Acoplamiento hidromecánico con precámara multietapa.

Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) con una rueda exterior (5) con álabes y una envoltura (6),

que forman entre sí una cámara de trabajo (8) y están dispuestos de forma que rotan juntos alrededor de un eje de giro (L), una rueda interior (10) con álabes prevista en el interior de la cámara de trabajo (8), que está dispuesta de forma que puede rotar alrededor del eje de giro (L) con relación a la rueda exterior (5) y a la envoltura, así como al menos una precámara (13, 22, 23) que está unida de forma solidaria en rotación a la rueda exterior (5), en donde una región radialmente exterior de la precámara (13, 22, 23) está unida a la cámara de trabajo (8) a través de un canal de entrada (15, 27, 28) y una región radialmente interior de la precámara (13, 22, 23) a través de un canal de retorno (14, 25, 26), en donde al menos un elemento de separación (16) está configurado sobre una pared exterior radial de la precámara (13, 22, 23) y se extiende, a través de toda la región perimétrica de la precámara (13, 2, 23), hasta la precámara (13, 22, 23), en donde el elemento de separación (16) presenta al menos un canal de alimentación (17) que, al menos por debajo de un nivel de llenado prefijado en la precámara (13, 22, 23), presenta una sección transversal de flujo menor que el canal de entrada (15, 27, 28), caracterizado porque la precámara (13) está unida a la cámara de trabajo (8) en una región radialmente interior, a través del canal de retorno (14), y en una región radialmente exterior, a través del canal de entrada (15).

Acoplamiento hidromecánico con precámara multietapa

La presente invención se refiere a un acoplamiento hidrodinámico conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

Los acoplamientos hidrodinámicos, también llamados acoplamientos de flujo, turboacoplamientos o acoplamientos Fóttinger, son de conocimiento general y se usan por ejemplo como acoplamiento de arranque y de sobrecarga para transmitir un par de giro de una máquina motriz a una máquina de trabajo. Un acoplamiento hidrodinámico de este tipo se compone de forma simplificada de una rueda exterior con álabes, la llamada rueda bomba, que junto con una envoltura forma una carcasa y está unida de forma solidaria en rotación a un árbol de impulsión. La carcasa comprende una cámara de trabajo y está llena, al menos en parte, de un líquido de trabajo que contiene aceite o agua. Dentro de la cámara de trabajo está dispuesta una rueda interior con álabes, la llamada rueda turbina, que está unida de forma solidaria en rotación a un árbol de salida montado coaxialmente respecto al árbol de impulsión. Alternativamente es posible dotar los acoplamientos hidrodinámicos de un accionamiento interior, en los que la rueda interior forma la rueda bomba y la rueda exterior la rueda turbina.

En funcionamiento una máquina motriz conectada al árbol de impulsión hace rotar la rueda bomba, que transforma la energía mecánica en energía de flujo cinética del líquido de trabajo. En la rueda turbina esta energía de flujo se transforma de nuevo en energía mecánica. Para generar el flujo de circuito del líquido de trabajo necesario para transmitir el par de giro en la cámara de trabajo es necesaria una diferencia del número de revoluciones, el llamado resbalamiento, entre la rueda bomba y la rueda turbina.

Debido a que los acoplamientos hidrodinámicos limitan el par de giro de arranque en un tramo de accionamiento mecánico y amortiguan oscilaciones de giro, se usan sobre todo en accionamientos para instalaciones de transporte, como por ejemplo transportadores de cinta, cangilones y transportadores de cadena sinfín así como para accionamientos de rueda de álabes, trituradoras, prensas de rodillos, mezcladoras, grandes ventiladores, bombas de alimentación de calderas, grandes compresores, centrifugadoras y en accionamientos auxiliares para molinos. Mediante el comportamiento de arranque que protege el material aumentan sobre todo las vidas útiles de las máquinas conectadas.

Un acoplamiento hidrodinámico de la clase citada al comienzo se describe por ejemplo en el documento EP 0 801 243 A2. Este posee la estructura básica general de un acoplamiento hidrodinámico. Asimismo una precámara está unida de forma solidaria en rotación a la rueda exterior. La precámara presenta una pared de separación, en cuyo extremo radialmente exterior está configurado un taladro de entrada, que une la precámara con conducción de líquido a una cámara intermedia. La cámara intermedia está limitada axialmente por la pared de separación y la rueda exterior y presenta, en su extremo radialmente exterior, una parte de bandeja abombada hacia el exterior. En la cámara intermedia está prevista una bomba de presión de remanso, que une la cámara intermedia con conducción de líquido a la cámara de trabajo. La bomba de presión de remanso está configurada en forma de una tubuladura alargada y se extiende, desde la región extrema radialmente exterior de la cámara intermedia, hacia la región radialmente interior de la cámara intermedia. Concretamente la bomba de presión de remanso presenta en el lado de entrada, es decir en el extremo radialmente exterior, una boquilla que se sumerge en una región de bandeja definida por la parte de bandeja. En el lado de salida, es decir en el extremo radialmente interior, se conecta una válvula giratoria a la bomba de presión de remanso, cuyo diámetro de flujo es menor con relación al diámetro de flujo de la bomba de presión de remanso y cuyo canal de flujo se desvía, desde una orientación radial, a una orientación axial. Para controlar la válvula giratoria está previsto un imán giratorio que, en función del estado del acoplamiento hidrodinámico, abre la válvula giratoria en la dirección de la cámara de trabajo y la cierra en la dirección de la precámara o a la inversa.

En funcionamiento el acoplamiento hidráulico rota alrededor de su propio eje de giro, con lo que de un modo conocido por sí mismo las fuerzas centrífugas actúan sobre un líquido de trabajo situado en el acoplamiento. A causa de las fuerzas centrífugas que actúan se comprime el líquido de trabajo situado en la precámara sobre el extremo radialmente exterior de la precámara y se desvía, a través del canal de entrada, hasta la cámara intermedia. Allí se comprime, mediante las fuerzas centrífugas que actúan radialmente hacia el exterior, en la región de bandeja definida por la parte de bandeja. El líquido de trabajo situado en la cámara de trabajo también es desplazado radialmente hacia el exterior mediante las fuerzas centrífugas y fluye, a través de unos taladros de tobera configurados en la rueda exterior, hasta la región de bandeja situada radialmente en el exterior de la cámara intermedia. Hasta que no asciende el nivel del líquido de trabajo en la cámara intermedia no es presionado radialmente hacia el interior el líquido de trabajo, en contra de la fuerza centrífuga, mediante la bomba de presión de remanso. Mediante el estrechamiento de la sección transversal de flujo en la válvula giratoria que se conecta al tubo de remanso aumenta la velocidad de fluencia del líquido de trabajo y desciende la presión (efecto de Bernoulli), de tal modo que el líquido de trabajo pueda fluir hasta la cámara de trabajo adyacente.

A causa de esta clase constructiva el líquido de trabajo no se alimenta a la cámara de trabajo a través de un canal situado radialmente en el exterior, sino que es necesario que sea bombeado radialmene hacia el interior en contra

de las fuerzas centrífugas que actúan radialmente hacia el exterior sobre el fluido, a través de la bomba de presión de remanso, y que sea presionado con ayuda del efecto de Bernoulli en la cámara de trabajo. Para superar las fuerzas centrífugas, sin embargo, no es suficiente con solamente la cantidad de líquido de trabajo situado en la precámara, de tal modo que no se ajusta un flujo de fluido entre la región de bandeja de la cámara intermedia y la cámara de trabajo hasta que no es presionado un líquido de trabajo adicional desde la cámara de trabajo, a través de los taladros de estrangulación de la rueda exterior, en la región de bandeja situada radialmente en el exterior de la cámara intermedia. Si después asciende el nivel de fluido en la cámara intermedia, también asciende el nivel de fluido en la bomba de presión de remanso y el líquido de trabajo es presionado radialmente hacia el interior. Sólo cuando el nivel de fluido alcanza la válvula giratoria, puede desaguar el líquido de trabajo en la cámara de trabajo a causa de la sección transversal estrechada de flujo. Esto provoca evidentemente que, en el lado de entrada, siempre sea presionado más líquido de trabajo en la bomba de presión de remanso que el que desagua en el lado de salida a través de la válvula giratoria.

En esta configuración se considera en parte un inconveniente el hecho de que el proceso de arranque se alargue relativamente mucho en el tiempo, ya que el líquido de trabajo que afluye desde la precámara a la cámara Intermedia no puede alimentarse directamente a la cámara de trabajo, sino que se acumula primero en la reglón de bandeja de la cámara intermedia, hasta que el nivel de fluido sea tan alto a causa del líquido de trabajo que fluye posteriormente desde la cámara de trabajo, que puedan superarse las fuerzas centrifugas que actúan sobre el fluido. Asimismo supone un inconveniente el hecho de que para adaptar la curva características de par de giro sea necesario un control electrónico, ya que - al contrario que en el acoplamiento hidrodinámico conforme a la Invención - la precámara no está dividida en varias cámaras mediante el elemento de separación. De este modo es necesario un control electrónico para poder regular la corriente volumétrica a través de la válvula giratoria. Por último supone un Inconveniente el hecho de que el dispositivo, a causa del tubo de remanso así como de las piezas constructivas electrónicas, precisamente la válvula giratoria y el Imán giratorio, sea complejo y propenso a las averías y tenga que alimentarse con corriente eléctrica.

Del documento DE 33 18 462 A1 se conoce otro acoplamiento hidrodinámico. Éste posee también la estructura básica general de un acoplamiento hidrodinámico. Aparte de esto, en la carcasa está... [Seguir leyendo]

1. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) con una rueda exterior (5) con álabes y una envoltura (6), que forman entre sí una cámara de trabajo (8) y están dispuestos de forma que rotan juntos alrededor de un eje de giro (L), una rueda interior (10) con álabes prevista en el interior de la cámara de trabajo (8), que está dispuesta de forma que puede rotar alrededor del eje de giro (L) con relación a la rueda exterior (5) y a la envoltura, así como al menos una precámara (13, 22, 23) que está unida de forma solidaria en rotación a la rueda exterior (5), en donde una región radialmente exterior de la precámara (13, 22, 23) está unida a la cámara de trabajo (8) a través de un canal de entrada (15, 27, 28) y una región radialmente interior de la precámara (13, 22, 23) a través de un canal de retorno (14, 25, 26), en donde al menos un elemento de separación (16) está configurado sobre una pared exterior radial de la precámara (13, 22, 23) y se extiende, a través de toda la región perimétrica de la precámara (13, 2, 23), hasta la precámara (13, 22, 23), en donde el elemento de separación (16) presenta al menos un canal de alimentación (17) que, al menos por debajo de un nivel de llenado prefijado en la precámara (13, 22, 23), presenta una sección transversal de flujo menor que el canal de entrada (15, 27, 28), caracterizado porque la precámara (13) está unida a la cámara de trabajo (8) en una región radialmente interior, a través del canal de retorno (14), y en una región radialmente exterior, a través del canal de entrada (15).

2. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según la reivindicación 1, caracterizado porque la rueda exterior (5) está unida de forma solidaria en rotación a un árbol de impulsión (3) y la rueda interior (10) a un árbol de salida (3).

3. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos un canal de alimentación (17) está previsto en una región radialmente exterior del elemento de separación (16) y presenta una menor sección transversal de flujo que el canal de entrada (15, 27, 28).

4. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un canal de alimentación (17) presenta una sección transversal de flujo fundamentalmente redonda.

5. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un canal de alimentación (17) está configurado en forma de una rendija que discurre fundamentalmente de forma radial, que se extiende en especial hasta la región radialmente exterior del elemento de separación (16).

6. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según la reivindicación 5, caracterizado porque la relación entre altura y anchura media del al menos un canal de alimentación (17) configurado en forma de rendija es de 4:1 o más.

7. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el canal de alimentación (17) en forma de rendija presenta una anchura variable

8. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según la reivindicación 7, caracterizado porque la anchura aumenta conforme disminuye la distancia al eje de giro (L).

9. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según la reivindicación 8, caracterizado porque la anchura aumenta continuamente conforme disminuye la distancia al eje de giro (L).

10. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un elemento de separación (16) entra en contacto con una pared interior radial de la precámara (13, 22, 23), en donde el elemento de separación (16) presenta varios canales de alimentación (17), de los que al menos un canal de alimentación (17) está previsto en la región radialmente interior del elemento de separación (16).

11. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los canales de alimentación (17) presentan diferentes secciones transversales de flujo.

12. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstas varias precámaras (13, 22, 23) separadas entre sí en dirección perimétrica.

13. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la precámara (13, 22, 23) presenta una cámara interior anular.

14. Acoplamiento hidrodinámico (1, 20) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el lado de la cámara de trabajo (8) opuesto a la precámara (13, 22) esté prevista adicionalmente al menos otra precámara (23) y está unida de forma solidaria en rotación a la rueda exterior (5), en donde las precámaras (13, 22, 23) están unidas en cada caso a la cámara de trabajo (8), a través de al menos un canal de entrada (15, 27, 28) y un canal de retorno (14, 25, 26).