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Magnetpulverkupplung .oder -bremse Die Erfindung betrifft eine Magnetpulverkupplung
mit koaxial umlaufenden, treibenden und getriebenen Kupplungsteilen, zwischen deren
einander gegenüberliegenden Flächen eine Arbeitskammer gebildet wird, durch die
ein magnetisierbares Kupplungsmittel umläuft.
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Es sind Magnetpulverkupplungen bekannt, bei denen außer dem Kupplungsmittel
noch eine weitere Flüssigkeit durch den Kupplungsraum geführt wird. Diese Flüssigkeit
dient hei den bekannten Ausführungen jedoch ausschließlich zur Kühlung des magnetisierbaren
Kupplungsmittels. Es sind weiterhin Ausführungen bekannt, bei denen das Kupplungsmittel
laufend in die Kupplungskammer eingeführt und daraus abgezogen wird, damit man den
Zustand des Kupplungsmittels überwachen und dieses gleichzeitig kühlen kann. Bei
diesebekannten Magnetpulverkupplungen ist jedoch keine Einrichtung vorgesehen, durch
die das sich in der Kupplungskammer bewegende Kupplungsmedium davon abgehalten wird,
in die Nähe der Lager zu gelangen. Ein in die Lager eindringendes Kupplungsmittel
stellt jedoch eine große Gefahr für diese Lager dar und führt zu deren raschen Zerstörung.
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Das wird dadurch vermieden, daß bei einer Magnetpulverkupplung mit
koaxial umlaufenden, treibenden und getriebenen Kupplungsteilen, zwischen deren
einander gegenüberliegenden Flächen eine Arbeitskammer gebildet wird, durch die
ein magnetisierbares Kupplungsmittel umläuft, gemäß der Erfindung in der- Nähe der
Lager der Kupplungsteile in die Arbeitskammer führende Einlässe für eine reine Sperrflüssigkeit
angeordnet sind und daß an von. den Lagern entfernten Stellen Auslässe sowie dazwischen
angeordnete Einlässe für das magnetisierbare Kupplungsmittel vorgesehen sind.
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Durch diese gemäß der Erfindung vorgesehene Ausführung der Magnetpulverkupplung
erhält man den Vorteil einer langen Lebensdauer, weil die Lager vor einer Zerstörung
durch eindringende Eisenteilchen gesichert sind. Gleichzeitig ergibt sich dabei
noch der weitere Vorteil, daß man eine gute Kühlung erhält, so daß man die Kupplung
auch noch bei vollem Schlupf betreiben kann, da selbst in diesem Fall die Wärme
nahezu vollständig abgeführt wird: Eine beispielsweise Ausführungsform wird an Hand
der Zeichnung beschrieben, in der Fig. 1 einen Teilaufriß einer Kombination einer
Wirbelstrom- und einer mit einer Eisenpulvermischung arbeitenden Kupplung darstellt;
Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 ist ein Teilschnitt
längs der Linie 3-3 der Fig. t, und Fig. 4 ist ein Teilschnitt längs der Linie 4-4
der Fig. 1.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Magnetpulverkupplung, die selbst
bei großem Schlupf noch ein hohes Drehmoment übertragen kann und die bei vollem
Schlupf nahezu die gesamte Energie vernichtet. Diese Ergebnisse werden erreicht
durch Verwendnng von Eisenpulver in einer Mischung aus Wasser und einem Inhibitor,
wobei das Eisenpulver die Kraft zwischen den relativ zueinander umlaufenden Gliedern
der Kupplung überträgt, das Wasser die in der Kupplung entstandene Wärme abführt
und der Inhibitor nicht nur das Eisenpulver vor dem Angriff durch das Wasser schützt,
sondern auch eine, kolloidale Suspension des Eisenpulvers im Wasser ermöglicht.
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Eine lange Lebensdauer wird gesichert, wenn man. bei der Verwendung
der Eisenpulveraufschlämmung Magnetspaltdichtungen zusammen mit Kohleringdichtungen
bei den Lagern der Kupplung einsetzt,. wobei durch das langsame Nachfüllen von klarem
Wasser durch den Raum zwischen den Dichtungen in die Kupplungskammer ein Eindringen
der in der Kupplung umlaufenden Mischung in die Lager verhindert wird. Das klare
Wasser vermischt sich mit der Mischung und tritt mit ihr zusammen aus dem Kupplungsgehäuse
aus. Ebensoviel Wasser, wie man aus Gründen der Abdichtung zugibt, muß man auch
wieder entnehmen, damit die Mischung stets gleich ist. Mit diesem abgeführten Wasser
wird zugleich Wärme entzogen.
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Einzelheiten der Erfindung sind den Zeichnungen zu entnehmen, wo 1.0
allgemein die Kombination einer Wirbelstromkupp ung und einer eine Mischung von
magnetisierbarem. Material enthaltenden Flüssigkeitskupplung
darstellt,
die im wesentlichen das treibende Glied oder die Trommel 12, das getriebene Glied
oder den Rotor 14 und ein festes Gehäuse 16 enthält.
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Die Trommel 12 besteht aus dem Kreisring 18 und den Abschlußplatten
20 und 22, die an den Enden des Kreisrings 18 befestigt sind. Die Platten tragen
die Naben 24 bzw. 26, die ihrerseits wieder über in Achsrichtung im Abstand angeordnete
Lager 27 auf der getriebenen Welle 28 sitzen. Mit der Nabe 24 ist der Zahnkranz
29 fest verbunden, der die Trommel von einer Kraftquelle über ein Vorgelege, die
beide nicht gezeichnet sind, antreibt.
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Der Rotor 14 besteht aus den Ringkörpern 30 und 32, die miteinander
fest verbunden sind und eine ringförmige Aussparung zur Aufnahme der wasserdicht
gekapselten Magnetspule 36 haben. Die Ringkörper 30 und 32 haben mehrere über den
äußeren Umfang verteilte Zähne 38 und 40 mit abwechselnder Polarität. Diese Zähne
greifen wie Finger ineinander und überlappen sich außerhalb der Spule 36. Ihre Randflächen
haben einen genau festgelegten Abstand von der Innenfläche des Kreisringes 18. Der
Ringkörper 30 ist mit einem Radialflansch 42 und einer Nabe 44 versehen, die auf
der getriebenen Welle 28 befestigt ist.
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Der elektrische Strom wird einer Klemme der Spule 36 von einer Stromquelle
über die Bürste 46 zugeführt, die mit dem Schleifring 48 Stromschluß hat, der isoliert
auf der getriebenen Welle 28 befestigt ist, durch die Leitung 50, die teils in der
Welle und ; im Ringkörper verläuft. Das andere Ende der Spule liegt über den Rotor
14, die getriebene Welle 28 und den Schleifring 52 sowie der Bürste 54 an Masse.
Das Gehäuse umschließt den größten Teil der Trommel und trägt an seinen gegenüberliegenden
Seiten Labyrinthdichtungen 56 mit konzentrisch ineinandergreifenden schräg gestellten
Ringen.
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Eine magnetisierbare fließfähige Mischung aus Eisenpulver, dem Wasser
und ein Inhibitor zugesetzt sind, wird der Kupplungskammer 58 zwischen Trommel und
getriebener Welle durch das Rohr 60, das in die vom Gehäuse und der Trommel
gebildete Kammer 62 hineinragt, zugeführt.
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Die Mischung selbst wird in dem Ringprofilglied 64 eingeschlossen,
das außen an der Platte 20 der Trommel befestigt ist, und gelangt dann durch mehrere
auf einem Kreisumfang angeordnete Öffnungen 65 in der Platte 20 in die Kammer 58.
Die Mischung durchströmt die Kammer 58 und verläßt sie durch eine Reihe von Öffnungen
67 am Kreisring 18, gelangt in den Raum 66 zwischen Gehäuse und Trommel und dann
zu zwei Sätzen von Labyrinthdichtungen 56. Die Mischung wird aus dem Raum 66 zur
Wiederverwendung in das Nachfüllgefäß zurückgeführt. Auf diesem Weg kann man sie
durch geeignete Kühler leiten, um ihre Wärme zu entziehen.
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Als Inhibitoren eignen sich Kupfersulphat und Bentonit, wobei dem
letzteren der Vorzug zu geben ist, weil es die Entstehung einer kolloidalen Suspension
des Eisenpulvers im Wasser fördert.
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Ein Kohle- und ein Metallring werden so angeordnet, daß wasserundurchlässige
Dichtungen 68 entstehen, die unmittelbar bei den Lagern 27 zwischen diesen angeordnet
werden.
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Sie liegen zwischen den Naben 24 und 26 der Abschlußplatten 20 und
22 und der getriebenen Welle. Zwischen den Naben 24 und 26 und der Ausgangswelle
sind außerdem noch zwei Magnetspaltdichtungen 70 vorgesehen, die in Achsenrichtung
unmittelbar neben den Dichtungen 68 liegen. Die Magnetspaltdichtungen 70 bestehen
aus je zwei ringförmigen Profilgliedern 72 und 74.
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Aus einem Behälter wird klares Wasser durch das Rohr 76 eingefüllt,
das in die Welle 28 führt und dort abgedichtet ist, so daß die Räume 78, 80 und
82 in der Welle miteinander in Verbindung stehen. Zwischen den Dichtungen 68 und
70 sind Ringkanäle und zwischen den Permanentmagneten 72 und 74 Ringspalte.
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Bei normalem Einsatz der Kupplung wird die Trommel 12 über ein Vorgelege
und den Zahnkranz 29 von einer Kraftquelle angetrieben und bei erregter Spule 36
wird gleichzeitig die Kammer 58 über die Zuführung 60, das Profilglied 64 und die
Öffnungen 65 mit der magnetischen Mischung gefüllt. Wegen der Lage der Ein- und
Austrittsöffnungen 65 und 67 muß sie durch den ringförmigen Raum A zwischen der
Außenfläche des Rotors und der Innenwand der Trommel fließen. Wenn dieser ringförmige
Raum bzw. der Luftspalt zwischen Rotor und Trommel von der Mischung ausgefüllt ist
und die Spule unter Strom steht, dann überträgt sich die Drehung der Trommel auf
den Rotor, wobei die Mischung als Kraftübertragungs- oder Überbrückungsmedium dient.
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Wenn ein hohes Drehmoment bei großem Schlupf zwischen Rotor und Trommel
übertragen werden soll, werden zwischen den beiden Wirbelströme erzeugt. Soll jedoch
ein Drehmoment ohne Schlupf zwischen Rotor und Trommel übertragen werden, wobei
die Mischung als schlupffreies Reibungsmedium zwischen diesen beiden Teilen dient,
so werden keine Wirbelströme erzeugt.
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Der Wasseranteil der Mischung nimmt bei seinem Umlauf durch die Kupplung
bei hohem Schlupf die in der Kupplung entstehende Wärme auf, so daß ihm bei der
anschließenden Kühlung der Mischung die aufgenommene Wärme wieder entzogen werden
kann. Die Kupplung wird so wirksam und ausreichend gekühlt.
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Um eine Sicherheit gegen ein Eindringen der in der Kupplung umlaufenden
Mischung in die Lagerkammern zu haben, wird in langsamem Strom klares Wasser der
Kammer 58 bei den Naben zugeführt, das dazu dient, die Mischung in der äußeren Randzone
zu halten. Das klare Wasser wird bei seinem Durchgang durch die Kammer veranlaßt,
zwischen den Wasserdichtungen 68 und den Magnetspaltdichtungen 70 zu fließen und
dann durch die Spalte der Magnetspaltdichtungen, so daß die Wasserdichtungen ein
Durchsickern des Wassers zu den Lagerräumen verhindern und die Magnetspaltdichtungen
das Eisenpulver abhalten, das irgendwie in die Nähe der Naben gelangt.
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Das klare Wasser, das in die Kammer 58 eingeführt wird, vermischt
sich dort mit der Mischung und strömt zusammen mit der Mischung über die Öffnungen
67 in den Raum 66 des Gehäuses.
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Durch nicht gezeichnete Vorrichtungen wird das zugesetzte Wasser und
die Mischung zentrifugiert oder in anderer Weise bearbeitet, um so viel beigemischtes
Wasser zu entfernen, wie der Kupplungskammer zugeführt wurde, damit die Konsistenz
der Mischung für die Rückführung aufrechterhalten bleibt.
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Hat man die gewünschte Menge zugeführtes Wasser wieder von der Mischung
abgezogen, so leitet man sie zweckmäßig durch einen nicht gezeichneten Kühler üblicher
Bauart in ein Nachfüllgefäß zur Weiterverwendung in der Kupplung.
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Obwohl die Erfindung hier nur an Hand spezieller Beispiele beschrieben
wurde, so ist das darin liegende
Prinzip vielseitig anwendbar, insbesondere
auf eine Magnetbremse.