<Desc/Clms Page number 1>
Elektrische Wirbelstrombremse
Die Erfindung betrifft elektrische Wirbelstrom- bremsen, in denen sich der vorzugsweise aus magnetisierbarem Metall bestehende, fest auf der abzubremsenden Welle sitzende Rotor in einem Magnetfeld dreht, das von Elektromagneten erzeugt wird. Werden die Elektromagnete unter
Strom gesetzt, so induziert das entstehende
Magnetfeld im Rotor Wirbelströme, die eine kräftige Bremswirkung auf die Rotorwelle aus- üben.
Bei solchen Wirbelstrombremsen ist es bekannt, den Rotor seitlich der Elektromagnete oder zwischen den Elektromagneten anzuordnen, wobei diese Elektromagnete von einem Gehäuse getragen werden, in dem auch die den Rotor tragende Welle gelagert ist.
Die in dem Rotor erzeugten Wirbelströme bewirken naturgemäss auch eine starke Erhitzung des Rotors. Die hiedurch entstehende Wärme muss nach aussen abgeführt werden. Bei den bekannten Wirbelstrombremsen der genannten Art hat man Kühlluftströme, die durch die Rotorbewegung selbst hervorgerufen wurden, derart geführt, dass sie zuerst die Lager der Rotorwelle und dann den Rotor selbst kühlten. Für eine wirksame Kühlung der Elektromagnete war nicht gesorgt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass auch die Elektromagnete einer solchen wirksamen Kühlung bedürfen. Um nun sowohl die Elektromagnete als auch den Rotor, als auch die unmittelbar seitlich des Rotors liegenden Teile der Rotorwelle wirksam zu kühlen, wird erfindunggemäss mindestens einer der beiden seitlich des Rotors liegenden Räume durch eine mindestens annähernd parallel zum Rotor verlaufenden Zwischenwand in zwei Abteilungen geteilt, die beide in der Nähe ihrer Peripherie mit Öffnungen versehen sind und die miteinander in der Nähe der Rotorwelle in Verbindung stehen, wobei ein Luftstrom das äussere Abteil, in dem sich die äusseren Enden der Elektromagneten befinden, in Richtung von aussen nach innen durchströmt, dann in der Nähe der Rotorwelle um ungefähr 180 0 umgelenkt wird, und schliesslich das innere Abteil,
in dem sich die inneren Enden der Elektromagnete befinden und das durch die Seitenwand des Rotors selbst auf der einen Seite begrenzt wird, in Richtung von innen nach aussen durch- strömt, um dann in die Aussenluft auszutreten.
Gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden im Innern des Rotors wenigstens an- nähernd radiale Kanäle vorgesehen, die mit ihren äusseren Enden in der Rotorperipherie münden, während ihre inneren Enden mit Hilfe von axialen durch die Rotorwandungen hindurchgehenden und in der Nähe der Rotorwelle liegenden Öffnungen mit dem Innern des Bremsgehäuses in Verbindung stehen. Die Folge dieser weiteren
Ausbildung ist, dass der Rotor nicht nur durch
Luftströme, die an seiner äusseren Wand entlang fliessen, sondern auch durch Luftströme, die durch sein Inneres hindurchfliessen, gekühlt wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispiels- weise veranschaulicht.
Fig. I zeigt im schematischen Längsschnitt eine Wirbelstrombremse, die mit einer der
Erfindung entsprechenden Kühleinrichtung ver- sehen ist.
Fig. 2 zeigt ebenfalls im schematischen Längs- schnitt eine Wirbelstrombremse, die mit einer
Kühleinrichtung versehen ist, wie sie einer anderen Ausführungsform der Erfindung entspricht.
Fig. 3 zeigt schematisch in Draufsicht zwei Polschuhpaare der in Fig. 2 dargestellten Bremse, wobei diese Paare beiderseits des Bremsrotors einander gegenüberstehen, sowie den Weg des Magnetflusses während des Bremsvorganges.
Die Fig. 4 und 5 zeigen schliesslich im Schnitt und Aufriss eine Variante des Bremsrotors, wie er in Fig. 2 Anwendung findet.
Was nun in erster Linie die Wirbelstrombremse als solche anbelangt, die beispielsweise zum bremsen von Kraftfahrzeugen, wie Lastwagen, dienen soll, so kann man diese, abgesehen von den Kühleinrichtungen, auf eine beliebige, passende Weise ausbilden. Dementsprechend besteht die Bremse beispielsweise aus einem Rotor 1 aus magnetischem Metall, z. B. aus weichem Stahl, der vorzugsweise Scheibenform aufweist und auf einer Welle 2 befestigt ist, die beiderseits des Rotors 1 in Kugellagern 3 läuft, die in den Wänden 4 eines Gehäuses befestigt sind, das auf passende Weise an dem Fahrgestell eines Lastwagens oder anderen Fahrzeuges angebracht sei. Fernerhin befestigt man
<Desc/Clms Page number 2>
beiderseits des Rotors 1 an den Seiten 4 des
Gehäuses Polschuhe 5, die mit Induktions- wicklungen versehen sind.
Man schaltet die Induktionswicklungen ent- weder hintereinander oder nebeneinander so in einen elektrischen Stromkreis (hier nicht dargestellt), der mit elektrischen Einstell-und
Steuervorrichtungen (hier nicht dargestellt) ver- sehen ist, dass, wenn die Wicklungen der Pol- schuhe 5 unter Strom gesetzt werden, sie im
Rotor 1 Wirbelströme induzieren, die den Rotor und seine Welle kräftig abbremsen.
Es versteht sich von selbst, dass die Wirbel- ströme den Rotor nicht nur abbremsen, sondern ihn stark erwärmen. Man muss also Kühlmittel vorsehen, um die im Rotor erzeugte und auf die benachbarten Stücke durch Leitung und Strahlung übertragene Wärme an die Aussenluft zu führen.
Um diese Kühlung zu bewerkstelligen, erzeugt man mittels eines oder mehrerer Ventilatoren einen oder mehrere Kühlströme, die nach den zu kühlenden Teilen der Wirbelstrombremse geführt werden.
Der oder die Ventilatoren werden von der
Welle 2 direkt oder über eine Übersetzung angetrieben.
Um selbst bei verhältnismässig geringer Dreh- geschwindigkeit der Welle 2 eine leistungsfähige
Kühlung zu bewirken, ist es von Interesse, dem oder den Ventilatoren einen möglichst grossen
Durchmesser zu verleihen, ohne dabei den gesamten Raumbedarf der Wirbelstrombremse wesentlich zu vergrössern.
Aus diesem Grunde gibt man dem Ventilator und dem koaxial zu ihm liegenden Bremsgehäuse im wesentlichen denselben Durchmesser.
Entsprechend der Fig. 1 befestigt man beiderseits der Wirbelstrombremse auf ihrer Welle 2 die drehenden Teile zweier Ventilatoren, wobei jeder dieser Teile aus einer Nabe 6 und aus Schaufeln 7 besteht. Man umschliesst jeden dieser drehenden Teile mit einem Kasten 8, der auf dem Bremsgehäuse befestigt ist, in dessen Aussenrand im Innern des Kastens 8 Öffnungen 9 vorgesehen sind, für den Durchtritt der vom Ventilator geforderten Kühlluft ins Innere des Bremsgehäuses.
Im Bremsinnern strömt die Kühlluft beispielsweise in Pfeilrichtung, d. h. sie dringt zuerst dank der Führungswände 9 a gegen die Mitte des Bremsgehäuses, wobei sie so die Aussenteile der Polschuhe kühlt, dann nach einer Wendung um 1800 überstreicht sie die Seitenwände des Rotors 1 und die Innenseite der Polschuhe, um dann durch die in der Mitte der runden Wand des Bremsgehäuses vorgesehenen Austrittsöffnungen 10 nach aussen geblasen zu werden.
Dank des grossen Durchmessers des Ventilators 6, 7, 8 erhält man einen starken Kühlstrom, selbst bei verhältnismässig geringer Drehzahl der Bremswelle 2.
Gemäss einer in Fig. 2 veranschaulichten Variante bringt man die Einlassöffnungen 9 für den Kühlstrom nicht auf der runden Wand, sondern auf dem äusseren Rand der Seitenwände 4 an und gibt dem Ventilatorkasten einen Durchmesser, der den des Bremsgehäuses nicht überschreitet. Man vermeidet so jede Vergrösserung des Aussendurchmessers der Wirbelstrombremse.
Entweder begnügt man sich mit der oben beschriebenen Massnahme, oder aber man greift noch zu einer anderen Massnahme, die im Notfall auch allein angewendet werden kann.
Diese letzte Massnahme besteht darin, im Rotorinnern radial nach aussen führende Kanäle vorzusehen, die von Kühlluft durchströmt werden, wobei man vorzugsweise einen anderen Teil der Kühlluft gleichzeitig über die äusseren Seitenflächen des Rotors in gleicher Richtung nach aussen strömen lässt. Man bewirkt so eine sehr wirkungsvolle Kühlung, die gleichzeitig von innen und von aussen auf den Bremsrotor wirkt.
Die Fig. 2-4 zeigen zwei Ausführungsformen dieser letzten Massnahme. Entsprechend der Fig. 2 bildet man den fest auf der Welle 2 befestigten Rotor 1 aus zwei Rundscheiben 11 und 12 die auf ihren gegenüberliegenden Innenseiten schaufelförmige Flügel 13, 14 tragen und gegen ihre Mitte mit Öffnungen 15, 16 ausgestattet sind.
Man versetzt die beiden runden Scheiben so gegeneinander, dass die Flügel 14 der Scheibe 12 in die Zwischenräume der Flügel 13 der Scheibe 11 greifen, und verbindet sie fest miteinander durch Schrauben oder Nieten 17, wobei ein Bund auf der Bremswelle sie in einem gewünschten Abstand voneinander hält. Der so ausgestattete Bremsrotor ist gleichzeitig ein Ventilatorrotor, der durch die Öffnungen 15, 16 Luft ansaugt, um sie durch die in der runden Aussenwand des Bremsgehäuses vorgesehenen Öffnungen 10 radial nach aussen zu befördern. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die vom Rotor 1 angesaugte Kühlluft ein Teil der vom Ventilator 6, 7, 8 in das Bremsgehäuse getriebenen Kühlluft, die von den Führungswänden 9 b gegen die Brimswelle geleitet wird.
Ein anderer Teil der ins Bremsgehäuse geblasenen Luft überstreicht kühlend die Aussenseiten der Scheiben 11 und 12, um durch dieselben Öffnungen 10 nach aussen getrieben zu werden.
Wegen des grossen Widerstandes, den ein wie in Fig. 2 dargestellter Rotor dem magnetischen Fluss gegenüber bietet, ist es vorteilhaft, die Polschuhe beiderseits des Rotors so anzuordnen, dass der magnetische Fluss von einem Polschuh in die nächstliegende Rotorscheibe und von da in den auf der gleichen Seite befindlichen, unmittelbar benachbarten Polschuh übertritt (s. Fig. 3, wo der Magnetfluss in Pfeilrichtung stattfindet), ohne dabei beide Rotorscheiben und die dazwischen befindliche Luftschicht durchdringen zu müssen.
Gemäss ein der anderen Ausführungsform entsprechend der letzten Massnahme verwendet man einen Rotor 18 aus einem Stück (s. Fig. 4 und 5), in dem von der Welle radial nach aussen führende Kanäle 19 vorgesehen sind, die in zur
<Desc/Clms Page number 3>
Welle parallelen, den Rotor durchdringenden Kanälen 20 beginnen und auf dem Rotorumfang enden. Die Kühlwirkung der Kanäle 19, 20 ist derjenigen ähnlich, die durch die Kanäle im Innern des Rotors von Fig. 2 stattfindet.
Da jedoch die aus einem Stück bestehende Rotorscheibe 18 dem Magnetfluss einen wesentlich geringeren Widerstand bietet als der in Fig. 2 dargestellte Rotor, so kann diese Rotorscheibe in Verbindung mit Polschuhen angewendet werden, deren Magnetfluss entweder wie in Fig. 3 dargestellt gerichtet ist, oder mit solchen, deren Magnetfluss den Rotor in einer zu seiner Welle parallelen Richtung durchdringt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Wirbelstrombremse mit Luftkühlung, bei der ein mit der zu bremsendenWelle fest verbundener Rotor vor oder zwischen Elektromagneten läuft, die seitlich des Rotors liegen und, wenn sie erregt werden, in dem Rotor Wirbelströme erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der seitlich des Rotors liegenden Räume durch eine zum Rotor wenigstens annähernd parallele Zwischenwand (9 a) in zwei nebeneinander liegende Abteile unterteilt ist, die in der Nähe ihrer Peripherie mit Öffnungen versehen sind, wogegen sie in der Nähe der Rotorwelle untereinander in Verbindung stehen, wobei ein Luftstrom das äussere Abteil, in dem sich die äusseren Enden der Elektromagnete befinden, in Richtung von aussen nach innen durchströmt, dann in der Nähe der Rotorwelle um ungefähr 1800 umgelenkt wird,
und schliesslich das innere Abteil, in dem sich die inneren Enden der Elektromagnete befinden und das durch die Seitenwand des Rotors selbst auf der einen Seite begrenzt wird, in Richtung von innen nach aussen durchströmt, um dann in die Aussenluft auszutreten.