本实用新型为一种具有远动调速机构,并将驱动电机、液力偶合器及伺服电机连为一体的小型调速液力偶合器,属于液力传动元件范畴。
调速液力偶合器是一种节能产品,将它安装在电机与风机(或水泵)之间,只要无级地改变调速液力偶合器勺管的位置,就可无级地改变风机(或水泵)的风量(或水量)。由于风机(或水泵)的轴功率与转速的三次方成正比,所以采用变速的调节方法来取代目前普遍的使用的闸板(或阀门)节流的方法,就能节约大量电能。现有的小型调速液力偶合器在结构上存在一些问题,给推广应用带来困难。
现有的小型调速液力偶合器结构如图4所示,它属于无支承结构及形式,整机重量由驱动电机输出轴和工作机的输入轴或附加轴承座承受。偶合器的旋转外壳体[31]作为储油筒体,工作液体经伸缩勺管[36]空套在涡轮轴[32]上的导流座[33]和进油腔体[35]进入工作腔。依靠手动操纵手柄[34]调节勺管于不同位置形成不同的进油量来实现启动和无级调速的目的。这种结构的偶合器有以下缺点(1)由于导流座[33]、涡轮轴[32]和旋转外壳[31]之间没有定位基准,同心度和轴向位置均不能够确保;(2)工作腔的充液线路长,导流座和进油腔结构较为复杂,径向间隙和轴向间隙大,因而工作液的内漏量大;(3)涡轮轴输出端不能承受径向负荷,与工作机相联接时通常要附加轴承座;(4)应用时电机----液力偶合器----附加轴承座(或工作机)三者分别安装在基础上,需要基础大,轴向尺寸长,安装调整困难;(5)由于偶合器的外壳体为旋转件,用手动操纵启动和调速时,操纵手柄离旋转外壳很近,安全性差,同时也不能够实现远距离自动控制。
本实用新型的目的是在原有小型调速液力偶合器的基础上设计偶合器的固定外壳体,将驱动电机、新型结构的液力偶合器和伺服电机连为一个整体,用新的调速结构取代原有的调速结构,改变工作液从勺管进入工作腔的流道,缩短管路。同时将导流座固定在偶合器的固定外壳体上,成为一种体积小、重量轻、操纵安全和便于安装,工作液内漏量少,能实现远距离自动控制的液力元件。
本实用新型为进口调节式,由驱动电机[1]、液力偶合器[2]、伺服电机[15]连为一体组成。偶合器[2]的旋转件泵轮[9]、涡轮[7]、旋转壳体[11]、驱动盘[6]、输入法兰[5]、涡轮轴[13];固定件导流座[23]、勺管轴[21];摆动件勺管[10]和密封件[26]等均封闭在由外壳体[12]和端盖[25]构成的腔内。外壳体[12]上具有螺孔和定心止口[4]可将电机[1]固定在偶合器[2]的输入侧,电机轴通过平键与输入法兰[5]联接。旋转壳体[11]与泵轮[9]、驱动盘[6]、输入法兰[5]螺栓连接。涡轮[7]与涡轮轴[13]花键连接,泵轮[9]空套在涡轮轴[13]上。轴承座[22]固定在端盖[25]上,与导流座[23]螺栓连接。涡轮[7]通过涡轮轴[13]、输出法兰[19]或皮带轮[20]与工作机相联。旋转件的整机重量由驱动电机和调心轴承承受。勺管[10]与具有轴向孔和径向孔的勺管轴[21]相连,勺管轴[21]安装在具有环形腔[24]的导流座[23]的安装孔内,导流座[23]空套在涡轮轴[13]上。在涡轮轴[13]与导流座[23]之间有密封件[26]。涡轮轴[13]具有径向孔[29]和轴向孔[27]。工作液体可经勺管[10]、勺管轴[21]、导流座[23]的环形腔[24]和涡轮轴[13]的径向孔[29]、轴向孔[27]进入工作腔[28]。伺服电机[15]用螺栓固定在端盖[25]上,在伺服电机[15]的轴上装有螺杆[16],带拨叉的螺母[17]套在螺杆[16]上,摆动臂[14]与带拨叉的螺母[17]及勺管轴[21]相连,带动摆动件勺管[10]摆动。
本实用新型的工作原理是电机[1]带动泵轮[9]旋转,与之刚性连接的旋转壳体也随之同步旋转带动壳体中的液体旋转,形成液环,勺管未进入液环时,工作腔[28]中无液体,此时涡轮[7]静止不动,电机没有负载。当伺服电机[15]通过螺杆[16]、带拨叉的螺母[17]和摆动臂[14]及勺管轴[21]带动勺管[10]摆动,使勺管[10]进入液环时,旋转壳体中液体将沿着勺管[10]、勺管轴[21]、经导流座[23]的环形腔[24]和涡轮轴[14]的孔道[26、27]导入工作腔[28]。工作腔[28]中的液体通过喷液孔[8]不断地向旋转壳体腔内喷射,在工况稳定的情况下喷液量与勺管导入的充液量保持平衡。工作腔[28]中的液体在离心力的作用下,由泵轮[9]入口流向出口形成高压高速液流冲击涡轮[7]叶片使涡轮与泵轮同向旋转,液体又由涡轮[7]外缘流向内侧,再回到泵轮入口,如此循环,泵轮将电机的机械能转换为液体能,而涡轮又将液体能转换为机械能,由涡轮轴[13]将动力经输出法兰[19]或皮带轮[20]传递到工作机上。在涡轮轴[13]与导流座[23]之间设有金属密封环,内漏量很小。当勺管[10]伸至旋转壳体[11]的最外缘时,液环厚度最小,工作腔[28]将全部充满工作液,这时液力偶合器[2]传递力矩的能力最大,勺管处在不同的位置,工作腔中就会有不同的充液量,在不变的负载力矩下,就会有不同的涡轮转速,因此无级调节勺管的位置就可以无级调节负载(工作机)的转速。
本实用新型的特征是(1)设计了可安装电机的偶合器固定外壳,偶合器、驱动电机和伺服电机连为一个整体,同时将导流座固定在外壳体上,克服了原来的导流座与旋转件间没有定位基准,同心度及轴向位置不能够确保的缺点,使整机体积小,重量轻,工作液内漏小,便于安装,常规使用的寿命长。(2)新的调速结构使工作液体可由勺管经导流座、涡轮轴的孔道立即进入工作腔,大大减小流阻,提高调速的机动性。(3)用伺服电机及螺杆、螺母取代原有的手动操纵装置,可实现微调及远距离启动和自动控制。安全可靠。(4)由于在涡轮轴和工作机之间增加了调心轴承[18],使整机重量通过电机和调心轴承[18]由固定外壳体支承,便于安装使用。总之,本实用新型为一种具有非常好经济效益与实用价值的便于推广应用的理想的节能产品。
图1具有远动调速机构的液力偶合器的结构原理图图2勺管调节、控制管理系统结构图图3金属密封环结构图图4调速型液力偶合器结构原理图实施例
图1所示为本实用新型的结构总图,图中[1]驱动电机、[2]液力偶合器、[4]螺孔和定心止口、[5]输入法兰、[6]驱动盘、[7]涡轮、[8]喷液孔、[9]泵轮、[10]勺管、[11]旋转壳体、[12]外壳体、[13]涡轮轴、[14]摆动臂、[15]伺服电机、[16]螺杆、[17]带拨叉的螺母、[18]调心轴承、[19]输出法兰、[20]皮带轮、[21]勺管轴、[22]轴承座、[23]导流座、[24]环形腔、[25]端盖、[26]密封件、[27]轴向孔、[28]工作腔、[29]径向孔。
新型结构的液力偶合器是将偶合器的旋转件泵轮[9]、涡轮[7]、旋转壳体[11]、驱动盘[6]、输入法兰[5]、涡轮轴[13];固定件导流座[23]、勺管轴[21];摆动件勺管[10]和密封件[26]封闭在由外壳体[12]和端盖[25]构成的腔内。外壳体[12]上具有螺孔和定心止口[4]可将端盖带突缘的卧式电机[1]固定在偶合器[2]的输入侧,电机轴通过平键与输入法兰[5]联接。旋转壳体[11]与泵轮[9]、驱动盘[6]、输入法兰[5]螺栓连接。当电机旋转时带动泵轮[9]和旋转壳体[11]同步旋转,旋转壳体内的工作液形成液环。旋转件涡轮[7]与涡轮轴[13]花键连接,泵轮[9]空套在涡轮轴[13]上。轴承座[22]固定在端盖[25]上,与导流座螺栓连接。涡轮[7]通过涡轮轴[13]、输出法兰或皮带轮[19]与工作机相联。旋转件的重量由驱动电机和调心轴承承受。勺管[10]与轴向孔和径向孔的勺管轴[21]相连,勺管轴[21]安装在具有环形腔的导流座[23]的安装孔内,导流座空套在涡轮轴上。在涡轮轴[13]与导流座[23]之间有二个金属密封环[26],涡轮轴[13]具有径向孔[29]和轴向孔[27]。当勺管插入液环时,工作液体经勺管[10]、勺管轴[21]、导流座[23]的环形腔和涡轮轴[13]的径向孔、轴向孔进入工作腔,并经喷液孔喷回旋转壳体内,在工况稳定的情况下喷液量与勺管导入的充液量保持平衡。工作腔中的液体在离心力的作用下,由泵轮入口流向外缘出口(见
图1中箭头所示),形成高压高速液流冲击涡轮叶片使涡轮与泵轮同向旋转。涡轮带动涡轮轴旋转,将动力输出。由此,泵轮将电机的机械能转换为液体能,而涡轮又将液体能转换为机械能,实现动力的传递。
微型伺服电机[15]固定在端盖[25]上,在伺服电机轴上装有螺杆[16],带拨叉的螺母[17]套在螺杆[16]上,摆动臂[14]与带拨叉的螺母[17]及勺管轴[21]相连,当伺服电机[15]旋转时带动螺杆[16]旋转,带拨叉的螺母[17]在螺杆上移动,带动调节臂[20]通过勺管轴[21]使勺管[10]摆动,达到启动和无级调速的目的。
权利要求1.一种将驱动电机、液力偶合器和伺服电机连为一体的具有远动调速机构的液力偶合器,其特征是偶合器的旋转件泵轮[9]、涡轮[7]、旋转壳体[11]、驱动盘[6]、输入法兰[5]、涡轮轴[13],固定件导流座[23]、勺管轴[21],摆动件勺管[10]和密封件[26]等均封闭在由外壳体[12]和端盖[25]构成的腔内;外壳体[12]上具有螺孔和定心止口[4]可将电机[1]固定在输入侧,驱动电机轴通过平键与输入法兰[5]联接;旋转壳体[11]与泵轮[9]、驱动盘[6]、输入法兰[5]通过螺栓连接,涡轮[7]与涡轮轴[13]花键连接,泵轮[9]空套在涡轮轴[13]上;轴承座[22]固定在端盖[25]上,与导流座[23]螺栓连接;涡轮[7]通过涡轮轴[13]轴向固定支承在轴承座[22]上,轴向力由调心轴承[18]承受,涡轮轴通过输出法兰[19]或皮带轮[20]与工作机相联;勺管[10]与具有轴向孔和径向孔的勺管轴[21]相连,勺管轴[21]安装在具有环形腔的导流座[23]的安装孔内,导流座[23]空套在涡轮轴[13]上,涡轮轴与导流座之间有密封件[26],涡轮轴[13]具有径向孔[29]和轴向孔[27];工作液可经勺管[10]、勺管轴[21]、导流座[23]的环形腔[24]和涡轮轴[13]的径向孔[29]、轴向孔[27]进入工作腔[28];伺服电机[15]用螺栓固定在输出侧的端盖[25]上,在伺服电机[15]的轴上装有螺杆[16],带拨叉的螺母[17]套在螺杆[16]上,摆动臂[14]与带拨叉的螺母[17]及勺管轴[21]相连,带动摆动件勺管[10]摆动。
2.如权利要求1所述的具有远动调速机构的液力偶合器,其特征是,在所说的涡轮轴[14]与导流座[23]之间的密封件[26]为二个金属密封环。
专利摘要一种具有远动调速机构的液力偶合器,其特征是设计了偶合器的固定外壳体和端盖,偶合器的旋转件、固定件及摆动件均密封在其中,并可将驱动电机、液力偶合器和伺服电机及调心轴承座连为一个整体、整机重量由电机和调心轴承承受;采用新的调速结构在涡轮轴中心有贯通勺管和导流座及工作腔的孔道,使工作液体由勺管立即进入工作腔,用伺服电机取代原有的手动操纵装置,可实现远距离启动和自动控制风机、水泵无级调速。