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Anlaufkupplung für Elektromotore
Die Erfindung betrifft eine Anlaufkupplung für Elektromotore, die über eine Fliehkraftsteuerung automatisch einrückbar ist. Bei derartigen vollautomatisch arbeitenden Lamellenkupplungen für Elektromotorensteuerung wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen Motorläufer und Antriebswelle durch Fliehgewichte gesteuert, der Kupplungseingriff hydraulisch gedämpft und durch Axialverschiebung eines Kupplungsteiles ein Steuerschalter betätigt.
Bisher bekannte Kupplungen dieser Art werden jedoch elektromagnetisch gesteuert, wobei der Rotor auf der Welle axialbeweglich und vom Kupplungsteil getrennt angeordnet ist und beide Kupplungsteile in keiner unmittelbaren Verbindung mit dem Läufer stehen. Weiters sind auch rein mechanisch arbeitende Kupplungen für Elektromotorensteuerungen bekannt. Insoweit hiebei gleitbar gelagerte Läufer verwendet werden, sind diese durch die ständige Drehbewegung einem natürlichen Verschleiss unterworfen, weshalb der Luftspalt zwischen Läufer und Ständer sich stetig verändert und Feldlinienfluss und Laufeigenschaften des Motors dadurch in starkem Masse ungünstig beeinflusst werden.
Im übrigen sind diese Kupplungen, die in ihrem konstruktiven Aufbau verhältnismässig grosse Durchmesser aufweisen, nur zur Übertragung kleiner Drehmomente geeignet und somit auf kleine Leistungen beschränkt.
Auch hiebei tritt an den Übergangselemenien, die beispielsweise aus Kork, Bre msfutter u. dgl. be - stehen, ein starker Verschleiss auf, der zu einer raschen Abnutzung der Beläge führt. Infolge dieser Abnutzung verändert sich der Schwerpunktradius der Kugeln der Fliehgewichte, was zu laufenden Änderungen des Anpressdruckes führt und ungleiche Anlaufverhältnisse zur Folge hat ; Schwierigkeiten ergeben sich auch beim dynamischen Auswuchten dieser Ausführungen. Die Fliehgewichte und somit die zur Überwindung des Drehmomentes erforderlichen Anpresskräfte werden praktisch sofort wirksam, so dass eine vollautomatische Drehzahlregulierung des Schalters. mit den bekannten Ausführungen nicht möglich ist.
Vielfach sind auch ähnliche Kupplungen für Einphasen-Wechselstrommotoren entwickelt worden, um die zum Anlauf nötigen Nebenwicklungen, wie Hilfsphasenwicklung, Drosselspule, Kurzschlusswicklung, Widerstände u. dgl., zu unterbrechen. Die Wirkungsweise unterscheidet sich jedoch wesentlich vom Gegenstand der Erfindung.
Durch die vorliegende Erfindung soll nun ermöglicht werden, mit einer rein mechanisch arbeitenden Kupplung einen Kurzschlussläufermotor zu schaffen, der mit geringem Anlaufstrom mindestens das Nenn-
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nur durch verhältnismässig geringe (gegenmomente beschleunigbar sind. Die im Falle eines direkten Einschaltens auftretenden hohen Stromspitzen sind durch die Erfindung ausgeschaltet.
Um die bekannten Vorteile des klassischen Kurzschlussläufermotors in Verbindung mit dieser Kupplung voll ausnutzen zu können, ist die über eine Fliehkraftsteuerung automatisch einrückbare Anlaufkupplung für Elektromotore erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass auf der Abtriebswelle der Rotor unverschiebbar-vorzugsweise auf Kugellagern - gelagert und mit ihm ein Kupplungsteil einer Lamellenkupplung fest verbunden ist, und dass ferner auf dem andern, axial verschiebbaren, hülsenförmig ausgebildeten Kupplungsteil hydraulische Dämpfungsorgan angebracht sind, durch welche nach Erreichen der Betriebsdrehzahl ein sanftes Eingreifen der Kupplung und eine allmähliche Übernahme der Last gewährleistet wird.
Flüssigkeit in den Ausgleichszylinder nur die konzentrisch angeordnete, steuerlose Düsenöffnung freige-
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geben ist, beim Rückfluss dagegen am Umfang des Ventiltellers befindliche Kanäle zusätzlich frei werden und somit das Dämpfungsorgan jeweils sofort in seine Ausgangslage zurückkehrt.
Eine weitere zweckmässige Bauart besteht darin, dass der axial verschiebbare, hülsenförmige Kupplungsteil den Betätigungshebel eines als Steuerschalter wirkenden Mikroschalters schleifend berührt und sich kurz nach Beginn seiner axialen Verschiebung von diesem Hebel abhebt.
Hauptzweck der hydraulischen Dämpfung ist, dass die Lamellenkupplung zunächst nicht sofort zum Eingriff kommt und der Rotor in Verbindung mit den Kupplungselementen auf seine Betriebsdrehzahl beschleunigt werden kann. NachErreichen der Betriebsdrehzahl erfolgt dann ein sanftes Eingreifen der Kupplung und allmähliche Übernahme der Last.
Vorteilhaft wirkt sich hiebei der Einbau des als Steuerschalter wirkenden Mikroschalters aus, wobei dessen Betätigungshebel den axial verschiebbaren hülsenförmigen Kupplungsteil schleifend berührt, sich nach Erreichen der Betriebsdrehzahl durch die axiale Verschiebung von diesem abhebt und die spannungsniedrige Anlaufstufe in Betriebsstellung umschaltet. Die Umschaltung erfolgt absolut sicher in dem zugeordneten Drehzahlbereich.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der nach der Erfindung ausgebildeten Lamellenkupplung und der hienach wirkungsmässig verbundenen hydraulischen Dämpfung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt die Kupplung in Leerlaufstellung, Fig. 2 in kraftschlüssiger Verbindung. Fig. 3 zeigt die Dämpfung in Ausgangsstellung, Fig. 4 in Arbeitsstellung, Fig. 5 in Rücklaufstellung. Fig. 6 zeigt die Ventilplatte mit den vier Rückführungskanälen.
Der auf Kugeln a gelagerte Rotor b des Elektromotors ist mit der Abtriebswelle über vielkeilgeführte, unter der Einwirkung von an Gelenken f angeordneten Fliehgewichten g axial ineinander verschiebbare Kupplungsteile d, h verbunden, die mit einem im Wege ihrer axialen Verschiebbewegung angeordneten
Schaltarm eines Steuerschalters i in Wirkungsverbindung gebracht werden können derart, dass sie diesen
Schalter in ihrer Leerlaufstellung entgegen einer Federkraft zurückdrücken, sich aber bei Inbetriebnahme unter Belastung, wenn dann nämlich die Fliehgewichte axial verschoben werden, von diesem Schaltarm abheben.
Mit der Abtriebswelle ist ein Innenkörper k verbunden, der von den Kupplungsteilen d, h unter Zwischenfügung eines auf dem Innenkörper axial verschiebbar gelagerten Steuerringes n konzentrisch umfasst wird. Über Steuerkugeln m und einem Druckring l wirkt der Ring n auf eine Lamellenkupplung e.
An dem auf dem Steuerring n kugelgelagerten hülsenförmigen Kupplungsteil h sind Dämpfungszylinder so angebracht, dass ein vom Arbeitskolben o nach aussen vorstehender Bolzen gegen einen Ansatz des Aussenkörpers d stossen muss, wodurch der Kolben o in den Zylinder eingestossen und eine gegen seine innere Kolbenfläche anliegende Feder p zusammengedrückt wird. Dieser im Innern Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, enthaltende Zylinder steht an dem vom Kolben o entfernten Ende über einen im Durchmesser kleiner gehaltenen Kanal mit einem Ausgleichszylinder in Verbindung. Vor diesem Verbindungskanal ist im Arbeitszylinder eine axial frei bewegliche Ventilscheibe q vorgesehen, die von der erwähnten Feder p zum Zylinderende hin gedrückt wird.
Diese Scheibe q besitzt eine axial verlaufende Düsenöffnung und vorzugsweise an ihrem äusseren Rand mehrere Ausnehmungen s.
Im Ausgleichszylinder ist ein gleichfalls durch die Feder p gegen den Verbindungskanal hin vorgedrückter Kolben r axial verschiebbar angeordnet.
Bei Inbetriebnahme rotiert der mit dem Läufer b fest verbundene und mit dem hülsenförmigen Kupp- lungsteil h durch eine Vielkeilführung in Verbindung stehende Aussenkörper d. Die Fliehgewichte g bewirken in Vereinigung mit den an den Aussenkörpern befestigten Gelenken f eine axiale Verschiebung des Kupplungsteiles h, der sich dabei vom Schaltarm des Schalters i abbewegt, welcher deshalb in Auswirkung der auf ihn wirkenden Federkraft umschwenkt. Mit dem Aussenkörper h verschiebt sich auch der durch zwei Ringrillenlager in dem Aussenkörper h axial fixierte Steuerring n. Dadurch wird auf die Kugeln m eine radial wirkende Kraft ausgeübt, die sich durch die schiefe Ebene des Druckringes l in eine axiale Kraft zerlegt und den Druckring l an das Lamellenpaket e anpresst.
Dadurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Aussenkörper d einerseits und dem Innenkörper k und somit der Welle anderseits hergestellt. Nach Abschalten des Stromes drückt eine Feder das Kupplungsteil h mit dem Steuerring n in die Leerlaufstellung zurück, wodurch auch der Schaltarm des Schalters i in seine ursprüngliche Lage zurückgedrängt wird.
Die aus dem Arbeitskolben o, dem Ausgleichskolben r, der Ventilplatte q und den Druckfedern p bestehende Dämpfung arbeitet in folgender Weise :
Bei Belastung wird auf die im Arbeitszylinder befindliche Flüssigkeit durch den Kolben o ein Druck ausgeübt, der die Ventilplatte q an die vom Kolben o entfernte Zylinderwand presst und somit nur den
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konzentrisch angeordneten Düsenquerschnitt für den Durchfluss freigibt. Die Ventilplatte q kann in verschiedenen Düsenquerschnittsgrössen ausgeführt werden, wodurch die Belastungsdrücke entsprechend gewählt werden können. Der Ausgleichszylinder ermöglicht eine volle Aufnahme der durch die Düse geschleusten Flüssigkeit.
Bei Entlastung des Arbeitskolbens o drückt die Druckfeder p den Ausgleichskolben r und somit die Flüssigkeit in die Ausgangsstellung zurück. Durch den Flüssigkeitsdruck wird die Ventilplatte q von der Zylinderwand abgehoben, so dass der Rückfluss über die Kanäle s kurzfristig erfolgen kann. Der Arbeitskolben befindet sich dann sofort wieder in der betriebsbereiten Ausgangsstellung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anlaufkupplung für Elektromotore, die über eine Fliehkraftsteuerung automatisch einrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle der Rotor (b) unverschiebbar-vorzugsweise auf Kugellagern (a) - gelagert und mit ihm ein Kupplungsteil (d) einer Lamellenkupplung fest verbunden ist und dass ferner auf dem andern, axial verschiebbaren, hülsenförmig ausgebildeten Kupplungsteil (h) hydraulische Dämpfungsorgane angebracht sind, durch welche nach Erreichen der Betriebsdrehzahl sanftes Eingreifen der Kupplung und allmähliche Übernahme der Last gewährleistet wird.