ITTO940248A1 - Giunto idrodinamico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

Giunto idrodinamico

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un giunto idrodinamic con limitazione automatica di coppia, in particolare con gli elementi di cui al preambolo della rivendicazione Ί.

L'adozione di giunti idrodinamici con limitazione della coppia ovvero riduzione della coppia automatica nella regione di funzionamento con elevato scorrimento del giunto viene ricercata nella tecnica delle trasmissioni soprattutto là dove deve essere possibile un avviamento delicato senza strappi ed evitato un abbassamento del numero di giri della macchina motrice con un carico di.avviamento elevato. A questo fine è richiesto di influenzare la caratteristica del giunto in modo taleper cuila coppia trasmissibiledal giuntovengaabbassata durante la fase di avviamento ovvero nella regione di elevato scorrimento del giunto e venga così assicurato un avviamento della macchina motrice quanto pilipossibile senza carico.

Con le misure sino ad oggi note per l'ottenimento di un abbassamento della coppia, come ad esempio

(1) l'impiego di uri disco strozzatore

(2) una struttura di giunto con una camera di raccolta situata radialmerite all'interno, e

(3) una struttura di giunto con una camera di raccolta esterna (camera di ritardo)

potevano essere raggiunti soltanto risultati insoddisfacenti.

L'impiego di un disco strozzatore, che è disposto in direzione radiale nella regione del piano di separazione fra la girante di pompa e la girante di turbina e che si estende nella camera di accumulo situata radialmente all'interno e nella camera di lavoro situata radialmente all'esterno, determina soltanto una ridotta riduzione del carico di avviamento.

Un ulteriore inconveniente sostanziale nell'impiego di un disco strozzatore sta nell'intervento continuo del disco strozzatore nelle condizioni di flusso del circuito di lavoro e del conseguente sostanziale peggioramento dello scorrimento nominale nella regione di funzionamento a regirne. Una forma di attuazione con un disco strozzatore è illustrata ad esempio in G 8414 929.

Il giunto idrodinamico con limitazione automatica di coppia descritto in DE-AS 1218118 presenta radialmente all'interno della camera di lavoro una camera di raccolta anulare la cui ampiezza è circa pari a quella della camera di lavoro e la quale è in collegamento con la camera di lavoro attraverso un passaggio anulare situato nella parete della girante di.turbina. Oltre al passaggio dalla camera di lavoro verso la camera di raccolta situato nella girante di turbina è anche previsto un corrispondente passaggio nella girante di pompa, attraverso il quale il fluido può essere condotto dalla camera di raccolta nella camera di lavoro.Con questa disposizione viene assicurato il rapido riempimento del giunto con il venire meno della condizione d:i riposo. In funzione dei rapporti di numero di giri e dell'effetto della forza centrifuga, insorge, all'avviamento,un riempimento della camera di lavoro e,al rallentamento ovvero nella condizione di riposo,un parziale svuotamento della camera di lavoro verso la camera di raccolta.

Questa soluzione determina una riduzione del momento trasmesso in fase di avviamento nella regione di elevato scorrimento del giunto, tuttavia con questa forma di attuazione rifin si perviene ad un riempimento ed uno svuotamento della camera di lavoro prestabilito e dipendente dal tempo in funzione delle esigenze della catena motrice. La riduzione di coppia non può essere influenzata in modo prestabilito.

Un ulteriore svantaggio risiede nel fatto che la camera di raccolta è disposta radialmente all'interno nella camera di lavoro. I giunti che non vengono svuotati in condizione di riposo e che sono predisposti per la trasmissione di elevati momenti si sviluppano pertanto con un correspandente ingombro .in direzione radiale.L'impegno in termini diproduzione è molto elevato. Inoltre questa forma di attuazione non permette un successivo adattamento a diverse possibili combinazioni di conduttore e condotto, vale a dire, il giunto una volta fabbricato pud percorrere con un riempimento corrispondente soltanto una caratteristica di giunto. L'abbassamento di coppia non è variabile in modo corrispondente ai rapporti di numero di giri presenti.

Alla base dell'invenzione sta pertanto lo scopo di modificare la caratteristica nominale del giunto di un giunto fluidico idrodinamico del tipo sopra specificato con mezzi costruttivi semplici, in modo tale per cui durante la fase di avviamento nella regione di elevato scorrimento del giunto venga ridotta la trasmissione di coppia del giunto ovvero abbassata la coppia trasmissibile,vale a dire,che durante l'avviamento la macchina motrice possa essere scaricata rispetto alla macchina da avviare. Deve essere pertanto evitata la riduzione del numero di giri della macchina motrice.

Il problema viene risolto attraverso gli elementi caratterizzanti della rivendicazione 1. La predisposizione, nella regione del piano di separazione fra le parti sul lato della girante di pompa e sul lato della girante di turbina della camera di accumulo di un disco a forma di anello (disco anulare), che preferibilmente è integrato con la girante di pompa e presenta incavi nella regione del suo diametro interno ed esterno ed il cui raggio esterno può essere al massimo tanto grande quanto la distanza del limite situato radialmente all'esterno della camera di accumulo rispetto all'asse di simmetria del giunto, esclude l'influenza sulle condizioni di flusso nel circuito di lavoro..

Il disco anulare funge da disco dosatore soltanto durante la fase d:i. avviamento ovverosia nella regione di elevato scorrimento del giunto, quando ha luogo un deflusso del fluido di lavoro dalla camera di lavoro verso la camera di accumulo oppure viceversa.

Una forma di attuazione di un giunto idrodinamica con un disco disposto nel piano mediano fra la girante di pompa e di turbina, che pub estendersi in direzione radiale fino al raggio esterno di una camera d:i. accumulo sul lato della girante di pompa è descritto nell'US-A-3173260; tuttavia con una tale forma di attuazione il problema da affrontare non pub essere risolto in alcun modo.La forma diattuazione descritta nell'US-A-3 173 260 presenta soltanto una camera di accumulo sul lato della girante di pompa. La camera di accumulo situata sul lato della girante di pompa è delimitata in direzione radiale rispetto alla girante di turbina dal disco configurato e fungente da disco strozzatore. La palettatura della girante d.i turbina si estende in direzione radiale nella regione del disco strozzatore ovvero ildisco strozzatore sporge nella palettatura della girante di turbina, per cui il flusso viene influenzato in modo continuo dal disco strozzatore. Con questa forma di attuazione del giunto e la configurazione del disco strozzatore, a differenza della forma di attuazione secondo l'invenzione,può essere soltanto evitata una riduzione indesiderabilmente elevata della coppia nella regione dei valori medi di scorrimento tramite un innalzamento della capacità di trasmissione del giunto in questa zona, mentre nella regione di elevato scorrimento del giunto viene perseguito soltanto un innalzamento della capacità di trasmissione del giunto,.

La Forma di attuazione secondo l'invenzione del giunto ovverosia la disposizione e la configurazione del disco di forma anulare ha come conseguenza il fatto che questo è efficace e determina una riduzione della coppia trasmissibile soltanto nella regione di avviamento, vale a dire nella regione di elevato scorrimento,mentre la regione difunzionamento a regime non viene influenzata daldisco anulare.Poiché ildisco anulare non sporge nelle giranti palettate, non si ha un effetto di disco di strozzamento.

La disposizione, secondo l'invenzione, degli incavi nella regione del diametro interno del disco anulare e nella regione del suo diametro esterno determina un'univoca separazione e. conduzione dei flussi. Tramite la disposizione e la grandezza degli incavi ovverosia del diametro interno del disco anulare, cioè la determinazione della grandezza delle sezioni di passaggio per il fluido di lavoro, il riempimento e lo svuotamento della camera di accumulo vengono pilotati in modo corrispondente al numero di giri della trasmissione ed al rapporta del numero di giri sfruttando l'effetto della forza centrifuga. Di particolare importanza è pertanto la relazione delle sezioni di afflusso e di riflusso.

Vantaggiosamente gli incavi sul diametro interno ed esterno del disco anulare sono realizzati con bordo aperto, il che conduce ad una. notevole semplificazione della lavorazione e pertanto ad enormi risparmi in termini di costo.

Grazie alla disposizione di un disco di forma anulare, preferibilmente parallelo al piano di separazione fra le parti di camera di accumulo sul lato della girante di pompa e di turbina, la camera di accumulo si può sviluppare in direzione assiale,. Viene pertanto evitato un ingrossamento del giunto in direzione radiale

La soluzione seconda l'invenzione verrà illustrata nel seguito sulla base delle figure.

Sono illustrati:

- nelle figure 1a e 1b. una rappresentazione schematica del giunto idrodinamico con un disco dosatore integrato con la girante dipompa in sezione longitudinale con la rappresentazione degli,andamenti dei flussi del fluido di lavoro nella regione di lavoro con elevato scorrimento del giunto e con lo scorrimento nominale;

- in figura 2, una forma di attuazione del disco dosatore; - in figura 3, le caratteristiche di giunto di un giunto idrodinamico convenzionale senza disco dosatore e di un giunto con disco dosatore integrato.

Le figure 1 .illustrano in sezione longitudinale un giunto idrodinamico.Nella figura 'la sono rappresentate le condizioni di flusso durante la fase di avviamento ovverosia nelle regioni di funzionamento in cui il giunto funziona con elevato scorrimento. Una girante di pompa 3 collegata con un albero qui non rappresentato ed una girante di turbina 2 che è collegata con uri albero condotto 1 formano l'uria con l'altra una camera interna 4 di forma anulare. Le parti palettate delle singole giranti formano l'uria con l'altra una camera di lavoro 4a di forma toroidale, che si trova radialmente all'esterno nelle camere interne di forma anulare..

In posizione radialmente interna nelle camere di forma anulare 4 si trova una camera di accumulo 4b, che s.i suddivide nella regione delpiano di separazione Ifra la girante dipompa 3 e la ruota di turbina 2 in una parte di camera di accumulo 6 sul lato della girante di pompa ed in una parte di camera di accumulo 5 sul lato della girante di turbina.Un disco dosatore 7 è integrato tramite più collegamenti a vite 8 sul raggio r rispetto all'asse di simmetria II sulla girante di pompa 3. Il disco dosatore 7 presenta, con le superfici 9 sul suo diametro interno d1 una distanza, che preferibilmente viene mantenuta molto piccola, rispetto al mozzo della girante di turbina con ildiametro dnm,alfine di evitare logoramento,vale a dire dnm t; diverso da d1. Nella regione del suo diametro esterno dm il disco dosatore 7 si trova nella regione del bordo inferiore della palettatura 10 della girante di pompa 3. Il disco dosatore presenta nella regione del suo diametro interno ed esterno d1 e dm incavi 11a e 11b, che preferibilmente sono a bordo aperto. Le dimensioni degli incavi 11a e 11b e le distanze fra loro vengono stabilite in modo corrispondente alla riduzione di coppia desiderata,, vale a dire del comportamento temporale desiderato per il riempimento e lo svuotamento della camera di lavoro..

Nella regione di elevato scorrimento del giunto, dunque all'avviamento ed al rallentamento, vale a dire nella regione dei rapporti di numero di giri pii bassi fra la girante di pompa-e di turbina la conduzione del flusso si realizza attraverso le singole parti di camera di accumulo 5 e 6 della camera di accumulo 4b. Durante la fase di avviamento, con il giunto riempito, la camera di accumulo 4b è piena. Una parte del fluido di lavoro si trova nella parte di camera di accumulo sul lato della pompa e l'altra nella parte di camera di accumulo 5 sul lato della girante di turbina. In funzione del rapporto di numero di giri fra la girante di pompa e la girante di turbina e con l'entità della forza centrifuga che dipende dal numero di giri, il fluido di lavoro viene portato dalla parte di camera di accumulo 6 sul lato della girante di pompa verso la camera di lavoro 4a attraverso gli incavi Ha sul diametro esterno dm del disco dosatore.. La grandezza ed :il mimerò delle sezioni degli incavi determina la portata di fluido di lavoro per unità di tempo in modo corrispondente al rapporto di numero di giri presente.

Durante il rallentamento, così come rappresentato tramite Frecce, il fluido di lavoro viene condotto attraverso la camera di accumulo 46. Per effetto della riduzione delle forze centrifughe il fluido di lavoro fluisce nella camera diaccumulo 46b situata radialmente all'interno e viene portata in modo dosato attraverso gli incavi 11b alla parte di camera di accumulo 6 sul lato della girante di pompa. Qui ha luogo una deviazione di flusso»

La figura 1b fa vedere il giunto idrodinamico della figura la con l'andamento dei flussi rappresentato nel funzionamento nominale, vale a dire nel punto di funzionamento in cui il giunto opera con lo scorrimento più basso ed il grado di efficacia più elevato. Sono stati utilizzati gli stessi numeri di riferimento della figura 1a.

Da questa figura risulta chiaro che nel funzionamento nominale il flusso del fluido di lavoro nella camera di lavoro 4a rimane non influenzato dal disco dosatore 7. Il disco dosatore 7 è efficace soltanto nella regione di avviamento ovvero nelle regioni di elevato scorrimento del giunto.

Nel funzionamento nominale del giunto, vale a dire con scorrimento nominale, quasi tutta la corrente di flusso circola sul cammino più corto fra le due giranti palettate,vale a dire nella camera di lavoro 4a. Con una corretta configurazione di questo punto di funzionamento risulta un rapporto di numero di giri massimo fra conduttore e condotto.

Con un numero di giri che diminuisce e pertanto con un effetto di forza centrifuga sul fluido di lavoro che diminuisce viene Favorito il lavaggio e riempimento della camera di accumulo 4h,.La quantità di fluido che si trova nella camera d.i accumulo 4b risulta pertanto dipendente dalle sezioni di afflusso e di deflusso degli incavi 11a e 11b e dai rispettivi rapporti di numero d:i giri.

La figura 2 riproduce una possibilità di attuazione di un disco dosatore 7 corrispondente alla figura 2, visto da destra. Il disco dosatore 7 è un disco realizzato con forma anulare e presenta sul suo diametro interno d1 e sul suo diametro esterno dm incavi 11a e 11b. Questi incavi 11a e 11b sono a bordo aperto? essi sono disposti ad un angolo alfam e alfa1. l'uno rispetto all'altro e presentano qui una forma quadrangolare. Sussiste anche la possibilità di realizzare gli incavi con forma ad arco di cerchio.

Gli incavi 11a nella regione del diametro esterno possono giacere con gli incavi 11b nella regione del diametro interno di su un asse mediano degli incavi 1m cosi come rappresentato nella figura. Gli angoli di distanziamento alfam e alfa1 sono pertanto di pari ampiezza.Esiste tuttavia anche la possibilità che gli angoli di disiansiamente·alfam ed alfa1 siano di grandezze diverse. Gl i incavi 11a e 11b non giacciono pert:anta più su un asse mediano degli incavi 1m ma sono disposti reciprocamente sfalsati„

Le distanze fra i ingoli incavi ovvero il loro numero su un raggio intorno all'asse mediano del disco e le dimensioni delle sezioni determinano :i.n modo corrispondente al rapporto di numero di giri presente la quantità di fluido che viene portata alla camera di lavoro e alla camera di accumulo.

La relazione delle sezioni di afflusso e di deflusso una rispetto all'altra viene fissata in modo corrispondente alle prestazion desiderare,rispettivamentea seconda della rapidità desiderata del riempimento e dello svuotamento.

I fori 14 servono per il fissaggio del disco dosatore tramite un collegamento a vite preferibilmente sulla girante di pompa 3,

I disco dosatore qui descritto è facilmente fabbricabile tramite tranciatura,,Sarebbe sotto un altro aspetto ipotizzabile in presenza di incavi con forma quadrangolare, la possibilità d.i ritagliare i lati degli incavi 12 e 13 nel disco anulare a partire da un anello completo nella regione del suo diametro interno ed esterno e ribordare il materiale contenuto fra i lati. Il materiale ribordato può quindi essere utilizzato come elemento conduttore. Preferibilmente gli elementi conduttori nella regione del diametro interno d1 del disco dosatore 7 sono rivolti nella regione della camera di lavoro 6 sul lato della girante di pompa e gli elementi conduttori nella regione del diametro esterno da nella parte di camera di lavoro 5 sul lato della girante di turbina.

La figura 3 illustra, oltre alla caratteristica di giunto K1, così come viene al momento ottenuta con giunti convenzionali, la caratteristica di funzionamentoK2 ottenuta con il disco dosatore secondo l'invenzione. Sulla base della caratteristica di giunto K2 risulta chiaro che il disco dosatore è efficace soltanto nelle regioni di elevato scorrimento,vale a dire nella regione del rapporto di numero di giri più basso. La regione di funzionamento a regime del giunto, qui indicata come regione B, risulta non influenzata dall'effetto del disco dosatore., E' tuttavia chiaramente riconoscibile l'abbassamento della coppia trasmissibile durante la fase di avviamento, la prima parte A della regione di funzionamento principale C„ Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione è possibile sostituire il disco dosatore di un giunto, e cioè, tramite variazione delle sezioni degli incavi riguardo alle dimensioni ed al numero si possono realizzare diversi abbassamenti di coppia a seconda delle rispettive esigenze. Con la parte di camera di accumulo sul lato della girante dì pompa maggiorata ed un disco dosatore è dunque realizzabile non soltanto una possibilità di combinazione.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Giunto idrodinamica con l imitazione automatica di coppia con i seguenti elementi.:: 1.1 una girante di pompa (3) ed una girante di turbina (2) formano l'una con l'altra una camera interna (41 di forma anulare; 1.2 una parte palettata della girante di pompa ed una.parte palettata della girante di turbina formano l'una con l'altrauna camera di lavoro (4a) di forma toroidale,·disposta radialmente all'esterno nella camera interna di forma anulare (4); 1.3 radialmente all'interno della camera interna di forma anulare (4) è prevista una camera di accumulo (4b); 1.4 la camera eli accumulo (4b) è suddivisa in una parte di camera di accumulo (5) sul lato della girante di turbina ed in una parte di camera di accumulo (6) sul lato della girante di pompa; 1.5 nella regione del piano di separazione (D fra la girante di pompa (3) e la girante di turbina (2) è previsto un disco anulare (71; caratterizzato dai seguenti elementi: 1.4 il disco anulare ()1è disposto all'interno della camera di accumulo (4b); 1.7 il disco anulare (71presenta degli incavi (11a,11b) nella regione del suo diametro interna (d1)e delsuo diametro esterno (dm).
2. 2. Giunto idrodinamico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che gli incavi (11a, 11b) sul diametro interno ed esterno del disco anulare sono a bordo aperto.
3. 3. Giunto idrodinanico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che gli incavi (11a, 11b) presentano una forma quadrangolare.
4. 4. Giunto idrodinamico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che gli incavi (11a, 11b) presentano la forma di almeno un arca di cerchio.
5. 5. Giunto idrodinanico secondo una delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il disco anulare (7) è integrato nella girante di pompa (3).
6. 6. Giunto idrodinanico secondo una delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto che la parte di camera di accumulo (6) sul lato della girante di pompa si sviluppa in direzione assiale con dimensioni maggiori rispetto alla parte di camera di accumulo (5) sul lato della girante di turbina.