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Bremseinrichtung, z. B. für Winden Der Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist eine Bremse, die für verschiedene abzubremsende Maschinen, insbesondere
für Winden, verwendet werden kann.
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Der Vorgang des Bremsens besteht fast ausschließlich darin, daß Energie
der Bewegung in Wärme umgewandelt wird. Das geschieht auf mechanischem oder hydraulischem
oder auch auf pneumatischem Weg.
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Mechanische Bremsen an drehenden Maschinenteilen bestehen meist aus
drehenden Scheiben, an die Körper (Bremsklötze oder Bremsbänder usw.) angepreßt
werden. Die hierbei vernichtete Leistung erwärmt die Bremsscheibe, den Bremsbelag'
und andere Teile, die mit ihnen verbunden sind. Handelt es sich hierbei nur um kleine
Bremsleistungen, so ist diese Erwärmung nicht störend; kommen aber große Bremsleistungen
in Frage, so ist die Wärmeabfuhr schwierig. Die reibenden Teile werden dann heiß,
der Verschleiß der teuren Bremsbeläge ist groß, und es kann auch Funkenbildung auftreten,
die z. B. bei Bergwerksmaschinen eine gewisse Gefahr darstellt. Luft- oder Wasserkühlung
der Bremsteile können diese Schwierigkeiten zwar verbessern, aber nicht ganz beseitigen.
Die Bremsleistung muß immer in Form von Wärme abgeführt werden, und zwar an einer
Stelle, die technisch oft ungünstig ist, nämlich an der Bremsscheibe selbst.
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Man ist deshalb dazu übergegangen, für große Bremsleistungen hydraulische
Bremsen zu verwenden. Hierbei wird die Bremsleistung durch Flüssigkeitsreibung vernichtet;
die Flüssigkeit kann dann leicht an geeigneter Stelle wieder auf die
Ausgangstemperatur
gebracht werden. Dieses Verfahren ist also bezüglich der Wärmeabfuhr recht günstig.
Die hydraulischen Bremsen haben aber den Nachteil, daß ihre Wirkung der dritten
Potenz der Drehzahl proportional ist. Die hydraulische Bremse ist darum eigentlich
eher ein Drehzahlregler. Übergroße Geschwindigkeiten lassen sich mit ihr leicht
verhindern, aber bei kleinen Geschwindigkeiten hört ihre Wirkung nahezu auf. Sie
muß darum meist doch noch mit einer mechanischen Bremse kombiniert werden.
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Große Leistungen unter Vermeidung yon erheblichein Materialverschleiß
leicht und regelbar abzubremsen, ist die Aufgabe der hier vorgeschlagenen Bremsvorrichtung.
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Kennzeichnend hierfür ist, daß zwischen eine abzubremsende Maschine,
z. B. eine Winde, und die dazugehörige Bremse ein vorzugsweise in Öl laufendes Umlaufrädergetriebe
zwischengeschaltet wird, das eine hohe Scheinleistung hat und daher beim Anziehen
der Bremse entsprechend dem Getriebewirkungsgrad einen Teil der dann auftretenden
Scheinleistung in Wärme umsetzt, der so groß ist, daß die an der Bremsscheibe auftretende
Wärmemenge gegen früher erheblich vermindert wird. Die Erkenntnisse über die Scheinleistung
sind in der Literatur bereits in umfassender Weise behandelt worden und bekannt.
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Um die Abbremsung -durch Hinzuziehung der Scheinleistung zu erreichen,
wird ein Zahnradgetriebe derartig geschaltet, daß die Regelung, wie bei mechanischen
Bremsen üblich, durch einen Handhebel bewerkstelligt wird,ider auf eine drehende
Bremsscheibe einen Druck ausübt. Für diese Regelung ist aber nur ein Bruchteil der
gesamten Bremsleistung nötig, denn der Hauptteil der Wärme wird im Zahnradgetriebe
abgegeben, das seinerseits ein Ölbad erwärmt. Dieses wird dann in irgendeiner bekannten
Weise rückgekühlt. Hierbei wird die örtliche übermäßige Erhitzung der Bremsscheibe
vermieden, und damit können auch sehr große Leistungen genau regelbar und schlagwettersicher
abgebremst werden.
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Zur Veranschaulichung der Arbeitsweise und der Konstruktion der vorgeschlagenen
Bremse dienen die Abbildungen. Sie sind stark vereinfacht und schematisiert und
sollen nur als ein Beispiel der vielen Ausführungsmöglichkeiten dienen.
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Die Abbildung zeigt rechts eine Bremse der vorgeschlagenen Art, links
eine Bremse der bisher üblichen Art an einer Winde.
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Hierin bedeuten i Trommel, 2 Seil, 3 Welle, mit der Bremsscheibe 4
und dem Zahnrad 5 fest verbunden, der Antrieb erfolgt von links, z. B. über eine
nicht eingezeichnete Kupplung" 4 Bremsscheibe, 5 Zahnrad, 6 bis 12 Rahmen, der die
Lager trägt in denen die Wellen gelagert sind, 13 Welle, fest verbunden mit den
Zahnrädern 14, 15, 16, 14 bis 16 Zahnräder, 17 Zahnradritzel, um den fest gelagerten
Zapfen 2o bzw. 21 -drehbar, 18 Zahnradritzel, um die Zapfen 22 drehbar, i9 Drehkörper
mit zwei Innenverzahnungen, von denen die eine mit dem Zalinradritze117, die andere
mit dem Zahnradritzel i8 kämmt, 20, 21 Zapfen, im Rahmen 9 fest verankert,
22, 23 Zapfen, mit der Bremswelle 24 fest verbunden, 24 Bremswelle, mit der
Bremsscheibe 25 fest verbunden, 25 Bremsscheibe, 26 Bremshebel, der Übersichtlichkeit
halber um 9o° gedreht, mit dem Bremsklotz 29 fest verbunden, 27 Bremshebel wie 26,
jedoch mit dem Bremsklotz 28 fest verbunden, 28, 29 Bremsklötze, Q Last, P1 und
P2 Bremsbetätigungskräfte.
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Bei der bisher üblichen Art von mechanischen Bremsen wäre durch die
Kraft P1 mittels Bremsliebe127 über den Bremsklotz 28 die Bremsscheibe4 abzubremsen,
wenn die Last Q durch das Seil 2 über die Trommel i die Welle 3 dreht.
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Bei der neu vorgeschlagenen Bremse ist die Anordnung so, wie der rechte
Teil der Abbildung zeigt.
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Durch die Welle 3 wird über die Zahnräder 5 und 14 die Welle 13 in
Drehung versetzt und damit auch die Zahnräder 15 und 16, die bei diesem Beispiel
gleichen Durchmesser haben; ist der Durchmesser des Zahnradritzels 18 etwas größer
als der des Zahnradritzels 17, so dreht sich die Bremswelle 24 langsam trotz hoher
Drehzahl der Welle 13. In diesem Getriebe treten demnach in bekannter Weise große
Scheinleistungen auf, die sich aber entgegenwirken. Die Größe dieser Scheinleistungen
hängt einerseits von der Drehzahl der Welle 13, andererseits aber auch von der regelbaren
Bremskraft P2 ab. Die Scheinleistungen können also durch den Bremshebel 26, z. B.
von Hand, je nach Wunsch bemessen werden.
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Die gesamteReibung dieses Umlauf rädergetriebes hängt aber nicht von
der durchgehenden Leistung, sondern von der im Getriebe umlaufenden Scheinleistung
ab.
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Ist der Bremshebel 26 gelüftet, so ist die Scheinleistung unerheblich,
und das Getriebe übt keine Bremswirkung aus. Wird der Bremshebel 26 angezogen,
so entsteht eine Scheinleistung von dem Mehrfachen der Bremsleistung an der Bremsscheibe
25, und ein gewisser Prozentsatz hiervon wird durch die Getriebereibung in Wärme
umgesetzt. Diese Wärme geht in das Öl über und fließt von hier durch dien Drehkörper
i9 nach außen ab.
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Durch entsprechende Bemessung der Zahnräder ist nun zu erreichen,
daß ein großer Teil der Bremsleistung in das Ölbad übergeht und nur noch der Rest
an der Bremsscheibe 25 vernichtet werden muß. Dadurch ist aber die Bremsscheibe
entlastet und die gestellte Aufgabe ist erfüllt, denn ,es ist nun möglich, mit verhältnismäßig
kleiner Bremsbetätigungskraft P2 auf einer verhältnismäßig langsam laufenden Bremsscheibe
25 große Leistungen abzubremsen.
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Konstruktiv läßt sich solch ein Getriebe naturgemäß recht verschieden
gestalten, insbesondere können auch mehrere der geschilderten Getriebe in Serie
geschaltet werden.