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Vorrichtung zum Abbremsen von Zentrifugen Zentrifugen mit ihren außerordentlich
hohen Schwungmomenten und einem freien Auslauf in der Größenordnung von Stunden
bedürfen der Ausrüstung mit besonders wirkungsvollen und wegen der hohen Spielzahl
auch verschleißsicherer Bremsen. Aus der Vielzahl der bekannten Bremskonstruktionen
hat man sich bisher neben den mechanischen Bremsen der elektrischen, durch Schalten
des Antriebsmotors auf Gegenstrom wirksamen Bremsung bedient.
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Den mechanischen Bremsen haftet der Mangel an, daß die Bremsbeläge
schnell verschleißen und deshalb oft ausgewechselt werden müssen. Das erhöht die
Wartungskosten und ist weiter mit störenden Betriebsunterbrechungen verknüpft. Die
Gegenstrombremse hat den Nachteil, daß die Motoren wegen der hohen Beanspruchung
beim Bremsen besonders groll ausfallen. Diese Mängel kommen in Fortfall, wenn man
sich, wie dies die Erfindung vorschlägt, der elektrischen Wirbelstrombremsung bedient.
Da hier die Bremsung über einen in den Antrieb der Zentrifuge hineinverlegten Teil
der Bremse im Feld von Elektromagneten erfolgt, geht diese praktisch verschleißlos
vor sich, wobei ihre Stärke sich selbsttätig der Bewegungsgröße, d. h. der Drehzahl
des abzubremsenden Drehteils, hier einer eisernen Rundscheibe, anpaßt und dabei
weich und kurzzeitig diese und damit die Zentrifuge zum Stillstand bringt. Dabei
besteht noch neben dem Vorteil der Anwendung einer geringen Erregerenergie für die
Elektromagnete der Vorteil, daß nach eingetretenem Stillstand der Zentrifuge die
in voller Stärke wirksam werdende Zugkraft zwischen den beiden Bremsteilen für die
Feststellbremsung nutzbar gemacht werden kann.
Wenngleich, was durch.gegebene
Betriebsverhältnisse oder aus anderen Gründen bedingt sein kann, die Verwendung
von Wechselstrom als Arbeitsstrom für die Bremsung möglich ist, so ist. jedoch die
Gleichstromverwendung zu empfehlen; sie ermöglicht im Gegensatz zu wechselstromgespeisten
Elektromagneten die Benutzung einfachster Bauformen, und, was schon oben betont
wurde, geringer Erregerenergien, weshalb bei vorhandenem Wechselstrom die Zwischenschaltung
eines kleinen Umformeraggregates bzw. Gleichrichters vorgeschlagen wird, das für
die Erregung aller vorhandenen Bremsen zu bemessen ist. Die Wirbelstrombremse kann
in an sich bekannter Weise aus einem oder auch aus zwei Polkränzen bestehen, dem
oder denen eine fest mit dem Zentrifugenantrieb gekuppelte eiserne Drehscheibe zugeordnet
ist. Letztere kann unmittelbar auf die Zentrifugenwelle gesetzt sein; sie kann aber
auch, was den organischen Aufbau des Antriebs begünstigt, im Motorgehäuse, der Motorlaterne,
untergebracht sein.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in
den Abb. i, 2 und 3 schematisch dargestellt.
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Im wesentlichen wird die Bremse aus einer kreisförmigen Eisenplatte
i, die mit einer Metallplatte kombiniert sein kann und einem dieser zugeordneten
elektromagnetischen Polsystem gebildet. Letzteres besteht bei der Ausbildung nach
Abb. i aus der ruhenden, unterhalb der Scheibe i angeordneten Reihe von Elektromagneten
2, deren Polcharakter (Nord- oder Südpol) in der Kreisreihe von Pol zu Pol wechselt.
Die Eisenplatte i ist in den Antrieb der Zentrifuge verlegt, rotiert also während
des Laufes der Zentrifuge mit. Ein gleicher Polkranz, wie ihn Abb. i darstellt,
kann auch noch oberhalb der Scheibe i angeordnet werden. Auch kann ein weiteres
Polsystem den äußeren Umfang der Bremsscheibe beaufsthlagen, oder, was in Abb. 2
gezeigt ist, es kann auch der Polkranz gemäß Abb. i sich oberhalb der Scheibe i
befinden. Hier besteht die bereits erwähnte Möglichkeit (vgl. die axiale Verschiebbarkeit
der Scheibe i auf dem Vierkant 3 oder der Welle 4), die zur Abbremsung der Scheibe
i dienende Bremse als Feststellbremse nutzbar zu machen. Die Möglichkeit ist dadurch
gegeben, daß die zum Stillstand gekommene, also abgebremste Scheibe i magnetisch
an den Polkranz herangezogen wird und an diesen zur 'Haftung kommt.
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Bei der Abb. 3 ist die Scheibe von einer Ringspule umschlossen, wobei
die die Scheibe am Rande über- und unterfassenden Flanschen die Pole bilden.
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Die Wirkungsweise der Bremse ist bekannt; sie beruht auf dem in der
Eisenplatte entstehenden Hysterese- und Wirbelstromverlust, der diese Bremsung bewirkt
und durch Schließung des Arbeitsstromkreises für die Magnete wirksam wird. Im Interesse
kürzester Bremszeiten, und geringsten Raumbedarfes für die Bremse wird es oft erwünscht
sein, durch eine Art Kompoundierung der Bremse eine Anpassung der Charakteristiken
von Bremse und Zentrifuge zu erreichen. Um die Bremsleistung dem jeweiligen Energieinhalt
der Zentrifuge anzupassen, muß die Bremse bei hohen Drehzahlen stärker erregt werden
als bei den niedrigen. Dies kann- grobstufig erreicht werden durch Kurzschließen
oder Einschalten eines Widerstandes im Erregerkreis mittels eines Relais in Abhängigkeit
von der Drehzahl, bei halber Drehzahl beträgt der Energieinheit der Zentrifuge nur
noch 41 oder der Zeit. Eine kontinuierliche Änderung der Erregung kann erreicht
werden z. B. durch einen Tachometerdynamo, der in den Erregerkreis der Bremse eingeschaltet
wird.
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An bestimmte bauliche Formen ist die Erfindung nicht gebunden. Das
gilt z. B. insbesondere für die magnetische Feststellbremsung. Entgegen dem gezeichneten
Vorschlag sind auch Ausführungen denkbar, bei denen die Festlegung des Zentrifugenantriebes
unter Ausnutzung der magnetischen Zugkräfte bei Verwendung von Zwischengliedern
zwischen den Magneten und der Scheibe erfolgt. Auch die Ausbildungsmöglichkeiten
des elektromagnetischen Teiles der Bremse sind vielgestaltig. Mit Bezug auf die
Abb. 3 können auch zwei Ringspulen Anwendung finden, die die Wahl beliebig vieler
sich gegenüberliegender Pole ermöglicht. Hierdurch kann der elektrisch magnetisch
beaufschlagte Teil der Scheibe sehr groß gehalten werden. Versetzungen der Pole
gegeneinander, ungleiche Luftspalte, Nutung der Scheibe bzw. der Polschuhe sind
weitere Mittel zur Erhöhung der Bremsleistung. Die Nutung bringt auch noch eine
Vergrößerung der abkühlenden Fläche.