专利名称：双传动链液力偶合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液力偶合器，尤其涉及一种可应用于冶金炼钢转炉除尘风机上的具有液力传动与齿轮传动的双传动链液力偶合器。
背景技术：
在现代工业生产中，某些大型机组有变速运行的要求，如转炉的一次除尘风机，与它配套的电动机的功率一般在2000KW左右，在转炉吹炼时，一次除尘风机需在1000rpm以上转速运行才能达到除尘效果和实现转炉煤气的回收；而在转炉装入铁水或出钢时，一次除尘风机在200rpm左右运行即可，也就是说在转炉不吹炼时一次除尘风机转速只要达到转炉吹炼时的1/5-1/10即可。转炉每炼一炉钢作为一个工作循环，周期在30分钟左右，为了节电，每一个工作循环一次除尘风机至少要作一次高速运行和一次低速运行。
在本发明之前，用于转炉一次除尘风机调速的装置主要是调速型液力偶合器和变频调速装置。调速型液力偶合器具有价格便宜、占地面积小、维修方便等优点，缺点是低速运行时效率低，约等于除尘风机转速与输入转速之比；另外，液力偶合器的输出转速只能达到输入转速的1/4左右(而不是所需的1/5-1/10左右)，且低速调速不太稳定，虽然将转速调低节约了大部分电能，但因转速低限偏高，造成一次除尘风机一部份电能无谓地消耗，而在传递这部分能量时，又有约3倍的电能消耗在传动油液的发热上。为了传动油液的降温又要消耗另一部分能量，所以调速型液力偶合器有节能效果，但不十分理想。变频调速具有高、低速运行效率均高、调速稳定等优点，但大功率变频调速系统价格昂贵、占地面积大、维修较困难，而且电机需采用变频电机，应用也受到限制，尤其是在老设备改造方面。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种既可实现高低速调节且调速稳定、高低速传动能自动切换、更加节能的双传动链液力偶合器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是在对现有调速型液力偶合器进行局部改造的基础上增加齿轮传动链和棘爪单向传动机构及其支撑。调速型液力偶合器承担高速传动及调速，齿轮传链承担低速定速传动，棘爪单向传动机构负责高、低速传动间的自动切换。
调速型液力偶合器为现有技术，本发明只对其供油和回油系统做了改进一是泵轮用于插回油管的辅助油腔内腔直径d2大于泵轮工作油腔直径d140mm，以便能在运行过程中导出泵轮中的全部传动油液；二是供油管路上增加了一个二位三通阀，当低速传动时传动油经该二位三通阀直接返回箱体内而不进入泵轮，从而不会产生无谓的电能消耗；三是采用了双油泵供油，以便升速时能向泵轮快速供油，提高响应速度。升速完成后，一个油泵停止运行，作为在线备用。
齿轮传动链由高速齿轮、传动轴、两个齿轮和低速齿轮及其支撑(如支撑用轴承)组成。在输入轴上装配有高速齿轮，传动轴通过两个轴承装配在箱体上，其中一个齿轮固定于传动轴上并与高速齿轮啮合，另一个齿轮固定于传动轴上并与低速齿轮啮合，低速齿轮套装在轴套上，输入轴的运动和能量通过2个齿轮传到低速齿轮上，总速比i＝4-16。
棘爪单向传动机构由低速齿轮、棘爪、弹簧、销和轴套组成。低速齿轮的内腔上有N个可供L个棘爪插入的棘爪齿槽，N是L的整数倍，而棘爪的转轴约束在轴套上，轴套用键固联于输出轴上。在传动时，低速齿轮与输出轴的旋转方向保持相同。
采用如上技术方案提供的双传动链液力偶合器与现有技术相比，其有益效果在于①高速传动为液力偶合器传动，效率与变频调速相当；②低速传动为齿轮传动，传动准确，效率高于变频调速；③具有调速型液力偶合器设备投资低的优点，只有变频调速的1/4左右；④占地面积与调速型液力偶合器相当，而比变频调速小；⑤维修方便，维修费用低，比变频调速简单。
图1为本发明所述的双传动链液力偶合器的结构示意图，亦为本发明的摘要附图。
图2为实行齿轮传动的低速齿轮、轴套、棘爪、弹簧、输出轴及键的相联关系示意图。
图3为所述双传动链液力偶合器的液力传动示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细描述。
如附图所示，所述双传动链液力偶合器由承担高速传动及调速的调速型液力偶合器、承担低速定速传动的齿轮传动链与棘爪单向传动机构三部份组成。其中调速型液力偶合器为已有技术，它是由箱体10、输入轴1、轴承2或3或4或12、涡轮5、泵轮6、输出轴13、回油管9及导管壳体11组成。输入轴1由轴承2、4支承，输出轴13由轴承3、12支承。泵轮6有工作油腔7，它有直径d1，泵轮6有辅助油腔8，它的内腔有直径d2，而且用于插回油管9的辅助油腔8内腔直径d2与工作油腔7直径d1之差大于40mm。齿轮传动链由高速齿轮14A、传动轴14D、齿轮14C或14E、低速齿轮14G组成，而棘爪单向传动机构由低速齿轮14G、棘爪15A、轴套15B及弹簧15D组成。高速齿轮14A装在输入轴1上，传动轴14D通过轴承14B、轴承14F装配在箱体10上，齿轮14D固定于传动轴14D上，且与高速齿轮14A啮合，齿轮14E固定于传动轴14D上，并与低速齿轮14G啮合，低速齿轮14G套装在轴套15B上。当输入轴1转动时带动高速齿轮14A转动，高速齿轮14A带动齿轮14C及传动轴14D转动，传动轴14D再带动齿轮14E转动，齿轮14E带动低速齿轮14G转动。由于齿轮14C的直径大于高速齿轮14A的直径、低速齿轮14G的直径大于齿轮14E的直径，所以低速齿轮14G的转速低于高速齿轮14A的转速，实现了转速降低。低速齿轮14G的内腔上有N(N≥1的整数)个可供L(L≥1的整数)个棘爪15A插入的棘爪齿槽，且N是L的整数倍。在轴套15B上亦有L个棘爪腔15C，在每个棘爪腔15C中装有弹簧15D，棘爪15A的转轴约束在轴套15B上，轴套15B用键15E固联在输出轴13上，输出轴13与轴套15B间装配的键15E起固定作用。
如图3所示，在箱体10内装有过滤器16A、16B，过滤器16A、16B的出口分别联油泵16C、16D的入口，油泵16C、16D的出口一支路联冷却器16E的入口，另一支路联安全溢流阀16G的入口，安全溢流阀16G的出口联通箱体10。冷却器16E的出口联二位三通阀16F的进油口，二位三通阀16F的出油口联入调速型液力偶合器的泵轮6。
采用双油泵16C、16D供油可在升速时向泵轮6快速供油，使泵轮6和涡轮5中的油量迅速增加，提高了升速速度；当完成升速后，油泵16C、16D中的一个油泵可停止，作为在线备用。
当工作机需高速运行(如当转炉吹炼)时，同时启动油泵16C、16D，箱体(10)中的传动油经过滤器16A、16B进入冷却器16E，冷却后的传动油经二位三通阀16F的C口和P口进入调速型液力偶合器泵轮6的工作油腔7内，经加速后流入涡轮5，并将动量传给涡轮5，带动涡轮5及输出轴13升速。移动回油管9的吸油口在辅助油腔8中的位置可调节输出轴13的转速，实现高速无级调速。此时由高速齿轮14A、齿轮14C、传动轴14D、齿轮14E、低速齿轮14G构成的齿轮传动链虽然也正常转动，但因与输出轴13固联的轴套15B的转速比低速齿轮14G的转速快，在轴套15B上的棘爪15A被压力轴套15B的棘爪腔15C内，不起传动作用，从而隔离了齿轮传动链的低速传动，实现了液力偶合器的高速调速的目的；而当工作机(如一次除尘风机)需低速运行(即转炉未吹炼或转炉出钢)时，将回油管9的吸油口远离输出轴13的回转中心，将泵轮工作油腔7中的油全部导出，同时二位三通阀16F动作，从冷却器16E来的传动油经二位三通阀16F的A口、B口经回油管流回箱体10内，切断泵轮6的供油，涡轮5失去动力，输出轴13的转速随即下降，此时泵轮6的工作油腔7内无传动油，泵轮6不消耗电能。当输出轴13的转速低于低速齿轮14G的转速时，棘爪15A在离心力及弹簧15D的弹簧力作用下插入低速齿轮14G上的棘爪齿槽中，在低速齿轮14G的作用下带动输出轴13低速旋转，从而将齿轮传动链的运动传到输出轴13上，实现低速定速传动。完成了一个循环周期的调节后再进行下一个循环周期的调节。重复如上操作程序，可实现高速调速运行与低速定速运行的目的。
权利要求
1.一种双传动链液力偶合器，它有由箱体(10)、输入轴(1)、轴承(2、3、4、12)、输出轴(13)、涡轮(5)、泵轮(6)、导管壳体(11)、回油管(9)组成的调速型液力偶合器，其特征在于在输入轴(1)上装有高速齿轮(14A)，传动轴(14D)通过轴承(14B、14F)装配在箱体(10)上，齿轮(14C)固定于传动轴(14D)上并与高速齿轮(14A)啮合，齿轮(14E)固定于传动轴(14D)上并与低速齿轮(14G)啮合，低速齿轮(14G)套装在轴套(15B)上，低速齿轮(14G)的内腔壁上有N个可供L个棘爪(15A)插入的棘爪齿槽；在轴套(15B)上有L个棘爪腔(15C)，弹簧(15D)装于棘爪腔(15C)中，棘爪(15A)的转轴约束在轴套(15B)上，轴套(15B)用键(15E)固联在输出轴(13)上；在箱体(10内)装有过滤器(16A、16B)，过滤器(16A、16B)的出口分别联油泵(16C、16D)入口，油泵(16C、16D)的出口一支路联冷却器(16E)的入口，另一支路联安全溢流阀(16G)的入口，安全溢流阀(16G)出口联通箱体(10)；冷却器(16E)的出口联二位三通阀(16F)的进油口，二位三通阀(16F)的出油口联入调速型液力偶合器的泵轮(6)。
2.一种根据权利要求1所述的双传动链液力偶合器，其特征在于泵轮(6)的辅助油箱(8)内腔的直径d2与泵轮(6)工作油腔(7)直径d1之差大于40mm。
全文摘要
本发明公开了一种具有液力传动与齿轮传动的双传动链液力偶合器，它可实现高速无级调速、低速定速运行，两种运行状态可自动可靠切换。输入转动经高速齿轮14A、齿轮14C、传动轴14D和齿轮14E后传到低速齿轮14G；移动回油管9调节泵轮6和涡轮5中的油量，实现高速运行调速；移动回油管9的吸油口远离回转中心，将泵轮6的油全部导出，同时二位三通阀16F动作，切断供油，涡轮5失去动力，输出轴13的转速下降，当转速降到低于低速齿轮14G时，棘爪15A在弹簧力和离心力作用下插入低速齿轮14G的棘爪齿槽中，带动输出轴13低速旋转，实现低速定速传动。这种双传动链液力偶合器具有高低速传动效率均高、投资省、占地面积小、维修方便等优点。
文档编号F16H47/00GK1908468SQ20061003209
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月14日 优先权日2006年8月14日
发明者刘继清 申请人:刘继清