CH138085A - Getriebe-Schlupfkupplung mit Einrichtung zur Rückgewinnung der Schlupfenergie. - Google Patents

Description

  Getriebe-Schlupfkupplung mit Einrichtung zur Rückgewinnung der Schlupfenergie.    Man wird oft vor die Aufgabe gestellt,  zwei Maschinen, deren Geschwindigkeiten  festgelegt sind und unabhängig voneinander  variieren, drehmomentübertragend miteinan  der zu kuppeln. Die von der einen zur an  dern Maschine übertragene Leistung soll  dabei konstant sein oder nach Belieben re  guliert werden können, und die durch die  Geschwindigkeitsdifferenz bedingte Schlupf  energie direkt oder indirekt der Gruppe wie  der zugeführt werden.  



  Gegenstand dieser Erfindung ist eine  Kupplungsanordnung, deren eigentliche  Kupplung gebildet wird durch ein Getriebe,  welches erst in eine Relativbewegung kommt,  wenn eine Geschwindigkeitsdifferenz zwi  schen den Hauptmaschinen besteht. Die  Kupplung wird zur Übertragung eines Dreh  momentes gezwungen durch die Einwirkung  eines fremden Drehmomentes auf Zahn  kolben, welche in die als Zahnräder ausge  bildeten Kupplungshälften eingreifen. Die  Konstruktion ist dermassen ausgebildet, dass    nur die Bewegung der Zahnkolben um ihre  eigene Achse und somit nur die Geschwin  digkeitsdifferenz der beiden Hauptmaschinen  den Anker der Gleichstrommaschine, welcher  das fremde Drehmoment auf die Kupplung  bewirkt, gegenüber seinem Polgehäuse dreht.  



  Beiliegende Zeichnung zeigt beispiels  weise einige Ausführungsformen der Er  findung.  



  Fig. 1 zeigt schematisch eine Gruppe  nach vorliegender Art gekuppelt;  Fig. 2 ist eine Einzelheit;  Fig. 3 bis 5 stellen weitere Varianten  der Anordnung dar.  



  In Fig. 1 sind 1 und 2 die beiden Haupt  maschinen, von welchen die Leistung, resp.  Drehmoment, der einen auf die andere über  tragen werden soll. 3 und 4 sind die mit  Zahnkränzen 5 und 6 ausgerüsteten Kupp  lungsflansche, direkt aufgesetzt und verkeilt  auf die Wellen 7 und     ,8    der     Hauptmaschinen     1 und 2. Der Zahnkolben 9 verbindet einer  seits die beiden     Zahnkränze    5 und 6 der      Kupplungshälften 3 und 4 miteinander und  zwingt anderseits, mittelst Bremsung durch  ein fremdes, auf ihn wirkendes Drehmoment,  das Getriebe zur Kraftübertragung. 10, 12  ist eine fremderregte oder Serie-Gleichstrom  maschine, welche das fremde Drehmoment  erzeugt, und 11 ist eine mit 10, 12 in Serie  geschaltete Hintermaschine.

   Der Anker 10  der Maschine 10, 12 ist direkt auf die Zahn  kolbenwelle 9 aufgesetzt und das Polgehäuse  12 so gelagert, dass es um die Hauptachse  I-I der Maschinengruppe rotieren kann.  



  Fig. 2 zeigt in schematischer Darstel  lung die Kraftübertragungsverhältnisse an  der Kupplung. Es sind 5 und 6 die Zahn  kränze der Kupplungsflansche der Haupt  maschinen und 9 der Zahnkolben, welcher  mittelst einem fremden Drehmoment die  Kupplung zur Kraftübertragung zwingt.  Mit M ist dieses Moment bezeichnet, mit P1  und P2 die Zahndrücke der Zahnflanken.  



  Es mögen nun 1 und 2, ohne moment  übertagend aufeinander einzuwirken, mit den  Tourenzahlen n1 resp, n2 ihrer Antriebe im  gleichen Drehsinne laufen (bei Synchron  maschinen mit der synchronen Tourenzahl).  Das Drehmoment M ist null, und es wird  sich nun 9 und 10 mit einer Tourenzahl n3  um die eigene Achse drehen, proportional  der Differenz der Tourenzahlen n1 und n2.  Lässt man nun, unter der Voraussetzung, 1  und 2 behalten unter der Einwirkung ihrer  eigenen Antriebsverhältnisse die Touren  zahlen n1 und n2 auf 9 bezw. 10 ein Dreh  moment M einwirken, so wird die Kupplung  gezwungen, ein Drehmoment zu übertragen,  entsprechend den vom Drehmoment M er  zeugten Zahnflankendrücken P1 und P2.

   Je  nach dem Richtungssinn des Drehmomentes  M wird die Kupplung ein Drehmoment von  1 auf 2 oder von 2 auf 1 übertragen, also 1  als Motor und 2 als Generator oder umge  kehrt wirken lassen.  



  Es wird nun das Moment M durch eine  Gleichstrommaschine 10, 12 erzeugt, die so  angeordnet ist, dass sich deren Anker gegen  über dem Stator 12 nur entsprechend der  Differenz der Tourenzahlen n1 und n2 dreht.    Auf die Gleichstrommaschine arbeitet als  sogenannte Hintermaschine, die starr gekup  pelt ist mit 2, eine weitere Gleichstrom  maschine 11.  



  Das Drehmoment einer elektrischen Ma  schine in der einen oder andern Richtung ist  bekanntlich immer gleich dem Produkt aus  einer Konstanten mal Strom und Kraftfeld.  Ist n1 gleich n2, so dreht sich der Anker 10  in bezug auf dessen Stator 12 nicht. Es hat  somit 11 nur den Ohmschen Widerstand von  10 zu decken. Ist n1 grösser oder kleiner  als n2, dann entsteht in 10, proportional der  Tourenzahldifferenz n1 weniger n2, eine  Spannung, die generatorisch oder motorisch  auf 11 rückwirkt und den Strom zwischen  10 und 11 ändert und damit auch das Dreh  moment von 10, das Drehmoment M und  die Zahnflankendrücke P1 und P2, was  gleichkommt einer Änderung des Übertra  gungsmomentes der Kupplung.

   Bringt man  nun an der Hintermaschine 11 ein Regulier  organ 15 an, in der Weise, dass es bei irgend  einer Änderung des Stromes zwischen 10  und 11 resp. des Übertragungsmomentes und  damit der Übertragungsleistung die Erregung  von 11 beeinflusst, damit in 11 eine solche  Spannung entsteht, welche den Strom zwi  schen 10 und 11 wieder auf die gewollte  Stärke bringt, so wird auch das Übertra  gungsmoment resp. die Übertragungsleistung  wieder auf die gewünschte Höhe gebracht.  Das Regulierorgan 15 kann direkt vom Strom  zwischen 10 und 11 beeinflusst werden, wenn  auf konstantes Übertragungsmoment regu  liert werden soll, oder durch die Übertra  gungsleistung, wenn auf konstante Übertra  gungsleistung reguliert wird, oder von  beiden.  



  Die Maschine 11 hat immer die Gegen  leistung zu 10 und dazu den Ohmschen Ver  lust des Stromkreises 10, 11 aufzubringen;  letzterer ist als reiner Verlust zu rechnen.  Da nun 11 als Hintermaschine mit der  Gruppe gekuppelt ist, so wird die Übertra  gungsleistung durch die Differenzleistung     in     10 und die     Gegendifferenzialleistung    in 11  nicht beeinflusst werden,      In Fig. 3 sitzt der Stator 12 drehbar  gelagert zwischen den Wellen 7 und 8.  Das Drehmoment, welches in 10 erzeugt  wird, wird mittelst den Zahnrädern 9 auf  die Zahnkolben 4 und 3 übertragen. Diese  Zahnkolben sind auf den Wellen 7 und 8  der Hauptmaschinen verkeilt. Es ist noch  zu bemerken, wie aus der Zeichnung ersicht  lich, dass diese Ausführungsform mit mehr  als einem Anker 10 versehen werden kann.  



  In Fig. 4 sitzt der Anker 10 drehbar  gelagert auf einer der Wellen der Haupt  maschinen, hier die Welle 7. Das Dreh  moment des Ankers wird mittelst Zahnrädern  14 und Zahnkolben 9 auf die Zahnräder 3  und 4 übertragen, während das Polgehäuse  12 auf der Welle 7 aufgekeilt ist und mit  dieser mitrotiert. 13 sind in frei rotierende,  miteinander gekuppelte Scheiben eingebaute  Lager.  



  In Fig. 5 ist eine Welle 7', zum Bei  spiel von der Hauptmaschine 1, als Hohlwelle  ausgebildet, durch welche eine weitere  Welle 7'' geführt ist, die an einem Ende  über Zahnräder 14 und Zahnkolben 9 me  chanisch mit den Zahnrädern 3 und 4 ver  bunden ist und am andern Ende den An  ker der Gleichstrommaschine 10 aufgekeilt  trägt. Das Polgehäuse 12 rotiert mit der  Welle 7' der Hauptmaschine 1. 13 sind in  frei rotierende, unter sich starr verbundene  Seheiben eingebaute Lager.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Getriebe-Schlupfkupplung mit Einrich tung zur Rückgewinnng der Schlupfenergie zur Kupplung zweier Maschinen, deren Ge schwindigkeiten festgelegt sind und unab hängig voneinander variieren können, ge kennzeichnet durch die Anwendung eines Differentialgetriebes und zweier, elektrisch in Serie geschalteter Gleichstrommaschinen, von denen die eine auf mindestens einen Kol ben des Differentialgetriebes, dessen Haupt räder von den Kupplungsflanschen der zwei zu kuppelnden Maschinen gebildet werden, mit einem beliebig einstellbaren Drehmoment einwirkt und somit die Räder kraftübertra- gend kuppelt, in der Weise, dass die Dreh bewegung des Kolbens um seine eigene Achse, die bei Tourenzahlverschiedenheit der Hauptmaschinen eintritt, als Relativbewe gung zwischen Anker und Polgestell dieser Gleichstrommaschine auftritt,

   und die Ener gie zur Erzeugung ihres Drehmomentes mit einer mit ihr elektrisch in Serie geschalteten, mit der Gruppe festgekuppelten Gleichstrom maschine austauscht, deren Erregung von einem Regulierorgan in der Weise beeinflusst werden kann, dass der in den beiden Gleich strommaschinen zirkulierende Strom, bei Va riation der Geschwindigkeiten der zu kup pelnden Maschinen auf bestimmte, einstell bare Werte zurückgeführt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsflansche als Kegelräder ausgebildet sind. 2. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsflansche als Stirnräder ausgebildet sind. 3.

   Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben des Differentialgetriebes und der Anker der darauf wirkenden Gleichstrommaschine auf gleicher Welle angeordnet sind. 4. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Gleichstromankers durch Zahngetriebe auf die Kolben der Kupplung übertragen wird. 5. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Polgestell der Drehmomente erzeu genden Gleichstrommaschine auf dem kupplungsseitigen Ende der Welle der einen der zu kuppelnden Maschinen auf gekeilt ist.

   6. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der zu kuppelnden Maschinen eine Hohlwelle besitzt, deren eines Ende das Polgestell der Drehmomente erzeu genden Gleichstrommaschine und deren anderes Ende Teile der Kupplung trägt. 7. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Erregung der Gleichstrom hintermaschine wirkende Regulierorgan vom Strom im Stromkreis der beiden Gleichstrommaschinen beeinflusst wird. 8. Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Erregung der Gleichstrom hintermaschine wirkende Regulierorgan von der Übertragungsleistung beeinflusst wird. 9.

   Getriebe-Schlupfkupplung nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Erregung der Gleichstrom hintermaschine wirkende Regulierorgan vom Strom im Stromkreis der beiden Gleichstrommaschinen und von der Über tragungsleistung beeinflusst wird.