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Bremse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremse, genauer gesagt auf eine
Bremse, bei der im Betrieb ein Belag aus einem Reibmaterial gegen eine Fläche einer
Scheibe gepreßt wird, indem der Belag in eine Richtung im wesentlichen parallel
zur Rotationsachse der Scheibe bewegt wird, und bei der die Fläche des mit der Scheibe
in Eingriff tretenden einzelnen Belages sehr viel geringer ist als die Gesamtfläche
der Scheibe.
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Eine derartige Bremse umfaßt eine Rotorscheibe, die abgebremst werden
soll, einen Belag aus einem Reibmaterial, der gegen eine Arbeitsfläche des Rotors
in einer Richtung parallel zur Rotationsachse der Scheibe, jedoch zu dieser versetzt,
gepreßt wird, und eine stationäre Einheit, die den Belag in Radialrichtung und in
Umfangsrichtung relativ zum Rotor lagert, wobei der Belag in Axialrichtung von der
stationären Einheit in der erwähnten Richtung parallel zur Achse der Scheibe entfernbar
ist. Ublicherweise weist die Rotorscheibe zwei parallele Arbeitsflächen auf, die
auf jeder axialen Seite der Scheibe angeordnet sind) und es sind zwei Beläge aus
dem Reibmaterial vorgesehen, wobei ein Belag gegen eine Arbeitsfläche und der andere
Belag gegen die andere Arbeitsfläche gepreßt
wird. Die beiden Beläge
können auf der gleichen Achse liegen.
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Vorzugsweise umfaßt die stationäre Einheit eine Statorscheibe5 die
zu der Arbeitsfläche bzw. den Arbeitsflächen des Rotors benachbart angeordnet ist,
wobei jede Statorscheibe einen größeren Durchmesser als der Rotor besitzt.
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Nach einem Merkmal der Erfindung kann die stationäre Einheit eine
Vielzahl von oeffnungen auf einer Seite des Rotors umfassen, die in der Lage sind,
den Belag oder einen der Beläge so zu lagern, daß er gegen den Rotor gepreßt werden
kann, wobei die Anzahl der Beläge, die gegen eine Arbeitsfläche des Rotors gepreßt
werden soll, ausgewählt werden kann.
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Ublicherweise wird jeder Reibbelag durch eine getrenntes mit Strömungsmitteldruck
arbeitende Betätigungsvorrichtung, bei der es sich um eine Kapsel aus elastomerem
Material handeln kann, in die unter Druck stehendes Strömungsmittel zur Betätigung
derselben eingeführt wird, gegen den Rotor gepreßt. Vorzugsweise ist ein Kissen
aus einem wärmeisolierenden Material zwischen dem Belag und der zugehörigen Betätigungsvorrichtung
angeordnet.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann durch die Rotorscheibe
ein Kanal vorgesehen sein> der sich zwischen radialinneren und radialäußeren
oeffnungen erstreckt und durch den Kühlluft für die Rotorscheibe geführt werden
kann. Der Kanal kann eine radialinnere oeffnung auf jeder axialen Seite der Rotorscheibe
besitzen. Vorzugsweise ist die Rotorscheibe im wesentlichen symmetrisch in bezug
auf ihre Mittelebene, die senkrecht zur Rotationsachse verläuft.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Bremse Bewegungseinrichtungen
für Kühl luft umfassen, die so angeordnet sind, daß sie Luft durch mindestens eine
der oeffnungen bewegen, die nicht durch einen Belag aus einem Reibmaterial besetzt
sind. Bei diesen Luftbewegungseinrichtungen handelt es sich üblicherweise um ein
elektrisch betriebenes Gebläse, das coaxial zum Mittelpunkt der Öffnung angeordnet
ist. Der Reibbelag kann im wesentlichen Kreisform besitzen und ist axial gleitend
in einer entsprechenden kreisförmigen oeffnung der stationären Einheit angeordnet.
Der Belag kann ferner durch eine mit Strömungsmitteldruck arbeitende Betätigungsvorrichtung
mit entsprechendem Durchmesser wie der Belag und coaxial zu diesem gegen die Arbeitsfläche
des Rotors gepreßt werden.
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Vorzugsweise wird die Betätigungsvorrichtung axial in bezug auf die
stationäre Einheit durch ein Element gelagert, das durch eine Teildrehung um die
Achse des Belages und ein axiales Zurückziehen der Betätigungsvorrichtur und des
Belages entfernt werden kann. Dieses Element ist vorzugsweise mit Vertiefungen oder
oeffnungen versehen, durch die Kühlluft strömen kann.
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Nach einem anderen Aspekt der Erfindung umfaßt die Bremse eine abzubremsende
Rotorscheibe, eine stationäre Einheit, die benachbart zu einer radialen Arbeitsfläche
der Rotorscheibe angeordnet ist, eine Vielzahl von im wesentlichen identischen öffnungen,
die sich durch die stationäre Einheit erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander
beabstandet um die Rotorscheibenachse herum angeordnet sind, wobei die Offnungerl
benachbart zur Arbeitsfläche münden und einen oder mehrere Beläge aus einem Reibmaterialß
die jeweils gleitend in den Öffnungen oder durch die öffnungen angeordnet sind,
um sich in Richtung auf die Arbeitsfläche und von dieser weg zu bewegen, wobei die
Anzahl der Beläge in Abhängigkeit
von der Nutzleistung des Bremse
ausgewählt ist. Ublicherweise umfaßt die Bremse Bewegungseinrichtungen für KUhlluft,
die so angeordnet sind, daß sie Lu?t durch eine Öffnung oder mehrere Öffnungen,
die von einem Belag aus dem Reibmaterial nicht besetzt ist, bewegens wobei die Anzahl
der Bewegungseinrichtungen in Abhängigkeit von der Anzahl der Öffnungen, der Anzahl
der Beläge und der Nutzleistung der Bremse ausgewählt ist. Ublicherweise befindet
sich ein Stator auf jeder Seite der Bremsscheibe, und jeder Stator kann die Form
einer Scheibe besitzen. Normalerweise besitzt jede Statorscheibe einen größeren
Durchmesser als die Bremsscheibe.
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Die Statorscheibe oder jede Statorscheibe weist eine Vielzahl von
Öffnungen auf, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet gegenüber der entsprechenden
Arbeitsfläche der Bremsscheibe angeordnet sind. Mit Hilfe einer jeden Öffnung kann
ein Belag wahlweise montiert -werden.
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Vorzugsweise wird jeder Belag von einer getrennten Betätigungsvorrichtung
betrieben.- Bei der Betätigungsvorrichtung kann es sich um eine Kapsel aus elastomerem
Material handeln die durch ein komprimiertes Gas betrieben wird.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung
mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Sämtliche Teile können von erfindungswesentlicher
Bedeutung sein. Es zeigen: Figur 1 eine Endansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Bremse, Figur 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Figur 1; Figur 3 eine Ansicht
einer Fläche einer Bremsscheihe, bei der es sich um keine Arbeitsfläche handelt,und
die im Schnitt der Figur 2 dargestellt ist.
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Figur 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Teiles
der Figur 2; Figur 5 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines anderen
Teiles der Figur 2; und Figur 6 einen Schnitt durch einen Teil der Figur 2, wobei
ein installiertes Gebläse dargestellt ist.
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Wie man der Zeichnung entnehmen kann, steht eine abzubremsende Welle
10 von einer Seite 11 eines Teiles einer Maschine 12 vor. Eine Bremsscheibe 13,
die aus im wesentlichen identischen Gußstücken 14, 15 besteht, welche RUcken an
Rücken montiert sind, ist an der Welle 10 befestigt. Die Gußstücke 14, 15 sind durch
in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Schrauben 16 aneinander befestigt. Die
Scheibe 13 wird über die Welle 10 durch einen Keil 17 angetrieben und ist durch
einen Gewindestift 18 fixiert.
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Die Bremsscheibe 13 ist mit zwei ringförmigen, nach außen weisenden
Arbeitsflächen 19 versehen.
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Zwei im wesentlichen identische Statorscheiben 20 erstrekken sich
in Radialrichtung, so daß sie den Flächen 19 gegenüberliegen. Jede Statorscheibe
20 weist eine mittlere kreisförmige Öffnung 21 auf> die um die Welle 10 herum
aus nachfolgend zu beschreibenden Gründen einen Spalt 22 offen läßt. Die Statorscheiben
20 sind an der Maschine 12 über in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Ständer
befestigt und sind von der Seite 11 über Buchsen 24 und voneinander über Buchsen
25 auf den Ständern 23 beabstandet.
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Ein Abbremsen der Scheibe 13 wird über gegenüberliegende Paare von
Belägen 26 durchgefUhrtJ die in üblicher Weise mit Packungsstücken 27 aus einem
wärmeisolierenden Material verschraubt sind. Jeder Belag 26 und jede Packung 27
weisen eine gemeinsame zylindrische Außenfläche auf, die in einer der Vielzahl der
Bohrungen 28, die sich durch jede Statorscheibe 13 erstrecken, axial gleiten kann.
Es befinden sich Ublicherweise 4J6 oder mehr Bohrungen 28 in jeder Statorscheibe
20.
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Eine Schulter 29 ist am Ende eines jeden Packungsstückes 27, das dem
mit dem Belag 26 versehenen Ende gegenüberliegt, ausgebildet, und eine Schraubenfeder
stößt gegen die Schulter 29 und eine Fläche der Statorscheibe 0, um den Belag 26
von der Arbeitsfläche 19 der Bremsscheibe 13 wegzudrücken. Die Feder 30 kann anstelle
einer Schraubenform konische Form besitzen, so daß sie im vollständig zusammengedrückten
Zustand flach wird. Ferner ist ein Ende der Feder in einer Nut 31 oder Bohrung in
der Statorplatte 20 verankert, während das andere Ende in einer nichtgezeigten Nut
oder Bohrung in der Schulter 29 verankert ist, so daß die Feder 30 eine Drehung
des Belages 26 um seine Achse verhindert.
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Der Belag 26 wird durch eine Kapsel 32 aus elastomerem Material, vorzugsweise
Gummi und Gewebe gegen die Fläche 19 gepreßt. Die Kapsel wird-mittels Druckluft
betrieben, die durch einen eingeformten Nippel 33 eingeführt wird.
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Jede Kapsel 32 ist in einer getrennten Kappe 34 angeordnet, die über
zwei Schrauben 35 an der Außenfläche der Statorscheibe 20 befestigt ist. Wie man
Figur 1 entnehmen kann, ist jede Kappe 34 mit geschlitzten Ohren 36 verstehen, so
daß die die Kappe 34- Kapsel 32, Feder 30, Packung 27 und einen Belag 26 enthaltende
Einheit in einfacher Weise zu Inspektionszwecken oder für einen Austausch von Teilen
abgezogen werden kann, indem die
Schrauben 35 gelockert, die Kappe
74 teilweise gedreht wird, bis die Ohren 36 von den Schrauben 35 ausrückens urid
die Kappe 34 in Axialrichtung abgezogen wird, bis der Belag 26 außer Eingriff mit
der Statorscheibe 20 gerät. Diese Konstruktion macht es möglich, daß die Bremse
mit minimalem Spiel zur Fläche 11 montiert werden kann.
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Durch die Anordnung von sechs Bohrungen 28 in jeder" Statorscheibe
20 wie dies in Figur 1 gezeigt ist, kann eine beliebige Anzahl von Belägen 26 zwischen
1 und 6 vorgesehen werden. Auf diese Weise kann für einen vorgegebenen Luftdruckbereich
das Bremsmoment der Bremse in einem Bereich mit sechs Unterbereichen ausgewählt
werden, ohne maximalen Luftdruck oder einen unwirksamen minimalen Luftdruck zu benötigen,
der zu einem Festsitzen oder einer fehlerhaften Betätigung der Beläge 26 führt.
Diejenigen Bohrungen 28, die nicht durch Beläge 26 besetzt sind, können aus Sicherheitsgründen
mit Drahtgewebe versehen werden, was die Ventilation fördert.
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Die Außenkanten der Statorscheiben 20 sind über einen Drahtgewebeschutz
37 miteinander verbunden, der die Sicherheit erhöht, gleichzeitig jedoch den Durchtritt
von Kühlluft gestattet. Durch die axial voneinander beabstandete Anordnung der Statorscheiben
mit der dazwischen befindlichen Bremsscheibe 13 wird durch die St:ttorscheiben ein
angemessener Schutz gegenüber den rotierenden Elementen erreicht. Da die Statorscheiben
gleichzeitig die Belege 26 und die zugehörigen Teile tragen, werden Uberflüssige
Bauelemente vermieden.
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Um die in der Bremsscheibe 13 entstehende Wärmeenergie ab;uSührenß
ist jedes Gußstück 14, 15 mit einwärtsgerichteten, im wesentlichen radial verlaufenden
Flügeln 38, 39 versehen. Die Flügel 38 erstrecken sich von der Nabe 40 der Bremsscheibe
13 zu deren Umfang. Zwischen
benachbarten Flügeln 38 sind einer
oder mehrere der kürzeren Flügel 39 vorgesehen. Kühlluft kann durch den Spalt 22
zur Mitte der Scheibe hin und durch Offnungen 41 am Fußende der Flügel 38 benachbart
zur Nabe 40 eintreten.
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Obwohl sich die Flügel 38, 39 etwa radial erstrecken, um die Zentrifugalpumpwirkung
der Luft zu fördern, weisen die Flügel 38 benachbart zur Nabe 40 einen verdickten
Abschnitt 42 auf. Diese verdickten Abschnitte 42 bilden runde Vorsprünge für die
Schrauben 16 und sind desweiteren mit symmetrisch geneigten Flanken 43 in einer
Richtung etwa tangential zu den Kühlöffnungen 41 versehen. Die Neigung 43 reduziert
den aerodynamischen Aufprall der in den Raum zwischen die Gußstücke 14, 15 durch
die Öffnungen 41 eindringenden Luft, wobei durch die symmetrische Ausbildung der
geneigten Flächen 43 der gleiche Effekt an beiden Gußstücken 14 und 15 erreicht
werden kann.
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Die Gußstücke können somit aus der gleichen Form hergestellt werden.
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Durch den durch die Feder 30 erzielten Verankerungseffekt wird die
natürliche Neigung des Belages 26 im Betrieb zu Rotieren begrenzt. Dadurch würde
die Kapsel 32 übermäßig belastet.
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Die Beläge 26 können mit Hilfe von anderen Strömungsmitteln oder anderen
geeigneten Einrichtungen gegen die Bremsscheibe 13 gedrückt werden. Darüber hinaus
muß jeder Belag 26 nicht unbedingt einen entsprechenden gegenüberliegenden Belag
aufweisen. Es kann beispielsweise für einige Anwendungsfälle angemessen sein, nur
eine Statorscheib 20 oder nur ein Gußstück 14 oder 15 an der Bremsscheibe 13 vorzusehen,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Für einige Anwendungsfälle können die Packungsstücke 27 weggelassen
werden, so daß der Belag 26 dann unmittelbar
in der Bohrung 28
gleitet. Um die Gleitreibung an den Rändern der Bohrungen 28 zu reduzieren können
der Belag 26 und/oder die Packungsstücke 27 mit Stahlbuchsen versehen seinß die
innerhalb der Bohrungen 28 gleiten.
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In Figur 4 ist eine andere Ausführungsform der Kappe 34 dargestellt,
bei der diejenige Fläche 46, die an der Statorscheibe 20 befestigt wird, mit flachen
länglichen Ausnehmungen 47 versehen ist. Wenn die Kappe 34 an der Statorscheibe
20 montiert ist, bilden die Ausnehmungen 47 Kanäle durch die Kühlluft zu oder von
den Teilen innerhalb der Kappe 34 strömen kann.
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Die Ausnehmungen 47 reduzieren darüber hinaus die Wärmeübertragung
von der Statorscheibe 20 auf die Kapsel 32 aus elastomerem Material. Durch Schlitze
48 durch die Wand der Kappe 34 benachbart zu den Ausnehmungen 47 wird die Belüftung
weiter verbessert und die Wärmeübertragung weiter reduziert.
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In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform der Bremsbeläge 26 dargestellt,
die hierbei viel dicker als in Figur 2 ausgebildet und an einen mit einem Flansch
versehenen Metallteller 49 geschraubt sind. Die Feder 30 stößt gegen den Flansch
50 des Tellers 49. Der Flansch weist eine nicht dargestellte Nut auf, in die das
eine Ende der Feder 30 eingreift, um in der vorstehend beschriebenen Weise eine
Rotation des Belages 26 zu verhindern. Der Teller 49 ist mit einer Scheibe aus Faserstoff-Isolationsrnaterial
51 gefüllt.
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Figur 6 zeigt in einem Teilschnitt eine der Bohrungen 28 der Statorscheibe
20, in die ein Rohr 52 eingesetzt ist, das ein von einem Elektromotor 53 angetriebenes
Axialgebläse 54 enthält, um Luft durch die Öffnungen 55 zur benachbarten Arbeitsfläche
19 zu drücken oder von dieser
abzuziehen. Das Rohr 52 wird durch
einen Flansch 56 fixiert, der mit einer Schraube befestigt ist, die in die unbenutzten
Bohrungen geschraubt ist, welche für die Schrauben 35 der Kappe 34 vorgesehen sind.
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Auf diese Weise kann eine beliebige Anzahl von Gebläsen in diejenigen
Bohrungen 28 eingesetzt werden, die nicht für die Beläge 26 benutzt werden. Die
Anzahl der Gebläse und die Strömungsrichtung der Luft kann somit ausgewählt werden,
um den entsprechenden Erfordernissen der Bremse gerecht zu werden, was die Vielseitigkeit
derselben verbessert. Alternativ dazu kann eine Extrakühlung vorgesehen werden,
indem von einem entfernt angeordneten Gebläse Luft durch Leitungen gedrückt wird,
die an einer Bohrung 28 oder mehreren Bohrungen enden.
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Obgleich die Bremsscheibe 13 bei der beschriebenen Ausführungsform
aus zwei Gußstücken 14, 15 besteht, kann sie auch aus einem einzigen Gußstück hergestellt
werden und einen mittleren Kanal sowie Flügel 38, 39 aufweisen, die durch Öffnungen
41 auf beiden Seiten der Scheibe 13 mit Luft versorgt werden. Bei dieser Konstruktion
sind die Flügel 38, 39RLuftöffnungen und alle anderen Elemente im wesentlichen symmetrisch
zu einer mittigen Ebene angeordnet, die normal zur Scheibenachse verläuft, wodurch
thermische Verformungen vermieden werden.
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Die hier beschriebene Ausführungsform ermöglicht es, den gesamten
Arbeitsbereich der Beläge 26 in Abhängigkeit von der zu vernichtenden Gesamtenergie
auszuwählen.
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Dies kann ejnfacherweise dadurch geschehen, daß eine geeignete Anzahl
von Einheiten ausgewählt wird, die jeweils den Belag 26, den Teller 49, die Scheibe
51, die Feder 30 und die Kappe 34 umfassen. Darüber hinaus können die Beläge 26
durch einfaches Entfernen der entsprechenden Kappe 34 und Abziehen der Einheit in
einer Richtung parallel zur Rotationsachse gewartet und ausgetauscht werden. Die
gesamte Wartung kann somit innerhalb
des Raumes durchgeführt werden
der durch den axialen Vorsprung des Umfanges der Statorscheibe 20 vorgesehen wird.
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Es wird somit eine Bremse vorgeschlagen, die eine abzu-> bremsende
Rotorscheibe, einen oder mehrere Beläge aus einem Reibmaterial, die gegen eine Arbeitsfläche
des Rotors in einer Richtung parallel zur Achse der Scheibenr)tation, jedoch gegenüber
dieser versetzt gepreßt werden und eine stationäre Einheit aufweist, die eine Vielzahl
von Uffnungen umfaßt.
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Jede öffnung ist in der Lage, einen der Beläge in Radialrichtung und
Umnfangsrichtung des Rotors zu lagernJund und die. Beläge sind in der Richtung parallel
zur Achse der Scheibe von der stationären Einheit axial entfernbar.
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Auf diese Weise kann die Anzahl der Beläge in Abhängigkeit von der
Nutzleistung der Bremse ausgewählt werden, und es kann in denjenigen Öffnungen,
in denen keine Beläge angeordnet worden sind, eine entsprechende Anzahl von Gebläsen
vorgesehen werden, die Kühlluft zuführen.
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