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Kupplungseinrichtung zwischen einem Antriebsmotor und einer raschlaufenden, ein grosses Schwungmoment besitzenden Arbeitsmaschine
Um verschiedene Einrichtungen in eine Rotationsbewegung zu versetzen, werden in der heutigen Pra- xis Anlaufkupplungen verwendet, und zwar entweder Zentrifugal- oder hydraulische Kupplungen. Zu ihrer Abbremsung gelangen sodann verschiedene Reibungsbremsen der Backen- oder Bandtype zur Anwendung.
In der letzten Zeit werden zum Bremsen kleinerer Trägheitsmassen Antriebs-Elektromotore verwendet, welche umgephast werden (Bremsung durch Gegenstrom). Der Elektromotor leidet jedoch und nichtsel'en kommt es zu seiner Beschädigung, insbesondere beim Bremsen grösserer Trägheitsmassen.
Der Erfindungsgegenstand beseitigt die angeführten Nachteile durch eine Kupplungseinrichtung zwischen einem Antriebsmotor und einer raschlaufenden, ein grosses Schwungmoment besitzenden Arbeitsmaschine, bei der in der einen Drehrichtung eine Kraftübertragung erfolgt, wogegen bei Umkehr der Drehrichtung des Antriebsmotors auf die Arbeitsmaschine eine Bremswirkung ausgeübt wird.
Das Hauptkennzeichen der Erfindung besteht dabei darin, dass zwei aus je einer Klemmrollen-Freilaufkupplung und einer Fliehkraft-Innenbackenkupplung bzw. - bremse bestehende Kupplungen, deren Freilaufwirkung bei entgegengesetztem Drehsinn wirksam ist, kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Antriebsteil jener Kupplung, deren angetriebener Teil kraftschlüssig mit dem Antriebsteil der zweiten Kupplung verbunden ist, mit dem Motor und der angetriebene Teil der zweiten Kupplung mit der Arbeitsmaschine in Wirkverbindung steht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Dabei zeigen Fig. 1 die Ansicht einer Ausführung, bei welcher beide Kupplungen auf verschiedenen Wellen angeordnet sind, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 1 und Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführung mit beiden Kupplungen auf einer Welle.
Die Einrichtung gemäss den Fig. 1 - 3 besteht im Prinzip aus zwei Kupplungsaggregaten, von denen eines zum Anlauf und das andere zum Bremsen gemäss dem Drehsinn des Elektromotors dient. Das zum Anlauf dienende Kupplungsaggregat besteht aus dem Innenteil l, welcher auf der Welle 2 des Elektromotors aufgekeilt ist. Der Innenteil l trägt die Zapfen 3, um welche schwenkbare Gewichte 4 vorgesehen sind. Im Raum zwischen den Gewichten sind mittels der Schrauben 6 die Freilaufsegmente 5 angeordnet.
Die Segmente versetzen die Freilaufwalzen 7 in Tätigkeit. Abgeschlossen ist die Kupplung durch die Riemenscheibe 8.
Das Kupplungsaggregat, welches zum Bremsen dient, besteht aus der Riemenscheibe 9, welche die Zapfen 11 trägt, um welche die Gewichte 10 drehbar befestigt sind. Im Raum zwischen ihnen sind mittels der Schrauben 13 die Freilaufsegmente 12 befestigt. Die Segmente versetzen die Freilaufwalzen 14 ge- mäss dem Drehsinn der Riemenscheibe 9 in oder ausser Tätigkeit. Die Gewichte 10 beim Anlauf und die Walzen 14 beim Blockieren stützen sich auf den inneren Teil 15 der Kupplung, welcher auf der angetriebenen Welle 16 aufgekeilt ist. Beide Riemenscheiben 8 und 9 sind durch den Riemen 17 verbunden.
Beim Anlassen des Elektromotors nimmt die Welle 2 den inneren Teil 1 der Anlaufkupplung zusam men mit den Gewichten 4 in der Pfeilrichung R mit. Die Gewichte drücken sich unter dem Einfluss der
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Zentrifugalkraft an die innere zylindrische Fläche der Riemenscheibe 8 an, welche die Riemenscheibe infolge der Reibung langsam mitzunehmen beginnt. Die Freilaufwalzen 7 werden durch die Segmente 5 in die Stelle des grösseren Raumes zwischen der aktiven Segmentfläche und der Riemenscheibe 8 gedrückt, sie sind daher gelöst und aus der Blockierungstätigkeit ausgeschaltet. Die Riemenscheibe 8 beginnt sich allmählich zu drehen und die Bewegung wird durch den Riemen 17 auf die Riemenscheibe 9 der Bremskupplung übertragen. Die Riemenscheibe 9 nimmt die Freilaufsegmente 12 mit und diese drücken die.
Walzen 14 gegen den mittleren Teil 15 der Bremskupplung, wodurch beide Teile fest verbunden werden.
Dadurch wird die Rotationsbewegung in der Pfeilrichtung BL auf die angetriebene Welle 16 übertragen.
Die Maschine läuft kontinuierlich an, bis sich die Geschwindigkeit des mittleren Teiles 1 der Anlaufkupplung und der Riemenscheibe 8 ausgleichen. In diesem Augenblick hat die Maschine die Arbeitsdrehzahl erreicht. Nach Ablauf der gewünschten Zeitdauer wird der Elektromotor abgeschaltet und nach Ein schalten des Stromes von entgegengesetzter Richtung wird die Maschine gebremst. Es tritt der entgegen" gesetzte Vorgang wie beim Anlauf ein. Die Anlaufkupplung wird durch den Freilauf blockiert und die Bewegung wird vom Elektromotor mittels der Riemen in der PfeilrichtungBLauf die Bremskupplung übertragen. Die Riemenscheibe 9 nimmt die Zapfen 11 mit den Gewichten 10 in der Pfeilrichtung BR mit, welche infolge der Zentrifugalkraft an den mittleren Teil 15 der Bremskupplung angedrückt werden und ihn durch die Reibung zu bremsen beginnen.
Die angetriebene Welle 16 wird in der Bewegungsuchtung ge- bremst. Beim Bremsen sind die Walzen 14¯Åausser Tätigkeit gesetzt, so dass die Kupplung die Bremswirkung bloss durch die Reibung des Gewichtes 10 am inneren Teil 15 überträgt.
Gemäss der gegebenen Situation kann die Kupplungseinrichtung in einer geometrischen Achse angeordnet werden, wie dies Fig. 4 veranschaulicht. Die Welle 2 des Elektromotors trägt den Teller 18. Auf diesen sind mittels der Zapfen 3 die Gewichte 4 gelagert. Im Raum zwischen den Gewichten sind Freie. laufsegmente 5 angeordnet, welche die Walzen'7 betätigen. Die rotierende Bewegung wird auf den äusseren Teil 19 übertragen, welcher mit der Welle 20 fest verbunden ist. Diese übernimmt die Funktion des Riemens 17 aus Fig. 1. Am anderen Ende der Welle ist der Teller 21 befestigt, welcher die Zapfen 11 mit den Gewichten 10 und die Freilaufsegmente 12 trägt. Die Segmente betätigen die Walzen 14. Die Fliehkraftwirkung der Gewichte 10 wird auf den äusseren Teil 22 übertragen, dessen Welle 23 mit der Arbeitsmaschine in Wirkverbindung steht.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist ähnlich wie bei der Ausführung gemäss den Fig. 1 bis 3.
Es ergeben sich folgende Vorteile :
Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Einrichtung ist keine weitere Bremse erforderlich, denn zum Bremsen wird der gleiche Elektromotor benützt, wie beim Anlauf. Die thermische Beanspruchung beim Anlauf und bei der Bremsung ist auf zwei Kupplungen verteilt ; wenn die Bremskupplung in Tätigkeit ist, wird die Anlaufkupplung gekühlt und umgekehrt. Weiters ermöglicht diese Einrichtung die augenblickliche Reversierung des Ganges des Elektromotors ohne seine Beschädigung. Durch geeignete Wahl der Gewichtsgrösse in den Kupplungen kann die Leistung des Elektromotors für den Anlauf und die Bremsung optimal ausgenützt werden.
Die vorgeschlagene Einrichtung kann vorteilhaft bei Maschinen zur Anwendung gelangen, welche nach Erreichung der Drehzahl keinen grossen Leistungsbedarf haben ; die grösste Beanspruchung des Elektromotors tritt gerade dann ein, wenn seine grossen Massen in Bewegung gesetzt werden oder wenn sie gebremst werden (z. B. für industrielle Zentrifugen).
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kupplungseinrichtung zwischen einem Antriebsmotor und einer raschlaufenden, ein grosses Schwungmoment besitzenden Arbeitsmaschine, bei der in der einen Drehrichtung eine Kraftübertragung erfolgt, wogegen bei Umkehr der Drehrichtung des Antriebsmotors auf die Arbeitsmaschine eine Bremswirkung aus- geübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aus je einer Klemmrollen-Freilaufkupplung (5 bis 7 bzw.
12 bis 14) und einer Fliehkraft-Innenbackenkupplung bzw.-bremse (3, 4 bzw. 10, 11) bestehende Kupplun-
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sig miteinander verbunden sind, wobei der Antriebsteil (1) jener Kupplung (1 bis 8), deren angetriebener Teil (8) kraftschlüssig mit dem Antriebsteil (9) der zweiten Kupplung (9 bis 15) verbunden ist, mit dem Motor und der angetriebene Teil (16) der zweiten Kupplung mit der Arbeitsmaschine in Wirkverbindung steht.