液体をゆっくり充填するチャンバーの油圧クラッチ：動作原理、利点、および用途

遅延チャンバーを備えた流体カップリングは、高慣性機構の極めてスムーズな始動と、駆動装置の過負荷からの効果的な保護を実現する特殊なタイプの流体カップリングです。主な特徴は、始動時に作動流体の一部を一時的に保持する追加のチャンバー（遅延チャンバー）の存在です。これにより、エンジンはほぼ無負荷状態で急速に加速し、その後、流体が徐々に作動チャンバーに流れ込み、伝達トルクをスムーズに増加させます。この機構は、ベルトコンベア、破砕機、製粉機など、始動条件が難しい機械に最適なソリューションです。

遅延チャンバー付き流体カップリングとは何ですか?

標準的な流体継手は、作動流体を介して駆動軸（エンジン）から従動軸（作業機械）へ回転を伝達し、剛性の機械接続なしに滑らかな回転と過負荷からの保護を実現します。遅延チャンバー付き流体継手は、1つまたは複数の遅延チャンバーを追加することで、このコンセプトをさらに向上させます。これらのチャンバーは、目盛り付きの穴（ノズル）を介して継手の主作動領域と連通しており、ノズルのサイズを調整することで始動タイミングを設定できる場合もあります。

遅延チャンバー付きカップリングの動作原理

遅延チャンバーを備えた流体カップリングの動作原理は、エンジンの加速中にメインチャンバー内の作動流体の量を一時的に減らすことです。

アイドル: 液体の一部が遅延チャンバー内にあります。

始動：エンジンがポンプホイールを回転させます。作動領域内の流体量が少ないため、伝達トルクは最小限（設計に応じて公称値の120～150%）です。エンジンは低い始動電流で急速に加速します。

機械の加速：遠心力の作用により、遅延室の流体はノズルを通って徐々に主作動室に流れ込み、伝達トルクが徐々に増加し、作動機械を加速します。

動作モード: すべての流体が動作室内にあり、カップリングは最小限のスリップ (通常 1.5 ～ 6%) でトルクを伝達します。

拡大された、または二重の遅延チャンバーを備えた設計 (TVV、CCK タイプなど) では、さらに長くスムーズな始動が可能になり、これはコンベアの長い流体カップリングなどの用途にとって重要です。

使用の主な利点

流体遅延チャンバーカップリングを使用すると、次のような大きな利点が得られます。

非常にスムーズな始動: 始動トルクを公称値の 120 ～ 150% に低減することで衝撃負荷を最小限に抑え、すべての装置 (ベルト、ギアボックス、チェーン) の耐用年数を延ばします。

モーター保護: 無負荷起動により始動電流が低減し、過熱が防止され、標準の非同期モーターの使用が可能になり、制御システムが簡素化されます。

信頼性の高い過負荷保護: 流体カップリングは最大伝達トルクを自動的に制限し、詰まりや負荷の急激な増加が発生した場合でもモーターと機械の損傷を防ぎます。

振動減衰: 油圧接続によりねじり振動と衝撃を効果的に吸収します。

省エネ: ピーク始動電流を減らすことで、全体的なエネルギー消費が削減されます。

負荷分散: マルチモーター ドライブでは、流体カップリングによって負荷を均等に分散できます。

耐久性と低い運用コスト: 主トルクの伝達に摩耗する摩擦要素がないため、流体カップリングの耐用年数が長くなり、メンテナンスが最小限で済みます。

主な応用分野

低速充填流体カップリングの使用は、慣性質量が大きい高出力ドライブに最適です。

ベルトおよびスクレーパーコンベア（特に長くて負荷がかかったもの）。

大型破砕機（ジョー、コーン、ハンマー）および粉砕機（ボール、ロッド）。

強力なポンプとファン。

遠心分離機、分離機、デカンター。

回転式掘削機の駆動装置、昇降機構。

流体カップリングによる制御されたスムーズな起動を必要とするその他の機械。

遅延チャンバー付き流体継手の選び方

遅延チャンバーを備えた流体カップリングを正しく選択するには、次のパラメータを分析する必要があります。

エンジン出力と速度: カップリングの主なサイズを決定します。

負荷特性: 駆動機械の慣性モーメント (WR²)、必要な始動トルク、動作モード (安定、断続、可逆)、始動周波数。

必要な加速時間: 遅延チャンバーのタイプ (標準、拡張、ダブル) と設定 (該当する場合) の選択に影響します。

動作条件: 周囲温度、ほこり、湿気、爆発性雰囲気の存在 (ATEX バージョンが必要)。

取り付け設計: シャフト接続のタイプ (直接、弾性要素経由、ベルト プーリ付き、ブレーキ ディスク/ドラム付き)。