DE2305907C3 - Magnetischer Koppler zwischen rotierenden, durch eine druckfeste Trennwand voneinander getrennten Wellen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetichen Koppler zur beruhrungsfreicn Übertragung eines

rotationssymiucii lsi.·!«., ■-—r

in zwei Teilluftspalte unterteilt wird, in denen je ein 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 ίο 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 Maschir.engehäuses angeordneten und durch ein nicht magnetisierbares Isoliermaterial druckdicht miteinander verbundenen Stäben oder Lamellen eines magnetisch weichen, hochpermeablen Materials besieht, die vom Magnetfluß bei dessen Durchtritt durch die Trennwand in ihrer Querrichtung durchflossen sind. Ein magnetischer Koppler der genannten bekannten Art erlaubt es, eine Drehbewegung durch eine druckdichte Trennwand hindurch /u übertragen, ohne daß ein bewegtes, mechanisches Element diese Trennwand durchdringen würde. Die magnetisierbare, gitterartige Armatur der druckfesten Trennwand ermöglicht es, die Abmessungen des zwischen den Polringen der beiden Rotoren verbleibenden Luftspaltes trotz der Dicke der Trennwand sehr gering zu hallen. Zudem erhöht diese Armierung die mechanische Festigkeit der Trennwand. Diese Art von Kopplern ist daher besonders vorteilhaft, wenn es sich darum handelt, eine Maschine anzutreiben, die sich in einem druckdichten, 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 den Einflüssen der Außenwelt abzuschirmen.

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

Verwirklichung einer zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Teil angeordnete Trennwand erhebliche Schwierigkeiten. Eine solche Trennwand muß nämlich neben einer guten mechanischen Festigkeit eine hohe magnetische Permeabilität in Querrich-

tung, d. h. in Durchgangsrichtung des Magnetflusses, aufweisen und gleichzeitig muß diese Permeabilität parallel zur Trennwandoberfläche, genauer gesagt in Richtung der Relativbewegung zwischen den mittels der magnetischen Kräfte durch die Trennwand hindurch

zusammengekoppelten Elemente erheblich vermindert sein.

Werden nämlich metallische, d. h. elektrisch leitende Trennwände eingesetzt, so entstehen, besonders wenn es sich um massive Konstruktionen handelt, erhebliche

Energieverluste und eine darauf zurückzuführende Erwärmung als Folge der Foucault-Ströme, die durch die Intensitäts- oder Richtungsänderungen 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 darin, daß der den Luftspalt zwischen dem treibenden und 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 Schwierigkeit, 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 tveibenden 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 die durch eine dicke, isolierende, nicht magnetisierbare Trennwand hindurch zu übertragende Energie ebenfalls stark begrenzt.

Schließlich ergibt eine magnetisierbare, in den Luftspalt eingefügte Trennwand auch eine wirksame Abschirmung des magnetischen Flusses, zum mindesten wenn ihre Permeabilität in der Richtung der Relativbewegung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Teil oder in Richtung zweier benachbarter, aber ungleichnamiger Pole, sei es auf dem einen oder dem 2s 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 Polstücke zu verwenden, von 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 Flusses. Es zwingt damit das getriebene Polstück, allen seinen Bewegungen zu folgen. Im Luftspalt befindet sich eine zylindrische, koaxial zu den beiden Polstücken verlaufende Trennwand, die einen druckdichten, das innere Polstück umschließenden Behälter bildet. Diese Trennwand besteht aus aufeinandergeschichteten, ringförmigen Elementen aus magnetisierbarem Blechmaterial, die durch ähnlich ausgebildete, jedoch isolierende und nicht magnetisierbare Einlagen voneinander getrennt sind. Vorzugsweise werden hierzu Ringe aus Transformatorenblech und Papier verwendet, die durch in axialer Richtung verlaufende Zugstangen aufeinant und/oder zusammengeklebt sein können.

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

Diese Tiennwand ist auf diese 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 Flusses, 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 des Kopplers kein Drehmoment übertragen werden kann. Zudem können unter gewissen Umstünden 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 Übertragung 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 Statorteil im Luftspalt ein Polkranz vorgesehen, der im Fuße des zum einen Rotor gehörigen Polkranzes Wirbelströme (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 eingebauten magnetisierbaren 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 Reiher blockförmiger magnetisierbarer Elemente eingelasser sind, in denen der Magnetfluß quer zur Trennwanc geführt werden soll, doch sind die in Umfangsrichtunj gemessenen Breiten dieser Elemente gegenüber det zwischen diesen vorgesehenen Abständen derart groß daß ihre Wirkung auf den magnetischen Fluß praktiscl derjenigen zweier durchgehender magnetischer Ringi entspricht. In den beiden FR-PS 82 561 und 83 88t beides Zusatzpatente zur erstgenannten FR-P! 13 46 291, sind in der Trennwand magnetisierbar Elemente parallel zur Achse der Kopplerrotoreii, d. h. i Ebenen, welche senkrecht zur relativen Bewegungsricr tung zwischen den Polen stehen, angeordnet. Vo diesem Stand der Technik ist bei der Anmeldun

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 Färb-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 Kopplcrs eingebettctcn magnetisierbaren Stäbe oder Lamellen jeweils lediglich an ihrem einen Ende galvanisch leitend miteinander verbunden, an ihrem anderen Ende jedoch durch eine Isolationsschicht voneinander isolicri 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 Muschinengchäuse oder dem Nulleiter des Speisenetzes verbunden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Untcran-Sprüchen beschrieben.

Grundsatzlieh kann der Luftspalt der Rotoren und der darin befindliche Teil der druckdichten Trennwand die Form eines beliebigen, zur Kopplcruchse koaxialen Rotationskörpers aufweisen. Vorzugsweise wird jedoch $0 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 Luftspnlte 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 Luftspaltc genau gleich groß zu machen. In gleicher Weise sind bei allen Zwischenformen Axiallager vorgesehen, bei denen zwischen den Rotoren eine axiale Kraftkomponente auftritt.

Die nachfolgende Beschreibung erläutert, ohne deshalb den Schutzbereich der Erfindung auf die aufgeführten Beispiele zu beschränken, anhand der Zeichnungen gewisse Einzelheiten mehrerer Ausführungsbeispiele, sowie die Merkmale der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Hälfte eines erfindungsgemäßen Kopplers zur Übertragung von Drehmomenten mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Luftspalt, bei dem die magnetisierbaren Elemente der Trennwand aus Stäben oder Lamellen bestehen, die sich in ihrer Längsrichtung parallel zu den Erzeugenden des zylinderförmigen Luftspaltes erstrekken. Die Lamellen sind nebeneinander in Radialebencn angeordnet und bilden jede einen dünnen, magnetischen Pfad durch die druckdichte Trennwand,

Fig.2 einen Teilschnitt durch den Koppler gemäß 11-11 in Fig.l, d.h. senkrecht zur Drehachse 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,

Fig.4 einen Teilschnitt aus einer andern Ausführungsform der Trennwand, bei der die magnetisierbaren Elemente aus einen trapezförmigen Querschnitt aufweisenden Stäbchen bestehen und

Fig.5 einen Axialschnitt durch eine Hälfte eines analog zu F i g. 1 ausgebildeten Kopplcrs, 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 Teile die gleichen Bezugszeichen, wenn nötig ergänzt durch einen Index, wenn Anlaß besteht, verschiedene Ausführungsformen zu unterscheiden.

In Fig.l bezeichnen \ und 2 zwei gleichachsig ungeordnete Weilen, nämlich eine treibende und eine getriebene Welle. \i\ und Ifosind ein Kugellager und ein Wälzlager, mit denen die Welle 1 drehbar im Gehäuse i des Kopplers gelagert sind. Die Wellen 1 und 2 tragen zwei scheibenförmige Flansche 4 und 5, vorteilhafterweise aus nicht magnetisicrbarem Material, wobei der erstgenannte einen geringeren Durchmesser uuCwcibi als der zweite, und an deren Umfang die zu den Wellen 1 und 2 sowie untereinander gleichachsigen Rotoren 6 und 7 angebracht sind. Zwischen den Polen 6a und Ii der Rotoren befindet sich ein Luftspalt, der in radialct Richtung genessen eine Breite e aufweist. 8 ist eine Stator· bzw. Erregerwicklung zur Erzeugung des di< Rotoren 6 und 7 durchdringenden Magnetflusses. Die konstruktive Ausbildung der Rotoren 6 und 7 sowie diejenige der Erregerwicklung 8 kann in an siel bekannter Weise nach verschiedenen Gesichtspunktet vorgenommen werden, je nach Art und Verwendunj des betreffenden Kopplcrs. So kann dieser Koppler fü Synchron- oder Asynchronbetrieb ausgebildet sein um gleichgerichtete oder abwechselnd gerichtet angeord ncte Pole aufweisen. Da die vorliegende Erfindung nich an bestimmte Ausführungsformen der Rotoren 6 und ' sowie der Erregerwicklung 8 gebunden ist, brauchet deren Einzelheiten nicht naher ausgeführt zu werdcr Die Rotoren 6 und 7 und die sie tragenden Flansche '

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und 5 sind im Bereich ihrer Luftspaltc um e bzw. E durchlaufenden Luftspalte.

voneinander entfernt. Eine druckdichte Trennwand 9, Durch das Einfügen der magnetisierbaren Elemente

10,11 unterteilt den freien Raum bzw. den Luftspalt, der 10 oder 10' in die druckdichte Trennwand werden nun

zwischen ihnen liegt. In der in Fig. 1 gezeigten ebenso viele die Trennwand durchdringende magneti-

Ausführung ist die Trennwand topfförmig ausgebildet, 5 sehe Wege gebildet, die den Luftspalt auf die Summe der

wobei der Boden aus einem kreisförmigen,metallischen verbleibenden Luftspalte 13+13'+ 14+14', d.h. auf

und nicht magnetisierbaren Mittelteil 9 besteht, etwa einen Bruchteil seines ursprünglichen Wertes ereduzie-

aus nichtrostendem Stahl, dessen Durchmesser etwas ren. Dadurch erhöht sich der magnetische Fluß wieder

kleiner ist als der innere Durchmesser der Pole Ta des umgekehrt proportional zum Verhältnis der entspre-

äußeren Rotors 7 und dessen Dicke wesentlich kleiner io chenden magneiischen Widerstände,

ist als die Distanz Ezwischen den Flanschen 4 und 5. Der Wird nun gemäß Fig. 3 eine gewisse relative

Mittelteil 9 ist in an sich bekannter Weise geerdet, d. h. Verdrehung zwischen den Rotoren 6 und 7 angenom-

je nach den geltenden Vorschriften entweder mit dem men. d. h. stehen die zusammengehörigen Pole 6a und 7 a

Maschinengehäuse oder mit dem Nulleiter des Speise- um einen Winkel zueinander versetzt, so erhöhl sich der

netzes verbunden. An seinem Umfang besitzt er in '5 magnetische Widersland des zwischen den Polen

gleichbleibendem Abstand zueinander angeordnete befindlichen Luftspaltes. Die dadurch entstehende

radiale Schlitze oder Rillen, in die die in Fig. I linken Veränderung des Flusses bestimmt die zwischen den

Enden 10c der aus magnetisierbarem Material hoher zusammenwirkenden Polen auftretenden Kräfte, d. h.

Permeabilität bestehenden Elemente 10 eingeführt und auch das maximale Drehmoment, das der Koppler zu

eingeschweißt bzw. hartgelötet sind. Diese Elemente *° übertragen vermag. Wie aus Fig. 3entnommen werden

können als Lamellen 10 oder Stäbe 10' (Fig.4) kann, lenken die magnetisierbaren Elemente 10 den

ausgebildet sein, die als Ganzes eine Art von Käfig oder Fluß 15' während des Durchganges durch die Trenn-

zyiindcrförmigem Gitter bilden, das im zwischen den wand in genau radialer Richtung, denn die Permeabilität

Rotoren 6 und 7 bestehenden Luftspalt angeordnet ist. der Trennwand ist wegen der /wischen den magnetisier-

Dic anderen (in Fig. I rechts liegenden) Enden der 25 baren Elementen 10 angeordneten nicht magnctisicrba-

Elemente 10, 10' bilden einen Absatz 10··), und die ren Isolierschichten 11 eindeutig viel kleiner in

Abstände zwischen den Lamellen sind druckdicht mit Umfangsrichtung als in radialer Richtung. Ein Teil der

einem nicht magnetisierbaren Isoliermaterial 11 (bzw. Flußlinien 15'wird daher nach 15;»'in die Zwischcnräu-

11' in Fi g. 4), vorzugsweise einem Kunstharz, ausgefüllt. mc oder Luftspalte ausgelenkt, die sich zwischen je zwei

Die Absätze 10;/ bilden mil der sie umkleidenden 3° aufeinanderfolgenden Polen 6,·; oder 7,·ι eines und

Kunstharzisolalion einen Außenflansch, der mit Hilfe desselben Rotors befinden. Für die betrachtete Geome-

einer isolierenden Dichtung 106 und Schrauben 12;) trie werden daher die auf die Änderung des magneti-

durch einen nicht magnetisierbaren Spannring 12 an der sehen Widerstandes des verbleibenden Luftspaltes

Innenwand des Gehäuses 3 des Kopplers gas- und zurückzuführenden rclulivcn Änderungen des Flusses

flüssigkeitsdicht befestigt ist. Durch diese Anordnung 35 erheblich verstärkt, wenn die Pole 6.1 und 7n 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. der Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei gegen-

l-ünc dick und strichpunktiert gezeichnete Schleife 15 überlicgenden Polen befinden. Die crfindungsgcniußc

deutet den Weg des durch den Erregcrstroin in der 4° Anordnung verbessert somit die übertragbare Leistung

Siatorwickliing 8 induzierten magnetischen Fluss· s an, und den Wirkungsgrad des Kopplers beträchtlich,

der vom Gehäuse 3 her die Luftspalte 13' und 13 Um die Wirksamkeit der erfindungsgemäüen Anord·

/wischen Slaior 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 10' (F i g. 4), und die Pole

analogen l.uftspalten 14 und 14' zwischen den 6,1 und 711 der Rotoren 6 und 7 in nxialer Richtung

Elementen 10 der Trennwand und den Polen 7n des parallel verlaufende Kanten aufweisen, die zur relativen

äußeren Rotors 7 und von diesem zurück /um Stator 3 Bewegungsrichtung /wischen den Rotoren 6 und 7

vcrltluft. senkrecht verlaufen. Die geiuiue (¹OnM des Querschnitts

\ Aufgrund der Fi g. 2 und 3 kttnn die Wirksamkeit der 5° der Elemente 10,10' spielt demgegenüber in bezug uuf

) erfindungsgcmaßen Anordnung, die sich ims der die Führung des Magnetflusses lediglich eine sekundäre

zweckmäßigen Führung des magnetischen Flusses Holle. Mttn wird ihnen duner mil Vorteil eine in bezug

!■ anhand der Linie IS durch die magnctisicrburcn auf die mechanische Festigkeit und die Versteifung der

j Elemente 10 der druckdichten Trennwand ergibt, wie Trennwand günstige Form geben. So kunn boispielswei·

folgt crklllrt werden: So lange die Pole 6« und 7/i der SS se gemttß Fig.4 eine Trapez· oder Rechteckform des

beiden Rotoren 6 und 7 sich, wie dies in Fig. 2 Querschnitts der magnetisierbttron Elemente 10'vorge·

j dargestellt Ist, gegenüberstehen, befinden sie sich in sehen werden, stutt der radial gestellten Lamellen

■ Flußrichtung gesehen, In einem im wesentlichen durch gemäß der in den F i g. 1,2 und 3 gewühlten Ausführung, die Dicke der druckdichten Trennwand 10,11 und durch LJm die Trennwand zu verstarken, Ist ihr einseitig eine j die Luftspaltc t3,13' bzw. 14,14' bestimmten Abstund c. *° dünne Faser- oder Gewebeschicht 16 aufgetragen, etwa Die Luftspnlte dienen dazu, Jeden Kontakt bzw. jede ein Glasgewebe, Bor-Karbldfascrn oder ein anderes Reibung zwischen den Rotoren 6, 7 und den festen anuloges. nicht magnetisierbar Material, das gegebe·

Teilen des Kopplers, d. h. dem Stator 3 und der nenfalls imprägniert sein kann. Sie ist auch durch eine

druckdichten Trennwand 10, 11 zu vermeiden. Ein zusätzliche Schicht 16'abgedichtet.

j Luftspalt von der Breite t? würde dem magnetischen ^(l<i Die magnetischen Koppler zur Übertragung einer

j Fluß einen hohen Durchgangswiderstand bieten. Der Drehbewegung, die mit einem zyllnderförmigen Luft·

Fluß Ist aber Im wesentlichen umgekehrt proportional spult versehen sind, besitzen den Vorteil, daß die In

j zum Gesamtwiderstand der von Ihm In seiner Schleife radialer Richtung zwischen den Rotoren und den festen

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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 1 ;j, 1 b stellen somit keine Probleme dar.

Die Verhältnisse liegen etwas anders, wenn beispielsweise, um die Gesamtlänge des Kopplers zu reduzieren, eine Ausführungsform nach F i g. 5 gewählt wird, bei der die Flansche 4', 5' und die die Pole tragenden Rotoren 6', 7', sowie die Trennwand 9, 10", 11" 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 Vb' 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 10ö mit Hilfe des Spannringes 12 und von Schrauben 12.1 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 geerdet, d. h. je nach den geltenden Vorschriften entweder mit dem Gehäuse 3' oder dem Nulleiter des Speisenetzes verbunden.

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

So kann beispielsweise die Erregerwicklung 8 in den F i g. 1 oder 5 durch eine auf einem der Rotoren 6 oder 7 angebrachte Wicklung ersetzt werden. Vor allem bei Kopplern kleiner Leistung kann der magnetische Fluß in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines oder

ίο mehrerer Permanentmagneten erzeugt werden, die entweder im Stator 3,3' oder in einem der Rotoren 6,6' oder 7, 7', etwa anstelle der Pole 6n' und/oder 7a\ eingebaut sein können. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden diese Polslücke aus Weicheisen oder als Blechpakete oder Stapel von lamellen- oder ringförmigen Transforniatorenblechen zusammengestellt, um die auf die Foucault-Ströme oder die Hysteresis zurückzuführenden Verluste zu reduzieren. Der Luftspalt und der Teil 10, Il der druckdichten Trennwand können eine andere als eine zylindrische (F i g. 1) oder scheibenförmige (F i g. 5) Form aufweisen, besonders wenn es sich darum handelt, die Trennwand besonders starr auszubilden. Vorteühafterweise wird in jenen Fällen, wo die Trennwand Teil eines Behälters 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 angetriebenen Welle, kann entweder eine Metallschichi oder eine Art Käfiganker, wie sie jedem Fachmann geläufig sind, aufweisen, um einen asynchronen Anlaul oder auch um Dauerlauf zu ermöglichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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 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 oder Lamellen eines magnetisch weichen, hochpermeablen Materials besteht, die vom 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 (lOcj galvanisch leitend miteinander verbunden, an ihrem anderen Ende (1Oa^ jedoch durch eine Isolationsschicht (11, \0b) voneinander isoliert ausgeführt sind und daß ihre Gitterstruktur an einem 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 (lOb) druckdicht an der Innenwand des Gehäuses (3) des Kopplers befestigt sind.

3. Magnetischer Koppler nach einem der Ansprüche 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 die Trennwand (9, 10, 11) durch eine dünne, nicht magnetisierbare Faserschicht (16) von der Art eines Glasgewebes, einer Schicht Bor-Karbidfasern oder 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 flüssigkeitsdichten, nicht magneiisierbaren Schicht (16') abgedichtet ist.