamber.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は駆動軸側から被動軸
側に流体の運動エネルギーを利用して動力を伝達する流
体継手に係り、特にクラッチ機構を設けて駆動軸と被動
軸を機械的に結合し、両軸の回転速度を同一にすること
によりすべり損失をなくし、原動機から被動機への動力
伝達効率の向上を図ることができる流体継手に関する。 【0002】 【従来の技術】従来から駆動軸にポンプ作用羽根を結合
するとともに被動軸に水車作用羽根を結合し、ケーシン
グ内部に満たされた流体を介して駆動軸から被動軸に動
力伝達を行う流体継手が知られており、この流体継手に
は定速回転型流体継手と可変速型流体継手がある。従
来、可変速型流体継手においては、スクープチューブを
使用して、同継手内の作動油量を増減させて、負荷側の
回転速度を最高回転速度から最低回転速度まで無段階に
変化させるようにしている。このとき、動力伝達媒体が
液体であるため、動力伝達の損失は回転速度の低下にな
って現れるので、流体継手内にたとえ100%充油して
も、被動軸の最高回転速度は、駆動軸のそれには合致せ
ず、2〜3%低下した値になる。 【0003】熱間圧延設備に用いられるデスケーリング
ポンプにおいては、同圧延設備の運用上の理由から急加
速回転速度制御が不可欠であり、そのために急変速流体
継手が使用される。急変速流体継手は羽根車内の油量を
急速に充油/排油させ、伝達トルクを最大(充油時:最
高回転速度)から最小(排油時:最低回転速度)まで変
化させることにより急変速運転を行う流体継手であり、
充油/排油は作動油切替弁の開閉により羽根車内の油量
を充満またはほぼ空状態にすることによって行う。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】近年、省エネルギー問
題がクローズアップされており、この流体継手における
駆動軸と被動軸のすべりによる動力損失も省エネルギー
の対象項目として取り上げられ、高速回転時のすべりを
なくすことによる省エネルギーが課題となっている。 【0005】本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、駆動軸側と被動軸側の間にクラッチ機構を設けて原
動機からの駆動軸回転速度と被動軸回転速度を同一にす
ることにより、そのスリップ(すべり)損失をなくし、
動力伝達効率の向上を図ることができる流体継手を提供
することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明は、流体を動力伝達の媒体とし、原動機で駆
動する駆動軸に設けたポンプ作用羽根が流体に与えた運
動エネルギーにより被動軸に設けた水車作用羽根を回転
して動力を伝達する流体継手において、駆動軸側と被動
軸側の間にクラッチを設け、前記ポンプ作用羽根と水車
作用羽根の部分に充油して回転動力を伝達している状態
で、前記クラッチを結合して駆動軸と被動軸を同一回転
速度として動力伝達を行うことを可能とし、前記クラッ
チを作動させた後に、流体継手作動油室に残っている作
動油を抜き去るか、又は流体継手作動油室に残っている
作動油を排出して作動油の油面がポンプ作用羽根と水車
作用羽根にかからないようにしたことを特徴とするもの
である。 【0007】本発明によれば、流体継手の駆動軸側と被
動軸側の間にクラッチを設け、被動軸の回転速度が最高
速度に達した以降はクラッチを接続して、駆動軸と被動
軸を機械的に結合して駆動軸と被動軸との間のすべりを
なくすことができる。クラッチは、例えば構造が簡単で
制御が容易な多板クラッチを使用し、油圧ポンプによっ
てクラッチに作動油を供給して油圧でクラッチの着脱を
行う。そして、本発明においては、流体継手の運転中
に、クラッチを結合して駆動軸と被動軸とを直結した後
に、流体継手作動油室に残っている作動油を抜き去る
か、又は流体継手作動油室に残っている作動油を排出し
て作動油の油面がポンプ作用羽根と水車作用羽根にかか
らないようにしたことにより、全速運転中の流体継手内
の流体による混合攪拌動力を減少させ、さらに省エネル
ギー効果を上げることができる。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流体継手の一
実施形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の流
体継手の第1の実施形態の全体システムを示す系統図で
あり、図2は図1に示す流体継手の動力伝達部の詳細構
造を示す断面図である。本発明の流体継手は駆動軸側と
被動軸側の間に多板クラッチを備えている。多板クラッ
チを流体継手に用いた場合には、別に設けた油圧ポンプ
により作動油をクラッチに付属する油圧シリンダに供給
して、シリンダ室で発生した遠心油圧力を利用して内蔵
するピストンにより多板クラッチを押し付けてクラッチ
を接続する。外部から作動油を圧送する油圧ポンプは、
別に備える電動機を用いて駆動する方法もあれば、駆動
機からベルトあるいは歯車伝達方式により駆動する方法
もある。 【0009】図1に示すように、駆動軸1はラジアル軸
受2およびスラスト軸受3により回転自在に支持されて
いる。駆動軸1の先端部には、ポンプ作用羽根(インペ
ラ)4、流体継手ハウジング20及びクラッチ室13が
固定されている。クラッチ室13内には、複数の駆動側
摩擦板7及びクラッチ用ピストン11等が装備されてい
る。そして、クラッチ室13とクラッチ用ピストン11
とによりシリンダ室10が画成されている。 【0010】駆動軸1に隣接して被動軸9が配置されて
おり、被動軸9はラジアル軸受2及びスラスト軸受3に
より回転自在に支持されている。被動軸9の先端部に
は、水車作用羽根(ランナ)5が固定されており、水車
作用羽根5はポンプ作用羽根4に対向して配置されてい
る。被動軸9には複数の被動側摩擦板12が装備されて
おり、これらの被動側摩擦板12はクラッチ室13内で
駆動側摩擦板7と交互に配列されている(図2参照)。
交互に配列されたクラッチ板としての駆動側摩擦板7と
被動側摩擦板12とは多板クラッチを構成している。な
お、符号22はクラッチ室13内で固定されている固定
板である(図2参照)。 【0011】図1に示すように、流体継手ケース30の
下部には作動油が貯留されており、油圧ポンプ16によ
り作動油を加圧し、作動油を流体継手作動油最小油量設
定オリフィス32を経由して流体継手給油管17により
流体継手のポンプ作用羽根4にほぼ無圧〜約0.2MP
aで供給する。このとき供給される油量は作動油排出ノ
ズル6から排出される油量よりも少ないため、流体継手
は最低回転速度で運転されている。このとき流体継手用
作動油切替弁15を開くと、作動油は流体継手用作動油
切替弁15を経由して流体継手給油管17により流体継
手のポンプ作用羽根4にほぼ無圧〜約0.2MPaで供
給される。なお、符号19は、管内の圧力が必要以上に
高くなった場合に作動油を流体継手ケース30内に戻す
逃し弁である。供給された作動油は、ポンプ作用羽根4
によって運動エネルギーを与えられて、水車作用羽根5
に入り、水車作用羽根5にエネルギーを与えて被動軸9
に動力を伝達する。 【0012】ポンプ作用羽根4および水車作用羽根5を
含む流体継手ハウジング20内に供給された作動油は、
作動油排出ノズル6から排出されて流体継手ケース30
の下部に戻る。流体継手給油管17からの給油量は作動
油排出ノズル6からの排出量よりも非常に多いため、流
体継手ハウジング20内には急速に作動油が充満し、被
動軸9の回転速度も急上昇して最高回転速度になる。こ
の最高回転速度の時には、駆動軸1と被動軸9との間に
は、通常2〜3%のすべり(スリップ)が生じ、被動軸
9は若干遅れて回転する。 【0013】この状態でクラッチ用切替弁14を開にし
て、油圧ポンプ16によりクラッチ給油管18に作動油
を供給すると、クラッチ給油管18を介してシリンダ室
10に入った作動油はクラッチ室13の内面及びクラッ
チ用ピストン11との摩擦でクラッチ室13とほぼ同一
の回転速度で回転を始める。そのため、シリンダ室10
内に作動油の回転に伴う遠心力で圧力が発生し、この圧
力によりクラッチ用ピストン11が押し出されて多板ク
ラッチにおける駆動側摩擦板7を被動側摩擦板12に向
かって押圧する。複数の駆動側摩擦板7と被動側摩擦板
12とが交互に重なっているので被動側摩擦板12も駆
動側摩擦板7と同一の回転速度で回転し、駆動軸1と被
動軸9がすべりなしの同一回転速度で回転して駆動軸1
から被動軸9へ動力を伝達する。 【0014】クラッチ室13の外周部にはクラッチ作動
油排出ノズル8が装備されており、駆動軸1の回転によ
って常にクラッチ室13内の作動油を少量ずつ排出して
いる。したがって、クラッチ用切替弁14を閉にすれ
ば、シリンダ室10内の作動油がなくなり、その結果、
クラッチ用ピストン11が駆動側摩擦板7を押圧する押
圧力がなくなるため、クラッチに付属するばねによりク
ラッチは解除され、動力伝達はなくなる。なお、作動油
排出ノズル6およびクラッチ作動油排出ノズル8は油戻
り管25に接続されている。 【0015】クラッチを接合状態にして動力伝達を行う
以前の状態では、ポンプ作用羽根4と水車作用羽根5の
回転速度間には、2〜3%のすべりが生じる。これは両
方の羽根内の流体摩擦あるいは流体の衝突損失のため生
じるもので、それが回転数の差になって現れたものであ
り、流体を仲介して動力を伝達する上で避けて通れない
原理である。ところが前述したように、省エネルギーの
観点から、この損失動力をなくす手段として、図1に示
すように、多板クラッチが設置されている。クラッチ接
続した場合、動力はクラッチ板の間の摩擦により伝達さ
れるが、クラッチ板の接触圧力を上昇させることで、こ
のクラッチ板間のすべりを止めることができるため、動
力は損失なく伝達される。 【0016】このときは、まだ、流体継手ハウジング2
0内に作動油が充満しているため、流体継手羽根間によ
る動力伝達作用も行われているので、クラッチによる動
力伝達上昇が少なく滑らかに動力伝達が行われる。これ
らの機構により、動力伝達損失は零になり、省エネルギ
ー効果を発揮できる。 【0017】図2は多板クラッチを内蔵した図1に示す
流体継手の動力伝達部の詳細構造を示す断面図である。
図2に示すように、流体継手ハウジング20にはクラッ
チ室13が固定されている。また水車作用羽根5にはク
ラッチハブ21が固定されている。そして、クラッチ室
13には駆動側摩擦板7が駆動軸1の軸方向に移動可能
に保持されており、クラッチハブ21には被動側摩擦板
12が被動軸9の軸方向に移動可能に保持されている。
すなわち、駆動側摩擦板7はクラッチ室13と一体に回
転するが、クラッチ室13に対して軸方向に移動可能で
あり、被動側摩擦板12はクラッチハブ21と一体に回
転するが、クラッチハブ21に対して軸方向に移動可能
である。 【0018】前記クラッチ室13内には、クラッチ用ピ
ストン11が配置されており、クラッチ室13内のシリ
ンダ室10に作動油を供給すると、前述したように、シ
リンダ室10内に遠心圧力が発生し、駆動側摩擦板7を
被動側摩擦板12に押圧し、多板クラッチが結合状態と
なる。したがって、駆動軸1と被動軸9がすべりなしの
同一の回転速度で回転する。またクラッチ室13とクラ
ッチハブ21との間にはラジアル軸受31が介装されて
いる。なお、符号23はクラッチ油給油口、符号24は
流体継手給油口である。また、流体継手用作動油切替弁
15に並列に、流体継手作動油最小油量設定オリフィス
32および流体継手作動油最小油量切替弁33を具備し
た回路が付加接続されている。 【0019】図1に示す流体継手において、クラッチ用
切替弁14を開にしてクラッチを結合させて駆動軸1と
被動軸9間の直結運転をした場合、全速運転中に流体継
手内の流体による混合攪拌動力を消費するという問題点
がある。これゆえ、さらに省エネルギー効果を上げるた
め、クラッチを含む流体継手全体の構成からの省エネル
ギー対策が求められている。そのため、本発明において
は、上記の多板クラッチを備えた流体継手の運転中に、
駆動軸1と被動軸9とを直結した後に、流体継手作動油
室に存在する作動油を抜き去って、全速運転中の流体継
手内の流体による混合攪拌動力を減少させ、さらに省エ
ネルギー効果を上げようとするものである。 【0020】即ち、本発明においては、クラッチが作動
して動力伝達を行った後に、流体継手ハウジング20内
への作動油の供給を停止して、流体継手ハウジング20
内の作動油を排出し、流体継手部分からの動力伝達をな
くして、クラッチのみで動力を伝達するとともに、流体
継手内の流体による混合攪拌動力をなくす。もちろん、
その際にはクラッチに全動力が加わるので、クラッチ間
のすべりを止めるための摩擦力を増加させるし、構造的
にも強度の高い構造にする。 【0021】このようにすることで、駆動軸4と被動軸
9がたとえ同一回転数で回転していても、ポンプ作用羽
根4と水車作用羽根5の中に充満して圧力アンバランス
により生じる作動油の流れに伴って発生する損失をなく
すことができると同時に、この両羽根内部に流体が存在
することによるアンバランス振動をもなくすことができ
る。 【0022】ポンプ作用羽根4、水車作用羽根5および
流体継手ハウジング20で形成される流体継手作動油室
内部の流体が徐々に減少するため、クラッチに加わるト
ルクの増加分は時間的に急激ではなく滑らかに移行す
る。流体継手作動油室内から作動油がなくなった後は、
流体継手ハウジング20内に作動油を供給する流体継手
用作動油切替弁15を閉にするため、作動油供給用の油
圧ポンプ16による流量が減少し、同ポンプに消費され
る動力も減少し一層の省エネルギーになる。なお、この
ときには、流体継手作動油最小油量切替弁33も閉状態
になる。 【0023】図3は本発明の流体継手の第2の実施形態
を示す系統図である。第2の実施形態においては、流体
継手用作動油切替弁15に並列に、流体継手作動油最小
油量設定オリフィス32を具備した回路が付加接続され
ている。図1に示す実施形態との相違点は、流体継手作
動油最小油量切替弁33が省略されていることである。
第2の実施形態においては、最小油量設定オリフィス3
2の供給流量と流体継手用排出ノズル6の排出流量のバ
ランスを調整することによって、ポンプ作用羽根4と水
車作用羽根5の双方に油面がかからないようにすれば、
流体継手用作動油切替弁15を閉にすることにより、流
体継手作動油の供給を遮断することによっても、図1に
示す流体継手と同様の効果を得ることができる。すなわ
ち、流体継手作動油室に残っている作動油を排出して作
動油の油面がポンプ作用羽根と水車作用羽根にかからな
いようにすれば、全速運転中の流体継手内の流体による
混合攪拌動力を減少させ、さらに省エネルギー効果を上
げることができる。 【0024】次に、図1又は図3に示すように構成され
た流体継手の運転パターンの一例を図4を参照して説明
する。図4において、横軸は時間を表し、縦軸は回転速
度を表している。図4には、原動機が定格回転速度(入
力回転速度)で回転していて、被動機の回転速度が流体
継手およびクラッチの状態により変化することが示され
ている。また、図4には急速切替弁(流体継手用作動油
切替弁15)の開閉状態が示され、さらにクラッチON
/OFF弁(クラッチ用切替弁14)の開閉状態が示さ
れている。原動機は定格回転速度(入力回転速度)で回
転しており、急速切替弁(流体継手用作動油切替弁1
5)が閉のとき、ポンプ作用羽根4、水車作用羽根5お
よび流体継手ハウジング20で形成される流体継手作動
用室内に流体継手作動油最小油量設定オリフィス32に
よって規定された作動油量が供給され、被動機の回転速
度が図4に示されるように最低回転速度となる。このと
き、図1に示す実施形態においては、流体継手作動油最
小油量切替弁33は開になっている。 【0025】次に、急速切替弁を開き、油圧ポンプ16
により作動油を加圧し、作動油をポンプ作用羽根4にほ
ぼ無圧〜約0.2MPaで供給する。すると、流体継手
が充油して被動機の回転速度は流体継手によるすべりを
含んだ最高回転速度まで急速に昇速される(約5sec
以内)。次に、クラッチON/OFF弁(クラッチ用切
替弁14)を開き、クラッチに作動油を供給すると、多
板クラッチが作動して被動機の回転速度が増速される。
そして、図4に示すように、すぐに原動機と被動機とが
すべりなしの同一回転速度で回転して動力を伝達する。
この状態では、流体継手とクラッチとが作動して動力伝
達を行っている。 【0026】その後、流体継手用作動油切替弁15を閉
じ、クラッチのみにより動力伝達を行う。このクラッチ
のみにより動力伝達を行う際には、流体継手作動油室に
存在する作動油を抜き去って、全速運転中の流体継手内
の流体による混合攪拌動力を減少させ、さらに省エネル
ギー効果を上げている。流体継手ハウジング20内に作
動油を供給する流体継手用作動油切替弁15を閉にする
ため、作動油供給用の油圧ポンプ16による流量は流体
継手作動油最小油量設定オリフィス32で規定される流
量まで減少し、同ポンプに消費される動力も減少し一層
の省エネルギーになる。なお、図1の場合は流体継手作
動油最小油量切替弁33を閉状態にする。このクラッチ
のみによる動力伝達を所定時間を行った後、再び急速切
替弁を開き、流体継手とクラッチによる動力伝達を所定
時間行なう。その後、クラッチON/OFF弁を閉じ、
流体継手のみによる動力伝達に切り替える。この流体継
手のみによる動力伝達では、被動機の回転速度は徐々に
低下していき、やがて、流体継手によるすべりを含んだ
最高回転速度まで減速される。次に、急速切替弁を閉じ
ると、被動機の回転速度(出力回転速度)は減速して、
最終的に最低回転速度に減速される。これにより、Ta
sec(秒)の1サイクルが終了する。 【0027】 【発明の効果】以上説明したように、本発明による流体
継手は従来どおり大型回転機械の始動と停止を容易に行
え、かつ急加速運転及び最高回転速度(規定回転速度)
と最低回転速度の2段階変速運転が行えるにもかかわら
ず、大型回転機械を始動して規定回転速度に達した後
は、流体継手の駆動軸と被動軸を機械的に結合して回転
のすべりをなくすことができ、省エネルギーを達成する
ことができる。そして、本発明によれば、流体継手本体
内部における、流体の攪拌動力損失分が減少して、流体
継手全体システムの動力伝達効率が向上する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid coupling for transmitting power from a drive shaft side to a driven shaft side by using kinetic energy of a fluid, and particularly to a clutch mechanism provided with the clutch mechanism. The present invention relates to a fluid coupling in which a drive shaft and a driven shaft are mechanically coupled to each other to make the rotation speeds of both shafts equal to each other, thereby eliminating a slip loss and improving power transmission efficiency from a prime mover to a driven machine. 2. Description of the Related Art Conventionally, a pumping blade is connected to a drive shaft and a water wheel is connected to a driven shaft, and power is transmitted from the driving shaft to the driven shaft via a fluid filled in a casing. 2. Description of the Related Art Fluid couplings are known, and there are a constant speed rotation type fluid coupling and a variable speed type fluid coupling. Conventionally, in variable-speed fluid couplings, a scoop tube is used to increase or decrease the amount of hydraulic oil in the coupling so that the rotational speed on the load side can be steplessly changed from the maximum rotational speed to the minimum rotational speed. ing. At this time, since the power transmission medium is a liquid, the power transmission loss appears as a decrease in the rotational speed. Therefore, even if the fluid coupling is filled with 100%, the maximum rotational speed of the driven shaft is equal to the drive shaft. Does not match that of the above, resulting in a value reduced by 2 to 3%. In a descaling pump used in a hot rolling facility, rapid acceleration rotation speed control is indispensable for operational reasons of the rolling facility, and a rapid-change fluid coupling is used for that purpose. The rapid-change fluid coupling rapidly fills / discharges the oil amount in the impeller and changes the transmission torque from the maximum (when refueling: maximum rotation speed) to the minimum (when discharging oil: minimum rotation speed). A fluid coupling that performs variable speed operation.
Filling / discharging is performed by opening or closing a hydraulic oil switching valve to fill or substantially empty the oil amount in the impeller. [0004] In recent years, the problem of energy saving has been highlighted, and power loss due to slippage of a drive shaft and a driven shaft in this fluid coupling has been taken up as a target item of energy saving. Energy saving by eliminating slips is an issue. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a clutch mechanism between a drive shaft side and a driven shaft side to make the rotation speed of the drive shaft from the prime mover equal to the rotation speed of the driven shaft. , Eliminate its slip (slip) loss,
It is an object of the present invention to provide a fluid coupling capable of improving power transmission efficiency. SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention uses a fluid as a medium for power transmission, and a kinetic energy applied to the fluid by a pumping blade provided on a drive shaft driven by a prime mover. In the fluid coupling for transmitting power by rotating the water turbine working blade provided on the driven shaft, a clutch is provided between the drive shaft side and the driven shaft side, and the pump working blade and the water turbine working blade are filled with oil. In the state where the rotational power is being transmitted, it is possible to perform power transmission with the drive shaft and the driven shaft at the same rotational speed by coupling the clutch, and after operating the clutch, the clutch remains in the fluid coupling hydraulic oil chamber. The hydraulic oil is drained out or the hydraulic oil remaining in the fluid coupling hydraulic oil chamber is discharged so that the oil level of the hydraulic oil does not reach the pump operating blade and the water turbine operating blade. Ah You. According to the present invention, a clutch is provided between the drive shaft side and the driven shaft side of the fluid coupling, and after the rotational speed of the driven shaft reaches the maximum speed, the clutch is connected to connect the drive shaft and the driven shaft. Can be mechanically coupled to eliminate slippage between the drive shaft and the driven shaft. For the clutch, for example, a multi-plate clutch having a simple structure and easy control is used, and hydraulic oil is supplied to the clutch by a hydraulic pump to attach and detach the clutch by hydraulic pressure. And, in the present invention, during operation of the fluid coupling, after the clutch is connected and the drive shaft and the driven shaft are directly connected, the hydraulic oil remaining in the fluid coupling hydraulic oil chamber is removed, or the fluid coupling operation is performed. By discharging the hydraulic oil remaining in the oil chamber so that the oil level of the hydraulic oil does not fall on the pump operating blade and the water turbine operating blade, the mixing and stirring power by the fluid in the fluid coupling during full speed operation is reduced, Further, the energy saving effect can be improved. An embodiment of the fluid coupling according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing an overall system of a first embodiment of the fluid coupling of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of a power transmission unit of the fluid coupling shown in FIG. The fluid coupling of the present invention includes a multi-plate clutch between the drive shaft side and the driven shaft side. When a multi-plate clutch is used for a fluid coupling, hydraulic oil is supplied to a hydraulic cylinder attached to the clutch by a separately provided hydraulic pump, and multiple hydraulic fluid is supplied by a built-in piston using centrifugal oil pressure generated in the cylinder chamber. Press the plate clutch to connect the clutch. A hydraulic pump that pumps hydraulic oil from the outside
There is a method of driving by using a separately provided electric motor, and a method of driving by a belt or a gear transmission method from the driving machine. As shown in FIG. 1, a drive shaft 1 is rotatably supported by a radial bearing 2 and a thrust bearing 3. A pumping blade (impeller) 4, a fluid coupling housing 20, and a clutch chamber 13 are fixed to a distal end portion of the drive shaft 1. The clutch chamber 13 is provided with a plurality of drive-side friction plates 7, a clutch piston 11, and the like. The clutch chamber 13 and the clutch piston 11
Defines a cylinder chamber 10. A driven shaft 9 is disposed adjacent to the drive shaft 1, and the driven shaft 9 is rotatably supported by a radial bearing 2 and a thrust bearing 3. A water turbine working blade (runner) 5 is fixed to the tip end of the driven shaft 9, and the water turbine working blade 5 is arranged to face the pump working blade 4. The driven shaft 9 is provided with a plurality of driven-side friction plates 12, and these driven-side friction plates 12 are arranged alternately with the drive-side friction plates 7 in the clutch chamber 13 (see FIG. 2).
The drive-side friction plates 7 and the driven-side friction plates 12 as the clutch plates arranged alternately constitute a multi-plate clutch. Reference numeral 22 denotes a fixing plate fixed in the clutch chamber 13 (see FIG. 2). As shown in FIG. 1, hydraulic oil is stored in the lower part of the fluid coupling case 30. The hydraulic oil is pressurized by the hydraulic pump 16, and the hydraulic oil is supplied to the fluid coupling hydraulic oil minimum oil amount setting orifice 32. Almost no pressure to about 0.2MP on the pumping blade 4 of the fluid coupling by the fluid coupling oil supply pipe 17 via
Supply with a. Since the amount of oil supplied at this time is smaller than the amount of oil discharged from the hydraulic oil discharge nozzle 6, the fluid coupling is operated at the minimum rotation speed. At this time, when the hydraulic oil switching valve 15 for the fluid coupling is opened, the hydraulic oil passes through the hydraulic oil supply pipe 17 via the hydraulic oil switching valve 15 for the fluid coupling to the pump working blade 4 of the fluid coupling with almost no pressure to about 0.1. It is supplied at 2 MPa. Reference numeral 19 denotes a relief valve that returns hydraulic oil into the fluid coupling case 30 when the pressure in the pipe becomes higher than necessary. The supplied hydraulic oil is supplied to the pumping blade 4
Is given kinetic energy by the turbine blades 5
To give energy to the water turbine working blade 5 to drive the driven shaft 9
To transmit power. The hydraulic oil supplied into the fluid coupling housing 20 including the pumping blade 4 and the water wheel 5 is
Fluid coupling case 30 discharged from hydraulic oil discharge nozzle 6
Return to the bottom. Since the oil supply amount from the fluid coupling oil supply pipe 17 is much larger than the discharge amount from the hydraulic oil discharge nozzle 6, the fluid coupling housing 20 is rapidly filled with the hydraulic oil, and the rotation speed of the driven shaft 9 also increases rapidly. The maximum rotation speed. At this maximum rotational speed, a slip (slip) of usually 2 to 3% occurs between the drive shaft 1 and the driven shaft 9, and the driven shaft 9 rotates with a slight delay. In this state, when the clutch switching valve 14 is opened and hydraulic oil is supplied to the clutch oil supply pipe 18 by the hydraulic pump 16, the hydraulic oil that has entered the cylinder chamber 10 through the clutch oil supply pipe 18 Due to friction between the inner surface of the clutch chamber 11 and the clutch piston 11, the clutch chamber 13 starts rotating at substantially the same rotation speed. Therefore, the cylinder chamber 10
A pressure is generated therein by a centrifugal force caused by the rotation of the hydraulic oil, and the clutch piston 11 is pushed out by this pressure to press the driving-side friction plate 7 of the multi-plate clutch toward the driven-side friction plate 12. Since the plurality of drive-side friction plates 7 and the driven-side friction plates 12 are alternately overlapped, the driven-side friction plates 12 also rotate at the same rotational speed as the drive-side friction plates 7, and the drive shaft 1 and the driven shaft 9 slide. Drive shaft 1 rotating at the same rotational speed without
To the driven shaft 9. A clutch hydraulic oil discharge nozzle 8 is provided on the outer peripheral portion of the clutch chamber 13, and the hydraulic oil in the clutch chamber 13 is constantly discharged little by little by the rotation of the drive shaft 1. Therefore, when the clutch switching valve 14 is closed, the operating oil in the cylinder chamber 10 runs out, and as a result,
Since there is no pressing force for the clutch piston 11 to press the drive-side friction plate 7, the clutch is released by the spring attached to the clutch, and power transmission is stopped. The hydraulic oil discharge nozzle 6 and the clutch hydraulic oil discharge nozzle 8 are connected to an oil return pipe 25. Before the transmission of power with the clutch in the engaged state, a slip of 2-3% occurs between the rotation speeds of the pump operation blade 4 and the water turbine operation blade 5. This is caused by fluid friction between both blades or collision loss of fluid, which appears as a difference in rotation speed, and is inevitable in transmitting power through fluid It is a principle. However, as described above, from the viewpoint of energy saving, as shown in FIG. 1, a multiple disc clutch is provided as a means for eliminating the power loss. When the clutch is connected, the power is transmitted by friction between the clutch plates, but the slip between the clutch plates can be stopped by increasing the contact pressure of the clutch plates, so that the power is transmitted without loss. At this time, the fluid coupling housing 2 is still in operation.
Since the working oil is filled in 0, the power transmission between the fluid coupling blades is also performed, so that the power transmission by the clutch is small and the power transmission is performed smoothly. With these mechanisms, power transmission loss is reduced to zero, and an energy saving effect can be exhibited. FIG. 2 is a sectional view showing the detailed structure of the power transmission section of the fluid coupling shown in FIG. 1 incorporating the multi-plate clutch.
As shown in FIG. 2, the clutch chamber 13 is fixed to the fluid coupling housing 20. Further, a clutch hub 21 is fixed to the water wheel 5. The clutch chamber 13 holds the driving-side friction plate 7 movably in the axial direction of the drive shaft 1, and the clutch hub 21 holds the driven-side friction plate 12 movably in the axial direction of the driven shaft 9. Have been.
That is, although the driving-side friction plate 7 rotates integrally with the clutch chamber 13, it can move in the axial direction with respect to the clutch chamber 13, and the driven-side friction plate 12 rotates integrally with the clutch hub 21. 21 is movable in the axial direction. A clutch piston 11 is disposed in the clutch chamber 13. When hydraulic oil is supplied to the cylinder chamber 10 in the clutch chamber 13, centrifugal pressure is generated in the cylinder chamber 10 as described above. Then, the driving-side friction plate 7 is pressed against the driven-side friction plate 12, and the multi-plate clutch is engaged. Therefore, the drive shaft 1 and the driven shaft 9 rotate at the same rotational speed without slip. A radial bearing 31 is interposed between the clutch chamber 13 and the clutch hub 21. Reference numeral 23 denotes a clutch oil supply port, and reference numeral 24 denotes a fluid coupling supply port. In addition, a circuit having a fluid coupling working oil minimum oil amount setting orifice 32 and a fluid coupling working oil minimum oil amount switching valve 33 is additionally connected in parallel with the fluid coupling working oil switching valve 15. In the fluid coupling shown in FIG. 1, when the clutch switching valve 14 is opened and the clutch is engaged to perform a direct connection operation between the drive shaft 1 and the driven shaft 9, the fluid in the fluid coupling during the full speed operation is used. There is a problem that power for mixing and stirring is consumed. Therefore, in order to further enhance the energy saving effect, there is a demand for energy saving measures from the entire configuration of the fluid coupling including the clutch. Therefore, in the present invention, during operation of the fluid coupling including the above-described multi-plate clutch,
After the drive shaft 1 and the driven shaft 9 are directly connected, the hydraulic oil present in the hydraulic coupling hydraulic oil chamber is extracted to reduce the mixing and stirring power of the fluid in the hydraulic coupling during full-speed operation, thereby further improving the energy saving effect. Is to try. That is, in the present invention, after the clutch operates and power is transmitted, the supply of hydraulic oil into the fluid coupling housing 20 is stopped, and the fluid coupling housing 20 is stopped.
The hydraulic oil in the fluid coupling is discharged, the power transmission from the fluid coupling portion is eliminated, the power is transmitted only by the clutch, and the mixing and stirring power by the fluid in the fluid coupling is eliminated. of course,
At that time, since all the power is applied to the clutch, the frictional force for stopping the slip between the clutches is increased, and the structure is structurally strong. In this way, even if the drive shaft 4 and the driven shaft 9 are rotating at the same rotational speed, the pumping blade 4 and the water turbine blade 5 are filled and actuated by pressure imbalance. Loss caused by the flow of oil can be eliminated, and at the same time, unbalanced vibration due to the presence of fluid inside both blades can be eliminated. Since the fluid in the fluid coupling hydraulic oil chamber formed by the pumping blade 4, the water wheel 5 and the fluid coupling housing 20 gradually decreases, the amount of increase in the torque applied to the clutch is not abrupt in time. Transition smoothly. After the hydraulic fluid runs out of the fluid coupling hydraulic oil chamber,
Since the hydraulic oil switching valve 15 for supplying hydraulic oil for supplying the hydraulic oil into the fluid coupling housing 20 is closed, the flow rate of the hydraulic pump 16 for supplying the hydraulic oil is reduced, and the power consumed by the pump is further reduced. Energy saving. At this time, the fluid coupling operating oil minimum oil amount switching valve 33 is also closed. FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the fluid coupling of the present invention. In the second embodiment, a circuit having a fluid coupling working oil minimum oil amount setting orifice 32 is additionally connected in parallel with the fluid coupling working oil switching valve 15. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the fluid coupling operating oil minimum oil amount switching valve 33 is omitted.
In the second embodiment, the minimum oil amount setting orifice 3
By adjusting the balance between the supply flow rate of No. 2 and the discharge flow rate of the fluid-coupling discharge nozzle 6, it is possible to prevent the oil level from being applied to both the pump action blade 4 and the water turbine action blade 5.
By closing the fluid coupling hydraulic oil switching valve 15 to cut off the supply of the fluid coupling hydraulic oil, the same effect as that of the fluid coupling shown in FIG. 1 can be obtained. That is, if the hydraulic oil remaining in the fluid coupling hydraulic oil chamber is discharged so that the oil level of the hydraulic oil does not reach the pump operation blade and the water turbine operation blade, the mixing and stirring power by the fluid in the fluid coupling during full speed operation is obtained. Can be reduced, and the energy saving effect can be further increased. Next, an example of an operation pattern of the fluid coupling configured as shown in FIG. 1 or FIG. 3 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents rotation speed. FIG. 4 shows that the prime mover is rotating at the rated rotational speed (input rotational speed), and that the rotational speed of the driven machine changes depending on the state of the fluid coupling and the clutch. FIG. 4 shows the open / closed state of the quick switching valve (the hydraulic oil switching valve 15 for fluid coupling).
The open / close state of the / OFF valve (clutch switching valve 14) is shown. The prime mover is rotating at the rated rotation speed (input rotation speed), and the quick switching valve (hydraulic oil switching valve 1 for fluid coupling)
When (5) is closed, the hydraulic oil amount specified by the hydraulic coupling hydraulic oil minimum oil amount setting orifice 32 is supplied to the hydraulic coupling operating chamber formed by the pump operating blade 4, the water turbine operating blade 5, and the hydraulic coupling housing 20. Then, the rotational speed of the driven machine becomes the minimum rotational speed as shown in FIG. At this time, in the embodiment shown in FIG. 1, the fluid coupling operating oil minimum oil amount switching valve 33 is open. Next, the quick switching valve is opened and the hydraulic pump 16
To supply the hydraulic oil to the pumping blade 4 at substantially no pressure to about 0.2 MPa. Then, the fluid coupling is refueled and the rotation speed of the driven machine is rapidly increased to the maximum rotation speed including slippage due to the fluid coupling (about 5 seconds).
Within). Next, when the clutch ON / OFF valve (clutch switching valve 14) is opened and hydraulic oil is supplied to the clutch, the multi-plate clutch operates to increase the rotation speed of the driven machine.
Then, as shown in FIG. 4, the prime mover and the driven machine immediately rotate at the same rotational speed without slip to transmit power.
In this state, the fluid coupling and the clutch operate to transmit power. Thereafter, the hydraulic fluid switching valve 15 for the fluid coupling is closed, and power is transmitted only by the clutch. When power is transmitted only by this clutch, the hydraulic oil present in the fluid coupling hydraulic oil chamber is extracted to reduce the mixing and stirring power by the fluid in the fluid coupling during full-speed operation, further increasing the energy saving effect. I have. In order to close the hydraulic coupling operating oil switching valve 15 that supplies hydraulic oil into the fluid coupling housing 20, the flow rate of the hydraulic oil supply hydraulic pump 16 is defined by the hydraulic coupling hydraulic oil minimum oil amount setting orifice 32. The flow rate is reduced, and the power consumed by the pump is reduced, further saving energy. In the case of FIG. 1, the fluid coupling operating oil minimum oil amount switching valve 33 is closed. After performing the power transmission only by the clutch for a predetermined time, the rapid switching valve is opened again, and the power transmission by the fluid coupling and the clutch is performed for a predetermined time. Then, close the clutch ON / OFF valve,
Switch to power transmission by fluid coupling only. In the power transmission using only the fluid coupling, the rotational speed of the driven machine gradually decreases, and is eventually reduced to the maximum rotational speed including slippage due to the fluid coupling. Next, when the quick switching valve is closed, the rotation speed (output rotation speed) of the driven machine is reduced,
Eventually the speed is reduced to the minimum rotational speed. Thereby, Ta
One cycle of sec (second) ends. As described above, the fluid coupling according to the present invention can easily start and stop a large-sized rotating machine as well as rapidly perform a rapid acceleration operation and a maximum rotation speed (specified rotation speed).
After starting the large rotating machine and reaching the specified speed, despite the two-step shifting operation with the minimum rotation speed and the minimum rotation speed, the drive shaft and the driven shaft of the fluid coupling are mechanically connected to rotate the rotation. And energy saving can be achieved. According to the present invention, the power loss of the fluid stirring in the fluid coupling main body is reduced, and the power transmission efficiency of the entire fluid coupling system is improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る流体継手の第1の実施形態の全体
システムを示す系統図である。 【図2】図1に示す流体継手の動力伝達部の詳細構造を
示す断面図である。 【図3】本発明の流体継手の第2の実施形態を示す系統
図である。 【図4】本発明の流体継手の運転パターンの一例を示す
図である。 【符号の説明】 1 駆動軸 2,31 ラジアル軸受 3 スラスト軸受 4 ポンプ作用羽根(インペラ) 5 水車作用羽根(ランナ) 6 作動油排出ノズル 7 駆動側摩擦板 8 クラッチ作動油排出ノズル 9 被動軸 10 シリンダ室 11 クラッチ用ピストン 12 被動側摩擦板 13 クラッチ室 14 クラッチ用切替弁 15 流体継手用作動油切替弁 16 油圧ポンプ 17 流体継手給油管 18 クラッチ給油管 19 逃し弁 20 流体継手ハウジング 21 クラッチハブ 22 固定板 23 クラッチ油給油口 24 流体継手給油口 25 油戻り管 30 流体継手ケース 32 流体継手作動油最小油量設定オリフィス 33 流体継手作動油最小油量切替弁
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system diagram showing an overall system of a first embodiment of a fluid coupling according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a detailed structure of a power transmission unit of the fluid coupling shown in FIG. FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the fluid coupling of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation pattern of the fluid coupling of the present invention. [Description of Signs] 1 Drive shaft 2, 31 Radial bearing 3 Thrust bearing 4 Pump operating blade (impeller) 5 Water turbine operating blade (runner) 6 Hydraulic oil discharge nozzle 7 Drive side friction plate 8 Clutch hydraulic oil discharge nozzle 9 Driven shaft 10 Cylinder chamber 11 Clutch piston 12 Driven friction plate 13 Clutch chamber 14 Clutch switching valve 15 Fluid coupling hydraulic oil switching valve 16 Hydraulic pump 17 Fluid coupling lubrication pipe 18 Clutch lubrication pipe 19 Release valve 20 Fluid coupling housing 21 Clutch hub 22 Fixed plate 23 Clutch oil supply port 24 Fluid coupling supply port 25 Oil return pipe 30 Fluid coupling case 32 Fluid coupling minimum hydraulic oil setting orifice 33 Fluid coupling hydraulic minimum oil switching valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 和男 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 緒方 大洋 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 杉山 和彦 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Kazuo Hattori             11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo             EBARA CORPORATION (72) Inventor Taiyo Ogata             11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo             EBARA CORPORATION (72) Inventor Kazuhiko Sugiyama             11-1 Haneda Asahimachi, Ota-ku, Tokyo             EBARA CORPORATION

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 流体を動力伝達の媒体とし、原動機で駆
動する駆動軸に設けたポンプ作用羽根が流体に与えた運
動エネルギーにより被動軸に設けた水車作用羽根を回転
して動力を伝達する流体継手において、 駆動軸側と被動軸側の間にクラッチを設け、前記ポンプ
作用羽根と水車作用羽根の部分に充油して回転動力を伝
達している状態で、前記クラッチを結合して駆動軸と被
動軸を同一回転速度として動力伝達を行うことを可能と
し、 前記クラッチを作動させた後に、流体継手作動油室に残
っている作動油を抜き去るか、又は流体継手作動油室に
残っている作動油を排出して作動油の油面がポンプ作用
羽根と水車作用羽根にかからないようにしたことを特徴
とする流体継手。
Claims: 1. A pumping blade provided on a drive shaft driven by a prime mover uses a fluid as a medium for power transmission to rotate a water turbine operating blade provided on a driven shaft by kinetic energy given to the fluid. A clutch provided between a drive shaft side and a driven shaft side, and in a state where the pumping blade and the water turbine blade are filled with oil to transmit rotational power, the clutch is provided. After the clutch is actuated, the hydraulic oil remaining in the fluid coupling hydraulic oil chamber is removed, or the fluid coupling is A fluid coupling characterized in that the hydraulic oil remaining in the hydraulic oil chamber is discharged so that the oil level of the hydraulic oil does not reach the pump operating blade and the water turbine operating blade.
JP2001353307A 2001-11-19 2001-11-19 Fluid coupling Pending JP2003156124A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001353307A JP2003156124A (en) 2001-11-19 2001-11-19 Fluid coupling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001353307A JP2003156124A (en) 2001-11-19 2001-11-19 Fluid coupling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003156124A true JP2003156124A (en) 2003-05-30

Family

ID=19165346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001353307A Pending JP2003156124A (en) 2001-11-19 2001-11-19 Fluid coupling

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003156124A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005180536A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Fuji Heavy Ind Ltd Torque converter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005180536A (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Fuji Heavy Ind Ltd Torque converter
JP4568496B2 (en) * 2003-12-18 2010-10-27 富士重工業株式会社 Torque converter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2643996C (en) Dual end gear fluid drive starter
CN111212689B (en) Drive system for operating a crusher and method for operating a crusher
RU2007112951A (en) BRAKE DEVICE
US3516524A (en) Fluid coupling with lockup clutch
JP2003156124A (en) Fluid coupling
EP1364139B1 (en) Fluid coupling
CN201547158U (en) Metal belt type clutch soft starting device
US2194949A (en) Power transmission
CN201599381U (en) Large clutch-coupler integrated soft starting device
CN206708331U (en) A kind of high-power load limiting type of constant filling fluid coupling
EP0508528B1 (en) Fluid coupling of emptying type with continuous flow control of the fluid fed into the operating circuit, with or without an internal system for direct connection between the drive shaft and driven shaft
US3394618A (en) Power train
JPH06193548A (en) Hydromechanical type driving unit
JP3874650B2 (en) Fluid coupling
EP0204397A1 (en) Variable speed fluid coupling
CN208252702U (en) Valve control filling liquid fluid-flywheel clutch equipped with centrifugal valve
JPH094693A (en) Clutch device with torque converter
JP2002235775A (en) Fluid coupling
CZ182997A3 (en) Device for backflow of oil of hydraulic revolving couplings and hydraulic revolving brakes
CN108757878B (en) Quick-response hydraulic coupler
CN201475276U (en) Hydraulic clutch soft-start device with speed reducer
JP2951994B2 (en) Fluid coupling transmission
RU2432994C2 (en) Crushing machine
JP4620820B2 (en) Method for operating a turbine driven compressor and a turbine driven compressor for carrying out the method
WO2015187131A1 (en) Lockup clutch for a torque converter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060307

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060508

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061024