Éprouvés des millions de fois. Coupleurs hydrauliques à

Éprouvés des millions de fois
Coupleurs hydrauliques à
remplissage constant
1
Le principe de Foettinger –
Conception et fonctionnement
Le coupleur hydraulique Voith est un coupleur hydrodynamique qui fonctionne selon le principe de Föttinger. Il se
compose pour l’essentiel de deux roues à aubes – la roue
pompe et la roue turbine – et d’une enveloppe extérieure.
Ces deux roues sont disposées face à face. Le couple
est transmis pratiquement sans usure, étant donné qu’il
n’y a aucun contact mécanique entre les éléments qui
le transmettent.
2
Principe de transmission de puissance hydrodynamique
Le coupleur contient une quantité constante de fluide de fonctionnement, le plus souvent de l’huile minérale. Des coupleurs
adaptés à l’eau comme fluide de fonctionnement sont disponibles sur demande. Dans la roue pompe qui est solidaire au
moteur, l’énergie mécanique de celui-ci est transformée en
énergie cinétique du fluide de fonctionnement. Cette énergie
cinétique est retransformée en énergie mécanique dans
la roue turbine. En fonctionnement, trois états doivent être
considérés :
État stationnaire
État stationnaire
Dans le coupleur, la totalité du fluide de fonctionnement est
statique.
Démarrage
Démarrage
À mesure que le régime du moteur augmente, le flux du fluide
de fonctionnement dans le circuit de travail est accéléré par la
roue pompe. La force centrifuge envoie l’huile dans la roue
turbine et lui applique un mouvement de rotation. L’évolution
du couple suit la courbe caractéristique du coupleur. Soulignons cependant que l’agencement judicieux des chambres
de compensation (chambre de retardement, chambre annulaire) influence positivement les caractéristiques du démarrage.
Fonctionnement nominal
Fonctionnement nominal
En raison de la faible différence de vitesse entre la roue
pompe et la roue turbine (glissement nominal), on obtient un
écoulement constant dans le coupleur. Seul le couple requis
par la machine est transmis.
3
Les coupleurs hydrauliques Voith – ils
ont fait leurs preuves des millions de
fois
Spécialiste des solutions aux problèmes complexes dans le domaine des techniques
d’entraînement, Voith Turbo fournit des prestations innovantes pour répondre aux
exigences croissantes imposées par la pratique. Les coupleurs hydrauliques Voith
(coupleurs turbo) à remplissage constant sont combinés aux moteurs électriques dans
les secteurs les plus variés. Notamment lorsque les entraînements sont particulièrement
sollicités et que rentabilité et fiabilité figurent au premier rang des priorités.
1 Roues-pelles dans une exploitation de
lignite à ciel ouvert, République Tchèque
2 Convoyeur à bande et empileurrécupérateur dans un terminal charbonnier,
Afrique du Sud
3 Convoyeur blindé dans une houillère, Chine
4 Convoyeur à bande avec coupleur TVVS
dans une mine de cuivre à ciel ouvert, Chili
5 Convoyeur à bande avec coupleur TVVS
dans une mine de potasse souterraine,
Allemagne
Grâce aux avantages typiques de l’hydrodynamique, le coupleur hydraulique Voith a fait ses preuves des millions de fois
dans le monde entier :
• accélération en douceur des masses les plus lourdes
• possibilité d’utiliser des moteurs à rotor à court-circuit
moins onéreux
• démarrage et accélération du moteur sans charge
• le surdimensionnement du moteur n’est pas nécessaire
• limitation du couple au démarrage
• amortissement effi cace des chocs et des vibrations
• protection contre les surcharges du moteur et de la machine
• compensation de la charge pour l’entraînement multi-moteurs
1
4
2
3
Domaines d’application
Technique de convoyage
•
•
•
•
•
•
convoyeurs à bande
élévateurs à godets
convoyeurs à chaîne
convoyeurs à godets
empileurs-récupérateurs
dispositifs de manutention portuaire
Exploitation minière – à ciel ouvert
et en souterrain
•
•
•
•
•
•
•
•
convoyeurs blindés
chargeurs
convoyeurs à bande
engins de percement de galeries
roues-pelles
pompes
concasseurs
broyeurs
Technique de préparation
•
•
•
concasseurs
déchiqueteurs
broyeurs
Industrie chimique
•
•
•
•
centrifugeuses
pompes
soufflantes
malaxeurs
4
5
5
À chaque entraînement –
le coupleur approprié
750
900
1 800
3 600
10 000,00
7 000,00
5 000,00
10 000,00
1 000,00
700,00
500,00
3 000,00
2 000,00
1 000,00
D
11
200,00
100,00
75
55
45,00
30,00
50
50
11 00
10 66
8
0
75 0
65 2
56
48
15,00
10,00
7,50
500,00
300,00
200,00
100,00
50,00
7
42
30,00
2
3
66
27
4
15,00
10,00
D
2
3,00
74
20
6
D
20
5,00
6
1
1,50
1,00
0,75
Exemple :
Puissance nominale d’entraînement : 55 kW
Vitesse d’entraînement :
1 500 min-1
Taille du coupleur :
422
5 000,00
1000 D
866 D
2 000,00
Puissance nominale d’entraînement P1 [ch]
Les différentes applications requièrent un comportement de
démarrage différent (courbe caractéristique) du coupleur. Pour
cela, les principaux critères sont les moments d’inertie, la limitation du couple et la fréquence des démarrages de l’installation.
Diagramme de puissance
Puissance nominale d’entraînement P1 [kW]
La puissance et la vitesse du moteur d’entraînement sont
les facteurs essentiels qui président à la conception du
coupleur hydraulique. Partant de la puissance d’entraînement nominale et du régime d’entraînement, il est possible de déterminer la taille adéquate du coupleur avec
le diagramme de puissance ci-contre. Sur sa plage
de puissance, le coupleur est adapté aux conditions de
l’entraînement par variation du remplissage d’huile.
54
D
15
3,00
2,00
4
1,00
0,37
0,50
0,10
300
400
600
800 1 000
1 500 2 000
3 000 4 000
Vitesse d’entraînement n1 [min-1]
Courbes caractéristiques
Accélération moteur
Accélération machine
C/ CN
C/ CN
2
CM
1
CK
CK
Couple
1,6
Couple
Couple
2
Couple / Temps
C/ CN
CM
1,4
1
CL
CK
0
Régime moteur
Le graphique ci-contre permet de comparer le
comportement de divers types de coupleurs
au démarrage.
Type
Type
Type
Type
6
T
TV
TVV
TVVS
C M:
C L:
C K:
C N:
J:
C L:
J:
Couple moteur
Couple résistant
Couple coupleur
Couple nominal
Moment d’inertie
Const.
Const.
Régime machine
5s
40 s
Temps
Le type de base – le coupleur
hydraulique type T et DT
Le coupleur hydraulique type T est le modèle de base des
coupleurs à remplissage constant. Il est composé d’une
roue pompe, d’une roue turbine et de l’enveloppe extérieure. Les autres types de la gamme résultent d’un ajout
de composants à ce modèle de base.
Le coupleur hydraulique est monté, en règle générale, sur
l’arbre de la machine à entraîner ou sur l’arbre de transmission
(entraînement de roue extérieure). Il est relié à l’arbre du moteur par un accouplement élastique permettant de compenser
les petites imprécisions du montage. Ce type de coupleur est
utilisé quand on souhaite en priorité amortir les vibrations
et protéger le moteur et la machine contre les surcharges. Il
est également employé pour les entraînements plus simples
aux plages de puissance inférieures. Le coupleur de type DT
possède deux circuits de travail coaxiaux fonctionnant en
parallèle. Ce double circuit permet de multiplier par deux la
transmission de puissance sans modifier la taille du coupleur.
Domaines d’application
• roues-pelles
• élévateurs à godets
• mélangeurs, pétrisseurs et malaxeurs
Dimensions
D
L
d1 maxi
d2 maxi
l1 maxi
[mm]
1)
154
T
154
DT
206
T
206
Poids1)
[kg]
80
190
143
32
28
60
4
102
190
165
32
28
80
5
97
248
183
42
42
80
10
DT
137
248
223
42
42
114
274
T
135
328
202
70
55
90
27
274
DT
175
328
242
70
55
125
32
366
T
198
424
276
90
65
120
44
422
T
218
470
320
100
80
135
68
487
T
246
556
352
120
90
155
102
562
T
269
634
385
130
110
170
146
650
T
317
740
469
140
120
200
240
750
T
366
846
529
150
135
240
358
866
T
421
978
610
160
150
265
573
1 000
T
441
1 118
651
180
160
280
850
1 150
T
505
1 295
715
180
180
320
1 110
1 150
DT
830
1 295
1 040
180
180
350
1 806
l2
øD
A
ø d2
Type
ø d1
Taille
13,4
A
L
Type T
Type DT
y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum
7
Pour un démarrage en douceur –
le coupleur hydraulique type TV et TVV
Une chambre de retardement est montée sur la roue extérieure du coupleur (type TV). À l’arrêt, cette chambre se
remplit d’une partie du fluide de fonctionnement. Ceci
réduit temporairement le volume de fluide contenu dans
la chambre de travail du coupleur.
Ainsi, le couple transmis est plus faible pendant la phase de
démarrage. La machine est déchargée d’autant au démarrage. Lorsque le moteur a atteint sa pleine vitesse, le contenu
de la chambre de retardement se vide dans la chambre de
travail en fonction du temps, permettant ainsi d’obtenir la capacité maximale de transmission. Pour certaines applications,
il est possible de réduire davantage le couple de démarrage
du coupleur en installant une chambre de retardement
agrandie (type TVV). Cela permet d’obtenir une accélération
encore plus progressive de la machine. Le fonctionnement de
la chambre de retardement est amélioré dans certains cas par
des soupapes commandées par la force centrifuge, pour
le coupleur type TVF, ou par un remplissage hydrodynamique
en retour, pour le type TVY.
Domaines d’application
• convoyeurs à bande
• centrifugeuses, décanteurs
• tubes broyeurs
• machines à démarrage diffi cile
• concasseurs
Dimensions
D
L
d1 maxi
d2 maxi
l1 maxi
[mm]
Poids1)
[kg]
274
TV
172
328
239
70
55
125
30
274
TVV
204
328
260
42
55
90
28
274
DTV
244
328
300
42
55
125
34
366
TV
225
424
303
90
65
120
46
366
TVV
296
424
374
90
65
120
49
422
TV
257
470
359
100
80
135
71
422
TVV
335
470
437
100
80
135
75
487
TV
297
556
403
120
90
155
106
487
TVV
382
556
488
120
90
155
114
562
TV
333
634
449
130
110
170
153
562
TVV
428
634
544
130
110
170
162
650
TV
384
740
536
140
120
200
249
650
TVV
494
740
646
140
120
200
264
750
TV
440
846
603
150
135
240
373
750
TVV
567
846
730
150
135
240
393
866
TV
493
978
682
160
150
265
575
866
TVV
641
978
830
160
150
265
609
1 000
TV
547
1 118
757
180
160
280
875
1 000
TVV
686
1 118
896
180
160
280
919
1 150
TV
670
1 295
880
180
180
320
1 219
1 150
TVV
883
1 295
1 093
180
180
320
1 310
1 150
DTV
1 208
1 295
1 418
180
180
350
1 996
L
A
l2
A
1)
y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum
8
L
Type TV
Type TVV
øD
A
ø d2
Types
ø d1
Taille
L’innovation –
le coupleur hydraulique type TVVS
Voith a développé une chambre annulaire pour compléter
sa gamme de coupleurs à chambre de retardement
agrandie (type TVVS). Cette chambre supplémentaire
dans l’enveloppe du coupleur permet de réduire encore le
couple de démarrage. Pendant la phase de démarrage,
lors des premières rotations des éléments extérieurs du
coupleur, cette chambre extérieure se remplit entièrement
du fluide de fonctionnement de la chambre de travail sous
l’effet de la force centrifuge.
augmente en fonction du temps, par vidage de la chambre de
retardement dans la chambre de travail. Le réglage des gicleurs permet d’adapter le processus de démarrage aux caractéristiques de l’installation. Ce nouveau concept de coupleur a été développé essentiellement pour l’entraînement des
convoyeurs à bande. L’augmentation très progressive du
couple permet une adaptation automatique à la charge de la
bande convoyeuse.
La quantité de remplissage est sensiblement diminuée. Le
couple transmis est donc plus faible, en comparaison avec le
coupleur sans enveloppe de chambre annulaire. Le couple
Domaines d’application
• convoyeurs à bande
• machines à démarrage diffi cile
Dimensions
D
L
d1 maxi
d2 maxi
l1 maxi
[mm]
1)
Poids1)
[kg]
422
TVVS
335
470
437
100
80
135
83
487
TVVS
382
556
488
120
90
155
128
562
TVVS
428
660
544
130
110
170
185
650
TVVS
494
761
646
140
120
200
301
750
TVVS
567
877
730
150
135
240
454
866
TVVS
641
1 017
830
160
150
265
696
180
160
280
1 010
180
180
320
1 478
1000
TVVS
686
1 165
896
1150
TVVS
883
1 340
1 093
l2
øD
A
ø d2
Types
ø d1
Taille
A
L
y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum
Type TVVS
9
Entraînement par courroie –
le coupleur hydraulique type TRI et TVRI
La poulie pour courroies trapézoïdales ou pour courroie
plate, fixée sur le couvercle de palier, permet de transmettre le couple aux arbres disposés parallèlement à
l’axe. La poulie peut être remplacée sans grandes manipulations, si nécessaire.
Les coupleurs TRI et TVRI sont montés librement sur l’arbre
du moteur ou de la machine. Les forces appliquées à la courroie sont transmises au moyeu du coupleur par l’intermédiaire
d’un palier du couvercle de palier. Le type TRI est employé
comme auxiliaire de démarrage et comme protection contre
les surcharges. Le type TVRI, équipé d’une chambre de retardement supplémentaire, est employé lorsqu’un démarrage
particulièrement doux est requis.
Domaines d’application
• centrifugeuses et décanteurs
• ventilateurs
• mélangeurs
• concasseurs
Dimensions
D
B maxi
d1 maxi
d maxi
[mm]
206
TRI
206
274
70
Poids1)
[kg]
97
248
116
42
DTRI
137
248
70
116
42
12
TRI
137
328
100
150
55
25
274
TVRI
172
328
100
150
55
26
274
DTRI
175
328
135
165
60
33
274
DTVRI
242
328
135
165
60
38
366
TRI
198
424
145
160
65
47
366
TVRI
225
424
145
160
65
51
422
TRI
205
470
160
182
70
74
422
TVRI
258
470
160
182
70
76
487
TRI
246
556
201
233
90
110
487
TVRI
297
556
201
233
90
112
562
TRI
269
634
294
265
100
173
562
TVRI
333
634
294
265
100
175
650
TRI
317
740
272
423
105
256
650
TVRI
384
740
272
423
105
261
A
B
9
øD
A
ød
Types
ø d1
Taille
A
Type TRI
1)
Type TVRI
y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum
10
Équipements de surveillance
et accessoires
MTS – système de coupure thermique par contacteur
Les coupleurs sont protégés de la surchauffe par des bouchons fusibles installés en série. Pour éviter les fuites de fluide
de fonctionnement en cas de surcharge thermique, il est possible d’ajouter un système de coupure thermique par contacteur MTS. Lorsque la température de réponse est atteinte,
l’élément thermique libère un axe qui actionne un commutateur. Selon le type de déclenchement, le signal de contact
peut être utilisé comme signal d’alarme ou pour couper le
moteur.
Outil de montage et de démontage
Il est nécessaire pour monter et démonter les coupleurs en
toute sécurité, d’une manière professionnelle.
Un dispositif hydraulique d’extraction est disponible en plus
de cet outil de montage et de démontage mécanique.
L’élément thermique doit être remplacé après chaque déclenchement.
BTM – technologie innovante pour l’optimisation du
processus
Le nouveau système de surveillance de la température pour
coupleurs hydrauliques, le « BTM », permet d’optimiser le processus. La détection continue de la température réelle du fluide
de fonctionnement dans le coupleur hydraulique Voith Turbo est
une nouvelle fonctionnalité et offre deux avantages déterminants : la réserve thermique du coupleur est mieux utilisée
et l’intervention dans le processus est aisée, afin d’atteindre
des objectifs spécifiques.
BTS – système de coupure thermique sans contact
La surveillance de la température du coupleur se fait sans
contact. Après la réponse du système, inutile de remplacer
l’élément thermique. Il est prêt à refonctionner une fois le coupleur refroidi. Le signal de contact peut être utilisé comme
signal d’alarme ou pour couper le moteur.
Regard
Le regard du niveau d’huile, installé dans la roue extérieure,
permet de contrôler facilement le niveau de remplissage sans
ouvrir le coupleur.
1 MTS – système de coupure thermique
par contacteur.
2 BTS – système de coupure thermique sans
contact.
3 Outil de montage et de démontage.
4 Regard.
5 BTM – technologie innovante pour
l’optimisation du processus.
5
1
2
3
4
Modèles supplémentaires –
selon les applications
Pour pouvoir faire face aux différentes conditions d’utilisation et exigences de la pratique, nos ingénieurs et techniciens ont mis au point d’autres types de coupleurs à
remplissage constant.
3 Coupleur hydraulique avec bride de frein
Pour les applications nécessitant un freinage, le coupleur peut
être équipé d’une bride supplémentaire sur laquelle sera fixé
le tambour ou le disque de frein.
1 Coupleur hydraulique avec accouplement multidisques
entièrement métallique (GPK)
À performances égales, moteur et boîte de vitesses gagnent
en compacité. Ce qui permet une réduction du diamètre du
moteur et de l’arbre de transmission qui sont alors moins sollicités. Le poids du coupleur est réparti équitablement entre
l’arbre d’entraînement et l’arbre entraîné à l’aide de deux accouplements multidisques. La réduction de la sollicitation des
arbres et des paliers se traduit par une augmentation de la durée d’utilisation des paliers délestés. Il est également possible
de démonter le coupleur dans le sens radial sans déplacer
le moteur ou la boîte de vitesses.
4 Coupleur avec poulie à gorges sans couvercle de
palier type TRI/TVRI
L'emploi de ce type de coupleur peut être nécessaire pour les
diamètres de poulie particulièrement petits. Le porte-poulie
intégré est fixé directement sur l’enveloppe du coupleur. Il est
recommandé de faire remplacer ultérieurement la poulie à
gorges par la société Voith.
2 Coupleur hydraulique avec arbre plein et bride
d’accouplement primaire
Le coupleur est fixé de manière rigide sur l'arbre du moteur
par une bride d'accouplement primaire. Le poids du coupleur
est donc supporté par l'arbre moteur, soulageant ainsi l'arbre
de transmission. Un accouplement élastique doit être installé
entre l’arbre de sortie plein et la boîte de vitesses. Sur des
entraînements équipés de systèmes de freinage, le disque/
tambour de frein est installé sur l’accouplement élastique.
12
5 Coupleur hydraulique avec poulie libre type TR
Sur ce modèle simplifié de coupleur à poulie, la poulie est
montée librement sur l’enveloppe du coupleur. Le coupleur TR
est une solution plus économique sur une plage de puissance
basse.
6 Coupleur hydraulique fonctionnant à l’eau type TW
Les coupleurs hydrauliques Voith – conçus pour fonctionner à
l’eau – peuvent être employés là où l’utilisation de l’huile est
interdite pour des raisons de sécurité et de protection de l’environnement. En particulier dans les houillères, la préférence
va aux coupleurs à eau. Ce fluide de fonctionnement garantit
également une transmission élevée de la puissance.
Modèles supplémentaires
1
2
3
4
5
6
13
Voith Turbo GmbH & Co. KG
Start-up Components
Voithstr. 1
74564 Crailsheim, Allemagne
Tél. + 49 79 51 32-409
Fax + 49 79 51 32-480
[email protected]
voith.com
cr128fr, 03.2013, aik / WA, 500. Dimensions et représentations non contractuelles. Sous réserve de modifications. (Les capots de protection nécessaires
pendant le fonctionnement ont parfois été retirés sur les illustrations pour laisser apparaître les composants concernés).