Magnetische Kupplung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Kupplung zur stopfbuchslosen tJbertra- gung von Drehbewegungen aus einem Raum in einen anderen oder ins Freie, insbesondere bei Messgeräten.
Die gebräuchlichen magnetischen Kupplungen haben, ganz gleich, ob sie als Stirnkupplung oder als Zentralkupplung ausgebildet sind, den Nachteil eines mehr oder weniger grossen Energieverbrauchs.
Bei der Stirnkupplung sind es axial gerichtete Kräfte, die mit der Lagerung aufzunehmen sind, so dass Reibungsverluste in Kauf genommen werden müssen.
Bei der Zentralkupplung sind es seitliche Lagerkräfte, die sich wegen der ungleichmässigen Magnetisierung der einzelnen Pole nicht vermeiden lassen.
Besonders störend machen sich diese unerwünschten Kräfte bei Messgeräten, z. B. bei Gaszählern, Wasserzählern und dergleichen, bemerkbar, bei denen im unteren Teil des Messbereichs, d. h. bei kleinen Durchflussstärken, nur ein verhältnismässig kleiner Impuls zur Verfügung steht. Um solchen Zählern auch in diesem Teil ihres Messbereichs eine ausreichende Messgenauigkeit zu geben, war man bisher gezwungen, auch bei Trockenläufern einige Untersetzungsräder im zu messenden Medium laufen zu lassen. Das ist, weil sich dort Korrosionserscheinungen nicht vermeiden lassen, ein schwerwiegender Nachteil.
Zu den Ursachen der erwähnten störenden Kräfte gehört vor allem der Umstand, dass die bekannten magnetischen Kupplungen ausschliesslich die Anziehungskraft einander gegenüberstehender N- und S Pole ausnutzen. Infolgedessen besitzen diese Kupplungen im unbelasteten Zustand, also in der Ruhestellung des mit ihnen ausgerüsteten Geräts, das Maximum des durch sie übertragbaren Moments, welches in dieser Stellung und auch beim Anlaufen überhaupt nicht benötigt wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine neue Ausbildung einer magnetischen Kupplung geschaffen, bei welcher die Mängel des Bekannten durch eine einzige Massnahme beseitigt werden. Sie lässt sich sowohl als Stirndrehkupplung wie auch als Zentraldrehkupplung verwirklichen und ist, weil durch die Magnetkräfte keine Reibungsverluste verursacht werden, auch für die Übertragung sehr kleiner Impulse verwendbar. Sie macht die Unterbringung von Untersetzungsrädern im Messmedium vor der Kupplung entbehrlich und erlaubt dadurch eine wesentliche bauliche Vereinfachung der Messgeräte, weil nun das antreibende Glied der Kupplung ohne weiteres unmittelbar auf die Messwerkswelle angeordnet werden kann.
Die Erfindung besteht darin, dass die einander auf der Antriebs- und der Abtriebsseite der Kupplung gegenüberstehenden Magnete so angeordnet sind, dass stets nur gleichnamige Pole zueinanderstehen. Durch diese Ausbildung, bei welcher ausschliesslich absto ssende Magnetkräfte ausgenutzt werden, ergibt sich die neue Wirkung, dass bei Stillstand des Antriebs und dementsprechend unbelasteter Kupplung jeweils nur das kleinste vor ihr übertragbare Moment wirksam ist, während das Moment bei Belastung augenblicklich grösser wird und sich dem jeweiligen Belastungsgrad zwangläufig anpasst.
Die Erfindung und ihre Wirkungsweise sei im folgenden an Hand der in der Zeichnung in Verbindung mit einem Wasserzähler mit Trockenläuferzählwerk dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Ausführung mit Stirndrehkupplung im mittleren Senkschnitt, Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie x-x der Fig. 1 und Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt durch eine Ausführung mit Zentraldrehkupplung. Zunächst seien die Fig. 1 und 2 betrachtet.
Mit 1 ist der obere, mit 2 der untere Gehäuseteil des Zählers bezeichnet. Der Boden des oberen Teils 1 bildet hier die Trennwand zwischen beiden, welche in üblicher Weise im Bereich der magnetischen Kupplung als dünne Platine ausgebildet ist.
Das im unteren Gehäuseteil befindliche Messwerk ist hier durch ein Flügelrad 3 dargestellt, dessen Welle 4 bis 5 höhenverstellbar abgestützt ist. Im oberen Gehäuseteil 1 befindet sich das Zählwerk, dessen bauliche Ausbildung nicht Gegenstand der Erfindung und dessen Welle mit 6 bezeichnet ist.
Auf der Flügelwelle 4 sitzt als antriebsseitiger Teil der magnetischen Kupplung eine Tragplatte oder dergleichen 7 mit Magneten 8 und 9. Eine auf der Zählwerkswelle 6 sitzende Tragplatte oder dergleichen 10 mit Magneten 11 und 12 bildet den abtriebsseitigen Kupplungsteil, und die Anordnung ist so getroffen, dass nur gleichnamige Pole (hier z. B. nur S-Pole) einander gegenüberstehen.
Da gleichnamige Pole einander abstossen, werden in der Ruhestellung des Messgeräts die Magnete bei gleicher Stärke und gleichem Achsen abstand die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnehmen, in welcher das Minimum des durch die Kupplung übertragbaren Moments wirksam ist. Bei richtiger Wahl der Magnetstärke reicht dieses Minimum aus, um das im unteren Teil des Messbereiches zu übertragende kleine Moment aufzunehmen. Das Maximum des übertragbaren Moments wird erreicht, wenn die Magnete übereinander stehen. Bei Belastung des Messgeräts werden die Pole einander angenähert, wobei das von ihnen übertragbare Moment anwächst. Man kann also bei passender Wahl der Magnetstärken und der Achsenabstände der Pole ein verhältnismässig grosses Moment übertragen, ohne dabei auf die Feinfühligkeit der Messgeräte verzichten zu müssen.
Die Ausführung der Kupplung als Zentraldrehkupplung kann etwa in der in Fig. 3 schematisch dargestellten Weise erfolgen, bei welcher an die Stelle der Tragplatten 7 und 10 der Fig. 1 und 2 entsprechende Tragringe oder dergleichen treten, an denen die Magnete 8 und 9 einerseits und 11 und 12 anderseits befestigt sind.
Die Verwirklichung der Erfindung ist nicht an die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden, sondern kann in verschiedener Weise abgewandelt werden, beispielsweise durch die bereits erwähnte Wahl verschiedener Achsen ab stände für die Magnete, durch den Einbau von Mitteln zur Ver änderung dieser Abstände, durch die Wahl anderer Magnetformen, wie sie sich bei der Anpassung an die konstruktiven Erfordernisse des jeweiligen praktischen Falles ergeben können, durch die Verwendung von mehr als der gezeichneten Anzahl von Magneten auf jeder Kupplungsseite usw.
Magnetic coupling
The present invention relates to a magnetic coupling for the glandless transmission of rotary movements from one room to another or to the outside, in particular in the case of measuring devices.
The conventional magnetic couplings, regardless of whether they are designed as a face coupling or a central coupling, have the disadvantage of a more or less high energy consumption.
With the front coupling, it is axially directed forces that have to be absorbed by the bearing, so that friction losses have to be accepted.
With the central coupling, it is lateral bearing forces that cannot be avoided due to the uneven magnetization of the individual poles.
These undesirable forces make themselves particularly troublesome in measuring devices such. B. in gas meters, water meters and the like, noticeable in which in the lower part of the measuring range, d. H. with small flow rates, only a relatively small pulse is available. In order to provide such meters with sufficient measurement accuracy in this part of their measuring range, it was previously necessary to run some reduction gears in the medium to be measured, even with dry-running machines. Because corrosion cannot be avoided there, this is a serious disadvantage.
One of the causes of the disturbing forces mentioned is primarily the fact that the known magnetic clutches only use the attractive force of opposing N and S poles. As a result, in the unloaded state, ie in the rest position of the device equipped with them, these clutches have the maximum of the torque that can be transmitted by them, which is not required at all in this position and also when starting.
The present invention creates a new design of a magnetic coupling in which the deficiencies of the known are eliminated by a single measure. It can be implemented both as a rotary coupling and as a central rotary coupling and, because the magnetic forces do not cause any friction losses, it can also be used for the transmission of very small pulses. It makes it unnecessary to accommodate reduction gears in the measuring medium in front of the clutch and thus allows a significant structural simplification of the measuring devices, because the driving member of the clutch can now be arranged directly on the measuring mechanism shaft without further ado.
The invention consists in that the magnets opposite one another on the drive and the output side of the clutch are arranged in such a way that only poles of the same name are always located in relation to one another. This design, in which only repelling magnetic forces are used, results in the new effect that when the drive is at a standstill and the clutch is accordingly unloaded, only the smallest torque that can be transmitted in front of it is effective, while the torque is instantaneously larger when the load is applied necessarily adapts to the respective degree of exposure.
The invention and its mode of operation will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing in connection with a water meter with dry running meter. Fig. 1 shows an embodiment with a front rotary coupling in the middle countersunk section, FIG. 2 shows a horizontal section along the line x-x in FIG. 1 and FIG. 3 shows a corresponding section through an embodiment with a central rotary coupling. 1 and 2 are considered first.
With 1 the upper, with 2 the lower housing part of the meter is designated. The bottom of the upper part 1 here forms the partition between the two, which is usually designed as a thin plate in the area of the magnetic coupling.
The measuring mechanism located in the lower housing part is represented here by an impeller 3, the shaft 4 to 5 of which is supported in a height-adjustable manner. In the upper housing part 1 there is the counter, the structural design of which is not the subject of the invention and whose shaft is denoted by 6.
A support plate or the like 7 with magnets 8 and 9 is seated on the vane shaft 4 as the drive-side part of the magnetic coupling. A support plate or the like 10 with magnets 11 and 12 sitting on the counter shaft 6 forms the output-side coupling part, and the arrangement is such that only poles of the same name (here e.g. only S-poles) face each other.
Since poles of the same name repel each other, in the rest position of the measuring device the magnets will assume the position shown in FIG. 2 with the same strength and the same axis spacing, in which the minimum torque that can be transmitted by the clutch is effective. With the correct choice of magnet strength, this minimum is sufficient to absorb the small moment to be transmitted in the lower part of the measuring range. The maximum transferable torque is reached when the magnets are on top of each other. When the measuring device is loaded, the poles are brought closer to one another, and the moment that they can transmit increases. With a suitable choice of the magnetic strengths and the axis spacing of the poles, a relatively large moment can be transmitted without having to forego the sensitivity of the measuring devices.
The design of the coupling as a central rotary coupling can take place in the manner shown schematically in FIG. 3, in which the support plates 7 and 10 of FIGS. 1 and 2 are replaced by corresponding support rings or the like, on which the magnets 8 and 9 on the one hand and 11 and 12 are attached on the other hand.
The implementation of the invention is not tied to the illustrated and described embodiments, but can be modified in various ways, for example by the aforementioned choice of different axes from stands for the magnets, through the installation of means for changing these distances, through the choice other magnet shapes, as they can arise when adapting to the structural requirements of the respective practical case, through the use of more than the number of magnets shown on each coupling side, etc.