PL215101B1 - Hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną.

Typowe sprzęgła hydrokinetyczne są zbudowane z dwóch kół łopatkowych pompy i turbiny osadzonych na wałach i zamkniętych we wspólnej obudowie wypełnionej cieczą roboczą.

W sprzęgłach hydrokinetycznych energia kinetyczna nadawana cieczy roboczej przez napędzane przez silnik napędowy koło łopatkowe pompy jest przekazywana przez tę ciecz na koło łopatkowe turbiny połączone z napędzanym podzespołem. Podczas pracy sprzęgła hydrokinetycznego ciecz krąży w kanałach kół łopatkowych, tworzących przestrzeń roboczą sprzęgła. Brak kontaktu mechanicznego między elementem napędzającym i napędzanym jest istotną zaletą tych sprzęgieł. Sprzęgła hydrokinetyczne są szeroko stosowane w układach napędowych maszyn, w których spełniają różnego rodzaju zadania, np. tłumią drgania skrętne, ograniczają przenoszony moment obrotowy, czy dostosowują warunki pracy silnika napędowego do obciążenia. Sprzęgła hydrokinetyczne mogą pracować jako samoczynne lub być sterowane. Sterowanie sprzęgieł hydrokinetycznych może odbywać się w różny sposób, np. przez dławienie przepływu cieczy roboczej za pomocą przesłon, zmianę kątów ustawienia łopatek, zamianę kół łopatkowych podczas pracy sprzęgła, czy zmianę napełnienia sprzęgła cieczą roboczą (Zbigniew Kęsy: Sterowanie przekładni hydrokinetycznej cieczą roboczą, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej 2003).

Sposób sterowania sprzęgła hydrokinetycznego przez zmianę napełnienia wykorzystywany jest w maszynach o dużych momentach bezwładności napędzanych elektrycznymi silnikami asynchronicznymi, takich jak taśmociągi górnicze czy koparki odkrywkowe. W maszynach tych, w celu ograniczenia obciążeń dynamicznych układu napędowego i zmniejszenia natężenia prądu w silniku elektrycznym wydłuża się czas rozruchu maszyny, stosując sprzęgła hydrokinetyczne z jedną lub kilkoma dodatkowymi komorami zawierającymi dysze wylotowe, związanymi z wirnikiem pompy. Sprzęgło takie działa w następujący sposób: gdy silnik elektryczny nie pracuje ciecz robocza wypełnia dodatkowe komory, wpływając do nich pod wpływem siły grawitacji przez otwory umieszczone blisko osi obrotu sprzęgła, tak że tylko jej część znajduje się w przestrzeni roboczej sprzęgła hydrokinetycznego. Po uruchomieniu silnika elektrycznego, którego wał połączony jest z kołem łopatkowym pompy, silnik osiąga szybko prędkość nominalną. Sprzęgło hydrokinetyczne zaczyna przenosić wtedy moment obrotowy dużo mniejszy od momentu nominalnego, gdyż tylko część cieczy roboczej znajduje się w przestrzeni roboczej sprzęgła i bierze udział w przekazywaniu momentu obrotowego. Wraz z upływem czasu coraz więcej cieczy roboczej znajdującej się w komorach dodatkowych, wirujących wraz z kołem łopatkowym pompy, wydostaje się z tych komór do przestrzeni roboczej sprzęgła przez dysze wylotowe, na skutek działania siły odśrodkowej. Wzrost ilości cieczy roboczej w przestrzeni roboczej sprzęgła hydrokinetycznego powoduje wzrost momentu obrotowego przenoszonego przez sprzęgło. Po pewnym czasie sprzęgło jest napełnione w całości i dalszy rozruch odbywa się jak dla typowego sprzęgła hydrokinetycznego.

Znane są rozwiązania konstrukcyjne hydrokinetycznych sprzęgieł rozruchowych o wymiennych dyszach wylotowych, co pozwala na ustalenie czasu całkowitego napełnienia sprzęgła przez dobór średnicy dysz.

Wadą znanych i stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych hydrokinetycznych sprzęgieł rozruchowych jest brak możliwości wpływania z zewnątrz w prosty sposób na przebieg rozruchu.

Hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną zawierające zamocowaną na wale silnika elektrycznego dwuczęściową obudowę, w której wnętrzu zamocowane jest koło łopatkowe pompy oraz umieszczone jest koło łopatkowe turbiny osadzone na wale poprzez łożyska uszczelnione pierścieniami uszczelniającymi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że we wnętrzu zestawu koło łopatkowe pompy - koło łopatkowe turbiny zawiera przymocowany do części obudowy zbiornik, składający się z dwóch wykonanych z materiału ferromagnetycznego wydrążonych pierścieni, rozdzielonych szczeliną, przy czym pierścienie osadzone są na wykonanym z materiału ferromagnetycznego rdzeniu, na którym też wewnątrz pierścieni nawinięta jest cewka elektryczna, której końcówki są połączone najpierw przewodami z pierścieniami ślizgowymi umieszczonymi poza obudową na osadzonej na wale tulei izolacyjnej, a następnie przez szczotki i przewody elektryczne z biegunami zasilacza elektrycznego o regulowanym napięciu.

Korzystnym jest jeśli hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną według wynalazku charakteryzuje się tym, że brzegi pierścieni rozdzielone szczeliną są sfazowane.

PL 215 101 B1

Korzystnym jest również jeśli hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną według wynalazku charakteryzuje się tym, że jeden z pierścieni zaopatrzony jest w otwory, ułatwiające wypływ cieczy magnetycznej ze zbiornika przez szczelinę.

Zaletą hydrokinetycznego sprzęgła rozruchowego z cieczą magnetoreologiczną według wynalazku jest to, że komora dodatkowa ma kształt zbiornika umieszczonego w osi sprzęgła, a w miejsce dysz wylotowych zastosowano zawór magnetyczny utworzony przez bieguny elektromagnesu. Zawór magnetyczny jest zasilany prądem elektrycznym z zewnątrz, co pozwala na regulację ilość cieczy roboczej opuszczającej zbiornik w czasie rozruchu i wpływającej do przestrzeni roboczej sprzęgła. Regulacja ta odbywa się przez zmianę napięcia elektrycznego doprowadzanego do cewki elektromagnesu zaworu magnetycznego. Na skutek działania napięcia elektrycznego następuje tworzenie się w szczelinie zaworu, znajdującej się między biegunami elektromagnesu, łańcuchów cząstek magnetycznych, wchodzących w skład cieczy magnetoreologicznej, utrudniających lub uniemożliwiających przepływ cieczy magnetoreologicznej przez szczelinę zaworu. Wzrost napięcia elektrycznego powoduje wzrost oporów przepływu cieczy magnetoreologicznej w szczelinie zaworu magnetycznego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat budowy hydrokinetycznego sprzęgła rozruchowego z cieczą magnetoreologiczną według wynalazku.

Hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną według wynalazku zawiera zamocowaną na wale silnika elektrycznego 2 dwuczęściową obudowę 1 i 7, w której wnętrzu zamocowane jest koło łopatkowe pompy 3 oraz umieszczone jest koło łopatkowe turbiny 13 osadzone na wale 12 poprzez łożyska 8 i 9 uszczelnione pierścieniami uszczelniającymi 10 i 11. We wnętrzu zestawu koło łopatkowe pompy 3 - koło łopatkowe turbiny 13 zawiera przymocowany do części obudowy 1 zbiornik, składający się z dwóch wykonanych z materiału ferromagnetycznego wydrążonych pie rścieni 4 i 5, rozdzielonych szczeliną 22, przy czym pierścienie 4 i 5 osadzone są na wykonanym z materiału ferromagnetycznego rdzeniu 6, na którym też wewnątrz pierścieni 4 i 5 nawinięta jest cewka elektryczna 14, której końcówki 15 są połączone najpierw przewodami 16 z pierścieniami ślizgowymi 17 umieszczonymi poza obudową 1 i 7 na osadzonej na wale 2 tulei izolacyjnej 18, a następnie przez szczotki 19 i przewody elektryczne 20 z biegunami zasilacza elektrycznego o regulowanym napięciu 21. Szczelina 22 pomiędzy pierścieniami 4 i 5 pełni funkcję zaworu, przez który ciecz magnetoreologiczna, wypełniająca sprzęgło hydrokinetyczne, wypływa ze zbiornika. Brzegi pierścieni 4 i 5 tworzące szczelinę 22 są sfazowane w celu zwiększenia natężenia pola magnetycznego w szczelinie. W pierścieniu 5 znajdują się otwory 23 w celu uniknięcia powstawania podciśnienia w zbiorniku, utrudniającego wypływ cieczy magnetoreologicznej przez szczelinę 22.

Claims (3)

1. Hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną zawierające zamocowaną na wale silnika elektrycznego dwuczęściową obudowę, w której wnętrzu zamocowane jest koło łopatkowe pompy oraz umieszczone jest koło łopatkowe turbiny osadzone na wale poprzez łożyska uszczelnione pierścieni uszczelniającymi, znamienne tym, że we wnętrzu zestawu koło łopatkowe pompy (3) - koło łopatkowe turbiny (13) zawiera przymocowany do części obudowy (1) zbiornik, składający się z dwóch wykonanych z materiału ferromagnetycznego wydrążonych pierścieni (4 i 5), rozdzielonych szczeliną (22), przy czym pierścienie (4 i 5) osadzone są na wykonanym z materiału ferromagnetycznego rdzeniu (6), na którym też wewnątrz pierścieni (4 i 5) nawinięta jest cewka elektryczna (14), której końcówki (15) są połączone najpierw przewodami (16) z pierścieniami ślizgowymi (17) umieszczonymi poza obudową (1 i 7) na osadzonej na wale (2) tulei izolacyjnej (18), a następnie przez szczotki (19) i przewody elektryczne (20) z biegunami zasilacza elektrycznego o regulowanym napięciu (21).

2. Hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną według zastrz. 1, znamienne tym, że brzegi pierścieni (4 i 5) rozdzielone szczeliną (22) są sfazowane.

3. Hydrokinetyczne sprzęgło rozruchowe z cieczą magnetoreologiczną według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że pierścień (5) zaopatrzony jest w otwory (23), ułatwiające wypływ cieczy magnetycznej ze zbiornika przez szczelinę (22).