DE1232649B

DE1232649B - Vorrichtung zum Erzeugen einer Aneinanderhaftung zwischen Festkoerpern

Info

Publication number: DE1232649B
Application number: DE1962W0031523
Authority: DE
Inventors: Sigifredo E Nuber
Original assignee: Warner Electric Brake and Clutch Co
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1962-01-23
Filing date: 1962-01-23
Publication date: 1967-01-19

Description

Vorrichtung zum Erzeugen einer Aneinanderhaftung zwischen Festkörpern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Aneinanderhaftung zwischen zwei durch eine dielektrische Flüssigkeitsschicht voneinander getrennten Festkörpern, deren zumindest einer aus leitendem Material besteht, mittels Anlegung eines Wechselfeldes.
In Vorrichtungen der erwähnten Art, bei denen beide Festkörper aus leitendem Material bestehen, konnte bisher eine ausreichende Aneinanderhaftung nicht erzielt werden, weil bei Anlegung einer hierfür genügend hohen Feldstärke Durchschläge in der dielektrischen Flüssigkeit auftraten. Eine Erhöhung der Dicke der dielektrischen Flüssigkeitsschicht kann keine Lösung des Problems bringen, weil bei steigendem Abstand der beiden leitenden Festkörper sowie bei vorgegebener Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Flüssigkeitsschicht auch das zur Erzielung einer vorgegebenen Anhaftung erforderliche Spannungspotential höher wird, so daß wiederum die Gefahr von Durchschlägen auftritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer demgegenüber verbesserten Vorrichtung, bei welcher, bezogen auf eine vorgegebene Betriebsspannung nebst vorgegebener Dicke der dielektrischen Flüssigkeitsschicht, eine wesentlich stärkere Aneinanderhaftung der beiden voneinander getrennten Festkörper erzielbar ist. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß zwischen den beiden Festkörpern zusätzlich zu der dielektrischen Flüssigkeitsschicht sowie benachbart zu dem aus leitendem Material bestehenden Festkörper mindestens eine dielektrische Festkörperschicht mit gegenüber der dielektrischen Flüssigkeitsschicht um etwa drei Zehnerpotenzen höherer Dielektrizitätskonstanfen vorgesehen ist.
Zu dem erfindungsgemäßen Zweck brauchbare dielektrische Festkörper sind bereits bekannt und weisen bei Anlegung einer genügend hohen Feldstärke von 1,4 bis 1,6 kV/mm eine Dielektrizitätskonstante von 5500 bis 6500 auf. Der Hauptgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese bekannten dielektrischen Festkörper für die Zwecke einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Aneinanderhaftung zwischen zwei Festkörpern nutzbar zu machen. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß einerseits an der dielektrischen Flüssigkeitsschicht eine sehr hohe Feldstärke liegt, andererseits jedoch ein Durchschlag nicht erfolgen kann, weil die erfindungsgemäß vorgesehene dielektrische Festkörperschicht von hoher Dielektrizitätskonstante einen durchschlagssicheren Isolator darstellt. Es sind auch Vorrichtungen zum Erzeugen einer Aneinanderhaftung zwischen zwei durch eine Halbleiterschicht voneinander getrennten leitenden Festkörpern mittels Anlegung einer Spannung bekannt. Die Halbleiterschicht weist hierbei einen Widerstand von 1010 Ohm - cm auf. Das Vorliegen eines Stromflusses zwischen den beiden leitenden Festkörpern und der Halbleiterschicht ist hierbei grundsätzlich erforderlich, so daß mit einer derartigen Vorrichtung lediglich ein Festkörper aus leitendem Material zum Anhaften gebracht bzw. festgehalten werden kann. Dies stellt einen grundlegenden Nachteil der bekannten Vorrichtung gegenüber Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung dar, welche auch das Anhaften bzw. Festhalten von Isolatoren ermöglichen.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht sowie in teilweise aufgebrochener Darstellung, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1 in vergrößerter Darstellung, F i g. 3 ein gegenüber F i g. 1 und 2 etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung ähnlich F i g. 2.
Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine Zarge 24, welche mittels angesetzter Pratzen 15 mit einer Unterlage 9 verschraubt ist. Die Zarge 24 ist mit Isoliermaterial 20 ausgegossen. In das Isoliermaterial 20 sind mehrere Gruppen von je drei streifenförmigen Elektroden 16, 17, 18 eingebettet, deren jede von einer zugehörigen streifenförmigen dielektrischen Festkörperschicht 19 von sehr hoher Dielektrizitätskonstante (im erregten Zustand) überdeckt ist. Die oberen Flächen der Festkörperschichten 19, des Isoliermaterials 20 und die obere Umfangsfläche der Zarge 24 liegen in einer gemeinsamen Ebene bündig.
Jede Elektrode ist an eine Phase R, S, T einer verketteten Wechselspannung, im vorliegenden Fall einer Dreiphasenspannung, angeschlossen, und zwar derart, daß die zu je einer Gruppe gehörigen Elektroden 16 bis 18 jeweils an verschiedenen Phasen liegen.
Auf der Oberfläche des Isoliermaterials 20 bzw. der Festkörper 19 ist eine dielektrische Flüssigkeitsschicht 11 vorgesehen, welche bei Anlegung eines elektrischen Feldes eine sehr hohe Viskosität erreicht. Auf der durch das Isoliermaterial 20 sowie die Festkörperschichten 19 gebildeten Oberfläche kann ein anderer Festkörper 10, vorzugsweise ein zu bearbeitendes Werkstück, festgehalten werden. Das Werkstück 10 kann entweder aus leitendem oder nichtleitendem Material bestehen.
Bei Anlegung der verketteten Wechselspannung an die Gruppen von Elektroden 16 bis 18 bilden sich über zwei benachbarte Elektroden 16, 17 bzw. 17, 18 bzw. 18, 16 nebst der jeweils zugeordneten Festkörperschicht 19, der dielektrischen Flüssigkeitsschicht 11 sowie dem Werkstück 10 ein elektrisches Feld aus, welches eine Polarisierung bzw. Dipolausrichtung der dielektrischen Flüssigkeitsschicht 11 bewirkt, wobei das Werkstück 10 zum Anhaften gebracht wird. An der dielektrischen Flüssigkeitsschicht liegt hierbei im wesentlichen die gesamte von den Elektroden her übertragene Feldstärke, während andererseits Durchschläge wegen der verhältnismäßig hohen Dicke der die hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Festkörperschichten 19 verhindert werden.
Die Vorrichtung nach F i g. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 2 lediglich darin, daß die verschiedenen Gruppen von Elektroden 16 bis 18 von einer gemeinsamen, zusammenhängenden Festkörperschicht 19' hoher Dielektrizitätskonstante überdeckt sind.
Der Erfindungsgedanke ist auch auf Fälle anwendbar, wo beide Festkörper einander zugewendete zylindrische Flächen aufweisen. Beispielsweise ist es bei Anwendung auf Haftkupplungen oder Bremsen möglich, den einen Festkörper 10 als Hohlzylinder und den anderen Festkörper, d. h. die Elektroden nebst den zugeordneten Festkörperschichten 19, als Innenzylinder auszubilden, wobei sich die beiden Festkörper im nichterregten Zustand gegeneinander drehen können, während im erregten Zustand wegen der hohen Viskosität der dielektrischen Flüssigkeitsschicht 11 eine hohe Reibung und damit eine Mitnahmewirkung bzw. eine Bremsung auftreten. Der Festkörper bzw. das Werkstück 10 kann falls er ein Isolator ist - auf seiner der Zarge 24 zugewendeten Fläche auch eine Metallbeschichtung aufweisen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Aneinanderhaftung zwischen zwei durch eine dielektrische Flüssigkeitsschicht voneinander getrennten Festkörpern, deren zumindest einer aus leitendem Material besteht, mittels Anlegung eines Wechselfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Festkörpern (16, 17, 18; 10) zusätzlich zu der dielektrischen Flüssigkeitsschicht (11) sowie benachbart zu dem aus leitendem Material bestehenden Festkörper mindestens eine dielektrische Festkörperschicht (19) mit gegenüber der dielektrischen Flüssigkeitsschicht um etwa drei Zehnerpotenzen höherer Dielektrizitätskonstanten vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Festkörper (16 bis 18; 10) einander zugewendete ebene Flächen aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Festkörper (16 bis 18; 10) einander zugewendete zylindrische Flächen aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Festkörper (16 bis 18) zusammen mit der eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisenden Festkörperschicht (19) in ein Isoliermaterial (20) eingebettet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Festkörper (16 bis 18) in zumindest mehrere Elektroden (16 bis 18) unterteilt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektrode (16 bis 18) eine eigene Festkörperschicht (19) von hohes Dielektrizitätskonstante zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (16 bis 18) gruppenweise an eine verkettete Mehrphasenwechselspannung (RST) angeschlossen sind. B.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Festkörper (16 bis 18; 10) leitend sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Festkörper (10) ein Isolator ist und auf seine dem anderen Festkörper zugewendeten FlächE eine Metallbeschichtung aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 417 850, 2 897 424.