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Elektrischer Antrieb von Kompressoren oder ähnlichen Arbeitsmaschinen
Es ist bereits eine Anlaßvorrichtung für periodisch kurzzeitig arbeitende Maschinen
mit elektrischem Antrieb und einer nach j edem Arbeitskreislauf ausgerückte Kupplung
zwischen Motorwelle und Maschinenwelle bekannt geworden, bei der eine Sperrvorrichtung
vorgesehen ist, welche eine Kupplung der Motorwelle mit der Maschinenwelle verhindert,
solange die Motorwelle im Ruhezustande ist. Eine derartige Anlaßvorrichtung wird
z. B. bei Stanzen verwendet, bei denen bekanntlich ein absatzweises Kuppeln und
Entkuppeln des Antriebsmotors mit der Arbeitsmaschine erfolgt. Zum jeweiligen Anlassen
solcher Arbeitsmaschinen wird eine als Schwungrad dienende Riemenscheibe benutzt,
um die zur Bewältigung der t"berlast heim Ingangsetzen notwendige Energie herzugeben,
die vom Motor nicht geleistet werden kann. Die Kupplung zwischen Motor und Maschinenwelle
erfolgt hierbei jeweils durch einen von Hand betätigten Steuerhebel.
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Bei dieser Kupplung tritt aber, abgesehen von dein bei Riemenantrieb
auftretendem Schlupf, noch der weitere große Nachteil auf, daß sie bereits vorgenommen
werden kann, wenn der Motor eben erst eingeschaltet ist und zu laufen beginnt, weil
ja der Zeitpunkt der Kupplung in das Ermessen des Bedienungspersonals gestellt ist.
Es ist ohne weiteres möglich, die Kupplung des Motors mit der Maschinenwelle vorzunehmen,
wenn der Motor noch nicht voll angelaufen ist. Die Schwungmasse der Riemenscheibe
kann also überhaupt nicht oder doch nur sehr unvollkommen wirksam werden und hindert
unter diesen Umständen lediglich den Arbeitsvorgang, weil ja der Antriebsmotor nicht
nur die Arbeitsmaschine, sondern auch noch die Schwungmasse beschleunigen muß.
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Ferner werden für den Antrieb gewisser Arbeitsmaschinen auch bereits
heute Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotoren verwendet, und wegen ihres geringen
Kippmomentes mit Lastkupplungen ausgerüstet. Der Elektromotor läuft also zunächst
leer an. bis er etwa die volle Leerlaufdrehzahl erreicht hat, und wird dann mit
der Arbeitsmaschine gekuppelt. Voraussetzung hierfür ist aber, daß das Anlaufmoment
der Arbeitsmaschine nicht oder doch nur sehr wenig größer ist als ihr normales Betriebsmoment.
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Bei zahlreichen Arbeitsmaschinen, insbesondere Kolbenmaschinen, z.
B. Kompressoren, wird aber für den Anlauf ein wesentlich höheres Moment (z. B. das
Vierfache) des normalen Betriebsmomentes benötigt. Sollen nun derartige Maschinen
insbesondere durch Einphasen-1Vechselstrom-Induktionsmotoren angetrieben werden,
deren Kippmoment häufig nur etwa 2o °/" größer ist als das dauernd zu leistende
-Normalmoment, so ist man gezwungen, den Antriebsmotor dem hohen Anlaufmoment anzupassen.
Man muß also einen
Motor wählen, der nur während der kurzen Anlaufperiode
voll, in der langen eigentlichen Betriebszeit aber nur sehr schwach (zu etwa
25 bis 30 °1o) belastet ist. Abgesehen von dem schlechten Wirkungsgrad, den
ein Motor bei derartigen Betriebsverhältnissen hat, gestaltet sich auch sein Preis
sehr ungünstig. Aus diesem Grunde hat man bisher zum Antrieb von Kompressoren und
ähnlichen Maschinen Einphasen-Wechselstrom-Induktionsmotoren überhaupt nicht verwendet.
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Alle diese Nachteile werden nun durch die Erfindung vermieden. Sie
gibt ein Mittel an, um beim Antrieb der oben genannten Maschinen, ungeachtet des
hohen Anlaufmomentes auch Einphasen-Induktionsmotoren verwenden zu können, die nur
dem normalen Betriebsmoment der angetriebenen Arbeitsmaschine angepaßt sind. Erfindungsgemäß
beschleunigt der Motor beim Anlauf zunächst eine auch für den normalen Betrieb der
Arbeitsmaschine notwendige oder allein für den Zweck der Erfindung vorgesehene Schwungmasse,
die erst bei praktisch voller Leerlaufdrehzahl des Motors selbsttätig mit der anzutreibenden
Maschine gekuppelt wird und dann zum Ausgleich der periodischen Schwankungen, z.
B. des Tangentialdruckdiagratnmes einer Kolbenmaschine o. dgl., dienen kann.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Während seines Anlaufes
beschleunigt der Motor die Schwungmasse und speichert allmählich in ihr Energie
auf. Bei praktisch voller Leerlaufdrehzahl des Motors wird dann die Schwungmasse
durch ein passendes, an sich bekanntes Steuerungsmittel beliebiger Art mit der Arbeitsmaschine
gekuppelt. Die in der Schwungmasse aufgespeicherte Energie wird frei und vermag,
unterstützt von dem Motordrehmoment, das von der angetriebenen Maschine geforderte
Anlaufdrehmoment zu leisten. Die Schwungmasse des Motors muß dabei so bemessen sein,
daß die Drehzahl beim Fassen der. Kupplung nicht bis auf die Kippdrehzahl des Motors
absinkt. Nach dem Anlauf der Arbeitsmaschine vermag der 1.lotor das Lastmoment allein
zu überwinden, und das Schwungrad kann in bekannter Weise zum Ausgleich der periodischen
Schwankungen, z. B. des Tangentialdruckdiagrammes einer Kolbenmaschine, dienen.
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Für eine Anordnung gemäß der Erfindung kann jede Kupplung verwendet
werden, welche erst bei voller Leerlaufdrehzahl des 'Motors eingerückt wird. Ein
Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Abbildung dargestellt. Mit
der Motorwelle c; ist die eine Kupplungshälfte b und mit dieser in beliebiger Weise
die Schwungmasse c fest verbunden. Das Fliehkraftpendel d kann um die Achse e schwingen,
hierbei sind seine Maße einerseits, die Rückstellkraft der Feder bzw. deren Vorspannung
andererseits so gewählt, das praktisch erst bei voller Leerlaufdrehzahl des Motors
ein Ausschwingen erfolgt. Das eine Ende eines Bremsbandes f ist mit dem Bolzen g
verbunden, welcher auf dem mit der Welle a umlaufenden Kupplungsteil gelagert ist.
Das andere Ende des Bremsbandes f steht mit dem Bolzen lz an dem entsprechend
ausgebildeten Fliehkraftpendel d in Verbindung. Die Spannung der Feder i kann durch
Einhängen in Rasten k verändert werden. Die andere mit der Arbeitsmaschine verbundene
Kupplungshälfte ist mit L bezeichnet und sitzt leicht drehbar auf der Nabe des Teiles
b; sie ist beispielsweise als Rohrstück geschnitten gezeichnet. Der Elektromotor
hat zunächst nur die Kupplungshälfte b und die Schwungmasse c zu beschleunigen.
Bei etwa voller Leerlaufdrehzahl schwingt dann das Fliehkraftpendel d aus,
zieht das Bremsband f fest und bewirkt hierdurch die Kupplung der beiden
Kupplungshälften b und 1.
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Bei dem als Ausführungsbeispiel besprochenen Antrieb eines Kolbenkompressors
durch einen einphasigen Induktionsmotor kann als Anlaßschwungmasse das von vornherein
vorhandene bzw. notwendige Schwungrad des Kömpressors verwendet werden. Es ist zu
diesem Zweck lose auf der Kurbelwelle anzuordnen, mit der es z. B. durch die beschriebene
Kupplung zur gegebenen Zeit gekuppelt wird.