SE443206B - Automatiskt tillslagbar koppling - Google Patents

Description

'7906013-3 10 15 20 25 30 35 2 Den beskrivna kopplingen har fungerat väl upp till stora vridmoment. När kopplingen skall vara i stånd att över- föra mycket stora vridmoment och kopplingsstjärnan i mot- svarande mån är kraftigt dimensionerad, kan kopplingsstjär- nans masströghet emellertid bli så stor, att i en första fas av tillslagsförloppet ett avsevärt vridmoment måste överföras genom kopplingen för att kopplingsstjärnan skall förskjutas så långt i axiell riktning, att i en andra fas av tillslagsförloppet den av kolven utövade och av denna till kopplingstjärnan överförda axiella kraften framkallar full- ständigt tillslag av kopplingen. Det i den första fasen er- forderliga vridmomentet står dock inte alltid till förfog- ande, exempelvis vid start av turbin-generatoraggregat_ Vidare finns det risk för att kopplingsstjärnan vid slutet av till- slagningen når sin av anslag bestämda ändställníng med för stor axialhastighet, varvid skador kan uppstå på själva kopp- lingen såväl som på de därav kopplade axlarnas lager till följd av kopplingsstjärnans och de med denna rörliga delarnas stora masströghct. Vid den kända kopplingen är det visser- ligen möjligt att låta kolven under tillslagningen förtränga tryckmedcl till en andra cylinderkammare, vilket kan bort- strömma genom ett strypställe, men det är svårt att inställa strypningen så, att den inte dessutom försvårar igângsätt- andet av tillslagningen.

Uppfinningen syftar därför till att skapa en själv- synkroniserande koppling, som kräver endast ett minimalt vridmoment för hela tillslagsförloppet, i synnerhet dess första fas, och detta även när den är utformad för överföring av stora vridmoment.

Detta ernås vid en koppling av ovan angivet slag genom att den utförs med de i kravets kännetecknande del an- givna särdragen.

Genom uppfinningen ernås, att det genom klinkspärrcn överförda vridmomentet behöver vara endast så stort, att vid det med stor stigníng utförda gängparet en axialkraft uppstår, vilken är just så stor, att den förmår förskjuta endast skruvmuffen axiellt, medan kopplingsstjärnan och där- 10 15 90 25 30 35 7906013-5 3 med kolven till att börja med förblir stilla. Skruvmuffen löper således före kolven, och därigenom frigörs vägen för tryckmedlet till cylinderkammaren innan kopplingsstjärnan börjar sin axialrörelse, så att ända från början den av tryck- medlet på kolven och genom denna på kopplingsstjärnan ut- övade kraften är ansvarig för den axiella förskjutningen av kopplingsstjärnan i tillslagsriktningen. Denna axialför- skjutning är dock styrd, enär tryckmedelsflödet_tíll cylinder- kammaren automatiskt stryps eller helt avbryts, när kolven löper före skruvmuffen.

Fördelaktiga konstruktiva utföranden av uppfinningen är angivna i kraven 2 och 3.

En utföringsform av uppfinningen beskrivs närmare i anslutning till ritningarna. _ Figur 1 visar isometriskt en uppskuren synkronkugg- koppling i frånslaget tillstånd.

Figurerna 2a - 2e visar axialsnitt genom synkronkugg- kopplingens synkroniserinrättning. Närmare bestämt visas denna i figur 2a i frånslaget tillstånd, i figur Zb i en för tillslag beredd ställning, i figur 2c under synkroniseringen, i figur 2d vid slutet av synkroniseringen och i figur Ze i tillslaget tillstånd.

Figur Sa visar ett avsnitt av figur 2a i större skala och figur 3b motsvarande avsnitt av figur 2e.

Den visade synkronkuggkopplingen har en ingångskopp- lingshalva 12, som är fast förbunden med en drivmaskin, t.ex. en gasturbin, en på fast axiellt avstånd från ingångskopplings- halvan 12 anordnad utgångskopplingshalva 14, som är fast för- bunden med en driven maskin, t.ex. en generatør, och en mel- lan kopplingshalvorna axiellt förskjutbart anordnad kopplinge- stjärna 16. Kopplingsstjärnan 16 har en yttre kuggkrans 18 med raka kuggar, vilken är ständigt i ingrepp med en mot- svarande inre kuggkrans 20 på ingångskopplingshalvan 12: och en andra yttre kuggkrans 22 med raka fasade kuggar, vilken kan bringas i ingrepp med en inre kuggkrans ZH med raka fasade kuggar på utgångskopplingshalvan lä genom axiell för- skjutníng av kopplingsstjärnan 16. Kopplingsstjärnan 16 är 7906013-3 10 15 20 25 30 35 U förbunden med en hydraulisk styranordníng 30 genom en skjut- ring 28 och en stång 28.

När kopplingen är frånslagen (fig. 1, 2a, 3a), stödes och centreras kopplingsstjärnan 16 dels av kuggkransarna 18 och 20, dels av ett på ingångskopplingshalvan 12 koaxi- ellt fäst stödrör 32. Det senare har i detta syfte en cen- trerbom 3H, som samverkar med ett avsnitt 36 av minskad dia- meter hos en axiell borrning i kopplingsstjärnan 16, så länge kopplingen inte är tillslagen. När kopplingen är tillslagen, stöds och centreras kopplingsstjärnan dels av kuggkransarna 18 och 20, dels av kuggkransarna 22 och ZH, medan stödet vid centrerbommen 3H är upphävt (fig. 2e och 3D).

I det inre av utgångskopplingshalvan 1H är urspar- ningar 38 upptagna, vilka upptar var sin klinka H0, som,stöder mot ursparningens vägg med en på dess utsida utformad vipp- kant H2. Klinkorna H0 samverkar med en axiellt förskjutbar skruvmuff HH, som på sin yttre omkrets har en spärrtandkrans 46, vars tänder har större eller mindre vinkelavstånd från varandra än ursparningarna 38 och därmed klinkorna H0. Pro- dukten av antalet H0 och antalet tänder i spärrtandkransen H6 i kuggkransarna 20 och 22. Följ- 20 och 22 alltid bringas i in- är lika med antalet kuggar aktligen kan kuggkransarna grepp när en klinka H0 har snäppt in bakom en tand i tand- kransen H6.

Varje klinka H0 är försedd med en vid utgångskopp- lingshalvan 14 i väsentligen radiell riktning stödd tryck- fjäder #8, som strävar att trycka klinkan i ingrepp med spärrtandkransen H6. Massan av varje klinka 40 är så för- delad med avseende på vippkanten 42, att klinkorna under inverkan av den vid högt varvtal hos utgångskopplingshalvan lä uppträdande centrifugalkraften strävar att övervinna tryckfjädrarnas 48 krafter, lyftas från spärrtandkransen H6 och sålunda undgå varje kontakt med skruvmuffen HH. I På skruvmuffen NU är invändigt utformad en med stor stigning utförd gängning 50, som ingríper i en motsvarande yttre gängning 52 på en skiva 54. Denna är medelst en bär- axel 56 fast förbunden med stödröret 32 och över detta med ingångskopplingshalvan 12. Skruvmuffen 4H, som således å ena 10 15 20 25 30 35 7906013-3 5 sidan över gängningarna 50 och 52 är centrerad i förhållande till stödröret 32, har å andra sidan en rörformig axiell för- längning 58, som är axiellt förskjutbart styrd vid stödröret och tillsammans med denna begränsar ett ringformigt servo- cylinderrum 60. På den axiella förlängningen 58 är en ring- formig följarkolv 62 anordnad axicllt förskjutbar, och denna går med sina ena ände in i servocylinderrummet 60 och har vid sin andra ände en krage 64, som ingripcr i ett ringspår 66 på den rörformiga förlängningen 58. Éingspåret 66 är bredare än kragen 6H, så att det möjliggör och begränsar de axiella rörelserna av följarkolven 62. ' Kopplingsstjärnan 16, stödröret 32 och den axiella förlängningen 58 av skruvmuffen HH har inloppskanaler 68, genom vilka olja, som tillförs från ett smörjmedelssystem genom kopplingsstjärnans 16 skjutring 26, kommer till ett yttre ringformigt styrspår 70 på förlängningen 58 i varje möjlig axiell ställning av skruvmuffen 44. Det yttre styr- spåret 70 samverkar med ett i följarkolven 62 upptaget inre styrspår 72, som genom kanaler 7H i följarkolven 62 står i förbindelse med servocylinderrummet 60.

Följarkolven 62 har en yttre fläns 76, som samverkar med en inre skuldra 78 i en på kopplingsstjärnan 16 fäst med- bringarhylsa 80, så att följarkolven kan medbringa kopplings- stjärnan 16 axiellt i tillslagsriktningen. l det följande beskrivs kopplingens funktion utgående från det tillstànd där den drivande maskinen och därmed även ingångskopplingshalvan 12 står stilla och kopplingen är fränslagen, d.v.s. kuggkransarna 22 och 20 är ur ingrepp (fig. 1, 2a och 3a). Den hydrauliska styranordningen 30 ut- övar en sådan åt vänster (enligt ritningarna) riktad kraft på skjutringen 26, att kopplingsstjärnan hålles i frånslaget läge. I enlighet därmed trycker den på kopplingsstjärnan fästa medbringarhylsans 80 skuldra 78 följarkolvens 62 fläns 76 mot stödrörets 32 närliggande ändyta. Följarkolven 62 håller därför med sin krage SH fast skruvmuffen Hk i axiell riktning. Den under tryck genom skjutringen 26, kanalerna 68, styrspâren 70 och 72 och kanalerna 7H till servocylinder- 7906013-3 10 15 20 25 30 35 6 rummet 60 kommande oljan utövar på följarkolven 62 en kraft, som visserligen motverkar styranordningens 30 hållkraft, men _ är väsentligt mindre, så att kopplingen förblir frånslagen enligt fig. 1, 2a, Sa. Nu antages, att den maskin, som är fast förbunden med utgângskopplingshalvan ln, och därmed utgångskopplingshalvan själv, redan roterar med normalt driftvarvtal. De medroterande klinkorna 40 är lyfta frân spärr- tandkransen 46, enär den på klínkorna verkande centrifugal- krafixniär betydligt större än tryckfjädrarnas H8 kraft. Det förekommer således ingen som helst friktionskontakt mellan kopplingens stillastående och roterande delar. _ Om drivmaskinen skall kopplas till den drivna maskinen, reducerar man å ena sidan den drivna maskinens varvtal och driver å andra sidan drivmaskinen med ett tämligen lâgt,varv- tal av exempelvis 100 r/min. Om drivmaskinen är exempelvis en gasturbin, sker denna drift vanligen med en hjälpdriv- motor. Styranordningen 30 kopplas exempelvis medelst en elektromagnetventil så att den genom skjutringen 26 på kopp- lingsstjärnan 16 i frånslagsriktningen utövade hållkraften reduceras och blir mindre än den hydrauliska kraft, som verkar på följarkolven 62 i tillslagsriktningen. Det i servocylinder- rummet 60 rådande oljetrycket skjuter följarkolven 62 i rikt- ning mot utgångskopplingshalvan 14, varvid följarkolven med sin fläns 76 trycker mot medbringarhylsan 80 och därmed för med sig hela kopplingsstjärnan 16. Denna rörelse överförs genom skjutringen 26 och stången 28 till styranordningen 30.

Till att börja med tar skruvmuffen 44 inte del i den beskrivna förskjutningen av följarkolven 62, enär följar- kolvens 62 krage 6H har ett axiellt spel i den rörformiga förlängningens 58 ringspår 66. Följarkolven 62 förskjuts därför först endast så långt i tillslagsriktningen, att styr- späret 72 inte längre står emot styrspåret 70, varvid olje- tillförseln till servocylinderrummet 60 bryts. Mellan styr- anordningens 30 i frânslagsriktningen verkande kraft och följarkolvens 62 i tillslagsriktningen verkande kraft in- ställer sig en jämvikt. Kopplingen är nu i beredskapsställ- ning (fig. 2b). 10 15 20 25 30 35 7906013-3 7 Om den maskin, som skall drivas över synkronkugg- kopplingen, retarderas ytterligare, nås till sist ett varv- tal, vid vilket tryckfjädrarnas M8 kraft övervinner den på klinkorna H0 verkande centrifugalkraften och trycker klinkorna mot spärrtandkransen H6 tills slutligen någon av klinkorna snäpper in bakom en tand i spärrtandkransen. Om varvtalet hos den maskin som skall drivas sjunker ytter- ligare, underskrider det till sist drivmaskinens varvtal.

Till följd därav löper den på bäraxeln 56 fästa skivan 54 förbi skruvmuffen HH, som å sin sida hindras att löpa förbi utgångskopplingshalvan 14 av den insnäppta klinkan 40. Där- vid uppstår i gängparet 50 och 52 en i tillslagsriktningen verkande axiell kraft, som skjuter skruvmuffen UU i riktning mot utgångskopplingshalvan 14, närmare bestämt rent axiellt relativt denna, men under skruvrörelse relativt skivan 54 och 16 i motsvarighet till Och 52. Till följd nu med förlängningen därmed även relativt kopplingsstjärnan stigningen i de branta gängningarna 50 av den axiella rörelsen av skruvmuffen 58, medan följarkolven 62 alltjämt är stilla, kommer styr- spåren 70 och 72 åter mot varandra, så att olja ånyo kan ström- ma in i servocylinderrummet 60 (fig. Zc). Detta har till följd, att följarkolven 62 åter förskjuts i tillslagsrikt- ningen, tills oljeflödet till servocylinderrummet 60 åter avbryts (fig. 2d).

Den strypverkan, som uppstår mellan styrspånflß 70 och 72 kanter, har för enkelhets skull utelämnats ovan. I verk- ligheten har denna strypverkan till följd, att följarkolven 62 inte rör sig stegvis utan kontinuerligt och därvid konti- nuerligt för fram kopplíngsstjärnan 16 efter skruvmuffen UH.

Denna har i denna fas av tillslagsförloppet endast en styr- funktion att fylla. Kraften för förskjutning av kopplings- stjärnan 16 påläggs av oljan i servocylinderrummet 60, och sålunda alstras stora axiella förskjutningskrafter utan att klinkorna 40 och spärrtandkransen H6 belastas med något nämn- värt vridmoment.

Den beskrivna förskjutningen av kopplingsstjärnan 16 har till följd, att dess yttre kuggkrans 22 rör sig med 7906013-3 10 15 20 25 30 8 en skruvrörelse, vars stigning motsvarar gängningarna 50 och 52, in i utgângskopplingshalvans lä inre kuggkrans ZH.

Så snart ett förutbestämt axiellt ingrepp mellan kugg- kransarna 22 och 24 har nåtts, omkopplas den ovannämnda icke visade magnetventilen, varvid riktningen av den mekaniska kraft, som utövas av den hydrauliska styranordningen över stången 28 och skjutringen 26 på kopplingsstjärnan 16, om- kastas. Till följd därav accelereras kopplingsstjärnan ytter- ligare i tillslagsriktningen, tills kuggkransarna 22 och 24 är fullständigt i ingrepp (fig. 2e). Skruvmuffen HU har ingen funktion under denna sista fas av tíllslagsrörelšen och deltar inte heller i kopplingsstjärnans fortsatta axiella rörelse. Medbringarhylsans 80 skuldra 78 avlägsnar sig därför 62 fläns 75. _ drivmaskinen upp i hög hastighet, och där- belastas med sitt fulla drivmoment, enär från följarkolvens Därpå körs vid kan kopplingen skruvmuffen endast medroterar löst och klinkorna H0 inte längre belastas. Till följd därav kan klinkorna lyfta från spärr- tandkransen H6, så snart det varvtal, vid vilket den på klink- orna verkande centrifugalkraften blir större än tryckfjädrar- nas H8 krafter, har nåtts.

Trånslag av synkronkuggkopplingen kan utlösas vid varje godtyckligt varvtal på känt sätt genom att en omkopp- lingssignal tillförs den ovannämnda magnetventilen, så att tryckolja leds till styranordningens 30 frånslagssida och samtidigt tillslagssidan avlastas. Följden blir att styr- anordningen 30 över stången 28 och skjutringen 26 förskjuter kopplingsstjärnan 16 mot ingångskopplingshalvan 12, varvid kuggkransarna 22 och 2H kommer ur ingreppet. Följarkolven 62 skjutes tillbaka mot sin utgångsställning enligt fig. 1 och 2a av medbringarhylsan 80, varvid följarkolven 62 även tar med sig skruvmuffen HH medlelst kragen BH. r

Claims (3)

(11 10 15 20 25 30 7906013-3 ggTBNTkRAv 9

1. Automatiskt tillslagbar synkronkuggkoppling med hydraulisk tillslagsservoinrättning, innefattande en ingångs- kopplingshalva, en utgângskopplingshalva och en kopplings- stjärna, som via ett hävarmssystem är förbunden med en hyd- raulisk styranordning för styrning av kopplingsförloppet och som medelst en första kuggkrans är styrd axiellt för- Skjutbart på den ena av de med kuggar försedda kopplings- halvorna och medelst aiandra-kuggkrans är tillslagbar mot den andra kopplingshalvan, en kopplingstjärnan vid till- slag styrande skruvmuff, som över ett par med stor stigning utförda gängningar står i ingrepp med den ena kopplingshalvan och är anordnad att över en klinkspärr kopplas till den andra kopplingshalvan,varvid tillslagsservoinrättningen- innefattar en kopplingsstjärnan medbringande kolv, vars av skruvmuffen inledda förskjutning styr inloppskanalen till servocylinderrummet, för att hydrauliskt understödja kopp- lingens tillslagning, k ä n n e t e c k n a d av att till- slagsanordningen (62, 76, 68, 7u, Hu) är utformad som en efter- löpande följdstyrning, vid vilken kolven såsom följarkolv (62) under hydraulisk påverkan följer en glidförskjutning av den förelöpande skruvmuffen (UH), vilken är begränsat axiellt rörlig relativt kopplingsstjärnan (16) och kolven och medelst ett vid kolven anbragt styrspâr (72) öppnar och sluter in- loppskanalen (68, 7H) till servocylinderrummet (60).

2. Koppling enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att ett delavsnitt av inloppskanalen (68, 7h) sträcker sig genom en axiell förlängning (58) av skruv- muffen (4H), på vilken förlängning den som ringkolv utformade följarkolven (62) är styrd.

3. Koppling enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att följarkolven (62) är axiellt för:_ skjutbar i frånslagsriktningen relativt kopplingsstjärnan (16).