DE630753C - Vorrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl von angetriebenen Wellen - Google Patents

Description

Für viele Zwecke ist es erwünscht, die Drehzahl angetriebener Wellen in einem durch eine untere und eine obere Drehzahl begrenzten Bereich konstant zu halten. Diese Aufgabe tritt insbesondere für Synchronlaufwerke in Nachrichtenübermittlungseinrichtungen, Tonwiedergabeeinrichtungen u. dgl. auf.

Vorrichtungen, welche bei einer Mindestdrehzahl die Kupplung anzutreibender Wellen mit dem Antrieb vornehmen, sind bekannt. Auch sind Vorrichtungen,, welche beim Überschreiten einer Höchstdrehzahl die Kupplung zweier Wellen aufheben, bekannt. Durch die Verwendung derartiger Kupplungen läßt sich prinzipiell die gestellte Aufgabe lösen.

Gemäß der Erfindung werden zwei Reglerkupplungen verwendet, welche gemeinsame, der Fliehkraft unterworfene und unmittelbar ao wirksame Kupplungsglieder besitzen. Hierdurch wird eine in sich geschlossene außerordentlich einfache Begrenzungskupplung geschaffen, welche die genaue Konstanthaltung der Drehzahl einer angetriebenen Welle eras möglicht.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Abb. ι gibt eine schematische Darstellung des Antriebes über Begrenzungskupplungen gemäß der Erfindung.

Abb. 2 zeigt eine konstruktive Ausführungsform der in Abb. 1 verwendeten Begrenzungskupplung in Seitenansicht und im Schnitt.

Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Begrenzungskupplung in Seitenansicht und Schnitt.

Abb. 4 stellt diagrammatisch die Arbeitsweise der Begrenzungskupplung dar.

Der Antriebsmotor M in Abb. 1 trägt an seinen beiden Wellenstümpfen 1 ballige Scheiben 2 und in einigem Abstand von diesen die Stützscheiben 3. Durch starke Zugfedern 4 angepreßt, liegt der Kranz der länglichen Fliehgewichte 5 auf diesen beiden Scheiben auf und wird in beiden Drehrichtungen des Motors mitgenommen. Die Fliehgewichte S sind über die Stützscheiben 3 hinaus verlängert. Sie ragen in' eine mit dem Abtrieb 6 verbundene Trommel 7 hinein, schleifen bei geringen Motordrehzahlen dort so wenig, daß die Abtriebswelle 6 kein genügendes Drehmoment erhält.

Der Schleifdruck der in die Trommel 7 hineinragenden Fliehgewichte 5 kann, wie es bei der rechten Kupplungsvorrichtung dargestellt ist, durch eine Schraube 8 eingestellt werden, indem die Stützscheibe 3 auf der Antriebswelle ι verschoben wird. Da die Auflageflächen der Gewichte 5 gegenüber der An-

*J Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Max Amann und Dipl.-Ing. Robert I. Rosenfelder in Frankfurt a. M,

triebsachse ι geneigt sind, wird bei dieser Verstellung der Stützscheibe eine Verkantung der Gewichte 5 um den Auflagepunkt auf der Ballscheibe 2 eintreten und der Abstand d&jS vorragenden Teile von der Trommel 7 ändert.

Um bei dieser Verkantung der ■Fliehgewichte und auch bei der noch zu beschreibenden, im Betrieb auftretenden Verkantung einen genügenden Kraftschluß zu behalten, ist der Durchmesser der balligen Fläche dieser Scheibe gleich einem größten Durchmesser dieser Scheibe. Bei der Verkantung erfolgt dann, ohne daß die Spannung der Federn 4 »5 geändert wird, eine kleine Verschiebung dn Achsrichtung/ wobei stets die ganze auf der Scheibe 2 aufliegende Fläche der Gewichte 5 in Berührung mit der Ballfläche bleibt.

Die Form der Fliehgewichtes ist derart gewählt, daß die Schwerpunkte außerhalb der Angriffspunkte der Rückholfedern 4 liegt. Der Schwerpunkt 10 liegt dabei zwischen den Angriffspunkten der Rückholfedern und den Schleifstellen mit der Trommel 7. Die Wirkungsweise der Kupplung ist folgende: Bei Anlassen des Motors M wird über die Welle 1 Ballscheibe 2 und Stützscheibe 3 mitgenommen und der Kranz der Fliehgewichte 5 ebenfalls, 4a -der hohe Reibungsdruck -einen. Schlupf noch nicht zuläßt. Die Trommel 7 -und die gegebenenfalls über ein Getriebe 9 angeschlossene Abtriebswelle 6 kann jedoch noch nicht gedreht "werden, weil eine kraftschlüssige Verbindung nicht vor^J handen ist. Wird die Drehzahl des Motors M so weit gesteigert, daß 4er untere Grenzwert für die Drehzahl der Kupplung und des Abtriebs erreicht wird, so erfolgt unter der Wirkung -der Zentrifugalkraft eine Spreizung 4er Fliehgewichte. Da die Zentrifugalkraft im Schwerpunkt'10 angreift, wird vorerst nur der vordere Teil der Fliehgewichte gespreizt werden. E-s bildet sich plötzlich ein KraftscMuß zwischen den Fliehgewichten und der Trommel 7. Andererseits verbleibt der Kraftschluß zwischen Fliehgewicht und Ballscheibe 2, weil durch die Verlagerung des Schwerpunktes xo außerhalb der Angriffspunkte der Federn 4 nur eine Entlastung der Stützscheibe 3 eintreten konnte. Innerhalb des Grenzbereiches für die zu übertragende Drehzahl wird daher über -die Kupplung ein entsprechender Bereich von Drehmomenten ■übertragen. Wächst die Drehzahl des Mqtors M über den 'höchsten Grenzwert der Kupplung, so erfolgt durch 4as stärkere Angreifen der Zentrifugalkraft in dem Schwerpunkt 4er Fliehgewiehte ein -weiteres Spreizen. Dieses Spreizen kann jetzt jedoch nur in der Weise erfolgen, daß die noch freien Enden, die während dieses Drehzahlbereiches ·

auf der Ballscheibe 2 aufliegen, plötzlich abgehoben werden. Damit ist aber der Kraft-,_rschluß unterbrochen und ein Schlupf möglich. SjWi die Verhältnisse bei den einzelnen Itifen der zu übertragenden Drehzahl liegen, aus dem Diagramm (Abb. 4) hervor, 'äessen Kurve keinerlei weiterer Erklärung bedarf.

Abb. 2 gibt eine Darstellung einer Ausbildungsform einer Begrenzungskupplung für zwei Drehrichtungen, Abb. 3 eine solche, welche für eine Drehrichtung des Motors betriebssicher wirkt. Es wurden in jedem Falle drei Fliehgewichte angenommen, eine Anordnung, die bei kleinstem Durchmesser der Stützscheiben konstruktive Vorteile für die Unterbringung der Rückholfedern besitzt. Die Einstellung der Begrenzungswerte der Kupplung geschieht durch Änderung der Federspannung vermittels der Schrauben 11. Die Kupplungen der Ausführungsbeispiele Abb. 2 und 3 sind als einheitliche Vorrichtungen ausgebildet und können als Bauelemente zwischen normale Antriebe und Abtriebe geschaltet werden.

Bei der Begrenzungskupplung der Abb. 3 liegt das Polygon der Schwerpunkte der Fliehgewichte in der Fläche der Angriffspunkte der Rückholfedern 4. Da auch hier die Schwerpunkte 10 außerhalb der Angriffspunkte der Federn liegen, erfolgt bei wachsender Drehzahl 4es Antriebs eine Verkantung der bogenförmig ausgebildeten Fliehgewichte 5. Diese wälzen sich auf den Stützflächen der mit 4er Antriebswelle 1 verbun-4eneh Scheiben 2 ab, bis das freie Ende mit der Trommel 7 Kontakt macht. Dadurch ist während des Bereiches der zur Übertragung zugelassenen Drehzahl die kraftschlüssige Verbindung zwischen Antrieb 1 und Abtrieb 6 hergestellt. Bei weiterem Wachsen der Drehzahl über diesen zulässigen Bereich hinaus wird unter Abwälzen der Gewichte um die Kontaktstelle 4er Trommel ein Abheben von den Scheiben 2 und damit das Unterbrechen 4er Drehmomentübertragung erfolgen.

Um trotz kleiner Breitenabmessungen der Auflagescheiben 2 eine verhältnismäßig große Stützfläche zu erhalten und 4amit große Drehmomente übertragen zu können, sind diese Auflageflächen der Fliehgewichte keglig ausgebildet. Dies erleichtert noch 4ie Einstellung der Begrenzungswerte für die Kupplung. Wird die linke Scheibe 2 auf der Achse 1 durch Verdrehen des Verschlusses 12 verschoben, so wird 4er Abstand der Kegelstumpf scheiben 2 voneinander geändert und der Kranz der-Fliehgewichte geweitet. Außerdem können, wie beschrieben, die Rückholfedern 4 einzeln durch in der Trommel 7 vorgesehene Löcher 13 · durch Angriff an den

Claims (5)

Schrauben 11 in ihrer Spannung justiert werden. Die in regelmäßigem Abstand im Trommelumfang vorgesehenen Löcher 13 bewirken bei Stillstand der Trommel im Betrieb oder bei zu hohen Drehzahlen der Trommel, daß ein singendes Geräusch entsteht. Dadurch wird der Bedienungsbeamte darauf aufmerksam, daß die Drehzahl des Antriebs reguliert werden muß. Außer oder an Stelle dieser akustischen Kontrolle des Betriebszustandes der Kupplung können andere, bei elektrischem Antrieb vorzugsweise kontaktsteuernde, unter Zentrifugalkraft stehende Einrichtungen vorgesehen sein, die mittelbar oder unmittelbar die Regulierung des Motors bewirken. Die Kupplungsvorrichtungen der Abb. 2 und 3 eignen sich besonders für Einrichtungen, deren Abtrieb nur einen äußerst be- ao schränkten Drehzahlbereich ausführen darf. Sind die Ansprüche an die Toleranz der Begrenzungswerte geringer, so ließe sich die Einrichtung der Abb. 3 erheblich vereinfachen. An Stelle des Stützlagers 14 könnte das durch die freien Enden der Gewichte 5 mit der Trommel 7 gebildete Gleitlager benutzt werden. Die Trommeln können unmittelbar einen Zahnkranz tragen, wobei der Vorteil auftritt, daß eine Kühlung der durch die Reibung der Gewichte beim Schlupf im Grenzdrehzahlbereich erwärmten Trommel bewirkt wird. Überdies wird dadurch eine größere Schwungmasse erzielt, welche sich günstig auf die Konstanz der Drehzahl des Abtriebs auswirkt. Die Kupplungen gemäß der Erfindung zeichnen sich durch hohe Betriebssicherheit aus. Äußere Einflüsse haben fast keinerlei Folgen, so daß auch bei Verölen der Kupplungs- und Auflageflächen für die Fliehgewichte keine Veränderung in den eingestellten Begrenzungswerten eintritt. Außer den erwähnten Anwendungsgebieten der Erfindung sind noch Papier- und Textilfabrikation, einige Gebiete der chemischen Industrie und Phonographenplattenschneidemaschinen zu erwähnen, alles Gebiete, wo es auf höchste Konstanz der Drehzahl ankommt. Außerordentlich hohe Anforderungen an so Konstanz der Drehzahl werden in Systemen gestellt, wo unabhängig von einer Vergleichsdrehzahl alle im System arbeitenden Antriebe gleiche Drehzahl aufweisen müssen. Solche Anforderungen werden z. B. in den Synchronsystemen, wie es die Uhrentechnik, die Telegraphen- und Fernbedienungstechnik verkörpern, gestellt. Um auch bei diesen Systemen unabhängig von unbestimmten Anlaufvorgängen beim Fernstart der Antriebe zu sein, werden erfindungsgemäß deren Abtriebe erst dann gekuppelt, wenn tatsächlich die Drehzahl dieser Antriebe der Vergleichsdrehzahl synchron ist. Es werden also über die an sich bekannten Vorschläge der Einschaltung von Minimal- oder auch von Maximalkupplungen hinaus bei Anwendung der erfindungsgemäßen Begrenzungskupplung für diese Zwecke beachtliche Vorteile erzielt. Diese Vorteile wirken sich im Telegraphenverkehr darin aus, daß eine Zeichenverstümmelung, die bei Übertragung von Zeichen während des Anlaufvorganges oft eintrat, mit Sicherheit vermieden wird. Patentansprüche: „

1. Vorrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahl von angetriebenen Wellen in einem durch eine untere und obere Drehzahl begrenzten Bereich, insbesondere für Synchronlaufwerke in Nachrichtenübermittlungs-, Tonwiedergabe- o. dgl. Einrichtungen, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier Reglerkupplungen mit ihnen gemeinsamen, der Fliehkraft unterworfenen, unmittelbar wirksamen Kupp lungsgliedern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (5), welche in bekannter Weise unter dem Zuge von Rückholfedern (4) stehen, in bezug auf die Antriebswelle (1), auf der sie sich bis zu der oberen Grenzdrehzahl abstützen, frei beweglich sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit länglichen Fliehgewichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfedern außerhalb des Schwerpunktes des Fliehgewichtes angreifen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polygon der Schwerpunkte in der Ebene der Federzugkräfte liegt (Abb. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Trommel in der Ebene der Bewegungsbahn der Fliehgewichte in regelmäßigen Abständen Ausnehmungen aufweist, die als Lochsirene mit dem Betriebszustande, der Kupplung abhängiger Tonhöhe wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen