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Pulverkupplung Es sind bereits Pulverkupplungen bekannt, die selbsttätig
eine Verbindung zwischen einer treibenden und einer getriebenen Welleherstellen
können.
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Bei diesen bekannten Kupplungen ist das Pulver in einem linsenförmigen
Gehäuse eingeschlossen, das mit einer treibenden Welle fest verbunden ist und in
konzentrischer Anordnung einen ringscheibenförmigen Rotor enthält, der in diesem
Gehäuse gelagert und mit der getriebenen Welle fest verbunden ist.
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Diese Kupplungen erfordern eine äußerst genaue Ausrichtung der treibenden
und der getriebenen Welle oder die Anordnung der Kupplung in Lagern, wobei der Rotor
und das Gehäuse durch elastische Verbindungsstücke mit der treibenden und der getriebenen
Welle verbunden sind.
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Im Betrieb bildet bei diesen bekannten Kupplungen im eingekuppelten
Zustand das Pulver praktisch einen festen Block, der den Rotor und das Gehäuse miteinander
verbindet und keine gegenseitige Lageveränderung des Rotors zum Gehäuse zuläßt.
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Diese Lageveränderungen würden im übrigen auch durch die Anordnung
der Lager und Zentrierungen für den Rotor im Gehäuseinnern verhindert werden. Weiterhin
erfordert der Schutz dieser Lager gegen das Eindringen des Pulvers die Anordnung
von Dichtungen, die die Lager von dem Gehäuseinnern, in dem das Pulver enthalten
ist, absperren.
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Es sind auch Pulverkupplungen bekannt, in denen Mitnehmerflügel durch
Drehgelenke oder feste Gleitführungen derart mit der treibenden Welle verbunden
und durch Federn gegenüber der Welle oder gegeneinander derart gefesselt sind, daß
sie nur unter dem Einfluß der Fliehkraft in den Bereich des im Gehäuse befindlichen
Pulvers geschwenkt bzw. geschoben werben und dabei über das Pulver das mit der getriebenen
Welle fest verbundene Gehäuse mitnehmen und in Umdrehung versetzen. Das Drehmoment
geht dabei von der treibenden Welle über die eine unelastische Verbindung darstellenden
Drehgelenke bzw. Gleitführungen und die Mitnehmerflügel auf das Pulver und das Gehäuse
über. Dabei werden auch sämtliche Stöße und Schwingungen, die im Antrieb auftreten,
ungedämpft auf die Abtriebsseite übertragen.
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Diese bekannte Kupplung kann nicht als Sicherheits- und Rutschkupplung
wirken, da die Mitnehmerflügel mit einer stets senkrecht zur Umlaufrichtung ausgerichteten
Fläche im die Pulvermasse eingreifen und gegen diese :drücken. Die Fesselfedern,
die dazu dienen, die Fliehkraft an den Mitnehmerflügeln nur progressiv wirksam werden
zu lassen, sind nicht an der Übertragung des Drehmomentes beteiligt.
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Der Gegenstand der Erfindung soll das vermeiden. Gemäß der Erfindung
ist der ringscheibenförmige Rotor mit der getriebenen Welle durch elastische Verbindungsstücke
nicht nur radial, sondern auch in Achs- und Umfangsrichtung federnd verbunden.
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Dank der Nachgiebigkeit der elastischen Verbindungsvorrichtung zwischen
der Welle und dem Rotor ist es nicht mehr nötig, die tragenden Lager für den Rotor
oder für die Welle und das Gehäuse genau auszurichten. Darüber hinaus liegen die
Lager außerhalb des Gehäuses und sind dadurch gegen das Eindringen des Pulvers geschützt.
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Das in der Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzte Pulver besteht
vorzugsweise aus kugeligen metallischen harten Körnern, die auf einen Durchmesser
von ungefähr 0,2 mm kalibriert sind. Diese Korngröße hat den Vorteil, die Abdichtung
zu erleichtern.
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Der Hauptvorteil der Verwendung eines solchen Pulvers ist die Vermeidung
einer Zusammenballung unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte, die den Ring mit
dem Gehäuse starr verbinden würden.
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Auf Grund der kugeligen Form der Pulverkörner besteht im Betrieb ein
leichter Schlupf in der Größe von 1/100o bis zu 1/1000o zwischen dem Ring und dem
Gehäuse, der praktisch dem Wirkungsgrad der Kupplung nicht schadet, aber eine gewisse
Bewegungsfreiheit zwischen dem Gehäuse und dem Ring ergibt. Diese Bewegungsfreiheit
addiert sich zu der Wirkung der elastischen Organe, so daß die Wirkungsweise der
Kupplung selbst bei. Nichtfluchten der Gehäuse- und der Roto,rachse, d. h. der treibenden
und der getriebenen Achse, sichergestellt ist.
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Darüber hinaus verhindert dieser Schlupf im Zusammenwirken mit den
elastischen Verbindungsorganen die Übertragung von Schwingungen von der
einen
auf die andere Achse. Dieser dauernde leichte Schlupf ermöglicht im Falle der Überlastung
der getriebenen Welle einen stärkeren Schlupf, so daß die Kupplung gemäß der Erfindung
außerdem durch Beschränkung des Drehmomentes als Sicherheitskupplung wirkt.
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Endlich ist dieser Schlupf bei geringen Geschwindigkeiten so groß,
daß das verbleibende Restdrehmoment, das nach dem Entkuppeln übertragen wird, praktisch
vernachlässigt werden kann.
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Um das Schlüpfen des Ringes in bezug auf das Gehäuse in dem eingeschlossenen
und durch die Zentrifugalkraft an dem Umfang des Gehäuses zusammengedrückten Pulver
zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, daß die Zwischenräume zwischen der Innenwand
des Gehäuses und den gegenüberliegenden Flächen des Ringes nicht nur verengte Abteile
darstellen, in denen das Pulver zusammengepreßt werden kann.
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Zur Vergrößerung des übertragbaren Drehmomentes ist es zweckmäßig,
die mit dem Pulver in Berührung stehende Oberfläche des Ringes und gegebenenfalls
auch des Gehäuses zu vergrößern und außerdem den Berührungsdruck des Pulvers an
dem Ring und gegebenenfalls auch an dem Gehäuse zu steigern.
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Um die Berührungsflächen zu vergrößern, kann man die Oberfläche des
Ringes und auch die dies Gehäuses gegebenenfalls durch Aufbringen von Metall aufrauhen
oder den Ring mit kleinen abgerundeten Verformungen, z. B. durch Hämmern, versehen.
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Um die Kupplungswirkung zu vergrößern, kann man einen Ring verwenden,
dessen Umfang einige leichte Wellen aufweist, wobei diese Wellen eine Amplitude
haben, die nicht größer als 150/o der Wellenlänge ist, um eine Zusammenballung des
Pulvers zu vermeiden.
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Die elastische Verbindung zwischen der Muffe und dem Ring kann auf
verschiedene Art und Weise erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist diese Verbindung
mittels Schraubenfedern hergestellt, deren Enden einerseits mit dem Ring und andererseits
mit der Muffe fest verbunden sind.
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In der Zeichnung ist eine solche Ausführungsform in Abb. 1 in einem
axialen Längsschnitt und in Abb. 2 in einer Stirnansicht dargestellt; Abb. 3 zeigt
eine Abwicklung des Umfanges des Ringes.
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In Abb. 1 ist auf eine treibende Welle 1, die in einem Lager 2 geführt
ist, ein Gehäuse 3 aufgesetzt. Dieses Gehäuse 3 verengt sich nach dem Umfange zu,
so daß das Pulver 4, das durch eine verschraubbare Einfüllöffnung 3a in dieses Gehäuse
3 eingefüllt ist, unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach dem Umfange zu geschleudert
und dort fest zusammengepreßt wird.
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In dem Gehäuse 3 ist ein Rotor angeordnet, der mit der in einem Lager
13 geführten getriebenen Welle 5 verbunden ist. Der Rotor besteht im wesentlichen
aus einer Muffe 6 und einem flachen Ring 7, die beide durch elastische Stücke verbunden
sind. In den Abbildungen ist dieser Ring kreisförmig dargestellt; er kann aber auch
polygonale Form haben sowohl an seinem inneren als auch an seinem äußeren Umfang.
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Die elastischen Verbindungen bestechen vorzugsweise aus Schraubenfedern
8, von denen ein Ende mit der Muffe 6 und das andere Ende mit dem Ring 7 verbunden
ist.
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Um dieser Verbindung eine axiale Festigkeit zu verleihen, ist es zweckmäßig,
die Enden der Federn 8 an zwei Flanschen 9 anzubringen, die an der Muffe 6 zu beiden
Seiten des Ringes sitzen. Ferner ist es zweckmäßig, die Federn 8 nicht radial, sondern
geneigt zu den Radien einzuhängen, wie dieses aus Abb. 2 hervorgeht.
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Durch die Zentrifugalkraft hat der Ring 7 das Bestreben, sich im dem
Gehäuse 3 richtig einzustellen, was ihm die federnde Aufhängung erlaubt, so daß
eine genaue Ausrichtung der Wellenachse nicht erforderlich ist.
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Die Achse der Muffe 6 kann also einen Winkel mit der des Gehäuses
3 bilden oder versetzt zu dieser liegen, ohne daß die Wirkung der Kupplung fühlbar
gestört würde, d. h. mit anderen Worten, es ist nicht notwendig, die beiden Lager
2 und 13 genau auszurichten.
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Die Öffnung 10 des Gehäuses, durch die Muffe 6 nach außen tritt, ist
durch eine Dichtung 11 abgeschlossen, deren innerer Rand auf der Muffe 6 aufliegt.
Um die Reibung zwischen dieser Dichtung und der Muffe zu vermindern, kann ein dichtes
kleines Kugellager 12 eingefügt sein.
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Wenn der die Welle 1 treibende Motor in Gang gesetzt wird, wird das
in dem Gehäuse 3 befindliche Pulver unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach
außen geschleudert und umschließt den Ring 7, so daß zwischen dem Pulver 4 und dem
Ring 7 Reibungskräfte entstehen, die gegebenenfalls durch die Verformungen des Ringes
vergrößert werden und eine progressive Verbindung der treibenden Welle 1 über den
Ring 7 und die Federn 8 mit der getriebenen Welle 5 herbeiführen.
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Um die Reibung zwischen dem Pulver 4 und den Flächen des Ringes 7
zu vergrößern, können diese verformt oder auch durch metallische feste Erhöhungen
aufgerauht sein. Das gleiche kann auch mit den Innenwänden des Gehäuses geschehen.
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Zur Vergrößerung des Druckes, den das Pulver 4 auf den Ring 7 ausübt,
kann, wie es Abb. 3 zeigt, der Ring leicht gewellt sein. Auf die Zusammenballung
des Pulvers in dem Gehäuse, die den leichten Schlupf zwischen dem Gehäuse 3 und
dem Ring 7 beeinträchtigen würde, dürften diese Wellungen des Ringes geringen Einfluß
haben.
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Wie aus Abb. 3 hervorgeht, ist die Amplitude f dieser Wellung nur
etwa 15 0/o der Wellenlänge P. Der Ring hat also nur eine ganz geringe Anzahl, etwa
3 bis höchstens 8 Wellungen.
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Es können an den beschriebenen Vorrichtungen Änderungen, besonders
durch Verwendung technischer Äquivalente, vorgenommen werden, ohne aus dem Bereich
der Erfindung zu fallen.