ЗАТВОР С ФУНКЦИЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
LATCHING MECHANISM WITH THERMAL PROTECTION FUNCTION FOR HYDRODYNAMIC MACHINE

Изобретение относится к затвору с функцией тепловой защиты для гидродинамической машины, например, для гидродинамического сцепления, гидродинамического преобразователя или гидравлического тормоза (замедлителя). При этом затвор с функцией тепловой защиты может использоваться также в других гидравлических машинах для передачи мощности, например, в так называемой вязкостной муфте.
Гидродинамические или гидравлические машины вышеупомянутого типа содержат корпус, который принимает рабочую среду. Рабочая среда служит для передачи рабочей мощности, соответственно, крутящего момента от первичного колеса на вторичное колесо гидравлически или в случае вязкостной муфты за счет срезающих усилий в рабочей среде. В сцеплениях вращаются как первичное, так и вторичное колесо. В гидродинамическом замедлителе вторичное колесо может быть выполнено в качестве статора или вращаться в противоположном направлении относительно первичного колеса.
Известны различные затворы с функцией тепловой защиты для гидродинамических машин. В этой связи следует особо сослаться на следующие документы:
DE 10361453 B3
DE 10361440 A1
EP 1577577 A2
US 5398794 A
US 5399352 A
US 3436916 A
Три первых документа относятся исключительно к сокращению времени срабатывания затвора с тем, чтобы при быстром повышении температуры рабочей среды гидродинамической машины быстро открыть достаточно большое спускное сечение, через которое рабочая среда может вытекать из рабочего пространства гидродинамической машины и тем самым предотвратить повреждение гидродинамической машины в результате перегрева.
Для этого в DE 10361440 A1 и EP 1577577 A2 с тем, чтобы добиться ускоренного нагрева плавкого элемента, предлагается установить изоляцию между телом затвора и плавящимся плавким элементом. В документе DE 10361453 B3, признаки которого сведены в ограничительной части настоящего пункта 1 формулы изобретения, предлагается установить в пропускном отверстии тела затвора или промежуточного элемента, вставленного в тело затвора, сердечник затвора или палец и герметично соединить сердечник затвора, соответственно, палец с помощью плавящегося плавкого элемента с телом затвора, соответственно, промежуточным элементом, так чтобы пропускное отверстие было герметизировано от протекания рабочей среды. При этом палец имеет форму или сплошного, или полого цилиндра, закрытого с торца, который по всей поверхности нагружается рабочей средой. Для достижения быстрого нагрева пальца (сердечника затвора) последний выступает из тела затвора в аксиальном направлении, так что омывается даже вдоль своей внешней периферии, и таким образом он образует теплопередающее соединение с рабочей средой.
Хотя затвор с функцией тепловой защиты, представленный в DE 10361453 B3, благодаря своей специфической структуре уже обеспечивает исключительно быстрое срабатывание функции тепловой защиты, он имеет недостаток в смысле относительно большой аксиальной протяженности. Кроме того, из-за постоянно повышающихся требований к гидродинамическим машинам было бы желательно, чтобы время срабатывания функции тепловой защиты во избежание соответствующего перегрева могло быть сокращено еще более, поскольку в этом случае в гидродинамической машине допустимы более высокие температуры рабочей среды.
В резервуаростроении известны предохранительные клапаны, которые должны стравливать газ, прежде чем дело дойдет до взрыва. Для этого в US 5791367 A описывается предохранительный клапан, закрывающий резервуар для газа с помощью сердечника затвора в винте. Сердечник затвора может иметь отверстие, открытое относительно окружающей среды или заполненное материалом с отличной теплопроводностью. Соответствующие клапаны со сквозным отверстием, закрывающимся предохранительной мембраной, описываются в US 4744382 A и US 6866507 B1. Другие затворы описаны в US 3927791 A, US 47076 A и DE 2009194 A.
В основу настоящего изобретения положена задача дальнейшего усовершенствования затвора с функцией тепловой защиты вышеупомянутого типа в отношении улучшения его конструкции и времени срабатывания.
Задача согласно изобретению решается с помощью затвора с функцией тепловой защиты с признаками пункта 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения приведены предпочтительные и особенно целесообразные варианты выполнения изобретения.
Затвор согласно изобретению с функцией тепловой защиты для гидродинамической или гидравлической машины, какими они описаны, например, вначале, в частности, для гидродинамического сцепления, выполнен таким образом, что он может вставляться в корпус гидродинамической или гидравлической машины, а именно, таким образом, что он находится в гидравлическом соединении с рабочей средой, находящейся в корпусе, соответственно, омывается рабочей средой на своем конце, обращенном к внутреннему пространству корпуса, в данном случае именуемому передним или внутренним концом.
Затвор имеет тело, которое может монтироваться на корпусе или внутри корпуса. Тело затвора может, например, ввинчиваться в корпус или вставляться в него каким-либо иным способом.
Тело затвора имеет пропускное отверстие, в которое вставлен сердечник затвора, непосредственно соединенный с телом затвора или с герметично установленным в теле затвора промежуточным элементом, посредством плавящегося при заданной температуре плавкого элемента таким образом, что пропускное отверстие герметизировано от протекания, соответственно, рабочей среды из корпуса. Таким образом, сердечник затвора с помощью плавящегося плавкого элемента, в частности, в виде легкоплавкого предохранителя может быть непосредственно впаян в тело затвора или соединен с ним каким-либо иным образом, в частности, путем замыкания материала, или, соответственно, например, запаян в гильзу или соединен с ней с замыканием материала каким-либо иным образом, причем гильза герметично вставлена в тело затвора.
Согласно изобретению сердечник затвора имеет глухое отверстие, в частности, круглого поперечного сечения, или какое-либо иное глухое отверстие, замкнутое с одного конца. Глухое отверстие имеет открытый конец, являющийся открытым к рабочему пространству, так что рабочая среда может втекать в сердечник затвора. В результате втекания рабочей среды в сердечник затвора создается особенно большая поверхность для теплопередачи от рабочей среды в сердечник затвора, в частности, когда глухое отверстие распространяется почти на всю аксиальную протяженность сердечника затвора, т.е. когда в полом сердечнике затвора остается только относительно тонкое дно. В порядке альтернативы или дополнения толщина окружной стенки полого сердечника затвора может быть выполнена тонкой, чтобы, соответственно, получалось тонкостенное полое тело с незначительной теплоемкостью. В результате быстрого нагрева сердечника затвора достигается быстрое расплавление плавкого элемента между сердечником затвора и промежуточным элементом или между сердечником и телом затвора.
Особенно предпочтительно, чтобы сердечник затвора состоял из массивного, в частности, литого, материала, в котором имеется глухое отверстие. Таким образом, в случае сердечника затвора речь может идти об однородном в отношении материала теле.
На внешней стороне сердечник затвора может иметь, например, сферическую форму.
Благоприятно, чтобы сердечник затвора имел уменьшенный относительно внутреннего диаметра пропускного отверстия, в которое он вставлен, внешний диаметр, так чтобы после расплавления плавкого элемента в случае перемещения сердечника затвора через пропускное отверстие в аксиальном направлении не могло произойти никакого заклинивания сердечника затвора в пропускном отверстии. В частности, внешний диаметр уменьшен настолько, чтобы даже при перекосе сердечника затвора внутри пропускного отверстия не произошло заклинивания между сердечником и телом затвора, соответственно, между сердечником затвора и промежуточным элементом.
Предпочтительно, чтобы сердечник затвора имел на своей внешней стороне сужение, заполненное плавким элементом. Благодаря этому возможно, чтобы плавкий элемент надежно намертво соединялся с замыканием материала затвора.
В частности, плавкий элемент может быть заключен между сердечником и телом затвора, соответственно, между сердечником затвора и промежуточным элементом на всей своей аксиальной длине. В таком примере выполнения плавкий элемент имеет соответствующую кольцевую форму, в частности, круглую кольцевую форму, со сквозным отверстием, в которое герметично вставлен сердечник затвора.
Тело затвора для установления с геометрическим замыканием соединения между ним и плавким элементом может иметь выступ или углубление, частично или целиком заполненные плавким элементом. При наличии промежуточного элемента, само собой разумеется, что промежуточный элемент можно снабдить углублением, соответственно заполненным плавким элементом.
Указанное углубление выполнено, в частности, в виде окружной выемки, которая, в частности, дистанцирована от обоих аксиальных концов пропускного отверстия.
В качестве материала сердечника затвора может быть использована, в частности, медь. Тело затвора может быть выполнено, например, из CuZn39Pb3F43 или из 11SMN30+C. Однако возможны также другие материалы.
Ниже изобретение лишь приблизительно описано со ссылкой на пример выполнения и прилагаемую фигуру.
На фиг.1 виден затвор согласно изобретению, установленный в корпусе гидродинамической машины, и нагружается рабочей средой на своем аксиально переднем конце, выступающем во внутреннее пространство корпуса. Корпус гидродинамической машины обозначен штриховыми линиями, а рабочая среда - волнистыми линиями.
Затвор содержит тело 1 затвора с резьбой 1.2, с помощью которой оно ввинчено в корпус. Кроме того, тело 1 затвора герметизировано относительно корпуса посредством уплотнения 7. Уплотнение 7 является сжимаемым уплотнением; это означает, что оно в данном случае имеет окружной паз, который при аксиальном сплющивании во встроенном состоянии, как показано, сжимается, так что обе ограничивающие паз торцовые поверхности, которые в разжатом состоянии сжимаемого уплотнения дистанцированы друг от друга, соприкасаются.
Кроме того, тело 1 затвора имеет головку 1.3, которая для ввинчивания тела 1 затвора в корпус может быть выполнена, например, в виде наружного шестигранника. Само собой разумеется, что на теле 1 затвора, соответственно его головке 1.3, могут быть выполнены другие рабочие поверхности для инструмента для завинчивания, например, для внутреннего шестигранного ключа, или т.п.
В теле 1 затвора выполнено пропускное отверстие 1.1, которое в аксиальном направлении проходит через все тело 1 затвора и в данном случае выполнено ступенчатым, т.е. имеет разные примыкающие друг к другу аксиальные участки с отличающимися друг от друга внутренними диаметрами. Само собой разумеется, что пропускное отверстие 1.1 может быть также выполнено цилиндрическим с постоянным диаметром.
В пропускном отверстии 1.1 установлен сердечник 2 затвора. В данном случае сердечник 2 затвора вставлен в передний аксиальный конец, выступающий во внутреннее пространство корпуса, таким образом, что он расположен заподлицо с торцевой стороной тела 1 затвора. Сердечник 2 затвора закреплен в теле 1 затвора с помощью плавкого элемента 3. При выполнении плавкого элемента 3 в качестве припоя сердечник 2 затвора впаян в тело 1 затвора.
Хотя это не показано, сердечник 2 затвора посредством плавкого элемента мог бы быть закреплен в промежуточном элементе, который затем герметично вставлен в тело 1 затвора.
Плавкий элемент 3 плавится при температуре выше заданной, например, при температуре выше 60 или 70°С, и тем самым расщепляет соединение между телом 1 затвора (или промежуточным элементом) и сердечником 2 тела. В результате сердечник 2 затвора получает возможность перемещаться внутри пропускного отверстия 1.1, соответственно выходить из тела 1 затвора, так что пропускное отверстие 1.1 открывается для рабочей среды, которая после этого может вытекать из рабочего пространства, соответственно, из корпуса.
Для обеспечения более высокого сопротивления тянущему усилию тело 1 затвора на своей внутренней стороне имеет в пропускном отверстии 1.1 окружную выемку 6, образующую с плавким элементом 3 поднутрение. Кроме того, сердечник 2 затвора имеет на своей внешней периферии, которая по существу является сферической, соответственно, шаровой, сужение 5, также заполненное плавким элементом 3. Благодаря этим мерам между телом 1 затвора, плавким элементом 3 и сердечником 2 затвора устанавливается особенно тесное соединение.
Согласно изобретению сердечник 2 затвора снабжен глухим отверстием 4, так что рабочая среда может втекать в сердечник 2 затвора и нагружать относительно большую поверхность сердечника 2 затвора на ее внутренней стороне. В результате при перегреве рабочей среды происходит особенно быстрое нагревание сердечника 2 затвора, причем тепло от сердечника 2 затвора, в свою очередь, передается плавкому элементу 2, и он плавится.
В показанном варианте выполнения плавкий элемент 3 на аксиально внутреннем, соответственно переднем, конце тела 1 затвора расположен заподлицо с телом 1 затвора и, в частности, с сердечником 2 затвора. На аксиально противоположном конце сердечник 2 затвора в аксиальном направлении несколько выступает за пределы плавкого элемента 3.