DE7530596U - Hydra ulischer Drehmomentbegrenzer

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Description

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DE7530596U

Publication number: DE7530596U
Application number: DE7530596U
Authority: DE
Original assignee: Nv Kempense Steenkolenmijnen Houthalen (belgien)
Current assignee: Nv Kempense Steenkolenmijnen Houthalen (belgien)
Priority date: 1975-03-03
Publication date: 1976-02-05

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DK. ANDRIlJEmKl

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¹-DR-JNG. ΗΟλΚΕ

DIPL-LN-G. GESTHÜYSEN

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43 ESSEN, IHEATERPLATZ ,

N.V. KEMPENSE STEENKOLENMIJNEN, gevestigd Grote Baan 27, 3530 Houthalen (Belgien)

"Hydraulische Drehmomentbegrenzer"

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Drehmomentbegrenzer, in anderen Worten eine Vorrichtung, die dafür sorgt, dass beim Erreichen eines vorgegebenen, höchstzulässigen Drehmoments während des Ubertragungsvorgangs die übertragung automatisch ausschaltet und damit Bruchschäden an Maschinenteilen vermieden werden.

Solche Drehmomentbegrenzer können bei vielerlei

Maschinen und Antrieben eingesetzt werden. Als spezielles Anwendungsgebiet kann jedoch die Bruchsicherung der Kohlenhobelkette und des Kohlenhobelantriebs sowie der Kette und.-des Abtriebs' von gepanzerten Förderanlagen in Gruben betrachtet werden. Die bis heute bekannten Drehmomentbegrenzer arbeiten insgesamt mechanisch und bestehen aus einer sogenannten Bruchbolzensicherung, d.h. dass an einer bestimmten Stelle zwei Bestandteile einer Maschine mit präzise berechneten und ausgebildeten Bruchbolzen so zusammengefügt werden, dass diese Beizen beim Erreichen des höchstzulässigen Ubertragungsmoments brechen und damit der Antrieb ohne Bruchschäden an der Maschine unterbrochen wird.

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Nachteile, zu denen als wichtigster der Gestehungspreis du Bruchbolzen gezählt werden muss, bei deren Fertigung die Präzision der Abmessungen und die peinlich genaue Ausführung ein wichtige Rolle spielen; hinzu kommt die Veränderlichkeit des höchstzulässigen Ubertragungsmoments, das vom jeweiligen Ermüdungsgrads und/oder vom bereits teilweisen Verschleisszustand des Bruchbolzens abhängt; dann auch der Zeitverlust beim Einbringen neuer Bruchbolzen; die Unfallgefahr für die Arbeitskraft, welche die neuen Bruchbolzen einbauen muss, usw.

Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung einen hydraulischen Drehmomentbegrenzer, der die vorerwähnten und weiteren Nachteile der bekannten mechanischen Frehmomentbegrenzer ausschliesst.

Die wichtigsten Vorzüge dieses hydraulischen Drehmomentbegrenzers sind:

- das höchstzulässige Ubertragungsmoment bleibt stets konstant;

- das höchstzulässige Ubertragungsmoment ist verstellbar;

- das erneute Zusammenkoppeln des antreibenden mit dem angetriebenen Maschinenteil lässt sich nach dem Eingreifen des Drehmomentsbegrenzers sehr rasch, einfach und sicher bewerkstelligen;

- das erneute Zusammenkoppeln des antreibenden mit dem angetriebenen Maschinenteil lässt sich durch Fernsteuerung bewerkstelligen.

Der erfindungsgemässe hydraulische Drehmomentbegrenzer mit den vorerwähnten und weiteren Vorzügen besteht zu diesem Zweck im wesentlichen aus einem radialen Qlz-ylinder mit Kolben als Teil einer ersten Partie des Drehmomentbegrenzers, beispielsweise

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der antreibenden Partie des Drehmomentbegrenzers j hinzu koir at in Verbindung mit dem vorerwähnten Olzylinder·, und zwar hinter dessen Kolben eine Zuleitung, beziehungsweise Ableitung für das unter Druck stehenden 01; in der vorerwähnten Zuleitung befindet sich ein Rückschlagventil 5 in der vorerwähnten Ableitung befindet sich ein Überdruckventil; in Verbindung mit der zweiten Partie des Drehmomentbegrenzers, beispielsweise mit der angetriebenen Partie, ein Vorsprung und zwischen diesem und dem freien Ende des vorerwähnten Kolbens ein Zwischenteil, durch das die auf den Kolben ausgeübten Kräfte radial auf diesen letzteren wirken können .

Der vorgeschlagene hydraulische Drehmomentbegrenzer sorgt für die komplette Unterbrechung der Kopplung zwischen einem Antrieb und dem angetriebenen Teil, und zwar durch das plötzliche Entweichen einer Flüssigkeit beim Erreichen eines vorgegebenen Flüssigkeitsdrucks.

Zweckdienlich ausgebildete Berührungsflächen an de ν Innenseite des antreibenden Rings drücken gegen eine oder mehrere Rollen im angetriebenen Ring, und zwar in eienm Winkel von etv;a 45^C sodass eine Uberbelastung die Kopplung sofort und komplett unterbricht.

Die tangentialen Komponenten an diesen Rollen werden mechanisch, jedoch reibungslos durch ein Roll- oder Scharniersystem aufgefangen.

Die radialen Komponenten an diesen Rollen werden durch die Flüssigkeit unter den verschiedenen Kolben aufgefangen. Diese Kolben sind radial unter jeder Rolle im angetriebenen Ring eingebaut. Die Kraft wird gleichmässig auf sämtliche Kolben

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verteilt weil die Zylinder kommunizierend sind.

Bei Uberbelastung wird die Flüssigkeit sehr rasch durch das überdruckventil in einen Flüssigkeitsbehälter abgeführt. Durch Fernsteuerung lässt sich dann im eventuell eingebauten Flüssigkeitsbehälter ein gewisser Druck entwickeln und damit die Kopplung für beide Drehrichtungen wieder herstellen. Die Kraft des Übertragungsmoments hängt von der Gesamtfläche des Kolbens und vom Einstelldruck des Überdruckventils ab. Zur besseren Darstellung der kennzeichnenden Eigenschaften der Erfindung wird nachstehend als Beispiel und ohne einschränkende Absicht die vorgezogene Ausführungsform eines erfindungsgemässen Drehmomentbegrenzers beschrieben, und zwar mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen:

Abbildung 1 zeigt die Schnittebene der Grundzeichnung eines erfindungsgemässen Drehmomentbegrenzers;

Abbildung 2 zeigt eine Seitenansicht mit teilweise Schnittebene der Ausführung eines erfindungsgemässen Drehmomentbegrenzers, bei der das Prinzip gemSss Darstellung in Abbildung benutzt wird;

Abbildung 3 zeigr einen Schnitt gemäss Linie III-III der Abbildung 2;

Abbildung U zeigt im vergrösserten Massstab die in Abbildung 3 mit F4 angezeigte Partie.

Die Abbildung 1 zeigt die schematische Darstellung eines erfindungsgemässen hydraulischen Drehmomentbegrenzers, wobei dieser Drehmomentbegrenzer hauptsächlich aus einer antreibenden Partie 1 und einer angetriebenen Partie 2 besteht. Die antreibende Partie 1 besteht im vorliegenden Fall aus einem

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zylinderförmigen Körper, in dem an einer bestimmten Stelle eine radiale Kammer 3 vorgesehen ist, in der sich ein Kolben 4 bewegen kann. Dieser Kolben 4 arbeitet am freien Ende zusammen aiit einem Hebel 5, der über Spindeln 6 bzw. 7 in länglichen Löchern 8 bzw.

9 gehalten wird.

Der Hebel 5 zeigt in der Mitte vorzugsweise ein zylinderförmige Partie auf, die, einerseits, mit dem freien Ends des Kolbens 4 zusammenarbeitet und, andererseits, mit einem Vorsprung

10 zusammenarbeiten kann, der sich an der Innenwand des angetriebenen Teils 2 befindet. Der Vorsprung 10 ist vorzugsweise abgerundet.

• Die vorerwähnte Kammer 3 steht über zwei Leitungen 11 bzw. 12 in Verbindung mit einer Olzuleitung 13, die beispielsweise von einem axialen Loch in der Welle der antreibenden Partie 1 gebildet wird, wobei sich in den Leitungen 11 bzw. 12 ein sogenanntes Überdruckventil IU und ein sogenanntes Überdruckventil 15befinden.

Die Arbeitsweise eines solchen Drehmomentbegrenzers ist sehr einfach und lautet wie folgt.

Aus der Leitung 13 wird unter Druck stehendes 01 durch das Rückschlagventil 15 in den Raum 3 geführt, wobei das Abfliessen dieses 01s bis zu einem bestimmten Druck vom Ventil 14 verhindert wird während das Rückschlagventil 15 dafür soigt, dass kein 01 durch die Leitung 12 zurückfliessen kann. Das in die Kammer 3 geführte 01 bewirkt eine Verschiebung d^s Kolbens U, der damit gegen den Hebel 5 drückt und so diesen Hebel, falls der Zylinder dies zulässt, nach aussen drückt. Beim Drehen der Partie 1 erreicht man damit, dass der Hebel 5 mit seiner zen-

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tralen und abgerundeten Verdickung im Weg des Vorsprungs 10 der angetriebenen Partie 2 steht, wodurch dann diese angetriebene Partie 2 in der Bewegung der Partie 1 mitgenommen wird, und zwar ist dabei offensichtlich, dass die Frehrichtung der Partie 1 und damit die Drehrichtung der Partie 2 sowohl dem Uhrzeigersinn als auch dem entgegengesetzten Uhrzeigersinn entsprechen kann.

_ . Trifft nun das angetriebene Teil 2 aus einem bestimmten Grund auf einen übermässig hohen Widerstand, dann wird die Umfangskraft an diesem Teil 2 grosser und die auf den Vorsprung 10 am Hebel 5 ausgeübte Kraft steigt entsprechend. Die Konstruktion des erfindungsg-amässen Drehmomentbegrenz sr s sorgt dafür ,dass diese Kraft am Kolben U einen praktisch radialen Druck ausübt während der Hebel 5 einer Zugbelastung unterliegt, und dabei · ist zu beachten, dass dadurch die zeitlichen Komponenten des Kolbens an der Wand der Kammer 3 sehr geringfügig sind - also nur geringe oder keine abnormale Abnutzung - während .der Hebel 5 dann in leichterer Gestaltung ausgeführt weiden kann, wenn er einer Druckbelastung unterworfen wird., wobei zugleichder Einfluss der Reibungskräfte der Rollen am Kolben möglichst gering ist. Gleichzeitig wird damit vermieden, dass die Rollen. infolge dieser Reibung selbstbremscnd werden können.

Die Konstruktion des Hebels 5 ist nämlich so gestaltet, dass die Achse 6 oder 7 des unbelasteten Arms des Hebels sich mitti.g im länglichen Loch 8 oder 9 befindet, wodurch sich diese Achse praktisch ohne Reibung bewegen kann und nicht am Kräftespiel teilnimmt. Dis tangentialen Kräfte können eventuell auch durch Rollen aufgefangen v;erden, die gegen eine senkrechte Rille drücken.

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Die am Kolben 4 bewirkte Druckkraft verursacht einem Druckansrieb beim 01 in der Kammer 3, und zwar bis das Überdruckventil 14 bei einem festgesetzten Druck öffnet, der mit einer bestimmten Umfassungskraft an Teil 2 übereinstimmt. Dadurch strömt das 01 durch dieses Ventil 14 ab und der Kolben kann sich radial nach innen bewegen sodass der Hebel 5 sich vom Virsprung 10 löst und damit die Teile 1 und 2 losgekoppelt sind. Bruchschäden an Maschinenteilen werden damit vermieden und die Kopplung Ii⁵SSt sich mühelos wieder herstellen indem man erneut 01 in die Kanuner 3 führt.

Offensichtlich erhält man damit einen sehr einfachen Drehmomentbegrenzer, den man nach seinem Inkrafttreten mühelos und in kürzester Zeit ohne Kosten wieder in Einsatzbereitschaft verbringen kann.

Die Abbildungen 2 bis 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der das in der Abbildung 1 dargestellte Prinzip angewendet worden i^t. Im vorliegenden Fall sind vier Kolben 4 und eine gleiche Anzahl Hebel 5 vorgesehen, die jeweils mit einem Vorsprung im Teil 2 zusammenarbeiten können, wobei dieser Vorsprung im vorliegenden Fall aus ener Rolle 16 besteht, die zweckdienlich im Teil 2 befestigt ist. Die Hebel 5 bestehen im vorliegenden Fall aus zwei Teilen 51 bzw. 52, die in ihrer höchstliegenden Partie mit einer Spindel 17 ausgestattet sind, an der frei drehbar eine Buchse aufgebracht ist, die mit einer Rolle 16 zusammenarbeiten kann.

Im vorliegenden Fall münden die Leitungen 12 ebenfalls in die Leitung 13, die in der Antriebswelle durch eine Axialbohrung 19 verlän£2rt wird,· wobei in der Mündung der Leitung 13 das

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vorerwähnte Rückschlagventil 15 sitzt. Dieses Ventil besteht, wie bekannte, hauptsächlich aus einem Ventilsitz 20 mit dem eine

21 zusammenarbeitet, wobei diese letztere durch Feder 22 gegen ihren Sitz gedrückt wird.

Pas Überdruckventil IU ist konventionell ausgeführt und Wird wie das vorerwähnte Rückschlagventil 15 nur kurz baschriefc§Ai Es besteht hauptsächlich aus einem Hohlraum 23, in dem . eich,Gas, beispielsweise Stickstoff, unter einem Druck befindet, der deinjej\igen entspricht, bei dem das Überdruckventil öffnen ßu.8§, in anderer. Worten, der mit dem höchstzulässigen UbertragungSfr.Qment übereinstimmt.

Pieser Raum 23 lässt sich mit Hilfe eines Rückschlagventil? 2U füllen und entleeren.

Pie Abdichtung der Kammer 23 wird ausserdem durch eine Dichtungshaube 2 5 gewährleistet, unter der sich eine Scheibe 2_5 befindet. Unter dieser Scheibe 26 befindet sich ein Ring 27,der ßii'fc Ausnahme eines kleinen ringförmigen Raums 2 8 auf ein zentrales Teil des Körpers des Überdruckventils passt, wobei zwischen diesem Ring 27 und dem zentralen Körper ein ringförmiger RäUQ 29 ausgespart bleibt, der über einen oder mehrere Durchgänge 30 mit der vorerwähnten Bohrung 19 in Verbindung steht. Pie vorerwähnten Leitungen 11 schliesslich sind im zentralen Körper des Überdruckventils angebracht.

Auch in diesem Fall werden dann, wenn das Teil 2, beispielsweise eine Riemenscheibe, ein Kettenrad, eine Kettennuss ©d.e.r dergleichen, einem übermässigen Widerstand begegnet, der zum Bruch eines bestimmten Maschinenteils fühen kann, die ver- §e.h_ie.d.en.en Hebel 5 durch Einwirkung der Rollen 16 auf die

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Buchsen 18 die verschiedenen Kolben 4 zur Mitte der Vorrichtung drücken, wodurch das 01 über Durchgang 31 und Raum 32 unter hohem Druck auf die Scheibe 26 einwirken kann, welche dadurch, und wenn der Druck grosser wird als der Druck in der Kammer 23, so verbogen wird wie die gestrichelte Linie in Abbiddung u, aufzeigt. Damit bewirkt man, dass das 01 unter hohem Druck durch Raum 32 " und unter der Scheibe 2 6 hindurch in den ringförmigen Raum 28 gelangt und dann durch den ringförmigen Raum 2 9 und den Durchgang bzw. die Durchgänge 30 in die ursprüngliche Zuleitung 19 zurückfliesst. ' ..:■■·

Sobald dieses 01 abgeführt ist, kehrt das überdruckventil in seine anfängliche Stellung zurück, und zwar unter dem Druckeinfluss des Gases, das sich in der Kammer 23 befindet, sodasε beim Beseitigen des Widerstands am Teil 2 durch einfache Zufuhr von 01 über die leitung 19 und das Rückschlagventil 15 die verschiedenen Zylinder 4 erneut radial nach aussen gedrückt * werden können, und damit die verschiedenen Hebel 5 jeweils wieder in Berührung mit einer Rolle 16 stehen. '"'.'■'

Es ist offensichtlich, dass die Zahl der Zylinder 4 bzw. der Hebel 5 und der Rollen 16 den jeweiligen Bedürfnissen und Anforderungen angepasst werden kann. Ausserdem bleibt die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht auf die als Beispiel beschriebene und auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellte Ausführung beschränkt, denn ein oolcher hydraulischer Drehmomentbegrenzer kann in vielerlei Formen und Abmessungen verwirklicht werden ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

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Bruchbolzensicherung

verschiedene

ANSPRUCHE

. „ 1.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer, dadurch gekennzeichnet, dass er hauptsächlich aus mindestens einem radialen Zylinder (3) mit Kolben (4) besteht, der Teil eiuer ersten Partie des Drehmomentbegrenzers ist, beispielsweise der antreibenden Partie des Drehmomentbegrenzsrs; hinzu kommt in Verbindung mit dem vorerwähnten Zylinder (3), und zwar hinter dessen Kolben (4) eine Zuleitung (12) beziehungsweise Ableitung (11) für das unter Druck stehende 01; in der vorerwähnten Zuleitung befindet sich ein Rückschlagventil (15); in der vorerwähnten Ableitung befindet sich ein Überdruckventil· (14); in Verbindung mit der zweiten Partie des Drehmomentbegrenzers, beispielsweise mit der angetriebenen Partie, ein Vorsprung (10) und zwischen diesem letzteren und dem freien Ende des vorerwähnten Kolbens (4) ein Zwischenteil (5), durch das die auf den Kolben (4) einwirkenden Kräfte axial auf diesen aufgebracht werden können.
2.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Olzylinder aus einer radialen Bohrung (3) im antreibenden Teil des Drehmomentbegrenzers besteht, wobei hinter dem Kolben (4), im Zylinderraum (3), eine Leitung (12) ausmündet, öie aus einer gemeinsamen Leitung (13) abzweigt, und zwar zwischen dem vorerwähnten Rückschlag- · ventil (15) und dem vorerwähnten Überdruckventil (14).
3 ο- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (15) unmittelbar in die Zuleitung (13) eingebaut ist, wobei diese letztere aus einer axialen Bohrung in der Antriebswelle des

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L^ehmomentbegrenzers besteht. ί
4.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (I¹O mit einer geeigneten Leitung oder geeigneten Leitungen (30) verbunden ist, welche die Ableitung des 01s aus dem vorerwähnten Zylinder (3) ermöglichen, sobald auf dieses Jl ein Druck ausgebübt wird, der grosser ist als derjenige des Überdruckventils (IU).
5.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorerwähnte Vorsprung (10) abgerundet ist.
6,- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorerwähnten Vorsprung (10) aus einer Rolle (16) besteht.
7.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dds Zwischenteil zwischen dem freien Ende des Kolbens und dem vorerwähnten Vorsprung aus einer Rolle in einem Hebel oder aus einer Rolle besteht, deren tangentiale Komponenten in einer Rille aufgefangen werden und die am Teil befestigt ist, in dem der Flüssigkeitszylinder eingebaut ist.
8.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorerwähnten Hebel in der Mitte auf dem freien Ende des betreffenden Kolbens (¹O ruht, während seine parallel am Zylinder verstellbaren Enden an dem Teil befestigt sind, in dem dieser Zylinder (3) eingebaut ist.
9.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach Anspruch

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8, dadurch gekennzeichnet, dass der vorerwähnte Hebel in der Mitte eine zylinderförmige Partie (17) aufzeigt, die, einerseits, mit dem freien Ende des betreffenden Kolbens (4) und, andererseits, mit dem betreffenden Vorsprung (10) Zusammenarbeit.-
10,- Hydrnulischer Drehmomentbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dczs der vorerwähnte Hebel zwei Arme gleicher Länge (51-52) aufzeigt, die im Verhältnis zueinander einen stumpfen Winkel bilden.
11.- Hydraulischer Drehmomentbegrenzer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorerwähnte Hebel an jedem Ende mit einer Spindel (6-7) ausgestattet ist, die mit einem Länglichen Loch (8-9) zusammenarbeitet, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Kolbens (U) verläuft, der mit diesem Hebel zusammenarbsitet-

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