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Schwungrad Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwungrad mit einem
der Aufnahme einer Flüssigkeit dienenden Gehäuse, dessen Wanddicke gerade so bemessen
ist, daß auftretende Zentrifugalkräfte mit Sicherheit aufzunehmen sind, und mindestens
einem schwenkbaren Organ, das den Gehäusehohlraum in einer von zwei möglichen Endstellungen
unterteilt, wobei die Lagerstellen der Schwenkachse jedes schwenkbaren Organs starr
mit der Antriebswelle verbunden sind. Schwungräder dieser Art sind bekannt (USA.-Patente
2212774, 2404515).
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Das eine bekannte Schwungrad besteht aus einem eine Riemenscheibe
bildenden Gehäuse, in dem ein mit der Antriebswelle starr verbundener hohler Trommelteil
angeordnet ist, der an seinem Umfang radial verlaufende Schaufeln trägt. An der
Innenwand des Gehäuses sind schwenkbare Schaufeln gelagert, die je unter Wirkung
einer Feder stehend bestrebt sind, die Schaufeln an einem Anschlag zur Anlage zu
bringen. Erreicht werden soll, daß das eine Riemenscheibe bildende Gehäuse bis zu
einer bestimmten Drehzahl der innen angeordneten Hohltrommel mit der Hohltrommel
umläuft, bei Überschreiten der bestimmten Drehzahl jedoch zu schlupfen beginnt,
um die von der Riemenscheibe angetriebenen Teile zwar ständig antreiben zu können,
wenn die Hohltrommel umläuft, aber zu verhindern, daß die über die Riemenscheibe
angetriebenen Teile mit einer Drehzahl angetrieben werden, die so hoch ist wie die
Drehzahl der Hohltrommel.
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Bei einem anderen Schwungrad, das die eingangs zuerst erwähnten Merkmale
aufweist, sind mehrere schwenkbare Organe an einem Nabenkörper gelagert, der mit
der antreibenden Welle starr verbunden ist, zwischen dem Nabenkörper und dem ihn
umfassenden Gehäuse ist eine Flüssigkeit vorgesehen, die aus diesem Raum in einen
anderen Raum abgeführt werden kann. Steht die Nabe still, dann stellen sich die
schwenkbaren Organe entsprechend der auf sie wirkenden Schwerkraft ein. Der mit
der Flüssigkeit ausgefüllte Ringraum zwischen Gehäuse und Nabenkörper wird dann
beispielsweise durch zwei schwenkbare Organe unterteilt. Wird der Nabenkörper in
Umlauf versetzt, dann legen sich die schwenkbaren Organe zunächst am Umfang des
Nabenkörpers an und werden dann durch die immer größer werdende Zentrifugalkraft
so geschwenkt, daß sie mit ihren freien Enden an der inneren Umfangswand des Gehäuses
zur Anlage kommen und dadurch die im Ringraum befindliche Flüssigkeit in Bewegung
versetzen. Darüber hinaus ist noch eine Ventilvorrichtung vorgesehen, um die
Menge
der im Ringraum vorhandenen Flüssigkeiten zu steuern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwungrad zur Verfügung
zu stellen, das nicht nur in der Lage sein soll, ein für einen bestimmten Zweck
ausreichendes Schwungmoment zu liefern, sondern auch so gestaltet sein soll, daß
das maximal zur Verfügung stehende Schwungmoment plötzlich, wenn auch unter Umständen
nur kurzzeitig, aufgehoben werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, dafür zu sorgen, daß das schwenkbare Organ unter dem Einfluß einer
einstellbaren Kraft, wie der Kraft einer Feder, steht, die bis zum Erreichen eines
wählbaren Drehmoments das Organ in der den Hohlraum unterteilenden Endstellung hält
und bei Überschreiten des wählbaren Drehmoments den freien Umlauf der Flüssigkeit
zuläßt.
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Durch diese Ausbildung des Schwungrades wird jede Beschädigung einer
mit dem Schwungrad gekoppelten Maschine bei unzulässiger Belastung bzw. Blockierung
ausgeschlossen. Diese Wirkung läßt sich mit den vorerwähnten bekannten Schwungrädern
nicht erreichen und wird durch diese Gegenstände auch nicht nahegelegt.
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Ein derart gestaltetes Schwungrad kann auch als Kupplung dienen,
in diesem Fall ist die Welle zu teilen und der eine Wellenteil mit dem Gehäuse,
der andere Wellenteil mit dem Lagerkörper für das schwenkbare Organ zu verbinden.
Das Gehäuse kann auch ortsfest angeordnet sein, so daß das bzw. die schwenkbaren
Organe mit der antreibenden Welle zu verbinden sind. In diesem Fall sollte die Innenwand
bzw. sollten die Innenwände des Gehäuses möglichst glatt sein.
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Die Erfindung wird an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele schematisch
erläutert. Es zeigt Fig. 1 a einen Querschnitt durch ein mit einer Welle umlaufendes
Gehäuse und einem Drosselorgan, das um eine zur Drehachse der Welle parallele Achse,
unter Federkraft stehend, schwenkbar ist,
F i g. 1 b einen Querschnitt
des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 a, F i g. 2 a einen Querschnitt durch ein
Gehäuse, das auf der antreibbaren Welle gelagert ist und mit der angetriebenen Welle
umlaufen kann, wobei der Träger eines oder mehrerer Drosselorgane mit der antreibenden
Welle fest verbunden ist, F i g. 2 b einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel
der F i g. 2 a, F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Gehäuse, das auf einer die
Lagerstellen eines oder mehrerer Drosselorgane tragenden Welle frei drehbar gelagert
ist, F i g. 4 ein dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 entsprechendes Ausführungsbeispiel
mit ortsfest angeordnetem Gehäuse.
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Auf einer Welle 1 ist ein zweiteiliges Gehäuse 2, 3, beispielsweise
mittels Nut und Feder 4, festgelegt; parallel zur Welle 1 erstreckt sich, - in den
Gehäuseteilen 2 und 3 gelagert, eine Stange 5, auf der eine den Hohlringquerschnitt
der Gehäuseteile fest abschließende Klappe 6 festgelegt ist. Mit der Stange 5 steht
ein einarmiger Hebel 7 in Verbindung, an dessen freiem Ende 8 eine Schraubenfeder
9 angreift, die bei 10 an einer Gewindespindel 11 angelenkt ist, die über ein Handrad
12 und eine Gewindemuffe 13 verschoben werden kann, also die Vorspannung der Feder
9 änderbar ist. Jedes der Gehäuseteile 2, 3 ist im Fall des Ausführungsbeispiels
mit je einem Anschlagl4 bzw. 15 versehen, an denen die Klappe 6, unter Wirkung der
Feder 9 stehend, im Regelfall anliegt. In dem hohlringartigen Querschnitt aufweisenden
Raum 16 ist beispielsweise eine Flüssigkeit verhältnismäßig geringer Zähigkeit untergebracht.
Es können auch Körper mit verhältnismäßig hohem spezifischem Gewicht, wie Stahlkugeln
od. dgl., und eine Flüssigkeit in diesem Raum vorgesehen sein. Läuft die Welle und
damit das Gehäuse 2, 3 im Sinn des Pfeiles 17 um und tritt eine unzulässige Überlast
von der Antriebsseite her auf, beispielsweise durch Blockieren einer in Bewegung
befindlichen Maschine, der das Schwungrad zugeordnet ist, so öffnet sich die Klappe
6 in Richtung des Pfeiles 18 und diese nimmt die gestrichelt eingezeichnete Stellung
ein, wodurch die Schwungwirkung der Flüssigkeit od. dgl. so lange aufgehoben wird,
bis die Klappe wieder geschlossen ist.
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Durch Regeln der Vorspannung der Feder 9 läßt sich das maximal übertragbare
Drehmoment einstellen.
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F i g. 2 zeigt ein Schwungrad, das auch als Kupplung verwendbar ist.
Die antreibende Welle 19 ist mit einem Gehäuseteil 20 fest verbunden, während das
zweite Gehäuseteil 21 auf einer Welle 22 abgedichtet gelagert ist. Gegenüber dieser
Welle kann man auch das Gehäuseteil 20, wie durch das Lager 23 angedeutet, lagern.
Mit der Welle 22 ist eine Scheibe 24 fest verbunden, an der, um einen Bolzen 25
schwenkbar eine Klappe 26 gelagert ist, die unter Wirkung einer Feder 27 steht.
In der Stellung, in der die Klappe 26 den Hohlringquerschnitt schließt, liegt sie
an einem Anschlag 28 der Scheibe 24 an. Wenn man dafür sorgt, daß die Klappe 26
entgegen der Wirkung der Feder 27 betätigbar ist, kann man dieses Schwungrad auch
als Kupplung benutzen. Im übrigen öffnet sich die Klappe 26 automatisch, wenn ein
der Feder 27 entsprechendes Drehmoment überschritten wird.
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Im Fall des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 ist auf der antreibbaren
Welle ein zweiteiliges Gehäuse 30, 31 frei drehbar gelagert, während eine der Scheibe
24 entsprechende Scheibe 24' mit der Welle
29 fest verbunden ist. Die Klappe 26'
steht wie die Klappe 26 unter Wirkung einer nicht sichtbaren Feder und kann um die
Achse eines Bolzens 25' bei Uberschreiten eines wählbaren Drehmoments im Sinn Offnen
des hohlringartigen Querschnitts verschwenla Wenngleich in den Ausführungsbeispielen
der F i g. 1 bis 3 jeweils nur eine Klappe 6, 26 bzw. 26' dargestellt ist, können
jedem Schwungrad auch mehr als eine Klappe zugeordnet sein, schon um eine fJnwucht
zu vermeiden. Selbstverständlich kann man natürlich bei Anordnung nur einer Klappe
die vorhandene Unwucht auch durch Anordnen eines Gegengewichts außerhalb des Gehäuses
aufheben.
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An Stelle von Drosselorganen, die um Achsen schwenkbar sind, die
parallel zur angetriebenen Welle bzw. zu den Wellen verlaufen, können auch Drosselorgane
vorgesehen werden, die um radiale Achsen schwenkbar sind, wobei die Schwenkachse
bzw.
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-achsen nicht unbedingt zwischen den Gehäuseteilen liegen müssen.
In diesem Fall empfiehlt es sich, als federnde Mittel Torsionsstabfedern zu verwenden,
deren Vorspannung ebenfalls einstellbar sein kann.
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Selbstverständlich kann man auch bei Anordnung von Torsionsstabfedern
dafür sorgen, daß das bzw. die Drosselorgane unabhängig von der im Gehäuse untergebrachten
Flüssigkeit od. dgl. betätigbar sind, um ein Schwungrad auch als Kupplung benutzen
zu können. Die auf die Drosselorgane wirkenden Federn können so beeinflußbar sein,
daß durch ihre Verstellung, beispielsweise Verdrehung in einer Richtung, das zugeordnete
Drosselorgan geöffnet wird, während durch Verstellen bzw. Verdrehen in entgegengesetzter
Richtung die Vorspannung der Feder erhöht und das bzw. die Drosselorgane den hohlringförmigen
Querschnitt schließen.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 entspricht dem Grund nach dem
Ausführungsbeispiel nach F i g. 3, nur sind an Stelle der frei drehbar gelagerten
Gehäuseteile 30 und 31 zwei ortsfest angeordnete Gehäuseteile 32 und 33 vorgesehen.
In diesem Fall sind die den Flächen 34, 35, 36 und 37 entsprechenden Flächen möglichst
glatt zu gestalten, während es sich im Fall des Ausführungsbeispiels der Fig.3 empfiehlt,
die Flächen 34, 35, 36 und 37 möglichst rauh auszubilden.