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Selbsttätige Kupplung. Gegenstand der Erfindung .bildet eine Kupplung,
durch deren eigenartige Wirkungsweise eine zwangläufige Abhängigkeit zwischen dem
elektrischen oder sonstigen. Einschaltvorgang des Motors und der Kupplungsbetätigung
geschaffen wird.
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Zur Erläuterung der grundsätzlichen Wirkungsweise zeigt die Zeichnung
ohne nähere Konstruktionseinzelheiten eine derartige Kupplung, wie sie beispielsweise
zum selbsttätigen Einschalten der Riemenscheibe eines Drehstrorninduktionsmotors
mit Kurzschlußläufer nach seinem vollendeten Anlaufe Verwendung finden wird.
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Ein Schnitt zeigt den Kranz der Riemenscheibe R, auf welchen dier
Riemen aufgelegt ist und die sich frei um ihre Achse drehen kann. Auf die i4lotorwelle
aufgekeilt, läuft innerhalb des Riemenscheibenkranzes R der 1-litnehrnerkörper M.
Dieser trägt an seinem Umfange tangentiale Ausschnitte und in ihnen T-förmige-Aussparungen.
In denn angeführten Beispiele handelt es sich um drei solcher Aussparungen. In jeder
dieser -Iusnehmungen liegt eine Walze f; welche gegenseitig durch Schraubenfedern
so verbunden sind, daß für jede Walze eine ungefähr radial gerichtete Kraft erzeugt
wird, welche die Walze in den Grund ihres Einschnittes zieht. Wird nun die Statorwicklung
des Motors etwa nach dem Verfahren der Sterndreieckanlaßschaltung zunächst in Sternschaltung
an das Netz gelegt, dann fährt der Rotor mit einem Drehmomente an, welches beispielsweise
halb so groß ist als sein Vollastdrehmonnent. Durch den entstehenden »Ruck« beim
Anlaufe wird das freibewegliche System der Walzen infolge seines 1 assenträgheitsmornentes
in die dein Drehsinn entgegengesetzte Ecke des Nutengrundes geworfen. Die Maschine
läuft nunc mit einer immer mehr sich steigernden Beschleunigung hoch, überschreitet
mit einem höchsten Drehrnonrente, welches z. B. So Prozent des 'Volllastdrehmomentes
l:eträgt, den unstabilen Teil ihres Drehzahlbereiches und gelangt dann auf ihre
Leerlaufdrehzahl. Während der ganzen Periode der Beschleunigung wird durch. die
Tatsache der Beschleunigung jede Walze in #lie Ecke ihrer Nut hineingedrückt. Die
mit zunehmender Drehzahl im quadratischen Verhältnisse zwar steigende Zentrifugalkraft
wird aber durch den Widerstand der Hutwandung N aufgehoben und so ihres Einflusses
auf die Walze W entzogen. Auch wenn die Beschleunigung zu Null geworden, das heißt,
die Maschine ihre Leerlaufdrehzahl erreicht hat, besteht für die Walzen W trotz
der Zentrifugalkraft zunächst kein Grund, ihren Platz zu verlassen. Die Riemenscheibe
selbst, deren Kranz R, wie erwähnt, in der Zeichnung dargestellt ist, bleibt also
immer noch außer Kontakt mit dem Mitnehmer.
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Nachdem nun so der Anlauf beendet ist, wird der Sterndreieckschalter
von seiner Anlaßstellung »Stern« in die Betriebsstellung »Dreieck« umgelegt. Bei
dieser Umschaltung der Statorwicklung ist es ohne besondere Maßnahmen unvermeidlich,
daß die Maschine, wenn auch nur einen Augenblick lang, vollkommen vom Netze abgeschaltet
wird. Während dieses Augenblickes wird der Rotor also verzögert. Die Walzen W wollen
sich infolge ihres Massenträgheitsmomentes sofort in die entgegengesetzte Ecke ihrer
Nut legen. Auf diesem Wege werden sie aber, sobald sie an die freie Öffnung der
Nuten .gelangen, von der Zentrifugalkraft erfaßt und nach außen, geschleudert.,
und gelangen auf der Keilfläche h: des sich jetzt. unter ihnen, fortbewegenden Mitnehmers
1l7 zwischen Mitnehrner und Riemenscheibenkrar:?, wo sie durch Verklemmung die Kupplung
bewerkstelligen. Die Zeichnung
zeigt die Lage der Walzen W 'bei
gekuppeltem Zustande in gestrichelten Linien. Es genügt demnach für die Betätigung
des starren Einklinkens der Kupplung,das alleinige Erreichen einer bestimmten Drehzahl
(wie bei anderen Zentrifu.galkupplungen) nicht, sondern es muß nach erreichter Leerlaufdrehzahl
erst durch die Schalterumstellung ein Moment der Loslösung vom Netz bz.w. es müssen
die mechanischen Begleiterscheinungen des elektrischen Schaltvorganges auftreten
und: dädurch eine Massenverzögerung herbeigeführt werden, um die Kupplungswalzen
wieder freizugeben, .mit anderen Worten: es muß ein Massenstoß herbeigeführt werden,
der die Kupplung steuert.
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Dadurch ist aber diese Kupplungsmethode auch nicht auf Drehstrommotore
beschränkt, denn solche Massenstöße können ebenso beim Einphasen-, Zweiphasen- oder
Gleitstrom- wie bei anderen nicht elektrischen Motoren stattfinden.
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Damit aber nicht nur der im Augenblick des Kuppelnis; eintretende
Massenstoß, sondern" auch der unmittelbar beim Einklinken des Kupplungsgesperres
durch; das starre Einklinken der noch stillstehenden Nutzlast auftretende Massenstoß
in zulässigen. Grenzen bleibt und so gleichsam beherrscht wird, ist die Einschaltung
eines nachgiebig konstruierten Zwischengliedes erforderlich. In welcher Weise ein
solches Zwischenglied ausgestaltet wird, ob als Gleitkupplung oder anderswie, ist
an sich gleichgültig. Hauptsache ist und bleibt, daß dadurch der Zusammenhang zwischen
der Zwangläufigkeit der Schaltvorgänge und dem auftretenden Kräftespiel und ebenso
eine Begrenzung der Stoßkräfte erreicht wird.
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Jedenfalls ist auf diese Weise eine Anlaßmethode für umlaufende Maschinen,
insbesondere -elektrische Motoren, geschaffen, welche sicherstellt, daß die Maschine
nicht an die Nutzlast gekuppelt wird, solange sie gar nicht voll an das Netz angeschaltet
ist und. infolgedessen noch. gar nicht belastet werden darf.
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Das retroaktive Kräftespiel beginnt, wenn der Motor ausgeschaltet
wird. Dann werden die Walzen durch die Federkraft mit dem Verschwinden schwinden
der Zentrifugalkraft aus ihrer Klemmstellung in ihre Ruhelage zurückgezogen. Dadurch:
ist die Kupplung wieder gelöst uncl,' zu neuem Anlaufe fertig.
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Die Arbeitsweise der Kupplung ist von ihrem Drehsinne nicht abhängig.
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Die Betätigung der Kupplung durch eine kurze Verzögerung ist auch
nicht an die Verwendung gewöhnlicher Sterndreieckschalter und an Drehstrommotore
gebunden, sondern läßt sich auch. durch geeignete elektrische oder mechanische Einrichtungen:
einfacher Art bei jeder Andaßmethode und bei jeder Maschinenart schaffen.
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Die Kupplung kann in weiten Grenzen unabhängig von der Zentrifugalkraft
bzw. der Maschinendrehzahl gebaut werden. Sie besitzt den Vorteil des vollkommensten
Massenausgleiches in jeder Schaltstellung. Da die Massen stets ausgewuchtet bleiben,
kann die Kupplung für die höchsten Drehzahlen und für die verschiedensten Motortypen
Verwenclung finden. Sie wird ebenso im. Zusammenhang .mit dem Anlaßvorgang elektrischer
Maschinen überhaupt, wie für das Anlassen von Drehstrominduktionsmotoren mit -Stcrndreieckanlaßschaltern
mit oder ohne Schutzeinrichtung zur Begrenzung der Stromstöße wie bei zwangläufig
hergestelltem Zusammenhang zwischen Anlaßschalter und Kupplung .große Vorteile bieten.
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Naturgemäß läßt sich die .beschriebene Kupplung anstatt mit einer
Riemenscheibe ohne weiteres jederzeit in Verbindung mit einem beliebigen anderen
kraftübertragenden Maschinenteil verwenden.