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Anlaß- und Betriebskupplung Es ist bereits eine Anlaß- und Betriebskupplung
für elektromotorische Antriebe bekanntgeworden, bei der das übertragbare Drehmoment
unterteilt und teils durch die antreibende Welle, teils durch die angetriebene Welle
steuerbar ist. Ferner ist eine Ausführungsform bekannt, bei der sowohl die antreibenden
Kupplungsteile als auch die abtreibenden Kupplungsteile Reibflächen aufweisen, auf
die Fliehgewichte einwirken, die an den jeweils anderen Kupplungsteilen angebracht
sind. Eine solche Ausführungsform wird durch die vorliegende Erfindung weiter ausgestaltet.
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Es ist bereits eine Anlaß- und Betriebskupplung bekannt, die einen
kammerartigen, hohlzylindrischen Außenteil und einen mit Schaufeln versehenen Innenteil
aufweist, wobei beide Teile durch unter Zentrifugalkraftwirkung gegen den inneren
Umfang des Außenteils sich legende Kugeln od. dgl. miteinander kuppelbar sind. Diese
bekannte Anlaß-und Betriebskupplung ist jedoch einstufig ausgebildet.
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Eine solche Kupplung mit einer Füllung von Metallkugeln od. dgl. als
Übertragungsglied läßt sich in einfacher und zweckmäßiger Weise als Kupplung mit
zweistufiger Drehmomentsteuerung ausbilden. Erfindungsgemäß wird hierzu das Innere
des kammerartigen hohlzylindrischen Außenteils in eine Antriebs- und eine Abtriebskammer
unterteilt;
in der Antriebskammer werden die Kugeln od. dgl. durch
die antreibende Welle gegen einen mit der Abtriebswelle fest verbundenen Mantel,
in der Abtriebskammer dagegen gegen einen mit der Antriebswelle fest verbundenen
Mantel geschleudert; somit wird das Drehmoment in der Antriebskammer von der Antriebswelle,
in der Abtriebskammer aber von der Abtriebswelle gesteuert.
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Auf diesem Wege wird es möglich, einfache und robuste Baueinheiten
von Kupplungen zu schaffen, die sie auch für rauheste Betriebe geeignet machen.
Das zu übertragende Drehmoment setzt sanft ein, da nicht alle Kugeln gleichzeitig
zur festen Anlage kommen. Weiter sind die die Drehmomentbildung bewirkenden Reibungskräfte
der Kugeln am jeweiligen Zylindermantel nicht dem Coulombschen Reibungsgesetz der
Trockenreibung unterworfen, sondern, da die Kugeln schon aus Gründen des Korrosionsschutzes
mit einer Ölschicht umgeben sein sollen, den Reibungsgesetzen der halbflüssigen
Reibung, wie z. B. bei geschmierten Lagern. Bei der halbflüssigen Reibung tritt
aber eine viel geringere Abnutzung ein als bei der trockenen Reibung.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert.
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Fig. I und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Anlaß- und Betriebskupplung
nach der Erfindung. In der Antriebskammer 7 wird deren Kugelfüllung durch ein mit
der antreibenden Welle I fest verbundenes Flügelrad 3 vom Antriebsmotor aus in Drehung
versetzt und durch die Fliehkraft gegen den mit der abtreibenden Welle 2 fest verbundenen
Außenmantel 5 geschleudert, so daß dieser nach Maßgabe der zwischen ihm und den
Kugeln auftretenden Reibung mitgenommen wird. (Alle mit der Antriebswelle fest verbundenen
Teile sind durch Schraffur von links oben- nach rechts unten, alle mit der Abtriebswelle
fest verbundenen Teile durch Schraffur von links unten nach rechts oben gekennzeichnet.)
Die Antriebskammer 7 wird also allein durch die Drehzahl des Antriebsmotors gesteuert.
Das in ihr übertragene Drehmoment ist durch ihre Kugelfüllung, ihre Schmierung und
durch die Drehzahl der antreibenden Welle I bestimmt. Es kann durch entsprechende
Wahl dieser drei Bestiminungsgrößen so klein gehalten werden, daß der Anlauf der
abtreibenden Welle sehr sanft erfolgt.
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Die Abtriebskammer 8 enthält ebenfalls eine Kugelfüllung. Diese wird
durch ein mit der abtreibenden Welle. 2 fest verbundenes Flügelrad 4 in drehende
Bewegung versetzt und bei genügend hoher Drehzahl der abtreibenden Welle 2 gegen
einen mit der antreibenden Welle I fest verbundenen Zwischenmantel 6 geschleudert.
Sie übt dort ein Zusatzdrehmoment aus, dessen Wert durch die Größe der Kugelfüllung,
die Reibungsverhältnisse und durch die Drehzahl der abtreibenden Welle 2 bestimmt
wird. Dieses Zusatzdrehmoment tritt erst dann in Erscheinung, wenn die abtreibende
Welle 2 eine höhere Drehzahl erreicht hat und addiert sich zu dem in der Antriebskammer
7 ausgeübten Drehmoment. Zu Beginn des Anlaufs ist daher nur das Teilmoment der
Antriebskammer 7 wirksam, nach erfolgtem Hochlauf der Arbeitsmaschine dagegen die
Summe der Drehmomente beider Kammern 7 und 8.
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Das Verhältnis der von den beiden Kammern ausgeübten Drehmomente kann
durch verschiedene Länge der beiden Einzelkammern, durch Veränderung der Kugelfüllung
in jeder der beiden Einzelkammern und durch Wahl der Ölsorte als Schmiermittel der
Kugeln in weiteren Grenzen verändert und den bei den verschiedenartigen Arbeitsmaschinen
vorliegenden Erfordernissen weitgehend angepaßt werden.
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Die Verbindung der abtreibenden Welle 2 mit dem Außenmantel 5 der
Kupplung ist bei dem Ausführungsbeispiel durch einen Kupplungsflansch g vorgenommen,
der durch Bolzen I0 in der Stirnwand der Kupplung mitgenommen wird.
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Obwohl eine Kupplung mit Kugelfüllung praktisch öldicht hergestellt
werden kann, ist es erwünscht, sie von Zeit zu Zeit reinigen und das verbrauchte
Öl durch neues ersetzen zu können. Dies ist erfindungsgemäß in besonders einfacher
Weise dadurch möglich, daß an verschiedenen Stellen am Umfange durch Schrauben verschließbare
Öffnungen II am Außenmantel angebracht sind. Diese Öffnungen werden vorteilhafterweise
über dem Zwischenmantel angebracht, so daß nicht etwa während des Waschvorganges
Kugeln aus dem Innern entweichen können, auch wenn die Öffnungen größer gewählt
werden als die einzelnen Kugeln. Durch die Anbringung der verschließbaren Öffnungen
im Kupplungsmantel läßt sich das Auswaschen und der Ersatz des verschmutzten Öls
wesentlich vereinfachen und erleichtern, da ein Abziehen der Kupplung vom Wellenstumpf
bei der Wartung nicht notwendig ist.
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Die Anlaßkupplungen lösen die Aufgabe, bei sehr rasch anlaufendem
Antriebsmotor die angetriebene Maschine nur langsam auf volle Drehzahl hochlaufen
zu lassen. Beim Anlauf entsteht aber durch den in der Kupplung auftretenden Schlupf
eine beträchtliche Wärmemenge. Der in der Kupplung in Wärme umgesetzte Energiebetrag
ist beim Leerlauf gleich der nach erfolgtem Hochlauf in den Schwungmassen der angetriebenen
Maschine aufgespeicherten kinetischenEnergie, beimLastanlauf noch etwas größer.
Bei großen angetriebenen Schwungmassen mit Antrieb durch Drehstromkurzschlußläufermotoren
erfolgt der Anlauf des Motors z. B. in Bruchteilen von Sekunden, während der Hochlauf
der angetriebenen Arbeitsmaschine sich über viele Sekunden bis zu mehreren Minuten
erstrecken kann. Die dabei in der Kupplung in Wärme umgesetzte Energie hat eine
beträchtliche Erwärmung der Kupplungsteile zur Folge, wenn nicht ein wesentlicher
Teil durch rechtzeitige Kühlung abgeführt wird. Besonders bei häufig wiederholtem
Anfahren von großen Schwungmassen, wie es z. B. bei Zentrifugen auftritt, ist eine
Kühlung der Kupplung erforderlich.
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Die Wärmeabfuhr aus den Anlaßkupplungen durch natürlichen Luftzug
scheitert daran, daß die Wärmeleistung in der Kupplung beim Beginn des Anlaßvorganges
am größten ist, weil da der größte
Schlupf der beiden Kupplungshälften
gegeneinander auftritt; der Kupplungsmantel aber dreht sich zu diesem Zeitpunkt
noch gar nicht oder nur sehr langsam, so daß die Kühlwirkung der umgebenden Luft
nur sehr gering ist.
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Eine erhebliche Verbesserung der Kühlwirkung kann erzielt werden,
wenn, wie bei einem weiteren in Fig. ' 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
gezeigt, mit der antreibenden Welle I ein Lüfter 12 verbunden wird, der mit der
Antriebswelle in sehr kurzer Zeit hochläuft und dabei die Kühlung sofort zur Wirkung
bringt. Zur Führung des Kühlluftstromes wird über den Kupplungsmantel 5 ein Luftführungsmantel
13 angebracht, der an auf dem Kupplungsmantel 5 befindlichen Kühlrippen I4 befestigt
wird. Der vom Lüfter 13 durch die Kühlkanäle 15 vom Beginn des Motorhochlaufes an
geblasene Luftstrom übt dann während des gesamten Anlaufs seine Kühlwirkung aus
und setzt die Kupplungserwärmung herab.
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Beim Ausführungsbeispiel ist als Lüfter ein Axiallüfter gewählt, dessen
Flügel um 45' gegen die durch die Wellen- und Flügelachse gelegte Ebene verdreht
sind. Ein solcher Lüfter übt in der einen Drehrichtung eine Druckwirkung, in der
anderen eine Saugwirkung auf die Kühlkanäle aus. Bei Anlaßkupplungen für kleine
Leistungen wird die Kühlwirkung in beiden Drehrichtungen ausreichend sein.
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Der mit der Antriebswelle verbundene Lüfter kann aber auch als Radiallüfter
ausgebildet werden, der Luftführungsmantel muß dann auf der Antriebsseite über die
kürzeren Flügel des Lüfters herabgezogen werden; dann wird in beiden Drehrichtungen
der Kühlluftstrom durch die Kühlkanäle gedrückt.
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Der Lüfter kann entweder getrennt von der Kupplung auf der antreibenden
Welle befestigt werden, wie in der Zeichnung als Beispiel dargestellt ist, oder
er kann mit der Antriebsbuchse der Anlaßkupplung unmittelbar verbunden werden.
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Die - Möglichkeiten zur Ausführung der Erfindungsvorschläge beschränken
sich nicht auf die hier dargestellten Beispiele. So ist insbesondere statt einer
Unterteilung des kammerartigen, hohlzylindrischen Außenteils in axialer Richtung
auch die Anwendung einer Unterteilung in radialer Richtung möglich. Die Anwendung
einer Kühleinrichtung kann grundsätzlich bei allen Bauweisen von Anlaßkupplungen
von Vorteil sein.