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Mechanischer Anlasser.
Die Erfindung bezieht sich auf mechanische Anlasser für Elektromotoren, insbesondere Kurzschlussläufermotoren. Die eigentliche Aufgabe solcher Einrichtungen, mit mechanischen Mitteln die Stromaufnahme des Motors beim Anlauf gering zu halten, wird mit den bekannten Anordnungen nicht oder nur durch Anwendung schwerer und grosser oder komplizierter mechanischer Anlasser erreicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe in bedeutend vorteilhaftere Weise ; sie besteht darin, dass mindestens ein Teil der auf die Reibbacken wirkenden Anlasserschwungmassen sich nahe dem Erreichen der Betriebsdrehzahl derart selbsttätig verstellt, dass das Drehmoment des Anlassers von einem unterhalb des Lastmomentes liegenden Wert auf einen darüber liegenden ansteigt, zum Zwecke, den Motorstrom in zulässigen Grenzen zu halten.
Die Einrichtung kann so getroffen werden, dass die selbsttätig gegenüber den Reibbacken beweglichen Schwungmassen sich während ihrer Bewegung auf wechselndem Sehwunghalbmesser einstel1m oder dass die Schwungmassen während ihrer Bewegung mit wechselnder Übersetzung auf die Reibbacken einwirken. Zweckmässig werden hiebei die Schwungmassen über elastische oder nachgiebige Zwischen-
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Eine Ausführungsform des mechanischen Anlassers nach der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. 1 ist ein Schwunggewicht, das im wesentlichen radial hinter der Reibbacke 2 liegt und sich über die Feder 3 unmittelbar auf die Reibbacke abstützt. 4 ist ein mit der Welle 5 verbundener Armstern, in dessen Armen die Reibbacken 2 und die Fliehgewichte 1 geführt sind.
Die Feder 3 hat eine gewisse einstellbare Vorspannung. Um diese Vorspannkraft vom Reibkranz fernzuhalten, ist erfindungsgemäss ausser dem elastischen Zwischenglied (Feder 3) noch ein die Vorspannkraft aufnehmendes Organ, beispielsweise ein Gehäuse 6, angeordnet, das mit der Reibbaeke 2 verbunden ist und das bewegliche Schwunggewicht 1 und die Feder 3 einschliesst. Der Reibkranz der Kupplung ist durch 7 angedeutet.
Wird die Welle 5 in Drehung versetzt, so bleibt das Gewicht 1 zunächst je nach der Vorspannung der Feder 3 in der gezeichneten Lage und seine Fliehkraft entspricht der dargestellten Entfernung seines Schwerpunktes s von der Drehachse. Erst wenn die Drehzahl einen bestimmten Wert erreicht hat, wird sich das Gewicht 1 unter Überwindung der Federkraft gegen die Reibbacke 2 zu verstellen, so dass es nach und nach immer auf grösserem Schwunghalbmesser zur Wirkung kommt.
Die Wirkungsweise und die besonderen Vorteile der neuen Anordnung seien an Hand des Diagrammes Fig. 2 erläutert. In der Abszissenrichtung ist die Drehzahl aufgetragen ; die Kurve II gibt den Verlauf des übertragbaren Drehmomentes des neuen Anlassers, die Kurve I zum Vergleich das Drehmoment eines bekannten Anlassers mit starr mit den Reibkörpern verbundenen Fliehgewichten, die Kurve Md das Drehmoment und die Kurve J den Anlaufstrom des Motors. Das Drehmoment bei Volllast ist mit 1ltIdL eingetragen.
Dadurch, dass die erfindungsgemäss gegen die Reibbacken verstellbaren Fliehgewichte zunächst nur auf geringem Schwunghalbmesser zur Wirkung kommen, wird erreicht, dass die Drehmomentenkurve II des mechanischen Anlassers bis knapp zur Betriebsdrehzahl nur ganz wenig ansteigt, also weit unter dem Lastmoment MdL liegt, so dass das Motordrehmoment in diesem Drehzahlbereich im wesentlichen nur zur Beschleunigung des Motors selbst dient, dieser also sehr rasch auf hohe Drehzahl kommt und nur kurze Zeit den hohen Anlaufstrom aufnimmt. Erst nahe der Betriebszahl schnellt die Kurve II infolge der eintretenden Verstellung der Sehwunggewiehte raseh empor und erreicht erst hier das Last-
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dass nun während des weiteren Anlaufvorganges keine übermässige Stromaufnahme mehr erfolgt.
Die Kurve 1, die einer Kupplung mit starr mit den Reibkörpern verbundenen Fliehgewichten
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erreichen soll, wie die Kurve 11 im Bereich der niederen Drehzahlen viel höher, so dass nur ein kleiner Teil des Drehmomentes des Motors für dessen Beschleunigung verbleibt. Die Kurve 1 schneidet die Lastmomentkurve MdL bereits im Punkte b. Der Motor beschleunigt sich also bei Verwendung des bekannten mechanischen Anlassers viel langsamer, wird ferner viel früher mit dem Lastmoment belastet und nimmt daher während einer ungleich längeren Zeitdauer übermässigen Anlaufstrom auf.
Es lässt sich wohl auch mit mechanischen Anlassern mit starr auf die Reibbacken einwirkenden Fliehgewichten eine Drehmomentkurve erreichen, die erst in der Nähe der Betriebsdrehzahl auf das Lastmoment ansteigt (also z. B. ebenfalls durch den Punkt a. geht) ; diese Kupplung erfordert jedoch grosse Federgegenkräfte, die eine wesentliche Vergrösserung der Schwunggewicht und Reibflächen bedingen. Die Drehmomentkurve eines solchen mechanischen Anlassers ist durch die gestrichelte Linie 111 wiedergegeben.
Die Anordnung nach der Erfindung wirkt um so günstiger, je grösser der Unterschied der Schwerpunktsentfernungen der Schwungmasse des mechanischen Anlassers von der Drehachse bei Beginn und bei Ende des Anlaufes ist. Daher empfiehlt sich ein verhältnismässig grosser Kupplungsdurchmesser, wodurch sich auch die axiale Erstreckung der Kupplung verringert ; diese erhält hiebei eine sehr zweckmässige Scheibenform.
Bei grossen Drehzahlen ist dem Aussendurchmesser des mechanischen Anlassers eine Grenze gesetzt.
Man kann aber dann den Weg der Schwumgmassen bzw. ihres Schwerpunktes dadurch vergrössern, dass die Schwergewichte mit seitlichen, den Gewichtssehwerpunkt gegen die Drehachse zu verlegenden Fort-
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etwa hufeisenförmig die Nabe des Armsternes 4 und reicht mit seinen seitlichen Fortsätzen l'bis zu dem zur Bewegungsrichtung des Schwunggewichtes senkrechten Durchmesser oder darüber hinaus, wobei sich dann die Fortsätze gegenseitig übergreifen müssen. Dadurch wird der Schwerpunkt des Schwunggewichtes in der Ruhestellung, z. B. bis in den Bereich der Welle, verlegt. Die Vorspannkraft der Feder 3 wird hier durch den die Reibbacken und das Schwunggewicht durchsetzenden Bolzen 8 mit seinen beiden Anschlägen 9 aufgenommen.
Die Wirkung der neuen Anordnung lässt sich erfindunggemäss dadurch noch verbessern, dass die Reibbacken oder die Schwunggewicht des mechanischen Anlassers oder beide derart auf den Nabenteil abgestützt werden, dass bei kleinen Drehzahlen eine Einwirkung der Schwunggewicht auf die Reibkörper bzw. ein Anlegen der Reibbacken an den Bremskranz verhindert wird. In Fig. 3 ist z. B. der Nabenteil4 über seitliche Ansätze 10 durch die Federn 11 mit der Reibbacke 2 verbunden. Die Reibbacken kommen hiebei erst bei einer Drehzahl zum Anliegen, bei der die Fliehkraft hinreicht, um die Kraft der Federn zu überwinden. Die Charakteristik verläuft
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sehr rasch an. Ebenso könnte aber auch das Schwunggewicht unmittelbar gegen die Nabe oder andere Teile der Kupplung elastisch abgestützt sein.
Eine elastische Abstützung zwischen Schwunggewicht und Reibbacke kann hiebei auch entfallen.
Es ist auch möglich, die federnde Abstützung der Reibbacken und beweglichen Schwungmassen der Kupplung gegen deren Nabenteil und die Abstützung der beweglichen Schwungmassen gegen die
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Nabenteil 4 drehbare Fliehgewicht 1 wirkt mittels des noekenartigen Fortsatzes 20 über eine vorgespannte Blattfeder 3 auf die Reibbacke. Die im ungespannten Zustande gerade Feder 3 wird durch Einlegen zwischen die Anschläge 13, 14, jfJ,-M an der Reibbacke gekrümmt und vorgespannt. Zugleich stützt sich die Feder mit ihren freien Enden auf die Anschläge 17 und 18 am Nabenteil4. Hiedurch wird so wie beim vorigen Beispiel die Reibbacke bei Stillstand und auch unterhalb einer gewissen Drehzahl in geringer Entfernung vom Bremskranz gehalten.
Wird jedoch bei steigender Drehzahl das Schwunggewicht 1 nach aussen gedreht, so drückt sein Fortsatz 20 auf die Blattfeder und biegt sie weiter durch.
Hiedurch werden deren freie Enden zugleich nach einwärts bewegt, so dass sich im selben Mass die Reibbacke dem Bremskranz nähern kann und an diesem zum Anliegen kommt. Bei weiterem Drehzahlanstieg kommt das Schwunggewicht auf immer grössere Halbmesser und es findet daher auch so wie bei den früher beschriebenen Kupplungen in diesem Drehzahlbereich ein schneller Anstieg der Charakteristik statt. Man kann je nach der Vorspannung der Blattfeder bei dieser Kupplung eine beliebig lange auf der Nullinie verlaufende und dann fast plötzlich emporschnellende Charakteristik erhalten.
Diese Kupplung lässt sich gegebenenfalls zugleich auch als Sicherheitseinrichtung verwenden.
Zu diesem Zweck ist sie so zu gestalten, dass z. B. bei einer gewissen Drehzahl die stärkste Durchbiegung der Feder 3 und damit die grösste Kupplungskraft erreicht ist, bei weiterer Drehzahlerhöhung und weiterem Ausschwenken des Schwunggewichtes aber die Durchbiegung wieder abnimmt, so dass schliesslich die Reibbacke 2 durch die Feder 3 wieder zurückgezogen wird, also die Kupplung sich selbsttätig ausrückt.
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Die beweglichen Schwunggewichter des mechanischen Anlassers können auch nach Art von Laufgewichten auf mit den Reibbacken verbundenen Hebeln gleiten und je nach der herrschenden Drehzahl selbsttätig an wechselnden Hebelarmen wirken, u. zw. entweder in annähernd gleichbleibendem oder auch sich zugleich änderndem Schwerpunktsabstand von der Drehachse. Als Verstellkraft für die Fliehgewichte wird hiebei zweckmässig eine Komponente der Fliehkraft verwendet, indem z. B. die Hebel im Laufbereich der Gewichte mit geringer Neigung nach aussen führen, also etwa nach einer Spirale von schwacher Steigung verlaufen. Da zur Verstellung nur eine verhältnismässig geringe Komponente der Fliehkraft nötig ist, braucht die entgegenwirkende Feder nur schwach sein.
Ferner bedarf es hiebei nur einer ganz geringen Differenz der Schwerpunktsabstände des Fliehgewichtes von der Drehachse vor und nach dem Anlauf, so dass man mit kleinem Kupplungsdurchmesser auskommt. Der vom Schwunggewicht gelieferte Anpressdruck wird hiebei von dem Hebel selbst ohne federndes Zwischenglied auf die Reibbacken übertragen.
Auch bei der zuletzt beschriebenen Anordnung ist es so wie z. B. bei der Anordnung nach Fig. 5 umgekehrt möglich, einen langsameren Anstieg des Reibungsdruckes bzw. Abfall desselben zu erhalten ; gegebenenfalls kann hiebei eine bei Drehzahlanstieg gleichbleibende oder sogar abnehmende Reibung erzielt werden. Die Bewegung des Schwunggewichtes ist in diesem Falle umgekehrt als bei der zuletzt beschriebenen Anordnung, d. h. es stellt sich bei ansteigender Drehzahl auf immer kürzeren Hebelarm ein, so dass der Zuwachs an Fliehkraft des Gewichtes an den Reibbacken nur zum Teil oder überhaupt nicht zur Wirkung kommt. Bei Überdrehzahl kann dann die Kupplung ihr normales Reibungsmoment beibehalten oder sogar verkleinern, so dass sie doch bei derselben oder allenfalls kleineren Überlast zum Gleiten kommt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mechanischer Anlasser für Elektromotoren, insbesondere Kurzschlussläufermotoren, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der auf die Reibbacken wirkenden Anlasserschwungmassen sich nahe dem Erreichen der Betriebsdrehzahl derart selbsttätig verstellt, dass das Drehmoment des Anlassers von einem unterhalb des Lastmomentes liegenden Wert auf einen darüber liegenden ansteigt, zum Zwecke, den Motorstrom in zulässigen Grenzen zu halten.