JPH0663547B2 - 流体供給回路およびそれを使用する流体力学的カツプリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体力学的カップリングのための流体供給回
路に関する。

（従来の技術） 本出願人は、自社の出願人であるフォイト ターボ ゲ
ーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー社の研
究開発用の資料の小冊子で社内資料番号Cr101におい
て、「フォィトのギヤ式変速ターボカップリング駆動装
置」（Voith Geared Variable−Speed Turbo Coupl
ing Drives）なる標題のもとに、流体力学的カップリ
ングのため流体供給回路について開示している。

この回路は、クーラーと、流れ制御装置と、流体力学的
カップリングから流体を受け、かつクーラーおよび流れ
制御装置を介して、カップリングへ流体を還流させる働
きをする流路および還流路と、前記制御装置の上流方向
で、前記流路および還流路に連結され、かつ前記流路お
よび還流路における圧力を制限する働きをする溢流バル
ブ装置と、前記流れ制御装置の上流方向で、前記流路お
よび還流路に連結される充填ポンプ用供給路とからなっ
ている。

全流体回路の目的は、動力を伝達する際、流体力学的カ
ップリングに生じるエネルギーロスによる熱を使うこと
と、また必要に応じて、例えば、カップリングスリップ
を変えるため（特に、２次速度を変えるため）、カップ
リングの充填速度を調節することである。

流体は、通常、何等特別のポンプ装置を用いず、流路お
よび還流路の中を循環している。言い換えれば、流体力
学的カップリング自体が、好ましくは、充填速度を調節
するために設けられた可動スコップチューブにより、流
体の循環を保証している。

別の実施例によると、カップリング用羽根車のポンプ作
用を使って、流体を、流路および還流路の中を流すよう
に構成されている。

カップリングが始動すると、関連の充填ポンプによっ
て、流路および還流路と、カップリングとが、流体で充
たされる。作動が通常の状態で行なわれている際、この
充填ポンプは、カップリングの充填速度が、増加するよ
うになる場合に限り、流体を回路へ送り込む必要があ
る。そのほか、それは、あらゆる流体のロスを補償する
ため、少量の流体の次の供給に対して働くだけである。

カップリングの充填速度が、スコップチューブを調節す
ることによって減速される場合、過剰の流体は、溢流バ
ルブ装置を介して、貯蔵容器へ流入され、必要に応じ
て、そこから、充填ポンプが、再び流体を汲み上げる。

上で述べたような流体回路は、流体力学的カップリング
を備える多くの駆動装置において、適切であるとされて
きた。ところが、例えば、ボイラー供給ポンプのよう
な、カップリングによって駆動される装置は、所望の安
定した速度で運転されないことが、よく観察される。

本出願人は、この原因は、通常作動の際、充填ポンプ
が、過剰の流体を回路に送り込んでしまい、その結果、
スコップチューブの搬送容量が、超過状態にさせられて
しまうことにあると断定した。

そのため、いつの間にか、カップリングの充填速度が、
極度に高く設定されてしまったり、カップリングが、溢
れ出さんばかりの状態になってしまうことが、頻繁に発
生する。

そこで、カップリングの溢出現象や、それに起因する速
度の不安定性という問題点を、充填ポンプからの供給路
にスロットル要素（ダイヤフラム、スロットルなど）を
設けて解消しようとする試みがなされてきた。

しかし、スロットル要素は、スロットルの断面が非常に
小さい場合にしか、所望通りに作動しない。そこで、始
動の際、言い換えれば、カップリングによって駆動され
る装置の準備期間、即ち、例えば、２次速度を大きくす
るため、引き続いてカップリングの充填速度を上げて行
く必要がある場合、スロットル要素を通る流体の流量が
足りなくなるという不便が生じてくる。別な言い方をす
れば、駆動されるべき装置の準備期間、即ち速度が所望
の大きさとなるまで、余りに多くの時間をとり過ぎてし
まう。

（発明の目的） 本発明の目的は、安定性の高い速度で作動するととも
に、始動時、ならびに、所望の大きさの速度が必要な場
合、できるだけ迅速に反応しうる流体力学的カップリン
グを提供することにより、上記問題点を解決することで
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、充填ポンプからの流体を受け、かつそ
の流体を、流体力学的カップリングへ移動させる働きを
する供給路と、前記供給路を通る流体の流量を制限する
べく、前記供給路に接続されるスロットル装置と、前記
供給路において、スロットル装置と並行に連結されるバ
ルブ装置であって、このバルブ装置およびスロットル装
置の下流方向で優勢になっている流体圧が閾値以下に下
がるのに応じて、自動的に開くように働き、それによっ
て、前記供給路における流体の流量を増大させうる働き
をするバルブ装置とからなる流体力学的カップリングの
ための流体供給回路が提供される。

本発明による好適実施例は、カップリングの溢出現象を
確実に防止できるばかりか、その迅速充填を保証する。
これが、早い調節動作および開始動作を達成するには、
必須要件である。

充填ポンプからの供給路に接続されるスロットル装置
は、カップリングの動作が静止している際、少量の注ぎ
量を補償するのに十分な、常に開いている最小流れ断面
を保証できる。

更に、高速充填バルブであるのが好ましく、かつ、スロ
ットル装置に並行に配置されるバルブ装置は、拡大され
た流れ断面が、大規模で、特に迅速な充填動作および調
節動作に対して、一時的に利用できることを保証する。

バルブ装置は、その出口のところで優勢になっている流
体圧に降下が生じると、自動的に開き、従って、充填ポ
ンプの入口のところで、供給路は、カップリングの流路
および還流路に連通される。

そのため、開始命令、即ち、２次速度を大きくする命令
に応じ、上述したカップリングのスコップチューブは、
その搬送速度および搬送圧がゼロになるよう、調節され
る。これは、流路および還流路における圧力降下によっ
てもたらされ、次に、この圧力降下が、バルブ装置を開
放するため、充填ポンプは、流路および還流路とカップ
リングとへ、大量の流体を速やかに送給できる。

（実施例） 本発明をより良く理解するため、以下、本発明の好適実
施例を、添付の図面を参照して、詳細に説明する。

流体力学的カップリングを（10）で示す。これは、例え
ば、電源（図示せず）を、可動駆動装置（同じく図示し
てないが、例えば、ボイラーの供給ポンプ）に結合する
のに使われる。

流体力学的カップリング（10）は、外部流体回路を有し
ている。この回路は、カップリング（10）の流体出口と
クーラー（13）とを連結している流路（12）と、流れ制
御バルブ（15）を介し、クーラー（13）とカップリング
（10）の流体入口とを連結している還流路（14）とから
なっている。

矢印（11）は、流体力学的カップリング（10）の充填速
度が、好ましくは、公知の可動スコップチューブ（図示
せず）により変えられることを示している。

既に挙げた文献Cr101から明らかなように、スコップチ
ューブに対する設定装置は、このスコップチューブの調
節と同時に、制御バルブ（15）の流れ断面を調節するカ
ムディスク（16）へと、機械的に結合するが好ましい。
しかし、場合によって、流れを調節しうる制御バルブ
（15）の代わりに、制御不能のスロットル、即ちダイヤ
フラムを使用してもよい。

溢液バルブ（17）は、回路の流路（14）に接続される。
このバルブ（17）は、流路（12）および還流路（14）に
おける圧力を制限する作用をし、かつ、その出口は、流
体溜め（18）に通じている。

充填ポンプ（19）は、必要に応じて、溜め（18）から流
体を吸い上げ、供給路（20）を介して、それを回路の還
流路（14）へ運んで行く。供給路（20）（20′）の還流
路に対する入口は、流れ制御バルブ（15）の上流方向に
置かれる。

一定の絞りアパーチャーを有するスロットル要素（21）
（スロットル、ダイヤフラムなど）は、供給路（20）
（20′）同士の間に連結される。

また、高速充填バルブ（22）も、スロットル要素（21）
と並行させて、供給路（20）（20′）同士の間に連結さ
れる。言い換えれば、必要に応じて、ポンプ（19）は、
高速充填バルブ（22）を介し、流体を還流路（14）へ送
給することができる。

充填ポンプ供給路（20′）における（従って、また、還
流路（14）における）スロットル要素（21）の下流方向
の圧力が優勢であるため、高速充填バルブ（22）の可動
バルブ本体（23）は、制御線（24）によって示される閉
位置の方向へ偏倚する。ばね（25）の力は、この圧力を
打消すように作用する。

このばね（25）は、バルブの出口、つまり、供給路（2
0′）および還流路（14）において優勢になっている圧
力が、一定の制限値以下に降下すると、高速充填バルブ
（22）を自動的に開放する。

上で説明したように、これは、カップリングのスコップ
チューブによって発生する圧力が、作動装置を加速され
るべく制御命令に応じて、回路の流路（12）および還流
路（14）の中で降下する際、特に起こる。

供給路（20′）および還流路（14）の圧力が、前記の制
限値以上になっている限り、高速充填バルブ（22）は閉
じている。

充填バルブ（19）には、遠心ポンプを使用するのが好ま
しい。もし、何かの理由で、ポンプの送出圧力が変動し
たとしても、高速充填バルブ（22）の開放を、この送出
圧力、言い換えれば、供給路（20）の上流部分の圧力と
関係なく、都合よく行なわせることができる。

つまり、充填ポンプの供給路（20）のところにおける圧
力が、点線による制御線（26）で示すように、高速充填
バルブ（22）を開くように作用する。そのため、圧縮ば
ね（25）を省くか、また、ある圧縮ばねを、反対側、つ
まりは、制御線（24）と同じ側に配置したりすることが
できる。

従って、出口における絶対流体圧に応答させる代わり
に、バルブ（22）を、入口と出口との間における圧力差
に応答させることができる。

バルブ（22）には、スロットル要素（21）の役目をする
通路を形成した可動バルブ部材を内蔵させることができ
るので、絞り装置および高速充填バルブを結合させ、単
一のバルブユニットとすることができる。

本発明は、前述の具体例に限定して解決されるものでは
なく、本発明の精神と範囲に反することなく、種々に変
更して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、充填ポンプを含め、本発明による流体力学的カ
ップリング、およびそれに使用される流体供給回路を示
す回路図である。 （10）……流体力学的カップリング （11）……矢印、（12）……流路 （13）……クーラー、（14）……還流路 （15）……制御バルブ、（16）……カムディスク （17）……溢流バルブ、（18）……流体溜め （19）……充填ポンプ、（20）（20′）……供給路 （21）……スロットル要素、（22）……高速充填バルブ （23）……可動バルブ本体、（24）……制御線 （25）……ばね、（26）……制御線

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体力学的カップリングのための流体供給
   回路であって、 前記流体供給回路が、 充填ポンプからの流体を受け、かつその流体を、流体力
   学的カップリングへ移動させる働きをする供給路と、 前記供給路を通って流れる流体の流量を制限するべく、
   前記供給路に接続されるスロットル装置と、 前記供給路において、前記スロットル装置と並行に連結
   されるバルブ装置であって、このバルブ装置およびスロ
   ットル装置の下流方向で優勢になっている流体圧が閾値
   以下に下がるのに応じて、自動的に解放させられ、それ
   によって、前記供給路における流体の流量を増大させう
   る働きをするバルブ装置 とからなることを特徴とする流体供給回路。
2. 【請求項２】流体力学的カップリングから流体を受け取
   り、かつそれを前記カップリングへ還流させる働きをす
   る流路および還流路を含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載の流体供給回路。
3. 【請求項３】流路および還流路に接続されるクーラーを
   更に含むことを特許請求の範囲第（２）項に記載の流体
   供給回路。
4. 【請求項４】流路および還流路に接続され、かつ、そこ
   における圧力を制限する働きをする溢流バルブ装置を更
   に含むことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項また
   は第（３）項に記載の流体供給回路。
5. 【請求項５】流路および還流路に接続される流れ制御装
   置を更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第（２）
   項乃至第（４）項のいずれかに記載の流体供給回路。
6. 【請求項６】溢流バルブ装置が、流れ制御装置の上流方
   向で、流路および還流路に接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（４）項または第（５）項に記載
   の流体供給回路。
7. 【請求項７】供給路が、流れ制御装置の上流方向で、流
   路および還流路に接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第（５）項または第（６）項に記載の流体供
   給回路。
8. 【請求項８】スロットル装置が、一定の絞りアパーチャ
   ーを有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   乃至第（７）項のいずれかに記載の流体供給回路。
9. 【請求項９】スロットル装置および溢流バルブ装置が、
   単一のバルブユニットに組み合わされていることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（８）項のいず
   れかに記載の流体供給回路。
10. 【請求項１０】溢流バルブ装置が、可動バルブ部材を備
    え、かつ、この部材は、それを貫通して形成される通路
    を有し、この通路が、スロットル装置としての役目たす
    ことを特徴とする特許請求の範囲第（９）項に記載の流
    体供給回路。
11. 【請求項１１】閾値が、絶対圧力値であることを特徴と
    する特許請求の範囲第（１）項乃至第（10）項のいずれ
    かに記載の流体供給回路。
12. 【請求項１２】閾値が、スロットル装置およびバルブ装
    置の上流方向で優勢になっている流体圧に対し測定され
    る相対的圧力値であることを特徴とする特許請求の範囲
    第（１）項乃至第（10）項のいずれかに記載の流体供給
    回路。
13. 【請求項１３】供給路に接続される充填ポンプを更に含
    むことを特徴とする特許請求の範囲第（１）乃至第（1
    2）項のいずれかに記載の流体供給回路。
14. 【請求項１４】充填ポンプからの流体を受け、かつその
    流体を、当該流体力学的カップリングへ移動させる働き
    をする供給路と、前記供給路を通って流れる流体の流量
    を制限するべく、前記供給路に接続されるスロットル装
    置と、前記供給路において、前記スロットル装置と並行
    に連結されるバルブ装置であって、このバルブ装置およ
    びスロットル装置の下流方向で優勢になっている流体圧
    が閾値以下に下がるのに応じて、自動的に解放させら
    れ、それによって、前記供給路における流体の流量を増
    大させる働きをするバルブ装置とからなる流体供給回路
    を備えることを特徴とする流体力学的カップリング。