СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО В СБОРЕ
CONNECTING DEVICE ASSEMBLY

Уровень техники
Изобретение относится к новому и улучшенному соединительному устройству в сборе, которое может быть муфтой и/или тормозом.
Известное соединительное устройство, используемое в качестве тормоза, описано в патенте США №4262789. Это известное соединительное устройство в сборе использует поток охлаждающей среды (вода) для охлаждения медных износостойких пластин, которые контактируют с ротором для замедления относительного вращения ротора и корпуса. Другие известные соединительные устройства в сборе описываются в патентах США №№3530965 и 5577581.
Во время использования этих известных соединительных устройств в сборе вырабатывается тепло после переключения соединительного устройства в сборе из выключенного состояния во включенное состояние. Было предложено воздействовать на компоненты соединительного устройства в сборе потоком охлаждающей среды (вода) для передачи тепла от компонентов соединительного устройства в сборе к охлаждающей среде. Несмотря на то что компоненты этих известных соединительных устройств в сборе подвергаются воздействию потока охлаждающей среды, существует тенденция к накоплению тепла в компонентах соединительных устройств в сборе. При очень жестких условиях эксплуатации имеется тенденция к накоплению излишнего тепла, что ведет к образованию горячих пятен на компонентах соединительного устройства в сборе.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение предлагает новое и улучшенное соединительное устройство в сборе, имеющее улучшенный поток охлаждающей среды для ускорения передачи тепла от компонентов соединительного устройства в сборе. Конвективной передаче тепла от компонентов соединительного устройства в сборе к потоку охлаждающей среды может способствовать увеличение скорости охлаждающей среды в расположенных на расстоянии друг от друга зонах вдоль канала, через которые протекает охлаждающая среда. При включении соединительного устройства в сборе возникает тенденция к выработке большего количества тепла на радиальном наружном участке поворотного диска, чем на радиальном внутреннем участке диска. Для отвода этого тепла поток охлаждающей среды рядом с радиальным наружным участком поворотного диска может быть больше, чем рядом с радиальным внутренним участком поворотного диска.
Соединительное устройство в сборе может включать в себя поворотный диск, который, по меньшей мере, частично помещен в корпус в сборе. Корпус в сборе может иметь пластинчатый компонент с передающей усилие поверхностью, который может контактировать с зоной боковой поверхности на поворотном диске для замедления относительного вращения диска и корпуса. Корпус может также иметь канал для охлаждающей среды, который, по меньшей мере, частично образован стороной пластинчатого компонента, противоположной поверхности, передающей усилие.
Для улучшения передачи тепла и сведения к минимуму случаев образования горячих пятен множество выступов продолжается по траектории потока охлаждающей среды через канал для охлаждающей среды. В потоке охлаждающей среды может инициироваться турбулентность за счет наличия ребер, выступающих в канал для охлаждающей среды.
Впускное отверстие для впуска среды в канал для охлаждающей среды может иметь участок с относительно большой площадью сечения, сообщающийся с радиальным наружным участком канала для охлаждающей среды. Впускное отверстие может иметь участок с относительно небольшой площадью сечения, сообщающийся с радиальным внутренним участком канала для охлаждающей среды.
Соединительное устройство, спроектированное по настоящему изобретению, имеет много различных характеристик, которые преимущественно могут использоваться совместно, как указано в описании. Однако эти характеристики могут быть использованы отдельно или совместно с различными характеристиками из существующего уровня техники. Например, впускное отверстие для охлаждающей среды различных размеров для радиального внутреннего и радиального наружного участков канала для охлаждающей среды может быть использовано без выступов в канале для охлаждающей среды. В качестве другого примера выступы могут включать в себя или могут не включать в себя ребра.
Несмотря на то что описанное здесь соединительное устройство в сборе используется в качестве тормоза, следует понимать, что соединительное устройство в сборе может использоваться в качестве муфты. Также предусматривается, что соединительное устройство в сборе может быть комбинацией муфты и тормоза в сборе.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанные и другие характеристики изобретения станут более понятыми при рассмотрении следующего описания со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фиг.1 - вид спереди на соединительное устройство в сборе, спроектированное по настоящему изобретению;
фиг.2 - увеличенный вид в разрезе по плоскости 2-2 из фиг.1, дополнительно показывающий конструкцию соединительного устройства в сборе;
фиг.3 - изображение с вырывом по плоскости 3-3 из фиг.2, показывающее взаимосвязь износостойкой пластины с другим компонентом корпуса соединительного устройства в сборе;
фиг.4 - вид в разрезе по плоскости 4-4 из фиг.3, показывающий взаимосвязь впускного отверстия для охлаждающей среды и выпускного отверстия для охлаждающей среды с компонентом корпуса соединительного устройства в сборе из фиг.1 и 2;
фиг.5 - вид сверху по плоскости 5-5 из фиг.4, показывающий конструкцию одной стороны канала для охлаждающей среды, образованного в корпусе соединительного устройства в сборе из фиг.1 и 2;
фиг.6 - увеличенное фрагментарное изображение участка фиг.5;
фиг.7 - увеличенный фрагментарный вид в разрезе по плоскости 7-7 из фиг.5, дополнительно показывающий конструкцию выступов, продолжающихся в канал для охлаждающей среды;
фиг.8 - схематичное изображение одного из выступов из фиг.7.
Описание первого варианта выполнения изобретения
Соединительное устройство 10 в сборе (фиг.1 и 2) используется для передачи усилия между поворотным ведущим элементом 12 и неподвижным элементом 14 (фиг.2). В показанном варианте выполнения изобретения соединительное устройство 10 в сборе используется в качестве тормоза, и для противодействия вращению ведущего элемента усилие через соединительное устройство 10 в сборе передается от неподвижного элемента 14 к ведущему элементу 12. Если соединительное устройство 10 в сборе используется в качестве муфты, элемент 14 может поворачиваться под действием усилия, передаваемого от ведущего элемента 12 через соединительное устройство 10 в сборе к элементу 14. Должно быть понятно, что соединительное устройство 10 может быть комбинацией тормоза и муфты в сборе.
Соединительное устройство 10 в сборе (фиг.2) включает в себя поворотный кольцевой диск 18, к которому присоединен ведущий элемент 12. В показанном варианте выполнения изобретения ведущий элемент 12 представляет собой шестерню, соединенную с поворотным ведущим валом (не показан). Кольцевая группа зубьев на периферии зубчатого колеса 12 находится в зацеплении с соответствующими зубьями, образованными по радиусу во внутреннем участке 20 диска 18. С противоположных сторон диска 18 в осевом направлении смонтированы кольцевые фрикционные накладки или элементы 24 и 26, имеющие общую ось с диском и ведущим элементом 12.
Диск 18, по меньшей мере, частично помещен в корпус 32 в сборе. Корпус 32 в сборе неподвижно соединен с элементом 14. Как упомянуто выше, в случае когда соединительное устройство 10 в сборе используется в качестве тормоза, элемент 14 является неподвижным. Однако если соединительное устройство 10 в сборе используется в качестве муфты, корпус 32 в сборе и элемент 14 могут быть подвижными.
Корпус 32 в сборе включает в себя крышку или цилиндр 38, подвижную нажимную плиту 40 (фиг.2-6) и опорный фланец или неподвижную нажимную плиту 42 (фиг.2). В кольцевой камере 48, образованной в крышке или цилиндре 38, смонтирован кольцевой поршень 46 (фиг.2). Крышка или цилиндр 38 и опорный фланец 42 неподвижно соединены между собой, поэтому они не могут перемещаться в осевом направлении или вращаться относительно друг друга. Однако нажимная плита 40 может перемещаться вдоль продолжающихся в осевом направлении опорных стоек 52 под действием усилия, передаваемого от поршня 48 к нажимной плите 40.
В случае когда в камере 48 создается давление с помощью соответствующей среды, например с помощью воздуха, поршень 46 жестко прижимает нажимную плиту 40 к фрикционной накладке 24, расположенной с левой (как показано на фиг.2) стороны диска 18. Это усилие заставляет диск 18 перемещаться в осевом направлении по зубьям ведущего элемента 12, чтобы прижать правую (как показано на фиг.2) фрикционную накладку 26 к опорному фланцу или нажимной плите 42. Поскольку опорный фланец или нажимная плита 42 неподвижно соединен с неподвижным элементом 14, это приводит к тому, что диск 18 жестко зажимается между нажимной плитой 40 и опорным фланцем 42 с целью замедления относительного вращения диска и корпуса 32 в сборе.
Кольцевая подвижная нажимная плита 40 включает в себя основание 56 (фиг.3 и 4) и пластинчатый компонент 60. Кольцевой пластинчатый компонент 60 неподвижно соединен с кольцевым основанием 56 и имеет с ним общую ось. Пластинчатый компонент 60 объединен с основанием 56 для образования кольцевого канала 64 для охлаждающей среды.
Кольцевой канал 64 для охлаждающей среды имеет впускное отверстие 68 (фиг.2, 3 и 4), образованное в основании 56 нажимной плиты 40. Поток среды через впускное отверстие 68 проходит по впускному каналу 70 (фиг.4) в основание 56. Впускной канал 70 сообщается с каналом 64 для охлаждающей среды (фиг.2 и 3). В показанном варианте выполнения изобретения охлаждающей средой, проходящей по каналу 64 для охлаждающей среды, является вода. Однако, при необходимости, может быть использована другая охлаждающая среда.
Среда проходит из канала 64 для охлаждающей среды к выпускному отверстию 74 (фиг.4), сообщающемуся с каналом 64 для охлаждающей среды через выпускной канал 76 (фиг.2 и 4). Среда протекает из канала 64 для охлаждающей среды через выпускной канал 76 и выпускное отверстие 74. Выпускной канал 76 расположен диаметрально противоположно впускному каналу 70.
Если соединительное устройство 10 в сборе находится в отключенном состоянии (фиг.2), ведущий элемент 12 и диск 18 вращаются ведущим валом (не показан), который соединен с ведущим элементом. В это время фрикционная накладка 24 расположена на расстоянии от подвижной нажимной плиты 40. Аналогично фрикционная накладка 26 расположена на расстоянии от неподвижного опорного фланца, или нажимной плиты, 42.
Если соединительное устройство 10 в сборе переключается из выключенного состояния во включенное состояние, поршень 64 (фиг.2) перемещает нажимную плиту 40 в осевом направлении к поворотному диску 18. Это приводит к скользящему контактированию износостойкого пластинчатого компонента 60 нажимной плиты с фрикционной накладкой 24 на поворотном диске 18. Контактирование износостойкого пластинчатого компонента 60 нажимной плиты 40 с фрикционной накладкой 24 приводит к образованию тепла при скольжении фрикционной накладки по поверхности износостойкого пластинчатого компонента. Это тепло передается через износостойкий пластинчатый компонент 60 к охлаждающей среде (вода) в канале 64 для охлаждающей среды.
Несмотря на то что износостойкий пластинчатый компонент 60 может быть образован из множества различных материалов, в показанном варианте выполнения изобретения износостойкий пластинчатый компонент 60 образован из меди или медного сплава. Медный материал износостойкого пластинчатого компонента 60 эффективно проводит тепло к охлаждающей среде в канале 64 для охлаждающей среды. Тепло, передаваемое охлаждающей среде в канале 64 для охлаждающей среды, отводится из соединительного устройства 10 в сборе потоком охлаждающей среды (вода) через выпускное отверстие 74. Это препятствует чрезмерному нагреву износостойкого пластинчатого компонента 60 и других компонентов соединительного устройства 10 в сборе.
Канал 64 для охлаждающей среды предназначен для ускорения передачи тепла от износостойкого пластинчатого компонента 60 потоку охлаждающей среды в канале для охлаждающей среды. Передача тепла среде в канале 64 для охлаждающей среды ускоряется за счет уменьшения глубины, т.е. осевого размера кольцевого канала для охлаждающей среды. Поскольку объемный расход потока среды в канале для охлаждающей среды остается постоянным, уменьшение глубины канала 64 для охлаждающей среды повышает скорость охлаждающей среды с целью повышения скорости теплопередачи. Кроме того, улучшенная передача тепла обеспечивается за счет большего потока охлаждающей среды в радиальном наружном участке канала 64 для охлаждающей среды, чем в радиальном внутреннем участке канала для охлаждающей среды.
Помимо того что улучшенной передаче тепла способствует уменьшение глубины канала 64 для охлаждающей среды, передача тепла улучшается благодаря наличию зон увеличенного потока, полученных за счет турбулентности. Турбулентность увеличенного потока способствует смешиванию охлаждающей среды, перемещающейся вдоль внутренней стороны пластинчатого компонента 60, с охлаждающей средой, перемещающейся вдоль внутренней стороны основания 56 нажимной плиты 40.
Несмотря на уменьшенную площадь сечения канала 64 для охлаждающей среды объемный расход потока охлаждающей среды через канал для окружающей среды не является уменьшенным. Разумеется, это ведет к увеличению скорости, при которой среда протекает через канал 64 для охлаждающей среды.
Канал 64 для охлаждающей среды имеет кольцевую конфигурацию, которая соответствует кольцевой конфигурации пластинчатого компонента 60 нажимной плиты 40. Охлаждающая среда протекает в противоположных направлениях, т.е. по часовой стрелке и против часовой стрелки, от впускного отверстия 68 (фиг.2, 3, 4, 5 и 6) к впускному отверстию (фиг.2 и 4). Поток охлаждающей среды делится на поток среды в одном направлении и поток среды в противоположном направлении сразу же после того, как охлаждающая среда перетекает из впускного канала 70 (фиг.4) в канал 64 для охлаждающей среды (фиг.5).
Канал 64 для охлаждающей среды делится на кольцевую радиальную наружную секцию 82 канала для охлаждающей среды (фиг.5-7) и кольцевую радиальную внутреннюю секцию 84 канала для охлаждающей среды с помощью выступающей в осевом направлении кольцевой секции со стенкой или ребра 86. Радиальные наружная и внутренняя секции 82 и 84 канала имеют одинаковый радиальный размер. Таким образом, расстояние от радиальной наружной стороны 90 (фиг.7) кольцевой секции со стенкой или ребра 86 до кольцевой радиальной обращенной внутрь стороны 92 радиальной наружной секции 82 канала является таким же, как расстояние от кольцевой радиальной внутренней стороны 94 секции со стенкой или ребра 86 до кольцевой радиальной обращенной наружу стороны 96 канала 64 для охлаждающей среды.
Кольцевая секция со стенкой или ребро 86 взаимодействует с пластинчатым компонентом 60 (фиг.3) нажимной плиты 40 и основанием 56 нажимной плиты для образования радиальной наружной и радиальной внутренней секций 82 и 84 (фиг.6) канала для охлаждающей среды. Плоская внутренняя в осевом направлении главная сторона износостойкого пластинчатого компонента 60 контактирует с выступающей в осевом направлении секцией со стенкой или ребром 86 для блокирования потока среды через секцию со стенкой или ребро 86.
Радиальная наружная секция 82 (фиг.7) канала имеет кольцевую нижнюю поверхность 100. Нижняя поверхность 100 продолжается от наружной стороны 90 кольцевой секции со стенкой или ребра 86 до обращенной внутрь стороны 92 основания 56. Аналогично, радиальная внутренняя секция 84 канала имеет кольцевую нижнюю поверхность 102, образованную на основании 56. Кольцевая внутренняя поверхность 102 продолжается от радиальной внутренней стороны 94 кольцевой секции со стенкой или ребра 86 до радиальной обращенной наружу стороны 96 основания 56.
Нижняя поверхность 100 на радиальной наружной секции 82 канала расположена на таком же расстоянии от обращенной внутрь поверхности плоской главной стороны износостойкого пластинчатого компонента 60, как и нижняя поверхность 102 на радиальной внутренней секции 84 канала. Нижняя поверхность 100 на радиальной наружной секции 82 канала расположена в одной плоскости с нижней поверхностью на радиальной внутренней секции 84 канала. Следовательно, радиальная наружная и радиальная внутренняя секции 82 и 84 канала имеют одну и ту же постоянную глубину на всем протяжении. Однако одна из секций 82 или 84 канала, при необходимости, может быть глубже другой секции канала.
В конкретном варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.1-7, радиальная наружная и радиальная внутренняя секции 82 и 84 канала имеют глубину приблизительно 190 тысячных дюйма. Уменьшая глубину канала 64 для охлаждающей среды и одновременно поддерживая тот же самый объемный расход среды через канал для охлаждающей среды, можно увеличить скорость потока среды в канале 64 для охлаждающей среды. Должно быть понятно, что радиальная наружная и радиальная внутренняя секции 82 и 84 канала могут иметь глубину, отличающуюся от вышеуказанной конкретной глубины. Например, глубина радиальной наружной секции 82 канала может отличаться от глубины радиальной внутренней секции 84 канала. Как вариант, радиальная наружная секция 82 и радиальная внутренняя секция 84 могут иметь одинаковую глубину, отличающуюся от конкретной глубины, упомянутой выше.
От нижней поверхности 100 радиальной наружной секции 82 канала в осевом направлении вверх или наружу (как показано на фиг.7) продолжается множество выступов 110. Аналогично, от нижней поверхности 102 радиальной внутренней секции 84 канала в осевом направлении вверх или наружу (как показано на фиг.7) продолжается множество выступов 112. Выступы 110 и 112 имеют одну и ту же общую конфигурацию. Однако длина, измеренная вдоль соосных центральных окружностей радиальной наружной секции 82 канала и радиальной внутренней секции канала 84, увеличивается в наружном радиальном направлении (см. фиг.6).
Выступы 110 и 112 делятся на множество групп по длине радиальной наружной и радиальной внутренней секций 82 и 84 канала. Соответственно в радиальной наружной секции 82 канала имеются группы 116 (фиг.7) выступов вперемежку с группами 118 выступов. Аналогично, в радиальной внутренней секции 84 канала имеются группы 122 выступов вперемежку с группами 124 выступов. Группы 116 выступов в радиальной наружной секции 82 радиально смещены относительно группы 118 выступов в радиальной наружной секции. Аналогично, группы 122 выступов в радиальной внутренней секции 82 радиально смещены относительно группы 124 выступов в радиальной внутренней секции.
Несмотря на то что в каждой из групп 116, 118, 122 и 124 выступов имеется одинаковое количество выступов 110 или 112, в различных группах выступов может быть предусмотрено разное количество выступов. Например, в группе 116 выступов может быть предусмотрено большее количество выступов 110, чем в группе 118. Аналогично, в группе 122 выступов может быть предусмотрено большее количество выступов 112, чем в группе 124.
За счет радиального смещения выступов в группах 116, 118, 122 и 124 (фиг.7) относительно друг друга поток среды через радиальную наружную и радиальную внутреннюю секции 82 и 84 канала до некоторой степени отклоняется, тем самым способствуя турбулентности потока среды и переносу тепла от пластинчатого компонента 60 (фиг.3 и 4) к охлаждающей среде, протекающей в радиальных наружной и внутренней секциях 82 и 84 канала. Разумеется, при необходимости выступы в группах 116 выступов могут быть радиально выровнены с выступами в группах 118. Аналогично, выступы в группах 122 выступов могут быть радиально выровнены с выступами в группах 124 выступов.
Выступы 110 и 112 имеют удлиненную конфигурацию, при этом их продольные центральные оси продолжаются вдоль круговых продольных центральных осей радиальной наружной и радиальной внутренней секций 82 и 84 канала. Выступы 110 и 112 имеют линейные продольные центральные оси. Однако выступы 110 и 112 могут иметь дугообразные продольные центральные оси. При необходимости продольные центральные оси выступов 110 и 112 могут иметь дугообразную конфигурацию с центром кривизны, совпадающим с центром кривизны кольцевой секции со стенкой или ребра 86.
Выступы 110 и 112 имеют в осевом направлении суженные противоположные концевые участки. Выступ 110 (фиг.8) имеет, в общем, прямоугольный участок 130. Выступ 110 имеет в осевом направлении суженные концевые участки 132 и 134 с противоположных сторон участка 130. Участок 130 соединен с нижней поверхностью 100 радиальной наружной секции 82 канала с помощью дугообразной скошенной зоны 136, которая продолжается вокруг выступа 110.
Выступ 110 имеет плоскую верхнюю (как показано на фиг.8) боковую поверхность 138, продолжающуюся параллельно нижней поверхности 100 радиальной наружной секции 82 канала. Плоские верхние боковые поверхности 138 выступов 110 расположены в той же плоскости, что и плоская кольцевая верхняя (как показано на фиг.7) боковая поверхность 140 секции со стенкой или ребра 86. Выступы 112 имеют такую же конфигурацию, как и выступы 110. Выступы 112 имеют плоские верхние (как показано на фиг.7) боковые поверхности 144, расположенные в той же плоскости, что и плоская верхняя боковая поверхность 140 секции со стенкой или ребра 86.
Если соединительное устройство 10 в сборе (фиг.2) находится в выключенном состоянии, плоская внутренняя боковая поверхность износостойкого пластинчатого компонента 60 только касается или совсем незначительно отстоит от плоских верхних боковых поверхностей 138 на выступах 110, плоской верхней боковой поверхности 140 на секции со стенкой или ребре 86 и плоских верхних боковых поверхностей 144 на выступах 112 (фиг.7). Если соединительное устройство 10 в сборе находится во включенном состоянии, внутренняя боковая поверхность износостойкого пластинчатого компонента 60 (фиг.3) упирается в плоские верхние боковые поверхности 138 на выступах 110, плоскую верхнюю боковую поверхность 140 на секции со стенкой или ребре 86 и плоские верхние боковые поверхности 144 на выступах 112 (фиг.7). Следовательно, если соединительное устройство 10 в сборе находится во включенном состоянии, износостойкий пластинчатый компонент 60 имеет опору за счет контактирования плоской внутренней боковой поверхности износостойкого пластинчатого компонента с секцией со стенкой или ребром 86, выступами 110 и выступами 112. Это способствует равномерному скользящему контактированию наружной или верхней (как показано на фиг.3 и 4) боковой поверхности износостойкого пластинчатого компонента 60 с фрикционной накладкой 24 (фиг.2), когда соединительное устройство 10 в сборе переключается во включенное состояние.
Во время протекания охлаждающей среды по радиальной наружной секции 82 канала (фиг.7) выступы 110 уменьшают область, доступную для потока охлаждающей среды. Вследствие этого поток охлаждающей среды движется с ускорением вокруг выступов 110. Концевые участки 132 и 143 (фиг.8) выступов 110 сужены так, что они способствуют плавному протеканию охлаждающей среды вокруг обоих концевых участков 132 и 134 выступа 110. За счет поддержания плавного потока среды сводится к минимуму образование относительно застойных зон в потоке среды рядом с концевыми участками 132 и 134 выступов 110.
В случае образования застойных зон в потоке среды на всем протяжении радиальной наружной секции 82 канала могут образовываться горячие пятна в области износостойкого пластинчатого компонента 60 рядом с застойными зонами. Таким образом, если выступ 110 имеет притупленные концевые участки 132 и 134, а не показанные суженные концевые участки, будет наблюдаться тенденция к образованию застойных зон в потоке среды, особенно рядом с концевым участком выступа 110 ниже по технологическому потоку. За счет сужения концевых участков 132 и 134 выступа 110 относительное образование застойных зон сводятся к минимуму, в результате чего сводится к минимуму образование горячих пятен на износостойком пластинчатом компоненте 60.
В варианте выполнения изобретения, показанном на фиг.1-8, выступы 110 и 112 (фиг.7) образованы как цельный компонент вместе с основанием 56 нажимной плиты 40. Внутренняя сторона износостойкого пластинчатого компонента 60 (фиг.3) обращена к выступам 110 и 112 и имеет плоскую поверхность без выступов. Однако, при необходимости, внутренняя боковая поверхность износостойкого пластинчатого компонента 60 может быть снабжена выступами. Выступы на внутренней боковой поверхности износостойкого пластинчатого компонента 60 могут быть расположены вперемежку с выступами на основании 56 нажимной плиты 40. Как вариант, выступы 110 и 112 на основании 56 нажимной плиты 40 могут не предусматриваться, и могут быть предусмотрены выступы только на внутренней боковой поверхности износостойкого пластинчатого компонента 60.
Независимо от того, образованы ли выступы 110 и 112 на основании 56 или на износостойком пластинчатом компоненте 60, выступы могут быть образованы как неотъемлемая часть основания и/или износостойкого пластинчатого компонента 60. Однако, при необходимости, выступы могут быть образованы отдельно от основания и/или износостойкого пластинчатого компонента 60 и присоединены к основанию и/или износостойкому пластинчатому компоненту.
В варианте выполнения, показанном на фиг.1-8, все выступы 110 и 112 имеют одинаковую общую конфигурацию. Выступы 110 и 112 отличаются друг от друга только по длине, т.е. размеру выступов по круговым центральным осям радиальных наружной и внутренней секций 82 и 84 канала. При необходимости выступы 110 и 112 могут иметь одинаковую длину. Предусматривается, что выступы 110 и 112 могут иметь конфигурации, которые отличаются друг от друга и отличаются от показанных конфигураций. Например, выступы 110 и/или 112 могут иметь конфигурацию сечения в форме капли в плоскости, параллельной нижним поверхностям 100 и/или 102 радиальной наружной и радиальной внутренней секций 82 и 84 канала. Предусматривается, что некоторые из выступов 110 могут иметь одну конфигурацию, а другие выступы 110 могут иметь отличающуюся конфигурацию. Разумеется, некоторые из выступов 112 могут иметь одну конфигурацию, а другие выступы 112 могут иметь отличающуюся конфигурацию.
Помимо выступов 110 и 112, в канал 64 для охлаждающей среды выступает множество ребер 150 (фиг.7). Ребра 150 представляют собой выступы, продолжающиеся между радиальной обращенной внутрь наружной стороной 92 (фиг.7) канала 64 для охлаждающей среды и радиальной обращенной наружу внутренней стороной 90 на секции со стенкой или ребре 86. Кроме того, ребра 150 продолжаются между радиальной обращенной внутрь стороной 94 секции со стенкой или ребра 86 и радиальной обращенной наружу стороной 96 канала 64 для охлаждающей среды. Несмотря на то что ребра 150 продолжаются по радиусам канала 64 для охлаждающей среды, ребра 150, при необходимости, могут быть смещены относительно радиусов канала 64 для охлаждающей среды.
Высота ребер 150 меньше высоты секции стенки или ребра 86, которая разделяет канал 64 для охлаждающей среды на радиальную наружную секцию 82 канала и радиальную внутреннюю секцию 84 канала. Секция со стенкой или ребро 86 контактирует с износостойким пластинчатым компонентом 60 и взаимодействует с износостойким пластинчатым компонентом для блокирования потока среды между радиальной наружной и радиальной внутренней секцией 82 и 84 канала. Однако ребра 150 размещены на расстоянии от износостойкого пластинчатого компонента 60, т.е. верхние (как показано на фиг.7) стороны ребер 150 размещены на расстоянии от нижней или внутренней стороны износостойкого пластинчатого компонента 60.
Несмотря на то что ребра 150 в радиальной наружной секции 82 канала выровнены с ребрами 150 в радиальной внутренней секции 84 канала, ребра в одной секции канала могут быть смещены относительно ребер в другой секции канала. При необходимости ребра 150 могут быть смещены на расстояние, достаточное для того, чтобы расположить выступы 110 и/или 112 между соседними ребрами, по существу, на таком же радиальном расстоянии от центра кривизны канала 64 для охлаждающей среды.
Во время протекания охлаждающей среды по радиальным наружной и внутренней секциям 82 и 84 канала охлаждающая среда протекает через ребра 150 в ограниченном пространстве между внутренней стороной износостойкого пластинчатого компонента 60 и верхними сторонами ребер 150. Ребра 150 увеличивают скорость охлаждающей среды и инициируют турбулентность в охлаждающей среде. Турбулентность, инициируемая в потоке охлаждающей среды ребрами 150, заставляет охлаждающую среду сталкиваться с внутренней стороной износостойкого пластинчатого компонента 60. Эта турбулентность способствует смешиванию среды в зоне ребер.
Кроме того, ребра 150 уменьшают площадь сечения канала 64 для охлаждающей среды у ребер 150. Таким образом, площадь потока охлаждающей среды у ребер 150 уменьшается до площади между верхними (как показано на фиг.7) боковыми поверхностями ребер и внутренней главной боковой поверхностью износостойкого пластинчатого компонента 60. За счет уменьшения площади, доступной для потока охлаждающей среды, скорость охлаждающей среды при ее прохождении через ребра 150 увеличивается. Увеличение скорости охлаждающей среды дополнительно способствует турбулентности потока среды рядом с ребрами 150.
Несмотря на предположение об эффективности использования ребер 150 совместно с выступами 110 и 112 следует понимать, что ребра 150 могут быть использованы или с выступами 110 и 112, или без них. Как вариант, выступы 110 и 112 могут быть использованы с ребрами 150 или без них. Несмотря на то что предпочтительно использовать секцию со стенкой или ребро 86 для разделения канала 64 для охлаждающей среды в радиальной внутренней и радиальной наружной секциях 82 и 84 канала, секция стенки или ребро 86 может быть не предусмотрено.
При переключении соединительного устройства 10 в сборе из выключенного состояния из фиг.1 во включенное состояние нажимная плита 40 прижимается к поворотной фрикционной накладке 24 на диске 18. Радиальный наружный участок диска 18 вращается при более высокой скорости, чем радиальный внутренний участок диска. Следовательно, при переключении соединительного устройства 10 в сборе из выключенного состояния во включенное состояние рядом с радиальным наружным участком износостойкого пластинчатого компонента 60 вырабатывается больше тепла, чем рядом с радиальным внутренним участком износостойкого пластинчатого компонента.
Для ускорения охлаждения радиального наружного участка износостойкого пластинчатого компонента 60, где во время переключения устройства во включенное состояние вырабатывается наибольшее количество тепла, впускное отверстие 68 (фиг.4) эффективно направляет больший поток охлаждающей среды в радиальную наружную секцию 82 канала (фиг.5-7), чем в радиальную внутреннюю секцию 84 канала. Для обеспечения прохождения большего потока среды через радиальную наружную секцию 82 канала цилиндрический радиальный наружный начальный участок 160 (фиг.4) впускного канала 70 имеет больший диаметр, чем цилиндрический внутренний второй участок 162 впускного канала 70.
Начальный участок 160 с относительно большим диаметром впускного канала 70 связан с радиальной наружной секцией 82 канала множеством соединительных каналов 166 (фиг.4). Аналогично, второй участок 162 с относительно небольшим диаметром впускного канала связан с радиальной наружной секцией 84 канала множеством соединительных каналов 168. Поток охлаждающей среды входит во впускной канал 70 (фиг.4) у впускного отверстия 68. От начального участка 160 впускного канала 70 среды к радиальной наружной секции 82 канала проходит относительно большой объем охлаждающей среды. Меньший объем охлаждающей среды проходит от относительно небольшого второго участка 162 впускного канала 70 среды к радиальной внутренней секции 84 канала.
Цилиндрический начальный участок 160 впускного канала 70 расположен на одной оси с цилиндрическим вторым участком 162 впускного канала. Однако центральная ось второго участка 162 впускного канала 70 может быть смещена от центральной оси начального участка 160 впускного канала. При необходимости начальный участок 160 впускного канала 70 может быть расположен сбоку от второго участка 162 впускного канала, так чтобы иметь одну траекторию потока среды к радиальной наружной секции 82 канала и вторую отдельную траекторию потока среды к радиальной внутренней секции 84 канала.
Радиальная наружная секция 82 канала продолжается в противоположных направлениях от соединительных каналов 166 (фиг.4 и 6) к выпускному каналу 76. Таким образом, радиальная наружная секция 82 канала продолжается как в направлении по часовой стрелке, так и в направлении против часовой стрелки от впускного канала 70 к выпускному каналу 74. Аналогично, радиальная внутренняя секция 84 продолжается в противоположных направлениях от впускного канала 70 к выпускному каналу 76. Таким образом, радиальная внутренняя секция 84 канала продолжается как в направлении по часовой стрелке, так и в направлении против часовой стрелки (как показано на фиг.3) от впускного отверстия 68 до выпускного отверстия 74 (фиг.4). Поток среды в радиальной наружной секции 82 канала равным образом разделяется на секции протекания потока по часовой стрелке и против часовой стрелки в радиальной наружной секции канала. Аналогично, поток среды в радиальной внутренней секции 84 канала равным образом разделяется на секции протекания потока по часовой стрелке и против часовой стрелки в радиальной внутренней секции канала.
Выпускной канал 76 (фиг.4) имеет такую же конструкцию, как и впускной канал 70. Таким образом, цилиндрический выпускной канал 76 имеет радиальный наружный или выходной участок 174 с большим диаметром, чем диаметр радиального внутреннего или входного участка 176. Среда, протекающая в радиальной внутренней секции 74 канала, направляется к входному участку 176 через соединительные каналы 180. Аналогично, среда направляется из радиальной наружной секции 82 канала к входному участку 174 выпускного канала 76 через соединительные каналы 182.
Цилиндрический выходной участок 174 выпускного канала 76 расположен на одной оси с цилиндрическим входным участком 176 выпускного канала. Однако центральная ось входного участка 176 выпускного канала 76 может быть смещена от центральной оси выходного участка 174 выпускного канала. При необходимости впускной участок 176 выпускного канала 76 может быть расположен сбоку от выходного участка 174 выпускного канала, так чтобы иметь одну траекторию потока среды от радиальной внутренней секции 84 канала и вторую отдельную траекторию потока среды от радиальной наружной секции 82 канала.
Впускной и выпускной каналы 70 и 76, которые обеспечивают больший расход среды для радиальной наружной секции 82 канала, чем для радиальной внутренней секции 84 канала, могут быть использованы совместно с каналами для охлаждающей среды, имеющими конструкцию, отличающуюся от конструкции канала 64 для охлаждающей среды. Таким образом, впускной и выпускной каналы 70 и 76 могут быть использованы совместно с радиальной наружной и радиальной внутренней секциями 82 и 84, которые не имеют выступов 110 и 112 и/или ребер 150.
Если соединительное устройство 10 в сборе находится в выключенном состоянии из фиг.2, фрикционные накладки 24 и 26 на диске 18 находятся на незначительном расстоянии от перемещающейся в осевом направлении нажимной плиты 40 и неподвижного опорного фланца или нажимной плиты 42. Это позволяет диску 18 свободно вращаться относительно неподвижного элемента 14 корпуса 32 в сборе.
Если соединительное устройство 10 в сборе переключается из выключенного состояния во включенное состояние, поршень 46 перемещает нажимную плиту 40 в осевом направлении к опорному фланцу или нажимной плите 42, чтобы жестко зажать диск 18 между нажимной плитой 40 и опорным фланцем или нажимной плитой 42.
Опорный фланец или нажимная плита 42 имеет конструкцию, сходную с конструкцией нажимной плиты 40. Поскольку компоненты опорного фланца или нажимной плиты 42 являются такими же, как и компоненты нажимной плиты 40, то для обозначения подобных компонентов будут использоваться аналогичные номера позиций, при этом во избежание путаницы конечная буква «а» будет использоваться с номерами позиций, относящимися к опорному фланцу или нажимной плите 42.
Опорный фланец или нажимная плита 42 включает в себя основание 56а и износостойкий пластинчатый компонент 60а. Износостойкий пластинчатый компонент 60а и основание 56а неподвижно соединены между собой и взаимодействуют для образования канала для охлаждающей среды, имеющего такую же конструкцию, как и канал 64 для охлаждающей среды из фиг.3-7. Канал для охлаждающей среды в опорном фланце или нажимной плите 42 делится на радиальную внутреннюю и радиальную наружную секции канала, соответствующие секциям 82 и 84 канала для охлаждающей среды из фиг.2-7, с помощью секции со стенкой или ребра, соответствующего секции со стенкой или ребру 86 из фиг.5-7.
Выступы, соответствующие выступам 110 и 112 из фиг.5-7, предусмотрены в секциях канала для охлаждающей среды. Кроме того, ребра, соответствующие ребрам 150 из фиг.5-7, предусмотрены в секциях канала для охлаждающей среды в опорном фланце или нажимной плите 42.
Опорный фланец или монтажная плита 42 имеет впускное отверстие 68а для охлаждающей среды и выпускное отверстие 74а для охлаждающей среды. Впускной и выпускной каналы, соответствующие каналам 70 и 76 из фиг.4, предусмотрены совместно с впускным отверстием 68а для охлаждающей среды и выпускным отверстием 74а для охлаждающей среды в опорном фланце или нажимной плите 42.
С учетом вышеприведенного описания понятно, что настоящее изобретение предлагает новое и улучшенное соединительное устройство 10 в сборе, имеющее улучшенный поток охлаждающей среды для ускорения передачи тепла от компонентов соединительного устройства. Конвективной передаче тепла от компонентов соединительного устройства 10 в сборе к потоку охлаждающей среды способствует увеличение скорости охлаждающей среды в расположенных на расстоянии друг от друга зонах вдоль канала 64, через который протекает охлаждающая среда. При включении соединительного устройства 10 в сборе возникает тенденция к выработке большего количества тепла на радиальном наружном участке поворотного диска 18, чем на радиальном внутреннем участке диска. Для отвода этого тепла поток охлаждающей среды рядом с радиальным наружным участком поворотного диска 18 может быть больше, чем рядом с радиальным внутренним участком поворотного диска.
Соединительное устройство 10 в сборе может включать в себя поворотный диск 18, который, по меньшей мере, частично помещен в корпус 32 в сборе. Корпус 32 в сборе может иметь пластинчатый компонент 60 с передающей усилие поверхностью, который может контактировать с зоной боковой поверхности на поворотном диске 18 для замедления относительного вращения диска и корпуса. Корпус 32 может также иметь канал 64 для охлаждающей среды, который, по меньшей мере, частично образован стороной пластинчатого компонента 60, противоположной поверхности, передающей усилие.
Для улучшения передачи тепла и сведения к минимуму случаев образования горячих пятен множество выступов 110 и 112 продолжается по траектории потока охлаждающей среды через канал 63 для охлаждающей среды. В потоке охлаждающей среды может инициироваться турбулентность за счет наличия ребер 150, выступающих в канал 64 для охлаждающей среды.
Впускное отверстие 68 для впуска среды в канал 64 для охлаждающей среды может иметь участок 160 с относительно большой площадью сечения, сообщающийся с радиальным наружным участком 82 канала для охлаждающей среды. Впускное отверстие 68 может иметь участок 162 с относительно небольшой площадью сечения, сообщающийся с радиальным внутренним участком 84 канала 64 для охлаждающей среды. Соединительное устройство 10, спроектированное по настоящему изобретению, имеет много различных характеристик, которые преимущественно могут использоваться совместно, как указано в описании. Однако эти характеристики могут быть использованы отдельно или совместно с различными характеристиками из существующего уровня техники. Например, впускное отверстие 68 для охлаждающей среды различных размеров для радиального внутреннего и радиального наружного участков 82 и 84 канала 64 для охлаждающей среды может быть использовано без выступов 110 и 112 в канале для охлаждающей среды. В качестве другого примера выступы могут включать в себя или могут не включать в себя ребра 150.
Несмотря на то что описанное здесь соединительное устройство 10 в сборе используется в качестве тормоза, следует понимать, что соединительное устройство в сборе может использоваться в качестве муфты. Также предусматривается, что соединительное устройство в сборе может быть комбинацией муфты и тормоза в сборе.