-
Dynamoelektrische Maschine mit Fliehkraftbremse Es sind dynamoelektrische
Maschinen bekannt, bei denen im Maschinengehäuse auf der Rotorwelle ein in Achsrichtung
verschiebbarer Bremsenteil vorgesehen ist, der unter dem Einfluß eines eine axiale
Schubkraft bewirkenden Fliehkraft-Regelorgans steht. Ein nach diesemPrinzip gebauter
Motor besitzt die Eigen-.,chaft, daß der Motor beim Abschalten schnell abgebremst
und das Nachlaufen des Motors verhindert wird.
-
Im allgemeinen sind bei Motoren dieser Art die Fliehkraft-Regelorgane,
durch welche die Bremse gesteuert wird, als Kniehebel ausgebildet; es ist daher
nicht leicht möglich, eine Einstellung der Bremswirkung der Anordnung zu treffen,
da die Fliehkraft-Regelorgane selbst nicht leicht der Einstellung zugänglich sind.
-
Es ist auch, insbesondere bei schnellaufenden Motoren für Spinnereizwecke,
bekannt, radial wirkende Massenkörper als Fliehkraft-Regelorgane zu verwenden, wobei
diese Massenkörper durch Druckfedern gegen eine koaxial zur Rotorwelle liegende,
in Form eines Zylinderringes ausgebildete Bremsfläche wirken. Bei einer solchen
Bauweise ergeben sich nur verhältnismäßig kleine bremsende Flächen, so daß erhebliche
Bremskräfte, wie sie für größere Motoren erforderlich sind, sich nicht erzielen
lassen.
-
Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Maschine, bei der die
Rotorwelle einen in Achsrichtung verschiebbaren Bremsenteil aufweist, unter dem
Einfluß eines eine axiale Schubkraft bewirkenden Fliehkraft-Regelorgans und einer
in Achsrichtung wirkenden Federanordnung steht und mit einem zweiten im Gehäuse
fest angeordneten Bremsenteil zusammenwirkt, unter Anwendung an sich bekannter,
zusammen mit der Welle umlaufender, radial verschiebbarer und als Fliehkraft-Regelorgane
wirkender keilförmiger Massenkörper, die radial gegen die Kraft von senkrecht zur
Welle wirkenden, einstellbaren Federn verschiebbar sind.
-
Gemäß der Erfindung wird die Kraft der auf die Massenkörper wirkenden
Federn auf den beweglichen Bremsenteil im Sinne einer Bremswirkung übertragen, während
die auf der Rotorwelle angeordnete und in Achsrichtung auf den axial verschiebbaren
Bremsenteil wirkende Federanordnung im Sinne einer Minderung der Bremswirkung wirkt,
derart, daß, wenn die Maschine in Lauf gesetzt wird, die auf die radial verschiebbaren
Massenkörper wirkende Zentrifugalkraft ein Lösen der Bremse zur Folge hat. Die erfindungsgemäße
Bauweise bietet die Möglichkeit zur Erzielung hoher Bremskräfte, da unter der Kraft
einer koaxial auf der Motorwelle angeordneten Druckfeder stehende großflächige Bremsscheiben
verwendet werden können. Andererseits ist die Einstellung der Fliehkraftwirkung
der Bremsenanordnung bequem, da die auf die radial beweglichen keilförmigen Massekörper
wirkenden Druckfedern von außen leicht einstellbar sind.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung
und den Figuren dargestellt. Von den Figuren zeigt Fig.1 eine zentrale Schnittdarstellung
längs der L#Tittelachse einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motorbremse,
wobei die Bremsteile inBremsstellung gezeigt sind, Fig.2 eine ähnliche Schnittdarstellung,
welche die Bremsteile in Bremsfreigabestellung zeigt, Fig. 3 und 4 Schnittdarstellungen
in kleinerem Maßstab, wobei die Schnittlinien mit 3-3 und 4-4 in Fig. 1 bezeichnet
sind, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Käfiganordnung, welche die Zurückziehmittel
enthält, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Käfiganordnung für die keilförmigen
Teile, Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines der keilförmigen
Teile.
-
In Fig. 1 und 2 besteht das Motorgehäuse 1 aus einer Gehäuseschale
üblicher Art, welche den Statur 2 trägt, wobei der letztere in dem Gehäuse in üblicher
Weise angeordnet ist. Der Rotor 3 ist ebenfalls von üblicher Bauart und ist mit
seiner Welle 4 drehbar in der Längsrichtung des Gehäuses angeordnet. An dem einen
Ende besitzt die Welle 4 zwei Abstufungen 4a und 4b, welche in üblicher Weise mit
einem Kugellagerring 5 und einer Endkappe 6 versehen sind. Die letztere ist, wie
gezeigt, an dem Ende der Gehäuseschale 7 angeordnet. Zwischen dem Gehäuseteil 7
und dem Hauptteil des Gehäuses 1 befindet sich ein zylindrischer Gehäuseteil
8, in welchem die Bremsenanordnung vorgesehen ist.
An dem
zylindrischen Gehäuseteil 8 erstreckt sich ein Flanschring 9 nach innen, welcher
mittels einer Reihe dreieckiger Streben 9a verstärkt ist. Der Flanschring 9 besitzt
im Abstand von 90° an seinem Umfang Schraubenlöcher, in welche Schrauben 10 eingesetzt
sind. Die letzteren dienen dem Zweck, einen stationären Bremsentei111, der im wesentlichen
ringförmige Gestalt besitzt, zu halten. Der stationäre Bremsenteil 11 besteht im
wesentlichen aus üblichem, nichtmetallischem Bremsmaterial. Es kann indessen auch,
falls gewünscht, dieser Teil aus Stahl oder einem Metall bestehen. Der an der äußeren
Fläche des Flanschringes 9 mittels der Schrauben befestigte, stationäre Bremsenteil
11 bietet eine nach außen gerichtete, ringförmige Fläche, welche eine große wirksame
Bremsfläche darstellt.
-
In der Nähe des stationären Bremsenteiles 11 befindet sich der bewegliche
Bremsenteil 12. Die nach innen gerichtete Fläche des beweglichen Bremsenteiles 12
ist ringförmig und wirkt als Bremsfläche mit der Bremsfläche des stationären Bremsenteiles
11 zusammen. Wenn die Bremse sich in Bremsstellung befindet, wie dies in Fig. 1
dargestellt ist, befinden sich die beiden Flächen in Berührung miteinander. Wenn
die Bremse sich in der Freigabestellung befindet, was Fig. 2 zeigt, ist ein Zwischenraum
13 zwischen den beiden Bremsflächen. Der bewegliche Bremsentei112 läuft mit der
Welle zusammen um und kann sich axial verschieben.
-
Eine stark federnde Schraubenfeder 14 umgibt die Welle 4. Das innere
Ende. der Feder 14 wirkt gegen ein Widerlager 15, das auf der Welle 4 mittels einer
Schraube 15 d befestigt ist. Das andere Ende der Feder 14 preßt sich gegen den nach
innen gerichteten manschettenförmigen Teil 16 des beweglichen Bremsenteiles
12. Die Feder 14 wird so montiert, daß sie unter einer gewissen Spannung steht und
dementsprechend den beweglichen Bremsenteil 12 in die Stellung preßt, in welcher
die Bremse freigegeben ist. Wie indessen noch zu erörtern ist, sind Gegenkräfte
wirksam, welche die Feder nur dann sich auszuwirken gestatten, wenn der Motor selbst
läuft.
-
An der entgegengesetzten Seite des beweglichen Bremsenteiles 12 ist
nach außen gerichtet eine Konus-Stumpffläche 17 vorgesehen, welche nicht weit von
der Peripherie der Welle 4 liegt und in eine ringförmige Fläche 18 übergeht, deren
Ebene sich senkrecht zu der Achse der Welle erstreckt. In einem Bereich, der sich
von den nächsten Teilen des beweglichen Bremsenteiles 12 nach außen erstreckt, ist
fest auf der Welle 4 eine :Mehrzahl Festhaltemittel vorgesehen, die aus einem Käfigteil
21 bestehen, welch letztere eine flache, nach außen sich erstreckende Wandfläche
22 besitzt. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, erstreckt sich von der Rückwand in geringer
Entfernung von der Mantelfläche der Welle 4 ein zylindrischer Teil 23 des Käfigteils
nach innen. An dem zylindrischen Teil 23 sind vier radiale Arme 24 vorgesehen.
Jeder derselben besitzt, wie Fig.4 erkennen läßt, eine radiale Bohrung 25 sowie
Flanschflächen 26, welch letztere als Lüfterflügel wirken und, wenn der Motor umläuft,
Luft durch das Motorinnere blasen, und zwar wesentlich in einer Richtung parallel
zur Welle 4.
-
Die Rückwand 22, der sich nach innen erstreckende Zylinder 23, die
sich radial erstreckenden Arme 24 und die verschiedenen Flügelpaare bilden vorzugsweise
einen zusammenhängenden Körper, wie das aus Fig. 5 zu ersehen ist. Beiderseits gewisser
radialer Arme 24 sind Stifte 27 fest in irgendeiner zweckmäßigen Weise an dem beweglichen
Bremsentei112 vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform finden zwei Paare
von Stiften 27 Anwendung, wie dies am besten aus Fig. 3 und 4 zu ersehen ist. Die
Stifte 27 bewirken, daß der bewegliche Bremsenteil 12 zusammen mit dem Käfigteil-21-mit
gleicher Geschwindigkeit umläuft.
-
Innerhalb des Käfigteiles 21 befindet sich eine im ,wesentlichen zylindrische
Höhlung 28, welche in Verbindung mit einer zylindrischen Öffnung 29 in der äußeren
Wandung 22 steht, durch welche die Welle 4 hindurchgeführt ist.
-
An der Innenseite der Außenwand 22 befindet sich eine ebene Fläche
31, welche die Öffnung 29 direkt umgibt, eine ähnliche Fläche 18 befindet sich an
dem beweglichen Bremsentei112 und erstreckt sich quer zu der Achsrichtung der Welle
4. An diese ebene Fläche schließt sich eine Konus-Stumpffläche 32, welche im wesentlichen
der in Fig. 1 gezeigten Konus-Stumpffläche entspricht, indessen etwas kürzer ist
und nach der entgegengesetzten Richtung geneigt ist. Wenn sich der bewegliche Bremsenteil
12 aus der Bremsstellung herausbewegt und die Freigabestellung annimmt, nimmt der
Abstand 38 ab und wird etwas kleiner als der Abstand 38a, der in Fig. 2 zu ersehen
ist. Für die Aufnahme der Teile ist ein Teil 35 vorgesehen, welcher eine
geeignete axiale Öffnung 40 besitzt (vgl. Fig. 6), durch welche die Welle 4 hindurchgeführt
ist; dieser Teil ist auf der Welle mittels Schrauben 41 festgelegt, wie aus Fig.
1, 2 und 4 zu erkennen ist.
-
In den Schlitzen 36 sind vier auf die Geschwindigkeit des Motors ansprechende
Keilstücke 42 verschiebbar angeordnet, die im Querschnitt in Fig. 4 zu sehen sind.
Ein solcher Keil ist in perspektivischer Darstellung in Fig. 7 wiedergegeben. Jeder
der vier Teile besitzt ebene Seitenflächen 43, je eine ebene obere und untere Fläche
44 und ebene Endflächen 45. Die obere und untere Fläche 44 sind parallel zueinander,
ebenso die Seitenflächen 43 und die Stirnflächen 45. Jedes Ende eines Keilstückes
besitzt ferner eine gekrümmte Fläche 46, die in Fig. 7 zu sehen ist. Die Krümmung
der Fläche 46 ist derart, daß sie der Krümmung der Konus-Stumpfflächen 17 und 32,
die an dem beweglichen Bremsenteil 12 bzw. dem käfigförmigen Teil 21 vorgesehen
sind, entsprechen. Die Keilstücke 42 haben die Form rechteckiger Quaderstücke, abgesehen
davon, daß die gekrümmten Flächen vorgesehen sind, welche ihnen eine im wesentlichen
keilförmige Form geben.
-
Wenn die Teile sich in Bremsstellung befinden, müssen die Keilstücke
42 sich in der Nähe des Bodens der Schlitze 36 befinden, wobei die gekrümmten Flächen
46 in Berührung mit den Konus-Stumpfflächen 17 und 32 sind, wie dies im allgemeinen
aus Fig. 1 zu erkennen ist. Die Schlitze 36 und die Keile 42 müssen sich mit den
Bohrlöchern 25 in den radial hervorstehenden Armteilen 24 ausgerichtet befinden,
wobei kleinere Bohrungen 47 sich radial nach innen durch die hervorstehenden Arme
24 erstrecken, wie dies Fig. 4 und 5 zeigen. Schraubenfedern 48, die in Fig. 1,
2 und 4 zu erkennen sind, sind in den Bohrungen 47 vorgesehen und werden durch die
Wandungen derselben geführt. Das innere Ende einer jeden der vier Federn wirkt gegen
die obere Fläche eines der vier Keilstücke 42. Es ragen Führungsbolzen 49 in das
Innere der Schraubenfedern 48 am anderen Ende; diese Führungsbolzen sind an Schraubbolzen
50 vorgesehen, von denen jeder mit Hilfe eines Schraubenziehers oder eines ähnlichen
Werkzeuges axial verschoben werden kann. Die Schraubenfedern 48 drängen die Keilstücke
42 in die Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist.
-
Obwohl die vier Federn 48 kleiner sind als die Federn 14, ist jede
der Federn 48 imstande, eine größere Kraft auszuüben als die Feder 14. Wenn beispielsweise
durch
die größere, aber nachgiebigere Feder 14 eine Kraft von 1 kg ausgeübt wird, übt
jede der vier Federn 48 eine Kraft von 2 kg in entgegengesetzter Richtung aus. Es
sind daher die Keilstücke 42 kräftig in ihrer Lage in der Nähe des Grund; s der
Schlitze 36 vorgespannt, und sie bewirken dementsprechend, daß der Bremsenteil 12
mit beträchtlicher Kraft in die Stellung gepreßt wird, in welcher eine Bremswirkung
mit dem stationären Bremsenteil 11 bewirkt wird. Bei dieser Stellung ist nur ein
sehr kleiner Zwischenraum 51 an der Grundfläche eines jeden der vier Keilstücke,
aber ein größerer Zwischenraum 52 in der Nähe der oberen Fläche derselben; die Feder
14 ist dabei nicht imstande, den Bremsenteil 12 und die Keilstücke 42 aus ihrer
Bremsstellung herausz_ubewegen.
-
Wenn indessen der Rotor 3 nach Einschaltung des Motors sich dreht,
beginnen Zentrifugalkräfte auf die Keilstücke 42 zu wirken. Diese Kräfte, die durch
die Wirkung der Feder 14 auf den beweglichen Bremsenteil 11 unterstützt werden,
sind stärker als die Kräfte, die durch die Schraubenfedern 48 ausgeübt werden, und
haben daher das Bestreben, die Keilstücke radial aus der Stellung, die in Fig. 1
gezeigt ist, in die Stellung zu bringen, welche in Fig. 2 gezeigt ist.
-
Wenn sich die Keilstücke von der Welle 4 entfernen, vergrößert sich
der vorher zu kleine Zwischenabstand 51 zu dem größeren Abstand 51 a; gleichzeitig
verschwindet der Zwischenraum 52 vollständig. In diesem Zustand gelangt die obereFläcll;
44 eines jeden der vier Keilstücke in Berührung mit der zylindrischen Innenfläche
des nach innen sich erstreckenden Zylinders 23 .des käfigförmigen Teiles 21, so
daß einer Begrenzung der weiteren Radialbewegung der Keilstücke sich ergibt.
-
Nur in dieser der Bremsenfreigabe entsprechenden Stellung sind die
Keilstücke 42 in bezug auf das Haltestück 35 der Keile zentriert. In der Bremsstellung
indessen sind die Keilstücke 42 in Richtung zu dein beweglichen Bremsenteil 12 hin
versetzt, und zwar um eine Größe, welche dem Unterschied zwischen deni Abstand 38
der Fig. 1 und dem Abstand 38a der Fig. 3 entspricht. Wenn daher die Keilstücke
42 sich von der Welle 4 unter dem kombinierten Einfluß der Zeiltrifugalkräfte und
der Feder 14 entfernen, drückt die letztere die Keilstücke axial in Richtung zu
der äußeren Wandfläche 22. Streng genommen bewegen sich daher die Keilstücke diagonal
aus der Stellung, die sie in Fig. 1 innehatten, in diejenige, welche sie in Fig.
2 einnehmen.
-
Diese Bewegung erfolgt äußerst schnell, sich schnell beschleunigend
und sehr ruhig, es ergibt sich kein Klappern zwischen dem stationären Brernsenteil11
und dem beweglichen Bremsentei112, und es ergibt sich kein bemerkenswerter Hammereffekt,
wenn die Keilstücke 42 gegen den nach innen hervorstehenden Zylinder 23 anschlagen.
-
Wenn der Strom des Motors unterbrochen wird, sei es, daß dasselbe
absichtlich oder infolge eines Versagens vor sich geht, so ergibt sich die umgekehrte
Wirkung. Wenn der Rotor 3 und die Welle 4 langsamer laufen, haben die Keilstücke
42 das Bestreben, in ihre ursprüngliche Lage in dem geschlitzten Zylinder 35 zurückzukehren.
Während sie dies tun, treten die Federn 48 wieder in Wirksamkeit, die in zunehmendem
Maße von dem hemmenden Einfluß der Zentrifugalkräfte befreit werden. Wenn schließlich
die Keilstücke 42 dem Grund der betreffenden Schlitze 36 sich nähern, sind die Federn
48 stärker als die Feder 14 und drängen den beweglichen Bremsenteil 12 in
Berührung mit dem festen Breinsenteil11. Wenn der Motor zum Stillstand gelangt,
ist die Feder 14 vollhommen unwirksam. Der Bremsvorgang, der sich in der vorstehend
erörterten Weise abwickelt, ist ebenfalls schnell und nimmt schnell zu und ist außerdem
ruhig. Es ist kein Klappern vorhanden, `nenn der bewegliche Bremsentei112 sich dem
stationären Brenisentei111 nähert, und ebenso ist auch kein Hammereffekt in der
Anordnung vorhanden. Die Wirkungsweise ist so schnell, daß durch Betätigung eines
geeigneten Schalters, beispielsweise eines Fußschalters, der Motor in nur wenigen
Sekunden in Bewegung gesetzt und angehalten werden kann. Tatsächlich ist es möglich,
den Motor anzuhalten und ihn in Bewegung zu setzen und dann wieder anzuhalten, bevor
die drehenden Teile auch nur eine Drehbewegung von wenigen ausgeführt haben.
-
Die genannten Eigenschaften sind besonders wichtig, wenn es sich um
einen Motor für eine Maschinendrehbank handelt. Bei einer Leitspindelbank ist es
üblich, die Rotation von Hand dadurch anzuhalten, daß man eine Hand auf das Spannfutter
legt, so daß der so ausgeübte Zug sich zu der Bremswirkung der Bremsanordnung addiert.
Indessen ist dies cilie gefährliche Arbeitsweise, denn bei Unachtsamkeit kann sich
der Dreher leicht verletzen, wenn sein Daumen oder ein anderer Finger in Berührung
mit einem vorspringenden Teil des Futters gelangt, währ; ild das Futter sich noch
zu schnell dreht. Bei der sehr schnellen Bremswirkung, die eine erfindungsgemäße
Bremsenanordnung bietet, ist es für den Dreher nicht erforderlich, daß er mit der
Hand zusätzlich das Spannfutter abbremst. Er kann vielmehr lediglich durch Betätigung
eines Fußschalters den Motor abstoppen und wieder in Bewegung setzen, alles innerhalb
nur weniger Sekunden.
-
Es ist hervorzuheben, daß zahlreiche Änderungen der zuvor beschriebenen
Ausführungsform im Rahmen der Erfindung möglich sind, ohne daß damit der Grundgedanke
derErfindung verlassen wird. Beispielsweise können an Stelle von Keilstücken eventuell
auch unter Federdruck stehende Kugeln verwendet werden, welche mit in ihrer Nähe
angeordneten Flächen Kontakt machen, die an dem beweglichen Bremsenteil bzw. dem
Halterungsteil, d.li. dem käfigförmig ausgebildeteten Widerlagerteil angeordnet
sind. Es ist offensichtlich möglich, die Bremse symmetrisch auszubilden, indem ein
einziger stationärer Bremsenteil verwendet wird und zusätzlich zwei bewegliche Bremsenteile
vorgesehen werden, und zwar ein solcher Teil an jeder Seite des stationären Teiles,
wobei besondere Widerlager und Mittel zur Halterung der Keilstücke und Keile vorgesehen
sind. Auch im übrigen ergeben sich verschiedene Änderungsmöglichkeiten gegenüber
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung.