DE2305907B2 - Magnetischer koppler zwischen rotierenden, durch eine druckfeste trennwand voneinander getrennten wellen - Google Patents

Description

' Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Koppler zur berührungsfreien Übertragung eines r ehmomentes durch eine flüssigkeits- und gasdichte Trennwand, mit einem ortsfesten, durch das Gehäuse dir Maschine gebildeten magnetischen Kreis, dessen &ti£5m^5rtaier Luftspalt durch die Trennwand η zwei Te-lluftspalte unterteilt wird, m denen je ein KraTz von magnetisierbaren. gegen die Trennwand hin Steten Polen, der eine zu einem treibenden, der andere zu einem getriebenen Rotor gehörig koaxial zum Luftspalt im Gehäuse drehbar gelagert s.nd, wobei ^Trennwand, mindestens im Bereich des Luftspaltes, aus eine" Vie zahl von langgestreckten, gmeramg nahezu Parallel zueinander und zu den Erzeugerhn.en dir den Luftspalt abgrenzenden Rotationsflachen des Maschinengehäuses angeordneten und durch ein nicht magneSefbares Isoliermaterial druckdicht miteinanderVerbundenen Stäben oder Lamellen eines magne-Eh weichen, hochpermeablen Mater.a s besteht, die vom Magnetfluß bei dessen Durchtritt durch die Trennwand in ihrer Querrichtung durchflossen sind. ,En magnetischer Koppler der genannten bekann en Art ertaubt es. eine Drehbewegung durch eine druckdichte Trennwand hindurch zu übertragen ohne daß ein bewegtes, mechanisches Element diese Trennwand durchdringen würde. Die magnet.s.erbare. gitterartige Armatur der druckfesten Trennwand ermöglicht es die Abmessungen des zwischen den Polringen der b-'iden Rotoren verbleibenden Luftspakes trotz der Dicke der Trennwand sehr gering zu halten. Zudem erhöht diese Armierung die mechanische Fest.gke.t der Trennwand. Diese Art von Kopplern ist daher besonders vorteilhaft, wenn es sich darum handelt eine Maschine anzutreiben, die sich in einem druckdich en. beispielsweise ein zersetzendes oder giftiges Medium enthaltenden Behälter befindet. Das Medium kann auch unter hohem Druck oder einer hohen Temperatur stehen, wie dies beispielsweise bei einer Umlaufpumpe oder einem Mischer eines chemischen oder atomaren Reaktors der Fall ist oder wenn es sich darum handelt, eine Apparatur vor der. Einflüssen üer Außenwelt abzuschirmen. . , „

Obschon eine große Zahs von magnetischen Kopplern der verschiedensten Typen bekannt ist. die in verschiedenen Anwendungsbereichen eine Dreh- oder Translationsbewegung übertragen, bietet dip i

eine ΐΓ»ιι»ιαΐ'*"»"»·™~β'·"β ~ , ,

Verwirklichung einer zwischen dem treibenden und

_._i5 t~;i onaoru-dnete Trennwand

dem angciricuciicn .*... -»p --■-

erhebliche Schwierigkeiten. Eine solche Trennwand muß nämlich neben einer guten mechanischen Festig keit eine hohe magnetische Permeabilität in Querrichtung d.h. in Durchgangsrichtung des Magnetflusses, aufweisen und gleichzeitig muß diese Permeabilität

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parallel zur irennwanuuoni·«"·"»· _B— σ-^=_ο· —

Richtung der Relativbewegung zwischen den mittels der magnetischen Kräfte durch die Trennwand hindurch zusammengekoppelten Elemente erheblich vermindert

sein.

Werden nämlich metallische, d. h. eieKinscn ienenae Trennwände eingesetzt, so entstehen, besonders wenn es sich um massive Konstruktionen handelt, erhebliche Energieverlusie und eine darauf zurückzuführende Erwärmung ais Foige ävr Fööcaüh Sir&ne, d:e durch die Intensitäts- oder Richtungsäriderungen des die Wand durchdringenden Magnetflusses induziert werden Diese Störströme vernichten einen erheblichen Teil der durch das Drehfeld übertragenen Energie. Dabei beruht das Prinzip der Kraftübertragung gerade dann, daß der den Luftspalt zwischen dein treibenden and dem getriebenen Teil des Kopplers durchdringende

Magnetfluß in bestimmter Weise verändert wird. Eine massive Trennwand, selbst wenn sie nicht magnetisierbar, sondern nur elektrisch leitend ist, bildet daher eine Abschirmung, die den Wirkungsgrad eines damit ausgestatteten Kopplers sehr erheblich beeinträchtigt.

Die Verwirklichung einer druckdichten Trennwand aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Kunstharz, stößt demgegenüber auf die Schwierigkeil, eine genügende mechanische Festigkeit bzw. Formbeständigkeit zu erzielen, ohne die Dicke der Trennwand über Gebühr vergrößern zu müssen. Diese Dicke vergrößert den zwischen den Polen der treibenden und der angetriebenen Teile vom magnetischen Fluß zu überwindenden Luftspalt Da die magnetischen Kräfte zwischen zwei Polen sich umgekehrt proportional zum Quadrat der Luftspaltbreite verhalten, wird -.ic durch eine dicke, isolierende, nicht magnetisierbar^ Trennwand hindurch zu übertragende Energie ebenfalls stark begrenzt.

Schließlich ergibt -r'-e magnetisierbar, in den Luftspalt eingefügte ,"rennwand auch eine wirksame Abschirmung de» .'ip^netischen Flusses, zum mindesten wenn ihre Permeabilität in der Richtung der Relativbewegung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Tei! oder in Richtung zweier ' enachbarter, aber ungleichnamiger Pole, sei es auf dem einen oder dem andern Teil des Kopplers, hoch ist.

Es ist erwünscht, die magnetische Permeabilität der Trennwand in Richtung des Arbeitsflusses, d. h. quer zur Trennwand hoch zu wählen, um nach Möglichkeit den vom Fluß zu überwindenden magnetischen Widerstand, d. h. die Gesamtdistanz, niedrig zu halten, auf der der Fluß die zwischen den ortsfesten Teilen und den beweglichen Polen des Kopplers verbleibenden Luftspalte durchdringt. Demgegenüber muß die Permeabilität in Richtung der Relativbewegung zwischen den beweglichen Teilen, d. h. im Falle eines eine Drehbewegung übertragenden Kopplers in Umfangsrichtung, so niedrig wie möglich gehalten werden. Zudem müssen die durch die druckdichte Trennwand führenden magnetischen Pfade von Foucault-Strömen und/oder magnetischen Hysteresis-Verlusten praktisch frei sein.

Im Falle eines magnetischen Kopplers zur Übertragung einer Translationsbewegung durch eine druckfeste Trennwand ist in der FR-PS 15 39 089 vorgeschlagen worden, zwei ineinandergeschobene, im wesentlichen zylindrische, koaxiale, treibende bzw. getriebene PoI-sf'icke zu verwenden, vc.i denen jedes eine Anzahl ringförmige, ausgeprägte Pole besitzt, die auf entsprechende Gegenpole des anderen Polstücks hin gerichtet sind. Zwischen Pol und Gegenpol befindet sich je ein Arbeitsluftspalt. Die beiden Polstücke sind derart geführt, daß sie in axialer Richtung bewegbar sind. Das treibende Polstück besitzt Mittel zur Erzeugung des die Luftspalte in radialer Richtung durchdringenden und die beiden Polstücke zusammenkoppelnden magnetischen Fiusses. Es zwingt damit das getriebene Poistuck, aiien seinen Bewegungen zu folgen. Im Luftspalt befindet sich eine zylindrische, koaxial ~u den beiden Polstücken verlaufende Trennwand, die einen druckdichten, das ^innere Polstück umschließenden Behälter bildet. Diese .Trennwand besteht aus aufeinandergeschichteten, ring-'förmigen'Elementen aus magri'etisierbarem Blechmäterial, die durch'ähnlich ausgebildete, jedoch isolierende und nicht magrietisierbare Einlagen voneinander getrennt sind. Vorzugsweise werden hierzu Ringe aus Transiorir.3⁴orenb!ech und Papier verwendet, die durch in axialer Richtung verlaufende Zugstangen aufeinandergepreßt und/oder zusammengeklebt sein können.

Die Trennwand ist zur sicheren Abdichtung mit einer dünnen, druckdichten Hülle überzogen.

Diese Trennwand ist auf dsese Weise lamelliert ausgebildet. Sie weist in radialer Richtung, d. h. in Richtung des den Luftspalt zwischen einem treibenden und dem dazugehörigen getriebenen Pol durchdringenden magnetischen Fiusses, eine hohe Permeabilität auf. Infolge der nicht magnetisierbaren Einlagen ist demgegenüber die Permeabilität in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Relativbewegung zwischen den beiden beweglichen Polstücken, erheblich herabgesetzt.

Ein derartiger Koppler hat einen sehr befriedigenden Wirkungsgrad und eine gute mechanische Festigkeit. Er erlaubt jedoch ausschließlich die Übertragung einer geradlinigen, in wechselnder Richtung geführten und auf eine bestimmte Weglänge begrenzten Bewegung. Eine Kopplung in Drehrichtung ist unmöglich, da die beweglichen Polstücke ringförmig ausgebildet sind und parallel zu den magnetisierbaren Ringen der Trennwand verlaufen. Die letzteren bieten daher einer sie in Umfangsrichtung durchdringenden Komponente des magnetischen Flusses keinen Widerstand, so daß zwischen den Rotoren dv_^ Kopplers kein Drehmoment übertragen werden kann. Zud<;m können unter gewisser· Umständen die magnetisierbaren, gegeneinander isolierten Ringe eine elektrostatische Aufladung erfahren, die die Funktion des Kopplers beeinträchtigen könnte. Ferner entstehen weitere Probleme aus der Tatsache, daß das treibende und die Mittel zur Erzeugung des Erregerflusses tragende Organ beweglich ausgebildet ist, wodurch die Stromzufuhr zur Erregerwicklung über flexible Drähte oder Schleifer geführt werden muß oder im Falle einer Verwendung von Permanentmagneten die übertragbare Leistung begrenzt bleibt. Das bekannte Prinzip kann somit nicht ohne weiteres auf die Konstruktion eines magnetischen Kopplers zur Über tragung einer Drehbewegung in einem großen Leistungsbereich angewendet werden.

Aus der FR-PS 13 46 291 sind verschiedene Ausführungsformen von Kopplern der genannten Art bekannt. Die darin in F i g. 1 dargestellte Trennwand weist keine ersichtliche StruKtur zur Verbesserung des Magnetflusses auf. Zudem ist am Statcrteil im Luftspalt ein Polkranz vorgesehen, der im Ftiße des zum einen Rotor gehörigen Polkran?es Wrbelströme (Foucault-Ströme) erzeugt und auf diesen Rotor eine Bremswirkung ausübt, durch die der Wirkungsgrad des Kopplers wesentlich verschlechtert wird. Die gemäß F i g. 2 und 3 eingebauten magneiisierbaren Elemente sind ringförmig und erstrecken sich in Umfangsrichtung, so daß der magnetische Fluß nicht in radialer Richtung geführt ist. Dadurch wird die magnetische Kraftübertragung wesentlich beeinträchtigt. In F i g. 3 und 4 ist eine Ausführung gezeigt, in deren Trennwand zwei Reihen block^förmiger magnetisierbarer Elemente eingelassen sind, in denen der rviagiircuiuß quer z;ui Ticiiiiwaiiu geführt werden soll, doch sind die in Umfangsrichtung gemessenen Breiten dieser Elemente gegenüber den zwischen diesen vorgesehenen Abständen derart groß, daß ihre Wirkung auf den magnetischen Fluß praktisch derjenigen zweier dufphgeh'enider- magnetischer Ringe entspricht. In den peideif FRiPS- p£561< und 83886, beides Zusatzpaterite zur erstgenannten FR-PS 13 46 ?91, sind in der Trennwand' magnetisierbare Elemente parallel zur Achse der Kopplerrotoren, d. h; in Ebenen, welche senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung zwischen den Polen stehen; angeordnet. Von diesem Stand der Technik ist bei der Anmeldung

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ausgegangen.

Nach der Lehre dieser bekannten Koppler wird vorgeschrieben, daß die magnetisierbaren Elemente der Trennwand allseits isoliert sein müssen- Handelt es sich um Blechstreifen, so sind diese durch dünne Streifen aus isolierendem Material voneinander getrennt. Im Falle von Ferrit-Elementen sind die einzelnen kubischen Kristalle in eine isolierende Füllung eingebettet. In letzterem Falle ist die Permeabilität innerhalb des Ferrit-Körpers nach allen Richtungen hin die gleiche. Eine elektrostatische Abschirmung zwischen den durch die Trennwand gegeneinander abgeschlossenen Räumen ist nicht vorgesehen.

In einer Reihe von verfahrenstechnischen Anlagen, beispielsweise für die Herstellung von Farben oder die Beschichtung von Gegenständen mit Hilfe eines mit Druckluft oder Schutzgas aufgetragenen Pulvers, besteht jedoch die Gefahr einer statischen Aufladung des Farb-Pigmentes oder des Pulvers durch Reibungselektrizität und somit eines Entmischungseffektes ähnlich demjenigen, der bei den bekannten elektrostatischen Staubfiltern auftritt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen magnetischen Koppler der vorausgesetzten Art zur Übertragung eines Drehmomentes durch eine druckdichte, feststehende Trennwand zu schaffen, der die Übertragung großer Leistungen bei einem Wirkungsgrad gestattet, der demjenigen der bekannten Elektromotoren vergleichbar ist und sowohl einen Synchron- als auch einen Asynchronbetrieb erlaubt, wobei die Trennwand mit einer statischen Abschirmung versehen sein muß, die auf das gleiche Potential wie das Gehäuse der Maschine gebracht ist.

Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß die in der Trennwand des erfindungsgemäßen Kopplers eingebetteten magnetisierbaren Stäbe oder Lamellen jeweils lediglich an ihrem einen Ende galvanisch leitend miteinander verbunden, an ihrem anderen Ende jedoch durch eine Isolationsschicht voneinander isoliert ausgeführt und ihre Gitterstruktur ist — in an sich bekannter Weise — an einem einzigen Punkte geerdet d.h. in einem an sich beliebigen Punkte, je nach den geltenden Vorschriften, entweder mit dem Maschinengehäuse oder dem Nulleiter des Speisenetzes verbunden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Grundsätzlich kann der Luftspalt der Rotoren und der darin befindliche Teil der druckdichten Trennwand die Form eines beliebigen, zur Kopplerachse koaxialen Rotationskörpers aufweisen. Vorzugsweise wird jedoch eine im wesentlichen zylindrische Form gewählt, bei der auf einfachste Weise die radialen und/oder axialen Kräfte, die auf einen oder beide Rotoren des Kopplers wirken, ausgeglichen werden. Wenn, wie dies bei einer andern Ausführungsform der Fall ist, die Trennwand und die Rotoren scheibenförmig ausgebildet sind, beispielsweise um den Koppler in axialer Richtung zu verkürzen, wird ein Axiallager vorgesehen, um die axialen Zugkräfte zwischen den zusammenwirkenden Polen der beiden Rotoren aufzunehmen. Auch hier sind die resultierenden axialen Kräfte normalerweise gering, da sich, wenn die Luftspalle beidseits des Polkranzes gleich breit sind, die in den beiden Richtungen wirkenden Kräfte theoretisch genau aufheben. Praktisch bleibt eine geringe resultierende Kraft in axialer Richtung wirksam, da es nicht möglich ist, die beiden Luftspalte genau gleich groß zu machen. In gleicher Weise sind bei allen Zwischenformen Axiallager vorgesehen, bei denen zwischen den Rotoren eine axiale Kraftkomponente auftritt. , __ ','* i._r^

Die nachfolgende Beschreibung erläutert! ^ ohne ^V'V,^; deshalb den Schutzbereich der Erfindung auf^d«^¹'^ aufgeführten Beispiele^ zu beschränken,' anhand,'der '.^"'i Zeichnungen gewisse Einzelh?iten',mehrt-rer Äusfüh- L Ί ?/. rungsbeispiele, sowie .die Merkmale der Erfindung." Es_T1i/'^_v 'zeigt „ -' - { * rc "■£% "".y-.VjV

Fig. 1 einen Axtalschnitt durch die· Hälfte"eines'. _t*U^ ίο crfindiingsgemäßen Kopplers zur _r Übertragung^ von *ⁱ'_if{/,^f. ,; Drehmomenten mit einem im wesentlichen zyltnäerför·^ f-^ migen Luftspalt, bei dem die magnetisierbaren EUtrißn-^.iX^ te der Trennwand "aus Stäben oder 1 amellen bestehen, ~~< die sich in ihrer Längsrichtung parallel zu Jden Erzeugenden des zylinderförmigen Luftspaltes erslrekken. Die Lamellen sind nebeneinander in Radialebenen angeordnet und bilden jede einen dünnen, magnetischen Pfad durch die druckdich te Trennwand, \

F i g. 2 einen Teilschnitt durch den Koppler gemäß II-II in Fig. I. d. h senkrecht zur Dr»t»achse des _; Kopplers, wobei die gegenseitige Lage der Rotoren so gewählt wurde, daß sich die zusammengehörigen Pole -?; gegenüberstehen. ■■*>

Fig.3 einen Teilschnitt analog Fig.2. wobei die Rotoren jedoch eine Lage einnehmen, bei der die ', zusammengehörigen Pole etwas gegeneinander versetzt stehen, ·■:

F i g. 4 einen Teilschnitt aus einer andern AusführungEi^rm der Trennwand, bei der die magnetisierbaren ; Elemente aus einen trapezförmigen Querschnitt aufweisenden Stäbchen bestenen und

Fig.5 einen Axialschnitt durch eine Hälfte eines analog zu F i g. 1 ausgebildeten Kopplers, dessen Rotoren jedoch Scheibenform aufweisen, so daß ihre Pole und die magnetisierbaren Elemente der druckdichten Trennwand in radialer Richtung, in senkrecht zur Drehachse liegenden Ebenen, angeordnet sind.

In den verschiedenen Figuren tragen analoge TeSe die gleichen Bezugszeichen, wenn nötig ergänzt durch einen Index, wenn Anlaß besteht, verschiedene Ausführungsformen zu unterscheiden.

In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 zwei gleichachsig angeordnete Wellen, nämlich eine treibende und eine getriebene Welle, la und 16 sind ein Kugellager und cO» Wälzlager, mit denen die Welle 1 drehbar im Gehäuse 3 des Kopplers gelagert sind. Die Wellen 1 und 2 tragen zwei scheibenförmige Flansche 4 und 5, vorteilhafterweise aus nicht magnetisierbarem Material, wobei der erstgenannte einen geringeren Durchmesser aufweist, als der zweite, und an deren Umfang die zu den Wellen % und 2 sowie untereinander gleichachsig? . Rotoren 6 und 7 angebracht sind. Zwischen den Polen Ba und 7a der Rotoren befindet sich ein Luftspalt, der in radialer Richtung gemessen eine Breite e aufweist 8 ist eine Stator- bzw. Erregerwicklung zur Erzeugung des die Rotoren 6 und 7 durchdringenden Magnetflusses. Die konstruktive Ausbildung der Rotoren 6 und 7 sowie diejenige der Erregerwicklung 8 kann tn an sich bekannter Weise nach verschiedenen Gesichtspunkten vorgenommen werden, je nach Art und Verwendung des betreffenden Kopplers. So kann dieser Koppler für Synchron- oder Asynchronbetrieb ausgebildet seuijnid gleichgerichtete oder abwechselnd gerichtet angeordnete Pole aufweisen. Da die vorliegende Erfindung nicht an bestimmte Ausführungsformen der Rotoren 6 und 7 sowie der Erregerwicklung 8 gebunden ist, brauchen^ deren Einzelheiten nicht näher ausgeführt zu werden. Die Rotoren 6 und 7 und die sie tragenden Flansche.4

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und S sind im Bsrsich ihrer Luftspalt® um e bzw/B djrchläüfendenLufispalte/ ^]/, '^ _ff, _{4 r}

voneinander entfernt' Eins druckdichte Trennwand B, " Durch das Einfügender mügiistisierbaren'Elementg ,., SV

10,11 unterteilt den freien Raijmbzw.den LuftsDatt,der ., > 10 cde_{r i0}< _in d;c druckdichte Trennwand" «erileiniuB ';,

zwischen ihnen liegt In der in Fig. 1 gezeigten ebenso viele diel Trennwand durchdringende niÄeti-'-i^?"

Ausführung ist die Trennwand to_Ff?5nnif tu»|ebäkkt, 5 ccbe Wege gebiWei, die den Dafepilt auf disSum^ der- ;'

wobei der Boden aus einem kreisförmigen, metallischen ~ Verbleibenden Liifttpklt'e*13Vl3i^l4^l4V 4ΊτΙί»ίιί; ' ^'

und nicht magnetisierbaren''Mittelteil 9 besteht, etwa sVinenÖruchteÜ «eines ursprüntüchen Wertes efeduzie··;

gnettuerbaenMitteltei 9 besteht, eta % eeuiprOngüchenWertesereduziei/i,

«us nichtrostendem' Stahl, dessen Durchmesser 'etwas ■" ren. Dsduirtojerhöhi »ichäer mjtgneuicheifluB^wieder _v f\ \->t_t kleiner ist ah auf bittere Durchmesser dsr Pole 7» des -'- unlgekehrt^Vr"proportiontl rum ^Verhältnis "der^ritspi;' ''

gpp ^s e^eritspr; ,

lu&eren Rotoüs7 und dessen Dicke wesentlich kleiner io chetiden magnetischen Widerstände! /i^ / p%\_f'» % _Λ·ν istsbdieDsstSfti Ezwfeel^dra Flanschen 4 und 1'Der τ * Wird^niin "gemlB^Fi^ä jtinf gewisse^rejalive r -• }[ Mittelteil 9 ist in an sich bekannte»* Weise geerdet, d.h. Verdrehung zwiscnen den Rotoren S und f äi.gcnuriV '* ^ je nach den geltenden Vorschriften entweder mit dem men, d. h. stehen die zusammengehörigen Pole ©a und la Maschinengehäuse oder mit dem Nulleiter des Speise- um einen Winkel zueinander versetzt, so erhöht sich der netzes verbunden. An ssinsm Umfang besitzt er in 15 magnetische Widerstand des zwischen den Polen gleichbleibendem Abstand zueinander angeomnete befindlichen Luftspaltes. Die dadurch entstehende radiale Schlitze oder Rillen, in die die in F i g. 1 linken Veränderung des Flusses bestimmt die zwischen den Enden 10c der aus magnetisierbarem Material hoher zusammenwirkenden Polen auftretenden Kräfte, d. h. Permeabilität bestehenden Elemente SO eingeführt und auch das maximale Drehmoment, das der Koppler =u eingeschweißt bzw. hartgelötet sind Diese Elemente & Übertragen vermag. Wie aus P i g. 3 entnommen werden können als Lamellen 10 oder Stabs IC (Fig.4) kann, lenken die magnetisierbarer) Element: 1® den ausgebildet sein, die als Ganzes eine Art von Käfig oder FIuB 15' während des Durchganges durch die Trennzylinderförmigeni Gitter bilden, das im rwh ±en den wand in genau radiiler Richtung,denn die F ermeabilität Rotoren 6 und 7 bestehenden Luftspalt angeordnet ist dar Trennwand ist wegen der zwischen den magnetisier-Die anderen (in Fig. 1 rechts liegenden) Enden der *5 baren Elementen 10 angeordneten nicht magnetisierba-Elemente 10, IC bilden einen Absatz ISa, und die ren Isolierschichten 11 eindeutig viel kleiner in Abstände zwischen den Latn .!!en sind druckdicht mit LJmfangsrichtung als in radialer Richtung. Ein Teil der einem nicht magnetisierbaren Isoliermaterial 11 (bzty. Flußlinien 15' wird daher nach JSa'in die Zwischenräu-1Γ in F i g. 4), vorzugsweise einem Kunstharz, ausgefüllt me oder Luftspatte ausgelenkt die sich zwischen je zwei Die Absätze lOa bilden mit der sie umkleidenden £> aufeinanderfolgenden Polen Ba oder la eines und Kunstharzisolation einen AuSenfl&mch, der mit Hilfe desselben Rotors befinden. FQr die betrachtete Geomeeiner isolierenden Dichtung iQb und Schrauben \2a trie werden daher die auf die Änderung des magnetidurch einen nicht migsetisierbaren Spannring 12 an dsr sehen Widerstandes des verbleibenden Luftspaltes Innenwand des GeHuses 3 des Kopplers gas- und zurückzuführenden relativen Änderungen des Flusses flüssigkeitsdicht befestigt ist Durch diese Anordnung 33 erheblich verstärkt wenn die Pole 6a und 7a aus der werden mit Sicherheit elektrisch leitende Schleifen extremen Lage, in der sie sich gegenüberstehen, in die vermieden, die sich zwischen den Lamellen bilden andere extreme Lage verdreht werden, in der sie sich in könnten. dsr Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei gegen-

Eine dick und strichpunktiert gezeichnete Schleife 15 überliegenden Polen befinden. Die erfindungEgemSBe deutet den Weg des durch den Erregerstrom in der i³ Anordnung verbessert somit die übertragbare Leistung Statorwicklung 8 induzierten magnetischen Flusses an, und den Wirkungsgrad des Koppler« beträci.dich. der vom Gehäuse 3 her die Luftspalte 13⁷ und 13 Um die Wirksamkeit der erfmdungsgemäBen Anordzwischen Stator 3 und Rotor 6 bzw. zwischen den Polen nung sicherzustellen, ist es also notwendig, daß die 6« und den magnetisierbaren Elementen 10 der magnetisierbaren Elemente der Trennwand, d.h. die druckdichten Trennwand durchdringt und weiter in den 45 Lamellen 10 oder die Stäbchen W (F i g. 4), und die Pole analogen Luftspalten 14 uad 14' zwischen den 6a und la der Rotoren 6 und 7 in axialer Richtung Elementen 10 der Treanwand und den Polen 7a des parallel verlaufende Kanten aufweisen, die zur relativen iuBeren Rotors 7 und von diesem zurück zum Stator 3 Bewegungsrichtung zwischen den Rotoren 6 und 7 verläuft senkrecht verlaufen. Die genaue Form des Querschnitts -

Aufgrund der F i g. 2 und 3 kann die Wirksamkeit der 3° der Elemente 10, i& spielt demgegenüber in bezug auf erfindungsgemlßen Anordnung, die skh aus der die Führung des Magnetflusses lediglich eine sekundäre zweckmäßigen Führung des magnetischen Flusses Rolle. Man wird ihnen daher mit Vorteil eine in bezug anhssd der linie 19 durch die magnetwiarbaren auf die mechanische Festigkeit und die Versteifung der Elemente 10 der druckdichten Trennwand ergibt, wie Treimwand günstige Föniigebeu. So ks«r,bci3picliwd" folgt erklärt werden: So lange die Pole es und 7a der 55 se gemäS F i g. 4 eine Trapez- oder Rechteckform des beiden Rotoren 6 und 7 sch, wie dies in Fig. 2 Querschidtts der magnetisierbaren Elemente 10'vorgedargesteQt ist, gegenüberstehen, befinden sie sich i& sehen werden, statt der radial gestellten Lamellen FIoBrichtung gesehen, in einem im wesentlichen durch gema^owbOOTFig. 1,2und3gewlJüienAusführung, die Dicke der druckdichten Trennwand 10, Il und durch Um die Trennwand zu veKtärken, iit &r einseitig eine die Luftspeh^ 13,Iy bzw. 14,14'bestimmten Abstand R *° dünne Faser-oder Gewebetchicht i^aufgetragea,etwa Die Luftspalte dienen dazu, jeden Kontakt bzw. jede ein Glasgewebe, Bor-KarWdfasem oder ein anderes !Reibung zwischsn den Rotoren 6, 7 und den festen analogss, nicht magnetisierbares j!atei«L<äf*gegebe-Teilen des Kocmkn, dt dem Stator 3 und der nenfafls imprigmertj«ia fcup. Sie ist au<* durch eiiic ^; orjckdicht« Tremwand «, Jt zu vermekfcsn. tai ~ "' ■" — -— —

Luftspiah von -ate Breite ψ w*de dem nwfaetiscfcen ** _ EBe nagEctiscfeHSii^^fef m (3&itragurtg einer _v FMi «aeo hohen Dwd^uitswiderstand bieten. Der I>rcht*we$ünfe die mrt einem zyfetierförm^en Lufi-. Fluß ist aber im*»eirt&;bcn3ffigefcpfert proportipöiil «ρΛ vertchcn sed, ΜΜ, den Vorteil, d»ß die m ,'■-"

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Teilen (Stator bzw. die mit den magnetisierbarer! Elementen 10, 10' verstärkte Trennwand) wirkenden magnetischen Zugkräfte sich gegenseitig die Waage halten und kompensieren, so daß sich keine Kraftkomponente in axialer Richtung ausbilden kann. Die Lager la, 1 bstellen somit keine Probleme dar.

Die Verhältnisse liegen etwas anders, wenn beispielsweise, um die Gesamtlinge des Kopplers zu reduzieren, eine Ausfuhrungsform nach F i g. 5 gewählt wird, bei der die Flansche 4', 5' und die die Pole tragenden Rotoren 6', T, sowie die Trennwand 9,10", U" scheibenförmig ausgebildet und in, senkrecht zur Achse .'liegenden Ebenen angeordnet sind. Zum größten Teil wird die Axialkraft zwischen den Rotoren allerdings auch hier durch die Anziehung zwischen Gehäuse und Rotor ausgeglichen, doch wird es notwendig sein, Axiallager Xb' vorzusehen, um gegebenenfalls resultierende Axialkräfte aufzunehmen. Bei dieser Ausführung erstrecken sich die Elemente 10" in radialer Richtung in einer zur Achse senkrechten Ebene. Mit einem ihrer Enden sind sie am Umfang der mittleren, metallischen und nicht magnetisierbaren Scheibe 9 der Trennwand angeschweißt oder hartgelötet, und ihre andern Enden sind isoliert ausgeführt und über einen isolierenden Dichtungsring 10ύ mit Hilfe des Spannringes 12 und von Schrauben 12a gas- und flüssigkeitsdicht an der Innenwand des Kopplergehäuses befestigt Auch hier ist das aus der Scheibe 9 und den magnetisierbaren Elementen 10" bestehende Gebilde in einem an sich beliebigen Punkt geetdet, d. h. je nach den geltenden Vorschriften entweder mit dem Gehäuse 3' oder dem Nulleiter des Spüsenetzes verbunden.

Die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Koppler können gegenüber den beschriebenen Beispielen mancherlei Änderungen aufweisen. Viele davon liegen für den Fachmann auf der Hard, sofern das Prinzip der Erfindung einmal erkannt wurde.

s So kann beispielsweise die Erregerwicklung 8 in den F i g. I oder 5 durch eine auf einem der Rotoren 6 oder 7 angebrachte Wicklung ersetzt werden. Vor allem bsi Kopplern kleiner Leistung kann der magnetische Fluß in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines oder

\o mehrerer Permanentmagneten erzeugt werden, die entweder im Stator 3,3' oder in einem der, Rotoren 6, 6' oder 7, 7'. etwa anstelle der Pole 6«'und/oder 7a', eingebaut sein können. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden diese Polstücke aus Weicheisen

■s oder als Blechpakete oder Stapel von lamellen- oder ringförmigen Transformatorenblechen zusammengestellt, um die auf die Foucault-Ströme oder die Hysteresis zurückzuführenden Verluste zu reduzieren. Der Luftspalt und der Teil IC, U der druckdichten

ao Trennwand können eine andere als eine zylindrische (F i g. 1) oder scheibenförmige (F i g. S) Form aufweisen, besonders wenn es sich darum handelt, die Trennwand besonders starr auszubilden. Vorteühifterweise wird in jenen Fällen, wo die Trennwand Teil eines Behälters

*5 bildet, in dem ein Medium unter hohem Druck enthalten ist, eine Form gewählt, die der Oberfläche eines konvexen Rotationskörpers, etwa einem kugeligen

Ringabschnitt oder einer Kugelzone, nachgebildet ist Einer der Rotoren, vorzugsweise derjenige der

so angetriebenen Welle, kann entweder eine Metallschicht oder eine Art Käfiganker, wie sie jedem Fachmann geläufig sind, aufweisen, um einen asynchronen Anlauf oder auch um Dauerlauf zu ermöglichen,

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Magnetischer Koppler zur berührungsfreien Übertragung eines Drehmomentes durch eine flüssigkeits- und gasdichte Trennwand, mit einem ,ortsfesten, durch das Gehäuse der Maschine ^gebildeten magnetischen Kreis, dessen rotationssymmetrischer Luftspalt durch die Trennwand in zwei Teilluftspalte unterteilt wird, in denen je ein to Kranz von magnetisierbaren, gegen die Trennwand hin gerichteten Polen, der eine zu einem treibenden, der andere zu einem getriebenen Rotor gehörig, koaxial zum Luftspalt im Gehäuse drehbar gelagert sind, wobei die Trennwand, mindestens im Bereich des Luftspaltes, aus einer Vielzahl von langgestreckten, gitterartig nahezu parallel zueinander und zu den Erzeugerlinien der den Luftspalt abgrenzenden Rotationsflächen des Maschinengehäuses angeordneten und durch ein nicht magnetisierbares Isoliermaterial druckdicht miteinander verbundenen Stäben od«r Lamellen eines magnetisch weichen, hochpernieablen Materials besteht die ι Magnetfluß bei dessen Durchtritt durch die Trennwand in ihrer Querrichtung durchflossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Stäbe oder Lamellen (10', 10) jeweils lediglich an ihrem einen Ende (tOc) galvanisch leitend miteinander verbunden, an ihrem anderen Ende (1Oa^ jedoch durch eine Isolationsschicht (11, iOb) voneinander isoliert ausgeführt sind und daß ihre Gitterstruktur an einrm einzigen Punkte geerdet ist.

2. Magnetischer Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gas- und flüssigkeitsdichte Trennwand außerhalb des Luftspaltes (13, 14) einen metallischen, nicht magnetisierbaren Mittelteil (9) aufweist, an den die magnetisierbaren Stäbe oder Lamellen (10) jeweils mit ihrem einen Ende (1Oc^ angeschweißt oder hartgelötet sind,

• während ihre anderen Enden (1Oa^ mit Hilfe eines nicht magnetisierbaren Spannringes (12) und eines isolierenden Dichtungsringes {iOb) druckdicht an der Innenwand des Gehäuses (3) des Kopplers befestigt sind.

3. Magnetischer Koppler nach einem der Ansprüehe 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (13, 14) zwischen den Rotoren (6, 7) und damit auch die im Luftspalt befindlichen Teile (10, 11) der Trennwand in an sich bekannter Weise im wesentlichen zylindrisch ausgebildet bzw. angeordnet sind.

4. Magnetischer Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß uie Trennwand (9, 10, 11) durch eine dünne, nicht magnetisieibare Faserschicht (16) von der Art eines Glasgewebes, einer Schicht Bor-Karbidies?™ «der dgl. verstärkt ist.

5. Magnetischer Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (9, 10, 11) in an sich bekannter Weise

^mindestens einseitig mit einer gas- und flüssigkeitspdichten, nicht magnetisierbaren Schicht (16') abge- ^¥i dichtet ist.