L’accoppiamento fluido è costituito da una girante della pompa (sull’albero di ingresso) e da un canale (sull’albero di uscita). Entrambe le giranti sono alloggiate nello stesso involucro.
Vedi Fig. 1 Accoppiamento fluido
Fig. 1 Accoppiamento fluido: Schema di accoppiamento fluido
La girante della pompa spinge il fluido all’interno dell’involucro (solitamente olio a bassa viscosità) verso il corridore, che fa ruotare l’albero di uscita. Gli accoppiamenti fluidi non hanno alette del diffusore tra la pompa (indice P) e la turbina (indice T), a differenza dei convertitori di coppia idraulici. Poiché non vi è alcun diffusore supportato dall’involucro statico, l’ingresso del giunto fluido (TP) e la coppia di uscita (TT) sono gli stessi.
TP = TT = T
I valori di potenza (PP = T · wP) e PT = T · wT) vengono utilizzati per calcolare l’efficienza del giunto fluido.
ν Rapporto di velocità tra velocità della turbina e velocità della pompa
ω Velocità angolare
Quando la velocità della turbina (n T) è pari a zero, il giunto fluido ha una coppia motrice molto elevata. Se la velocità della turbina è uguale alla velocità della pompa (n T = n P), la coppia (T) è uguale a zero. Tuttavia, lo slittamento si verifica sempre durante la trasmissione di potenza, con il risultato che la velocità della turbina è inferiore a quella della pompa.
Vedi Fig. 2 Accoppiamento fluido
Fig. 2 Accoppiamento fluido: Curve caratteristiche per diversi volumi di riempimento
L’utilizzo di un tubo scoop regolabile per modificare il volume di riempimento (V) consente di controllare lo slittamento (1-ν) e, a sua volta, la velocità della turbina.
In conformità con le leggi di affinità idrodinamica, la velocità della turbina dipende anche dalla velocità della pompa. Vedi Fig. 3 Accoppiamento fluido
Fig. 3 Accoppiamento fluido: Curve caratteristiche per le diverse velocità della pompa
L’ampia varietà di disegni significa che le curve caratteristiche possono essere abbinate ai requisiti della guida e della macchina guidata nella massima misura possibile. Vedi Fichi. 4 e 5 Accoppiamento fluido
Fig. 4 Accoppiamento fluido: Curve caratteristiche per diversi numeri di palette z Fig. 5 Accoppiamento fluido: Curve caratteristiche degli accoppiamenti fluidi con sezione appiattita sul diametro esterno e girante della pompa asimmetrica e girante della turbina
Se combinato con un riduttore (vedi trasmissione ad ingranaggi), l’accoppiamento fluido viene talvolta indicato anche come accoppiamento a velocità variabile ad ingranaggi. La separazione meccanica degli alberi di ingresso e di uscita attenua i picchi di coppia e le vibrazioni. Tuttavia, lo svantaggio è che a volte l’efficienza è significativamente compromessa (ad esempio a causa dell’aumento della temperatura di accoppiamento del fluido) a causa dello slittamento. Questo svantaggio può essere mitigato combinando un accoppiamento fluido con un convertitore di coppia idraulico. Nella gamma di velocità e potenza inferiori, l’accoppiamento fluido si assume la responsabilità del funzionamento, mentre nella gamma di velocità compresa tra 80 e 100% gli alberi di ingresso e di uscita sono accoppiati rigidamente. Ciò significa che la maggior parte della potenza può essere trasmessa senza scivolamenti o perdite, ma consente a un convertitore di coppia idraulico di continuare simultaneamente ad aumentare la velocità di rotazione e la potenza (ad es. della pompa di alimentazione della caldaia) grazie alla divisione della potenza con un riduttore epicicloidale (speed modulation gear).