Éprouvés des millions de foisCoupleurs hydrauliques à remplissage constant

voith.com

2

Le principe de Foettinger – Conception et fonctionnementLe 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

3

État stationnaire Démarrage Fonctionnement nominal

Principe de transmission de puissance hydrodynamique

Le coupleur contient une quantité constante de fluide de fonc-tionnement, le plus souvent de l’huile minérale. Des coupleurs adaptés à l’eau comme fluide de fonctionnement sont dispo-nibles 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 stationnaireDans le coupleur, la totalité du fluide de fonctionnement est statique.

DémarrageÀ 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. Souli-gnons cependant que l’agencement judicieux des chambres de compensation (chambre de retardement, chambre annu-laire) influence positivement les caractéristiques du démar-rage.

Fonctionnement nominalEn 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.

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• 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

Grâce aux avantages typiques de l’hydrodynamique, le coupleur hydraulique Voith a fait ses preuves des millions de fois dans le monde entier :

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.

Les coupleurs hydrauliques Voith – ils ont fait leurs preuves des millions de fois

1 2 3

1 Roues-pelles dans une exploitation de lignite à ciel ouvert, République Tchèque

2 Convoyeur à bande et empileur-récupérateur dans un terminal charbonnier, Afrique du Sud

3 Convoyeur blindé dans une houillère, Chine

• amortissement efficace des chocs et des vibrations • protection contre les surcharges du moteur et de la

machine• compensation de la charge pour l’entraînement multi-

moteurs

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Technique de convoyage• convoyeurs à bande • élévateurs à godets• convoyeurs à chaîne • convoyeurs à godets• empileurs-récupérateurs• dispositifs de manutention portuaire

Industrie chimique• centrifugeuses• pompes• soufflantes• malaxeurs

4 5

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

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

Domaines d’application

6

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. 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.

À chaque entraînement – le coupleur approprié

C / CN

CK

CM

CL

5 s 40 s Temps

Couple / Temps

Le graphique ci-contre permet de comparer le comportement de divers types de coupleurs au démarrage.

Type T

Type TV

Type TVV

Type TVVS

Cou

ple

C / CN

CK

2

1,6

1,41

Régime moteur

Accélération machine

Cou

ple

Régime moteur

C / CN

CM

CK

2

1

0

Accélération moteur

Cou

ple

Courbes caractéristiques

CM: Couple moteur

CL: Couple résistant

CK: Couple coupleur

CN: Couple nominal

J: Moment d’inertie

TL: Const.

J: Const.

7

Diagramme de puissance

10 000,007 000,005 000,00

2 000,00

1 000,00700,00500,00

200,00

100,0075

45,0030,00

15,0010,00

7,50

3,00

1,50

0,75

0,37

0,10

1,00

3 000,00

5 000,00

10 000,00

2 000,00

1 000,00

500,00

300,00200,00

100,00

50,00

30,00

15,0010,00

5,00

3,002,00

1,00

0,50

1 800 3 600900750

300 400 600 800 1 000 1 500 2 000 3 000 4 000

Vitesse d’entraînement n1 [min-1]

Pui

ssan

ce n

omin

ale

d’e

ntra

înem

ent

P1

[kW

]

Pui

ssan

ce n

omin

ale

d’e

ntra

înem

ent

P1

[ch]

1150

D

1000 D 866 D

100011

50

866

750

650

562

487

422

366

274

D

206

D

154

D

274

206

154

55

Exemple :

Puissance nominale d’entraînement : 55 kW

Vitesse d’entraînement : 1 500 min-1

Taille du coupleur : 422

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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

Le type de baseCoupleur hydraulique type T et DT

Dimensions

ø d

1

ø d

2

ø Dl2

A

L

Taille Type A D L d1 maxi d2 maxi l1 maxi Poids1)

[mm] [kg]

154 T 80 190 143 32 28 60 4

154 DT 102 190 165 32 28 80 5

206 T 97 248 183 42 42 80 10

206 DT 137 248 223 42 42 114 13.4

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

Type T

Type DT

1) y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum

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

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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 difficile• concasseurs

Pour un démarrage en douceurCoupleur hydraulique type TV et TVV

Dimensions

ø d

1

ø d

2

ø Dl2

A

A

L

L

Taille Type A D L d1 maxi d2 maxi l1 maxi Poids1)

[mm] [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

Type TV

Type TVV

1) y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum

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Voith a développé une chambre annulaire pour complé-ter 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 démar-rage, lors des premières rotations des éléments exté-rieurs du coupleur, cette chambre extérieure se remplit entièrement du fluide de fonctionnement de la chambre de travail sous l’effet de la force centrifuge. 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

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 ca-ractéristiques 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.

Domaines d’application• convoyeurs à bande • machines à démarrage difficile

L’innovationCoupleur hydraulique type TVVS

ø d

1

ø d

2

ø Dl2

AL

Taille Type A D L d1 maxi d2 maxi l1 maxi Poids1)

[mm] [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

1000 TVVS 686 1 165 896 180 160 280 1 010

1150 TVVS 883 1 340 1 093 180 180 320 1 478

Type TVVS

1) y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum

Dimensions

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La poulie pour courroies trapézoïdales ou pour courroie plate, fixée sur le couvercle de palier, permet de trans-mettre 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

Entraînement par courroieCoupleur hydraulique type TRI et TVRI

ø d

1

ø d

ø D

A

A

B

Taille Type A D B maxi d1 maxi d maxi Poids1)

[mm] [kg]

206 TRI 97 248 70 116 42 9

206 DTRI 137 248 70 116 42 12

274 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

Type TRI

Type TVRI

1) y compris l’accouplement élastique et le remplissage d’huile maximum

Dimensions

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MTS – système de coupure thermique par contacteurLes 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.

L’élément thermique doit être remplacé après chaque déclen-chement.

BTS – système de coupure thermique sans contactLa 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.

Outil de montage et de démontageIl 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.

BTM – technologie innovante pour l’optimisation du processusLe nouveau système de surveillance de la température pour coupleurs hydrauliques, le « BTM », permet d’optimiser le pro-cessus. 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.

RegardLe regard du niveau d’huile, installé dans la roue extérieure, permet de contrôler facilement le niveau de remplissage sans ouvrir le coupleur.

Équipements de surveillance et accessoires

13

3

5

1 2

4

1 MTS – système de coupure thermique par contacteur

2 BTS – système de coupure thermique sans contact

3 Outil de montage et de démontage

4 BTM – technologie innovante pour l’optimisation du processus

5 Regard

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Selon les applicationsModèles supplémentairesPour 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.

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.

2 Coupleur hydraulique avec arbre plein et bride d’accouplement primaireLe 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 entraîne-ments équipés de systèmes de freinage, le disque / tambour de frein est installé sur l’accouplement élastique.

3 Coupleur hydraulique avec bride de freinPour 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.

4 Coupleur avec poulie à gorges sans couvercle de palier type TRI / TVRIL’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.

5 Coupleur hydraulique avec poulie libre type TRSur 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 TWLes 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.

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Modèles supplémentaires

1

4

2

5

3

6

Voith GroupSt. Poeltener Str. 4389522 Heidenheim, Allemagne

Contact :Tél + 49 79 51 32-409startup.components@voith.comwww.voith.com

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