DE3136133C2 - Magnetische Kupplung - Google Patents

Abstract

Eine magnetische Kupplung hat ein Gehäuse mit zwei Endscheiben, ein an der Innenseite mit einer Anzahl von Magneten bestücktes, ringförmiges Antriebsteil und ein innerhalb desselben angeordnetes, mit einer Anzahl von Magneten bestücktes Antriebsteil. Das Antriebs- und das Abtriebsteil sind drehbar an den Endscheiben gelagert, so daß das Abtriebsteil bei einer Drehung des Antriebsteils durch magnetische Wechselwirkung in Drehung versetzbar ist. Eine das Antriebsteil vom Abtriebsteil trennende und sich zwischen den Endscheiben erstreckende Trennwand bildet eine hermetische Abdichtung für das Abtriebsteil. Die Trennwand ist aus einer Vielzahl von in Axialrichtung aneinanderliegenden, ringförmigen Lamellen aus einem nichtmagnetischen Material zusammengesetzt, welche zwischen den Endscheiben unter axialer Kompression gehalten sind. In einer Ausführungsform haben die Lamellen im radialen Schnitt ein Rinnenprofil, so daß einander benachbarte Lamellen ineinandergreifen. In einer anderen Ausführungsform haben die Lamellen im radialen Schnitt rechteckige Form und sind zusätzlich durch eine sich zwischen den Endscheiben erstreckende, dünnwandige Buchse aus nichtmagnetischem Material abgestützt. Die aus Lamellen zusammengesetzte Trennwand verringert Kraftverluste und Erwärmung aufgrund von durch den Magnetfluß hervorgerufenen Wirbelströmen und weist dabei gleichzeitig eine für die Verwendung an einem Druckbehälter ausreichende Festigkeit gegenüber Scherkräften und Schubkräften auf.

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß das Antriebs- und Abtriebsteil (60,56) konzentrisch mittels der Endscheiben (14,16) derart gelagert sind, daß die Drehung des Antriebsteiles durch magnetische Wechselwirkung zur Drehung des Abtriebsteiles führt, und

— daß jede der Lamellen (68) aus nicht magnetischem, duktilem Material gebildet ist, um Wirbelstromverluste zu verringern, und so geformt ist, daß sie im Radialschnitt eine V-Form aufweist durch welche nebeneinanderliegende Lamellen ineinandergreifen (F i g. 1 und 2).

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Endscheibe (14, 16) einen einwärtsgerichteien Nabenring (38, 32) aufweist, der jeweils einen Druckring (70, 72) trägt, wobei jeder dieser Druckringe gegen das zugeordnete Ende der Trennwand (67) und die angrenzende Endscheibe anliegt daß jeder Druckring (70, 72) Lager (76, 78) zur Lagerung des Antriebsteiles (60) trägt, und daß Schrauben (18), mittels deren die Endscheiben verbunden sind, eine axial ausgerichtete Druckkraft auf die Lamellen (68) der Trennwand über die Druckringe ausüben.

3. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine sich innerhalb der Kammer zwischen den Endscheiben (14, 16) erstreckende, dünnwandige, zylindrische Buchse (82) aus einem nicht-magnetischen Werkstoff, deren Außenfläche sich im Preßsitz in Anlage an der zylindrischen Innenfläche der von dsn Lamellen (68) gebildeten Trennwand (67) befindet.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Buchse (82) mit ihren Enden auf den Nabenringen (38,32) sitzt, wobei auf jedem Ende der Büchse der mit dem jeweiligen Nabenring konzentrische Druckring (84, 86) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine magnetische Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer solchen, bekannten Kupplung (GB-PS 12 10 852) wird die axiale Wechselbewegung etwa für einen Rührer oder dergleichen berührungsfrei übertragen. Zu diesem Zweck liegen einander Radialmagnetanordnungen gegenüber, wobei in dem zwischen diesen Anordnungen befindlichen Luftspalt eine zylindrische Buchse angeordnet ist, welche eine Kammer umgibt die ίο gegenüber der Außenseite strömungsmitteldicht sein muß. Zum Vermeiden von Verlusten ist die zylindrische Wand entweder aus einem Stapel von Ringen gebildet die aufeinanderfolgend magnetisch und nicht-magnetisch sind, oder aus einem Ring aus nicht-magnetischem Material. Somit soll die zylindrische Wand so ausgebildet sein, daß in Richtung der Kraftübertragung dieser Kupplung kein magnetischer Fluß entsteht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Kupplung zur Übertragung einer Drehbewegung bei hohem Überdruck in der Kammer einzurichten, welche sich im Luftspalt der beiden Magnetanordnungen befindet

Diese A-ufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Hierbei treten zwei Probleme auf, nämlich das der Leckbildung und das der Sprengung der Trennwand.

Diesen Problemen wird durch die Ausbildung der die Trennwand bildenden Lamellen begegnet, die aus nichtmagnetischem Material gebildet sind, um Wirbelstrom-Verluste zu verringern, und im Radialschnitt eine V-Form aufweisen, durch welche nebeneinanderliegende Lamellen ineinandergreifen.

Wenn eine Druckkraft danach trachtet, die einzelnen Lamellen radial nach außen aufzuweiten, wird gleichzeitig die Gesamtwand nach außen verwölbt, wobei aber durch die Ausbildung des Querschnitts der Lamellen bei zunehmender Verformung der Gesamtwand diese immer stärker gegeneinanderdrücken und somit eine immer bessere Abdichtung bilden. Durch das gegenseitige Hintergreifen der Lamellen wird auch eine äußerst hohe Berstfestigkeit der Trennwand gewährleistet.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer magnetischen Kupplung in einer Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 eine Schnittansicht zweier in der Ausführungsform nach F i g. 1 nebeneinander angeordneter Lamel-

len.

Eine in F i g. 1 dargestellte magnetische Kupplung 10 hat ein Gehäuse 12 mit zwei in gegenseitigem Abstand angeordneten Endscheiben 14,16, welche durch Schrauben 18 zusammengehalten sind. Die Endscheiben 14,16 sind kreisförmig, und die Schrauben 18 sind in gleichmäßigen Umfangsabständen um eine Mittellinie 20 herum angeordnet Die Schrauben 18 durchsetzen jeweils eine Bohrung 22 in der einen Endscheibe 16 sowie eine zwisehen den Endscheiben 14, 16 angeordnete Abstandsbuchse 24 und sind in eine Gewindebohrung 26 in der anderen Endscheibe 14 geschraubt.
• Die Endscheiben, tragen eine drehbare Welle 28, an welcher ein anzutreibendes Gerät z. B. eine Pumpe, anschließbar ist. Die Endscheibe 16 hat eine durch ein in das Gehäuse 12 hineinragendes, ringförmiges Nabenteil 3i begrenzte Vertiefung 30 mit einem darin angeordneten Kugellager 34 für die Aufnahme des einen Endes 36

der Welle 28. Die andere Endscheibe 14 hat ein von einer mit der Vertiefung 30 koaxialen Bohrung 40 durchsetztes, in das Gehäuse 12 hineinragendes, ringförmiges Nabenteil 38. Ein erweiterter Abschnitt 42 der Bohrung 40 enthält ein Kugellager 44 für die drehbare Lagerung eines es durchsetzenden Td¹S 46 der Welle 28. Das Lugcr 44 ist durch einen Seegerring 48 od. dergl. in der erweiterten Bohrung 42 festgehalten.

Der erweiterte Abschnitt 42 der Bohrung 40 ist zum Teil in ein^in auswärts hervorstehenden, ringförmigen Nabenteil 50 geformt, welches in seiner äußeren Umfangsfläche eine Ringnut 52 für die Aufnahme eines Dichtungsrings 54 hat Bei der Anbringung der magnetischen Kupplung 10 an einer eine anzutreibende Vorrichtung enthaltenden (nicht gezeigten) Druckkammer od. dergl. trägt der Dichtungsring 54 zu einem dichten Abschluß zwischen der Druckkammer und der Kupplung 10 bei.

Die Welle 28 erstreckt sich zwischen den beiden Endscheiben 14,16 und hat ein durch die eine Endscheibc 14 hindurch hervorstehendes Endstück für den Anschluß einer anzutreibenden Vorrichtung. Die Welle 28 trägt ein zylindrisches Abtriebsteil 56, in dessen äußerer Umfangsfläche eine Anzahl von in gleichen Umfangsabständen angeordneten, abwechselnd entgegengesetzte Polarität aufweisenden Dauermagnetelementen 58, von denen lediglich eines dargestellt ist, eingebettet ist. Bei den Magnetelementen 58 handelt es sich vorzugsweise um Hochenergie-Dauermagnete aus seltenen Erden.

Ein das Abtriebsteil 56 umgebendes, ringförmiges Antriebsteil 60 trägt an seiner inneren Umfangsfläche eine Anzahl von in gleichmäßigen Umfangsabständen angeordneten, abwechselnd entgegengesetzte Polarität aufweisenden Dauermagnetelementen 62, von denen wiederum lediglich eines dargestellt ist. Wie bei den Magnetelementen 58 handelt es sich bei den Magnetelementen 62 vorzugsweise ebenfalls um Hochenergie-Dauermagnete aus seltenen Erden.

Eine Drehung des Antriebsteils 60 bewirkt durch magnetische Wechselwirkung zwischen den Magnetelementen 62 und 58 eine Drehung des Abtriebsteils 56 und damit der Weile 28.

Der Drehantrieb des Antriebsteils 60 kann auf verschiedene Weise erfolgen. In der dargestellten Ausführungsform hat das Antriebsteil 60 am äußeren Umfang mehrere V-förmige Nuten 64 für die Aufnahme von mit einer Antriebsquelle verbundenen Keilriemen 66. Der Antrieb des Antriebsteils 60 kann jedoch auch auf andere Weise, z. B. über Ketten, Zahnräder, Flachriemen, Reibgetriebe, einen Direktantrieb usw. erfolgen.

Bei der Verwendung einer magnetischen Kupplung der vorstehend beschriebenen Art beispielsweise an einer Druckkammer oder unter ähnlichen Bedingungen, unter denen an der Seite der Abtriebswelle 28 eine andere Atmosphäre vorhanden ist oder andere Drücke herrschen als an der Seite des Antriebsteils, muß zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil eine Sperre vorhanden sein. Zu diesem Zweck ist tine Trennwand 67 zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsteil angeordnet und abdichtend mit den Endscheiben verbunden. Falls eine solche Trennwand aus Metall ist, entstehen darin durch den sie durchsetzenden Magnetfluß hervorgerufene Wirbelströme, welche Kraftverluste sowie Erhitzung zur Folge haben. Bei Verwendung eines nicht metallischen Werkstoffs für die Trennwand verringern sich die durch Wirbelströme hervorgerufenen Probleme, nach den gültigen Sicherheitsbestimmungen ist die Verwendung solcher Werkstoffe an Druckbehältern jedoch nicht zulässig.

Zur Lösung der vorstehend angesprochenen Probleme verwendet die Erfindung eine Trennwand 67, welche aus einer Vielzahl von in gegenseitiger Anlage befindlichen ringförmigen Lamellen 68 aus einem magnetisch durchlässigen Material zusammengesetzt ist Um den Lamellen die notwendige mechanische Festigkeit gegenüber Scherkräften und Schubkräften zu verleihen, haben die Lamellen 68 der in F i g. 1 und 2 gezeigten

ίο Ausführungsform der Trennwand 67 an ihrem ringförmigen äußeren Teii jeweils ein etwa V-förmiges Rinnenprofil, so d?ß einander benachbarte Lamellen ineinandergreifen.

In der Ausführungsform nach F i g. 1 sitzen auf den

Nabenteilen 38,32 Druckringe 70 bzw. 72, welche dazu dienen, die durch die Endscheiben 14,16 und die aus den Lamellen 68 zusammengesetzte Trennwand 67 gebildete Innenkammer 74 hermetisch abzudichten, die mittels der Schrauben 18 ausgeübte Kompressionskraft auf die Lamellen 68 zu übertragen, und das mittels Kugellagern 76 bzw. 78 darauf gelagerte Antriebsteil 60 zu tragen.

Bei einer magnetischen Kupplung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verringert die aus den Lamellen 68 zusammengesetzte Trennwand die durch Wirbelströme hervorgerufenen Verluste und erhöht damit die Leistungsfähigkeit der magnetischen Antriebsübertragung. Außerdem gewährleistet sie die hermetische Abdichtung der aus ihr und den Endscheiben gebildete« Innenkammer 74. Durch Verwendung geeigneter Anzahlen von Lamellen lassen sich Trennwände

beliebiger Länge zusammensetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Magnetische Kupplung mit den folgenden Merkmalen:

— ein Gehäuse (12) mit in gegenseitigem Abstand angeordneten Endscheiben (14,16),

— ein ringförmiges Antriebsteil (60), das eine Anzahl von Antriebsmagneten (62) enthält,

— ein zylindrisches Abtriebstell (56), welches eine Anzahl angetriebener Magnete (58) enthält, und

— eine zylindrische Trennwand (67), die sich zwischen den beiden Endscheiben erstreckt, das Antriebsteil vom Abtriebsteil trennt und mit den Endscheiben eine Innenkammer (74) bildet, die das Abtriebsteil enthält wobei die Trennwand aus einer Anzahl hermetisch abgedichteter, axial nebeneinanderliegender, aneinander anstoßender, kreisringförmiger Lamellen (68) gebildet ist, die durch die Endscheiben unter axialer Kompression gehalten sind und mindestens zum Teil aus nicht magnetischem Material bestehen,