DE968635C - Anlass- und Betriebskupplung - Google Patents

Anlass- und Betriebskupplung

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DE968635C
DE968635C DER7642A DER0007642A DE968635C DE 968635 C DE968635 C DE 968635C DE R7642 A DER7642 A DE R7642A DE R0007642 A DER0007642 A DE R0007642A DE 968635 C DE968635 C DE 968635C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
starting
drive
fan
operating clutch
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Expired
Application number
DER7642A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Fritz Reinhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FRITZ REINHARDT DR ING
Original Assignee
FRITZ REINHARDT DR ING
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Publication date
Application filed by FRITZ REINHARDT DR ING filed Critical FRITZ REINHARDT DR ING
Priority to DER7642A priority Critical patent/DE968635C/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D37/00Clutches in which the drive is transmitted through a medium consisting of small particles, e.g. centrifugally speed-responsive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anlaß- und Betriebskupplung mit einem kammerartigen, hohlzylindrischenAußenteil und einem mit Schaufeln versehenen Innenteil, wobei beide Teile durch unter Zentrifugalkraftwirkung gegen den inneren Umfang des Außenteils sich legende Kugeln od. dgl. miteinander kuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des kammerartigen, hohlzylindrischen Außenteils (5) in eine Antriebs- und eine Abtriebskammer unterteilt ist, so daß die Kugeln od. dgl. in der Antriebskammer (7) durch die antreibende Welle gegen einen mit der Abtriebswelle (2) fest verbundenen Mantel (5), in der Abtriebskammer (8) dagegen gegen einen mit der Antriebswelle (I) fest verbundenen Mantel (6) geschleudert werden, so daß das Drehmoment in der Antriebskammer von der Antriebswelle, in der Abtriebskammer aber von der Abtriebswelle gesteuert wird.
  2. 2. Anlaß- und Betriebskupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß an verschiedenen Stellen am Umfang im Kupplungsmantel (5), vorzugsweise über dem Zwischenmantel (6), je eine durch eine Schraube verschließbare Öffnung (II) angebracht ist.
  3. 3. Anlaß- und Betriebskupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und die Abtriebskammer durch Unterteilung des Innern des kammerartigen, hohlzylindrischen Außenteils in radialer Richtung (statt in axialer Richtung) gebildet sind. q..
  4. Anlaß- und Betriebskupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem von der Antriebswelle aus angetriebenen Lüfter zusammengebaut ist, dessen Kühlluftstrom, z. B. durch einen äußeren Luftführungsmantel (i3), über die Kupplungsteile geleitet ist.
  5. 5. Anlaß- und Betriebskupplung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter als Axiallüfter ausgebildet ist.
  6. 6. Anlaß- und Betriebskupplung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter als Radiallüfter ausgebildet ist.
DER7642A 1951-11-15 1951-11-15 Anlass- und Betriebskupplung Expired DE968635C (de)

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DE968635C true DE968635C (de) 1958-03-20

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