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Vorrichtung zur stufenlosen Drehzahlregelung, insbesondere eines elektromotorischen
Antriebes, mittels oszillierender Kupplung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur stufenlosen Regelung von Drehzahlen.
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Stufenlose Getriebe sind in großer Zahl ganz allgemein bekannt.
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So ist z. B. eine Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in
eine solche niedrigerer Drehzahl bekannt geworden, bei der die Eingangsdrehbewegung
auf den ersten Teil eines aus zwei mechanisch immer getrennten Teilen bestehenden
Systems übertragen wird, welche Teile mit je mindestens einem Magnetkreis versehen
und die gegenseitig magnetisch gekuppelt sind. Die beiden getrennten Teile schwingen
zueinander mit einer Frequenz in der Nähe der mechanischen Resonanzfrequenz des
Systems und drehen sich somit gegeneinander mit einer praktisch nur durch die Resonanzfrequenz
bedingten Drehzahl.
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Bei der bekannten Einrichtung wird der Fliehkraftregler über ein Differentialgetriebe
angetrieben. Er wirkt auf einen Regelwiderstand, der wiederum die Drehzahl des Elektromotors
konstant hält. Das bei dieser Einrichtung verwendete System von 2 Permanentmagneten
in Verbindung mit dem Differentialgetriebe hat lediglich den Zweck, bei geringen
Drehzahländerungen große Reglerausschläge zu bewirken und damit eine Feinregulierung
der Drehzahl des Motors über den Regelwiderstand zu erreichen.
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Bei der beschriebenen Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
handelt es sich lediglich um ein Mitnehmen der einen Kupplungshälfte. Mit diesem
Vorschlag ist mithin weder eine verlustlose Drehzahlvariation noch ein Drehmomentenwandel
möglich.
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Auch ein Schalter für eine elektromagnetische Kupplung ist bekannt
geworden, bei dem zwecks Erzielung eines gleitenden Eingriffes der Kupplung der
elektrische Strom durch den Schalter in wechselnden kürzeren und längeren Perioden
geschlossen wird.
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Dieser Vorschlag der Unterbrechung einer elektromagnetischen Kupplung
kann schlecht zur stufenlosen Drehzahlregelung verwendet werden, weil jeder Belastungsstoß
der angetriebenen Maschine die Drehzahl derselben verändern würde.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, auf zuverlässige Art und mit geringen
Mitteln eine stufenlose Drehzahlregelung und Drehmomentenwandlung herbeizuführen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur
stufenlosen Drehzahlregelung, insbesondere eines elektromotorischen Antriebes, mittels
oszillierender Kupplung vor, bei der gemäß der Erfindung ein Mikroschalter in Verbindung
mit einem Fliehkraftregler zur elektrischen Steuerung der Oszillation der Kupplung
verwendet wird.
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Die Zeichnungen stellen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Es zeigen schematisch Fig. 1 die Anordnung der Schwungmasse zwischen zwei Magnetkupplungen
in Ansicht, Fig.2 eine andere Anordnung der Schwungmasse bei der Verwendung von
nur einer Magnetkupplung. Beim Gegenstand der Fig. 1 ist mit 1 ein Elektromotor
bezeichnet. Auf der Welle 2 des Elektromotors sitzt die Magnetkupplung 3. Zum Betriebe
dieser Magnetkupplung ist diese mit den Schleifringen 3 a und 3 b versehen. Innerhalb
der Magnetkupplung 3 befindet sich eine Bohrung, die für die Lagerung der Schwungmasse
4 in der Magnetkupplung 3 bestimmt ist. Diese Bohrung ist so bemessen, daß sich
die Schwungmasse 4 in axialer Richtung bewegen kann. Die Schwungmasse 4 ist axial
verschiebbar auch in der Magnetkupplung 5 gelagert. Die Magnetkupplung 5 ist mit
den Schleifringen 5 a und 5 b versehen. Die Magnetkupplung 5 sitzt
auf der Abtriebswelle 5 c, die entsprechend gelagert ist. Auf der Abtriebswelle
5 c befindet sich das Zahnrad 6, das mittels Schrägverzahnung mit dem Zahnrad 7
kämmt. Das Zahnrad 7 steht mit dem Fliehkraftregler 8 in Verbindung. Der Fliehkraftregler
8 hat einen Betätigungsstift 8a, mit dem er gegen die Zunge 9 c des Mikroschalters
9 anliegt bzw. in Verbindung steht.
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Der Mikroschalter ist in der Fig. 1 auch nur schematisch dargestellt.
Er ist mit den beiden Kontakten 9 a und 9 b versehen. Die Zunge 9 c des Mikroschalters
9 kann je nach der Stellung des Fliehkraftreglers 8 entweder an dem Kontakt 9 a
oder 9 b anliegen. Die Stromquelle ist mit 10 bezeichnet. Der eine Pol der Stromquelle
ist mit der Zunge 9 c des Mikroschalters 9
verbunden. Der andere
Pol ist mit dem Schleifring 3 b der Magnetkupplung 3 und mit dem Schleifring 5 a
der Magnetkupplung 5 verbunden. 1lit 11 ist ein Schalter bezeichnet.
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Die Wirkungsweise des in der Fig. 1 dargestellten Gegenstandes der
Erfindung ist folgende: Der Schalter 11 ist ein Impulsschalter, der nur kurz eingeschaltet
wird, um das System zum Ansprechen zu bringen. Dies vorausgesetzt ergibt sich dann
fol-,-ende Wirkungsweise: Der Elektromotor 1 setzt vermittels der Welle 2 die 1lagnetkupplung3
in-Umdrehung. Die Schwungmasse4 ist von der Magnetkupplung angezogen worden und
sitzt daher an dieser fest. Sie erhält durch den Elektromotor 1 ihre für den bestimmten
Zweck erforderliche kinetische Energie. Die Magnetkupplung 5 ist im gezeichneten
Ausführungsbeispiel noch nicht in Tätigkeit getreten. Die Abtriebswelle 5 c befindet
sich daher zunächst im Stillstand. Der Fliehkraftregler 8 hat den Stift 8 a zurückgezogen,
so daß die Zunge 9 c des Mikroschalters 9 gegen den K=ontakt 9 b des Mikroschalters
anliegt. Dadurch wird der Stromkreis, der zu dem Schleifring 5 a und 5 b führt,
über den Mikroschalter geschlossen. Die Magnetkupplung 5 tritt jetzt in Tätigkeit,
und die Magnetkupplung 3 gibt die Schwungmasse 4 frei. Die Schwungmasse 4 sitzt
nunmehr an der Magnetkupplung 5 an und betreibt die Abtriebswelle 5 c. Damit werden
die Zahnräder 6, 7 und der Fliehkraftregler 8 eingeschaltet. Die Gewichte des Fliehkraftreglers
bewirken jetzt die Bewegung des Stiftes 8 a auf die Zunge 9 c zu.
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Es wird hier davon abgesehen, einen an sich bekannten :Mikroschalter
in seinen Einzelheiten zu beschreiben. Die in Fig.l dargestellten Kontakte und die
Zunge sollen lediglich zum Verständnis dazu dienen, die Regelung der Drehzahl durch
einen Mikroschalter verständlich zu machen. In der Praxis wird man den Mikroschalter
so anordnen, daß er je nach der gewünschten Drehzahl verschiebbar angeordnet ist.
Im gezeichneten Ausführungsbeispiel soll die Drehzahlregelung dadurch verständlich
gemacht werden, daß man den Kontakt 9 a oder 9 b in der Einstellung zur Zunge 9
c veränderlich erscheinen läßt.
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In diesem Zusammenhange sei hier ein Beispiel angeführt. Der Elektromotor
1 soll eine Umdrehungszahl von 1450 U/min haben. Die Umdrehungszahl der Abtriebswelle
5 c soll dagegen nur 500 U/min betragen. Das wird folgendermaßen durchgeführt: Die
Schwungmasse 4 hat die gleiche Umdrehungszahl wie der Elektromotor 1 erhalten. Der
Fliehkraftregeler 8 wird den -ientsprechend seinen Schaltstift 8a vorschieben, bis
er die durch den Mikroschalter eingestellte Tourenzahl von 500 U/min erreicht. In
diesem Augenblick tritt der Mikroschalter in Tätigkeit und setzt die Magnetkupplung
5 außer Betrieb, und zugleich bewirkt er die Einschaltung der Magnetkupplung 3.
Die Magnetkupplung 3 erteilt sodann der Schwungmasse 5 eine erneute kinetische Energie.
Sinkt die Tourenzahl der Abtriebswelle 5 c unter 500 U/min, so bewirkt der Mikroschalter
über den Weg des Fliehkraftreglerswieder das Anziehen der Schwungmasse 4 durch die
Magnetkupplung 5, so daß die Drehzahl der Abtriebswelle konstant auf 500 U/min erhalten
bleibt.
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Durch die oszillierende Bewegung der Schwungmasse 4 zwischen den beiden
Magnetkupplungen 3 und 5 wird in Verbindung mit dem Fliehkraftregler 8 und dem Mikroschalter
9 in der vorbeschriebenen Weise die Drehzahl geregelt.
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Der Gegenstand der Fig. 2 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung dar. 1 ist wieder der Elektromotor, der mit seiner Welle
2 der Schwungmasse 4 die kinetische Energie erteilt. Die Schwungmasse 4 sitzt mittels
Sternnuten 13 auf der Welle 2. Durch die in die Schwungmasse 4 eingebettete Feder
15, die durch die Platte 16 gehalten wird, kann die Schwungmasse von der Magnetkupplung
17 dann getrennt werden, sobald die Magnetkupplung 17 keinen Strom mehr erhält.
Es wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Magnetkupplung erspart. Im übrigen ist
die Wirkungsweise dieselbe, wie zu Fig. 1 beschrieben. Die Abtriebswelle 17a betreibt
durch die Zahnräder 6, 7 den Fliehkraftregler 8, dessen Schaltstift 8 a den Mikroschalter
12 mit seiner Zunge 12 u und seinem Kontakt 12 b betreibt. Mit 10 ist die Stromquelle
bezeichnet.
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'Ulan kann auch andere mechanische Mittel zur Steuerung der Einrichtung
verwenden. Ob man hydraulische oder pneumatische Hilfsmittel wählt, ist im Rahmen
der Erfindung gleichgültig. Wesentlich ist nur, daß in jedem Falle eine Schwungmasse
zur Regelung der gewünschten Drehzahl verwendet wird, durch deren Oszillation, die
durch einen Fliehkraftregler über einen Mikroschalter gesteuert wird, die Regulierung
der Drehzahl erfolgt.