DE653540C - Fliehgewichtsschutzkupplung fuer elektromotorische Antriebe o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fliehgewichtsschutzkupplung für Antriebsmaschinen, vorzugsweise für elektromotorische Antriebe von Walzenstraßen, Förderbändern usw., und setzt Antriebsmotoren voraus, die beispielsweise wegen ihrer Nebenschlußcharakteristik auch bei völliger Entlastung . nicht durchgehen können oder durch bekannte Mittel gegen ein Durchgehen geschützt sind.

Bei elektromotrischem Antrieb von Walzenstraßen kommt es mitunter vor, daß sich einzelne Walzen sperren; der Motor steht dann unter voller Spannung still, so daß er leicht verbrennen kann. Besonders groß ist diese Gefahr, wenn der Motor in das Innere der Walze eingebaut ist, weil dann durch den Walzenmantel hindurch mangels Kühlluftumlaufs der Motor von dem glühenden WaIzblock stark erhitzt wird. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich bei anderen Antrieben.

Die Erfindung hat die Aufgabe, derartige Gefahren bei Sperrung des angetriebenen Teils zu verhüten. Zur Lösung dieser Aufgäbe macht, sie von einer Fliehgewichtskupplung Gebrauch, bei der ein Teil der Fliehgewichte mit dem Antrieb, der andere Teil mit dem Abtrieb verbunden ist. Während jedoch bei den bekannten Fliehgewichtskupplungen die Fliehgewichtssätze des Antriebs ebenso wie die Fliehgewichtssätze des Abtriebs im gleichen Sinne wirken, d. h. das Kupplungsmoment mit steigender Drehzahl dauernd zunimmt, ist bei der Fliehgewichtsschutzkupplung nach der Erfindung die An-Ordnung so getroffen, daß das Kupplungsmoment des mit dem Antrieb verbundenen Teils im Bereiche der Betriebsdrehzahl kleiner als das Lastmoment bzw. unwirksam und bei kleineren Drehzahlen bis zum Stillstand, herab dagegen größer als das Lastmoment ist. Das Kupplungsmoment des mit dem Abtrieb verbundenen Teils dagegen ist im Bereich der Betriebsdrehzahl größer als das Lastmoment und bei kleineren Drehzahlen bis zum Stillstand herab kleiner als das Lastmoment bzw. unwirksam.

Schließlich ist die Summe der beiden Kupplungsmomente mindestens in dem Drehzahlbereich, der unmittelbar unter der möglichen niedrigsten Betriebsdrehzahl liegt, kleiner als . das Motormoment, jedoch größer als das Lastmoment. Dadurch wird erreicht, daß bei auftretenden Betriebsstößen nur ein sehr kleiner Reibungswiderstand zu überwinden ist und damit eine äußerst rasche Trennung des angetriebenen Teils vom Antrieb zustande kommt.

Im Gegensatz dazu ist bei den bekannten Fliehgewichtskupplungen bei stoßweisen Überlastungen ein hohes Kupplungsmoment vorhanden, das dann sofort auf den Motor übertragen wird und meist zu einem Verbrennen der Wicklungen führt.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Karl Waimann in Nürnberg.

Nicht zu verwechseln ist schließlich die Fliehgewichtsschutzkupplung nach der Erfindung mit einer bekannten Fliehkraftschlupfkupplung, die aus einem ausschließlich mit dem Antrieb verbundenen Kniehebelsystein besteht. Auch das Kupplungsmoment dieser bekannten Fliehkraftschlupf kupplung nimmt naturgemäß zunächst mit wachsender Drehzahl zu, bis der gemeinsame Drehpunkt der ίο Fliehgewichte in gleicher Ebene mit den Anlenkpunkten der Kniehebel liegt. In dieser Stellung der Hebel ist das Kupplungsmoment am größten. Bei weiter steigender Drehzahl nimmt von dieser Stellung aus das Kupplungsmoment jedoch wieder ab.

Der wesentlichste Nachteil dieser Anordnung gegenüber der Fliehgewichtsschutzkupplung gemäß der Erfindung besteht darin, daß bei auftretenden Betriebsstößen in dem genannten Drehzahlbereich die Gewichtshebel erst diese kritisch gewordene Stelle des größten Kupplungsmomentes durchlaufen müssen, ehe der Änpreß druck der Mitnehmerklötze abnimmt und so eine Lösung des Antriebs yom Abtrieb ermöglicht wird.

Bei der Schutzkupplung nach der Erfindung dagegen wird bereits beim Einsetzen eines Betriebsstoßes und dem damit verbundenen Absinken der Drehzahl das Kupplungsmoment des Abtriebs kleiner als das Lastmoment, so daß fast eine sofortige Lösung des Abtriebs vom Antrieb erfolgt.

Die Erfindung soll an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Trommel mit eingebautem Motor,

die Fig. 2 ein Schaubild, daß die einzelnen Momente in Abhängigkeit von der Drehzahl darstellt.

ι ist das Motorgehäuse, 2 der Ständer, 3 der Läufer des Motors, 4 der etwa glockenartig nach einwärts gewölbte, der Kupplung 5 zugekehrte Lagerschild. Mit der Läuferwelle 6 ist die etwa kegelförmige Kupplungshälfte 7, mit der Abtriebswelle 8 die ebenfalls kegelförmige Kupplungshälfte 9 fest verbunden. Bei 10 sind an der Kupplungshälfte 7 die Fliehgewichte 11 gelagert, die durch Federn 12 entgegen der Fliehkraft gegen den kegelförmigen, mittleren Bereich 13 der Hälfte 9 gedrängt werden. In der Nähe des Randes sind mit der Kupplungshälfte 9 die Fliehgewichte 14 verbunden. Sie bestehen in bekannter Weise aus gelochten Klötzen, die durch Zwischenwände der Kupplungshälfte 9 gegen Tangentialverschiebung gesichert sind und entgegen der Fliehkraft durch eine durchlaufende Schraubenfeder 15 radial nach einwärts gedrängt werden. Die Welle 8 ist beispielsweise mit irgendeinem Vorgelege verbunden, dessen letztes Glied den durch 16 angedeuteten Rollenmantel antreibt. 17 ist die eine Stirnwand der Vorgelegekapsel. Das >;V-Ständergehäuse des Motors ist auf der einen /Seite über die Vorgelegekapsel und auf der ;i_;$en,deren Seite über irgendein Zwischenglied ^m'it den feststehenden Stirnzapfen der Rolle 16 verbunden. Da der Aufbau derartiger Rollen an sich bekannt ist, soll er hier nicht näher erläutert werden. Auch ist es für die Wirkungsweise der Kupplung gleichgültig, ob der Motor innerhalb oder außerhalb der Rolle angeordnet ist.

Die Wirkungsweise der Kupplung soll an Hand der Fdg. 2 mäher erläutert werden, in der in Abhängigkeit von der Drehzahl/z das. Mioitonruom-eint, Kurve 32, und die Kupplungsmomeinte, Kurven 110, 140 und 30, aufgetragen sind, während die Kurve 20 das Lastmoment wiedergibt. Dabei wird ein Asynchronmotor mit der synchronen Drehzahl n_s mit dem Kippmoment K vorausgesetzt. Die Fliehgewichte 11 mit ihren Federn, die mit dem Antrieb verbunden sind, sind derart abgeglichen, daß sich ein Kupplungsmoment nach der .Kurve 110 ergibt, das im Bereiche der Betriebsdrehzahl c verschwindet und im Bereich der kleineren Drehzahl α bis zum Stillstand herab' größer als das durch die go Kurve 20 angegebene Lastmoment ist. Im Zwischenbereich b liegt das Kupplungsmoment unterhalb des Lastmomentes.

Die mit dem Abtrieb verbundenen Fliehgewichte 14 und ihre Federn sind derart abgestimmt, daß sich das durch die Kurve 140 dargestellte Kupplungsmoment ergibt. Dieses ist im Bereich c der Betriebsdrehzahl größer als das Lastmoment, Kurve 20, nimmt in dem Zwischenbereich & rasch ab und ist in dem Bereich α der kleineren Drehzahlen bis zum Stillstand herab kleiner als das Lastmoment bzw. gleich Null. Die Summe der beiden Kupplungsmomente, die durch die stark ausgezogene Kurve 30 dargestellt ist, ist zum mindesten in dem unmittelbar auf dem Bereich c der BetriebsdrehzahJ folgenden Bereich kleiner als das Motormoment, insbesondere kleiner als das Kippmoment K.

Der Anlauf spielt sich folgendermaßen ab: no Beim Stillstand sind die Fliehgewichte 11 durch die Federn 12 fest gegen den Teil 13 gedrückt, das Kupplungsmoment überwiegt das Lastmoment, und da auch das Motormoment größer ist als das Lastmoment, wird die Welle 8 von der Ankerwelle 6 mitgenommen. Sobald etwa ein Drittel der synchronen Drehzahl erreicht ist, beginnen sich die Gewichte 14 an dem Teil 7 !anzulegen; ein Schleifen findet nicht statt, da ja durch die Ge- wichte 11 die beiden Kupplungshälften 7 und 9 mit einem das Lastmoment übersteigenden

Kupplungsmoment gekuppelt sind. Beim weiteren Anstieg der Drehzahl wird nun das durch die Teile ii ausgeübte Kupplungsmoment mehr und mehr durch die Teile 14 übernommen, und zwar derart, daß die Summe der Kupplungsmomente beider Teile stets größer als das Lastmoment ist.

Sobald sich die Drehzahl dem Bereich c der Betriebsdrehzahlen nähert, beginnen sich die Fliehgewichte 11 von dem Teil 13 abzuheben, und die gesamte Kupplungskraft wird nunmehr durch die Teile 14 übernommen. Damit ist der Anlaufvorgang beendet. Beim Auslaufvorgang folgen die beschriebenen Stufen in umgekehrter Reihenfolge aufeinander.

Wird nach dem Anlaufen die angetriebene Trommel aus irgendwelchen Gründen gesperrt oder sehr stark abgebremst, dann sinkt die Drehzahl des Motors und der Trommel.

Sobald sie den Bereich c der Betriebsdrehzahl zu unterschreiten beginnt, fangen die Kupplungsgewichte 14 auf dem Teil 7 zu gleiten an, da in diesem Drehzahlbereich das Motormoment das Kupplungsmoment überwiegt und wegen Sperrung oder Bremsung der Trommel das Lastmoment über dem Kupplungsmoment liegen wird. Infolgedessen wird die Drehzahl der mit dem Abtrieb verbundenen Kupplungshälfte 9 verhältnismäßig rasch unter dieDreh- zahl der mit dem Motor gekuppelten Hälfte 7 absinken. Das hat nun wieder zur Folge, daß das Kupplungsmoment der mit dem Abtrieb verbundenen Gewichte 14 rasch nach der Kurve 140 abfällt. Der Motor wird dadurch entlastet, seine Drehzahl steigt an; infolgedessen fällt das Kupplungsmoment der mit dem Motor verbundenen Fliehgewichte 11, falls diese überhaupt mit dem Teil 13 in Berührung kommen sollten, rasch nach der Kurve 110 bis auf Null ab. Der Motor ist damit vollkommen von der Trommel abgekuppelt und läuft leer. Ist, wie üblich, mit dem Motor ein kräftiger Ventilator verbunden, der zwischen dem Trommelmantel und dem Motorgehäuse einerseits, .im Innern des Gehäuses anderseits einen Kühlluftstrom jagt, so wird der Motor auch bei festgehaltener Trommel kräftig gekühlt, und zwar auch dann, wenn die Trommel durch den glühenden Block geheizt wird. Sobald die Sperrung der Trommel beseitigt ist, kann durch Abschalten und Wiederanlassen des Motors die Trommel wieder in Gang gesetzt werden.
Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der geschilderten Wirkungsweise. Die in Fig. ι dargestellte Konstruktion bietet ferner den Vorteil, daß die Kupplung 5, die in die Einbuchtung des Motorlagerschildes 4 greift, nur sehr wenig Platz beansprucht und die Baulänge praktisch nicht vergrößert. Auch liegen die Fliehgewichte 11, 14 und die Schleifflächen der Kupplungshälften sehr weit vom Motorlager ab, es kann deshalb die durch die Kupplungsreibung erzielte Wärme überhaupt nicht oder nur sehr langsam zum Motor-"lager gelangen. Eine Überhitzung des Lagers wird somit vermieden, besonders auch deshalb, weil das Schleifen der Fliehgewichte nur kurzzeitig vor der Selbstentkupplung des Motors auftritt. Unter Umständen kann über die Kupplung noch ein vom Motor angetriebener Kühlluftstrom geblasen werden.

Die gleichen oder ähnlichen Kupplungskonstruktionen können überall dort verwendet werden, wo mit Sperrungen oder starken Abbremsungen des angetriebenen Teils zu rechnen ist, beispielsweise auch bei Stauchmotoren für Widerstandsschweißmaschinen. Hier würde sich der Stauchmotor selbsttätig abkuppeln, sobald beim Zusammenstauchen der zu verschweißenden Werkstücke der Bewegungswiderstand über eine bestimmte Grenze anwächst.

Claims (4)

Patentansprüche: *>

1. Fliehgewichtsschutzkupplung für elektromotorische Antriebe o. dgl., insbesondere für Asynchronmotoren zum Antrieb von W^Talzenstraßen, Förderbändern usw., bei der ein Teil der Fliehgewichte mit dem Antrieb, der andere Teil mit dem Abtrieb verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmoment des mit dem Antrieb verbundenen Teils im Bereich der Betriebsdrehzahl kleiner als das Lastmoment bzw. unwirksam und bei kleineren Drehzahlen bis zum Stillstand herab dagegen· größer als das Lastmoment ist, während das Kupplungsmoment des mit dem Abtrieb verbundenen Teils im Bereich der Betriebsdrehzahl größer als das Lastmoment und bei kleineren Drehzahlen bis zum Stillstand herab dagegen kleiner als das Lastmoment bzw. unwirksam ist, wobei die Summe der beiden ' Kupplungsmomente mindestens in dem Drehzahlbereich, der unmittelbar unter der möglichen niedrigsten Betriebsdrehzahl liegt, kleiner als das Motormoment, jedoch größer als das Lastmoment ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kippdrehzahl des Motors die Summe der beiden Kupplungsmomente kleiner als das Kippmoment des Motors ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 für den Einbau in Elektrorollen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungshälften, zum mindesten die dem Motor zügekehrte Hälfte, etwa Kegelform haben, und daß der eine Teil der Fliehgewichte am

G53040

mittleren Teil des Kegelmantels, der andere Teil am Außenrand desselben angeordnet ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch der der Kupplung zugekehrte Lagerschild des Motors etwa kegelförmig ist oder zum mindesten eine Einbuchtung in der Lagernähe hat, in die die mit dem Motor verbundene Kupplungshälfte ragt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen