DE1032041B

DE1032041B - Magnetic particle clutch or brake

Info

Publication number: DE1032041B
Application number: DED14437A
Authority: DE
Inventors: Martin Phillip Winther
Original assignee: S Smith and Sons Ltd
Current assignee: S Smith and Sons Ltd
Priority date: 1953-02-26
Filing date: 1953-02-26
Publication date: 1958-06-12

Description

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.Magnetic particle clutch or brake The invention relates to a magnetic particle clutch with coaxially rotating, driving and driven coupling parts, between their opposing surfaces a working chamber is formed through which a magnetizable coupling agent revolves.

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.Magnetic powder clutches are known in which, in addition to the coupling means yet another liquid is passed through the coupling chamber. This liquid is used in the known designs, however, exclusively for cooling the magnetizable Coupling agent. There are also versions known in which the coupling agent is continuously introduced into the clutch chamber and withdrawn from it so that the Monitor the condition of the coupling agent and cool it at the same time. at However, no device is provided by these known magnetic particle clutches the clutch medium moving in the clutch chamber is prevented from to get near the camp. A coupling agent that penetrates the bearings however, poses a great danger to these bearings and leads to their rapid destruction.

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.This is avoided by using a magnetic particle clutch coaxially rotating, driving and driven coupling parts, between their opposing surfaces a working chamber is formed through which a magnetizable coupling means revolves, according to the invention in the vicinity of the Bearing of the coupling parts inlets leading into the working chamber for a pure barrier fluid are arranged and that on from. outlets remote from the bearings and in between arranged inlets are provided for the magnetizable coupling means.

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.With this embodiment of the magnetic particle clutch provided according to the invention one obtains the advantage of a long service life because the bearings are protected from destruction are secured by penetrating iron particles. At the same time it results still the further advantage that you get a good cooling, so that you get the clutch can still operate at full slip, because even in this case the heat is almost completely discharged: An example embodiment is shown on hand the drawing described, in Fig. 1 is a partial elevation of a combination of a Represents eddy current coupling and one working with an iron powder mixture; Fig. 2 is a fragmentary sectional view taken along line 2-2 of Fig. 1; Fig. 3 is a partial section taken along line 3-3 of Figure 1, and Figure 4 is a partial section taken along line 4-4 of Fig. 1.

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.The invention is concerned with a magnetic particle clutch, which itself can still transmit a high torque with large slip and that with full Slip destroys almost all of the energy. These results are achieved by using iron powder in a mixture of water and an inhibitor, wherein the iron powder is the force between the members rotating relative to one another the clutch transfers, the water dissipates the heat generated in the clutch and the inhibitor not only protects the iron powder from attack by the water, but also enables a colloidal suspension of the iron powder in the water.

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.A long service life is ensured if one. when using the iron powder slurry magnetic gap seals along with carbon ring seals in the bearings of the coupling. being through the slow refilling of clear Water penetrates through the space between the seals into the clutch chamber the mixture circulating in the coupling is prevented from entering the bearings. The clear one Water mixes with the mixture and comes out of the clutch housing with it the end. You have to add just as much water as you add for sealing reasons Remove again so that the mixture is always the same. With this drained water heat is withdrawn at the same time.

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.Details of the invention can be found in the drawings, where 1.0 generally the combination of an eddy current coupling and a mixture of magnetizable. Fluid coupling containing material represents which is essentially the driving member or the drum 12, the driven member or includes the rotor 14 and a fixed housing 16.

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.The drum 12 consists of the circular ring 18 and the end plates 20 and 22, which are fastened to the ends of the circular ring 18. Wear the plates the hubs 24 and 26, which in turn are again spaced apart in the axial direction Bearings 27 sit on the driven shaft 28. With the hub 24 is the ring gear 29 firmly connected to the drum from a power source via an intermediate transmission, the both are not drawn, drives.

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.The rotor 14 consists of the ring bodies 30 and 32, which together are firmly connected and an annular recess for receiving the waterproof have encapsulated solenoid 36. The ring bodies 30 and 32 have several over the outer circumference distributed teeth 38 and 40 with alternating polarity. These teeth like fingers interlock and overlap outside the coil 36. Their edge surfaces have a precisely defined distance from the inner surface of the circular ring 18. The Ring body 30 is provided with a radial flange 42 and a hub 44, which on the driven shaft 28 is attached.

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.The electric current is supplied to one terminal of the coil 36 from a power source fed via the brush 46, which has a short circuit with the slip ring 48, which insulates is mounted on the driven shaft 28, through the line 50, which is partly in the Wave and; runs in the ring body. The other end of the coil lies over the rotor 14, the driven shaft 28 and the slip ring 52 and the brush 54 to ground. The housing encloses most of the drum and carries on its opposite Side labyrinth seals 56 with concentrically interlocking obliquely Wrestling.

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.A magnetizable, flowable mixture of iron powder, to which water and an inhibitor have been added, is fed to the coupling chamber 58 between the drum and the driven shaft through the tube 60 which projects into the chamber 62 formed by the housing and the drum.

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.The mixture itself is enclosed in the ring profile member 64, which is attached to the outside of the plate 20 of the drum, and then passes through several Openings 65 arranged on a circumference in the plate 20 into the chamber 58. The mixture flows through chamber 58 and exits through a series of openings 67 on the circular ring 18, enters the space 66 between the housing and the drum and then to two sets of labyrinth seals 56. The mixture is from the space 66 to the Reuse returned to the refill container. That way you can pass through suitable coolers to remove their heat.

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.Copper sulphate and bentonite are suitable as inhibitors, with the The latter should be given preference because it creates a colloidal suspension of iron powder in the water.

Ein Kohle- und ein Metallring werden so angeordnet, daß wasserundurchlässige Dichtungen 68 entstehen, die unmittelbar bei den Lagern 27 zwischen diesen angeordnet werden.A carbon and a metal ring are arranged so that they are impermeable to water Seals 68 are produced, which are arranged directly at the bearings 27 between them will.

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.They are between the hubs 24 and 26 of the end plates 20 and 22 and the driven shaft. Between the hubs 24 and 26 and the output shaft two magnetic gap seals 70 are also provided, which are in the axial direction lie directly next to the seals 68. The magnetic gap seals 70 exist from two ring-shaped profile members 72 and 74 each.

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.Clear water is poured from a container through the pipe 76, which leads into the shaft 28 and is sealed there so that the spaces 78, 80 and 82 are in communication with one another in the shaft. Between the seals 68 and 70 are annular channels and between the permanent magnets 72 and 74 annular gaps.

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.When the clutch is used normally, the drum 12 is driven by an intermediate gear and the ring gear 29 driven by a power source and with the coil 36 energized is the same time the chamber 58 via the feed 60, the profile member 64 and the Openings 65 filled with the magnetic mixture. Because of the location of the entrances and Outlet openings 65 and 67 must pass through the annular space A between the Outer surface of the rotor and the inner wall of the drum flow. If this annular Space or the air gap between rotor and drum is filled by the mixture and the coil is energized, the rotation of the drum is transferred to it the rotor, the mixture serving as a power transmission or bridging medium.

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.When there is a high torque with a large slip between rotor and drum to be transmitted are generated between the two eddy currents. Should, however a torque can be transmitted between rotor and drum without slippage, whereby the mixture serves as a slip-free friction medium between these two parts, so no eddy currents are generated.

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.The water content of the mixture increases as it circulates through the clutch in the case of high slip, the heat generated in the clutch, so that it is at the subsequent cooling of the mixture, the absorbed heat can be withdrawn again can. The clutch is effectively and adequately cooled.

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.In order to provide security against the penetration of those circulating in the coupling Having mixture in the storage chambers becomes clear water of the slow stream Chamber 58 supplied to the hubs, which serves to keep the mixture in the outer edge zone to keep. The clear water, as it passes through the chamber, is made to to flow between the water seals 68 and the magnetic gap seals 70 and then through the gaps of the magnetic gap seals so that the water seals enter Prevent seepage of water to the storage rooms and the magnetic gap seals keep the iron powder from getting anywhere near the hubs.

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.The clear water introduced into chamber 58 is mixed there with the mixture and flows together with the mixture through the openings 67 in the space 66 of the housing.

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.By devices not shown, the added water and the mixture centrifuged or otherwise processed to remove as much admixed Remove water as the clutch chamber was fed to keep the consistency the mixture is maintained for recycle.

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.Once the desired amount of water has been added back from the mixture deducted, they are expediently passed through a cooler, not shown, in the usual way Type in a refill container for further use in the coupling.

Obwohl die Erfindung hier nur an Hand spezieller Beispiele beschrieben wurde, so ist das darin liegende Prinzip vielseitig anwendbar, insbesondere auf eine Magnetbremse.Although the invention is only described here by means of specific examples it is what lies in it Principle versatile, in particular on a magnetic brake.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Magnetic particle coupling with coaxially rotating, driving and driven coupling parts, between their opposite A working chamber is formed through which a magnetizable coupling means revolves, characterized by in the vicinity of the bearings (27) of the coupling parts (12, 14) arranged, in the working chamber leading inlets (72, 80, 82) for a clean Barrier fluid, through outlets located at points remote from the bearings (27) (67) and inlets (65) arranged between them for the magnetizable coupling means.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the inlets and outlets (65, 67) for the magnetizable coupling means on one coupling part (12) and the inlets (72, 80, 82) for the pure barrier fluid on the other coupling part (14) are arranged.

3. Coupling according to claim 1 or 2, characterized in that that between the inlets (82) and the bearings (27) preferably as a carbon ring seal formed seals (68) are arranged.

4. Device according to the claims 1 to 3, characterized in that between the inlets (72) and the chamber (58) magnetic gap seals (70, 74) are arranged. Considered publications: U.S. Patent No. 2,519,449.