DE202009005468U1

DE202009005468U1 - Small magnetic power conversion modules with magnetic coupling for use in combined heat and power plants, power generators, pumps or compressors

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Publication number: DE202009005468U1
Application number: DE200920005468
Authority: DE
Original assignee: BSL GLOBAL Sdn Bhd
Current assignee: BSL GLOBAL Sdn Bhd
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2019-04-16

Abstract

Energiewandlungsmaschine für den Einsatz in KWK-Anlagen (Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen), Stromgeneratoren, Pumpen- und Kompressoranlagen
dadurch gekennzeichnet,
dass die Energiewandlungsmaschine in ein Energiewandlungsmaschinen-Gehäuse eingebaut ist,
und dass die Energiewandlungsmaschine über eine magnetische Kupplung ihr Antriebsmoment an eine weitere Energiewandlungsmaschine überträgt, die nicht in das erste Energiewandlungsmaschine-Gehäuse eingebaut ist,
und dass Teile der magnetischen Kupplung, insbesondere eine magnetische kupplungsplatte, in die Energiewandlungsmaschinen-Gehäuse integriert sind.Energy conversion machine for use in CHP plants (combined heat and power plants), electricity generators, pump and compressor plants
characterized,
that the energy conversion machine is installed in an energy conversion machine housing,
and that the energy conversion machine transmits its drive torque via a magnetic clutch to a further energy conversion machine which is not installed in the first energy conversion engine housing,
and that parts of the magnetic coupling, in particular a magnetic coupling plate, are integrated in the power conversion machine housings.

Description

Technisches GebietTechnical area

Maschinenbau/Verbrennungsmotoren/Engineering / Nitro Engine /

Stand der TechnikState of the art

Energiewandlungsmaschinen, die zum Beispiel mechanische Energie in elektrische verwandeln, bestehen zumeist aus verschiedenen Maschinen, die spezifische Teilaufgaben des Energiewandlungsprozesses übernehmen und mit Wellen und Kupplungen mechanisch starr miteinander verbunden sind.Energy Conversion Machinery, for example, turning mechanical energy into electrical energy, consist mostly of different machines, the specific subtasks of the energy conversion process and mechanically rigidly connected with shafts and couplings are.

Beispielsweise ist die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine über eine Kupplung mit einem Stromgenerator verbunden, um im funktionalen Verbund dieser Energiewandlungsmaschinen chemische Enthalpie in elektrische Energie zu wandeln.For example is the crankshaft of an internal combustion engine over a Coupling connected to a power generator in order to functionally connect These energy conversion machines use chemical enthalpy in electrical To transform energy.

Neben typischen mechanisch starren Kupplungen sind weitere Kupplungsprinzipien bewährter Stand der Technik wie zum Beispiel hydrodynamische Wandler, mechanisch flexible Kupplungen und auch magnetische Kupplungen, wobei insbesondere die bekannten magnetischen Kupplungen in zylindrischer Bauform ausgeführt werden.Next typical mechanically rigid couplings are other coupling principles proven state technology such as hydrodynamic transducers, mechanical flexible couplings and magnetic couplings, in particular the known magnetic couplings are designed in a cylindrical design.

Das technische ProblemThe technical problem

Allen bekannten Kupplungsprinzipien gemein ist der relativ große Aufwand für Montage, Demontage und Justierung der Maschinen und Maschinenelemente für Ein- und Ausbau von Anlagenteilen.all common coupling principles in common is the relatively large effort for assembly, Dismantling and adjustment of machines and machine elements for input and output Expansion of plant components.

Insbesondere bei kompakten Energiewandlungsanlagen im kleinen Leistungsbereich, teilweise resultierend aus einem hohen Herstellungs-Kostendruck, wie zum Beispiel Stromgeneratoren, Kompressoren oder Wasserpumpen, die insbesondere mit luftgekühlten Einzylindermotoren angetrieben werden, aber auch im Bereich kleinerer KWK-Anlagen, die zum Einsatz in Privathaushalten, institutionellen oder industriellen Einrichtungen konzipiert sind und die mit luft- oder flüssigkeitsgekühlten Ein- oder Mehrzylindermotoren ausgerüstet sind, ist weder ein modularer Aufbau der Gesamtanlage vorgesehen noch ein schneller unkomplizierter Tausch von zu in Modulen zusammengefasster Anlagenteile.Especially in compact energy conversion systems in the small power range, partly as a result of high manufacturing cost pressure, such as power generators, compressors or water pumps, especially with air-cooled Single-cylinder engines are driven, but also in the area of smaller CHP plants intended for use in private households, institutional or industrial facilities and which are equipped with or liquid-cooled on or Multi-cylinder engines equipped are, neither a modular structure of the entire system is provided even a quick uncomplicated exchange from summarized into modules Plant components.

Die technische LösungThe technical solution

Insbesondere bei kleinerer KWK-Anlagen, die zum Einsatz in Privathaushalten, institutionellen oder industriellen Einrichtungen konzipiert sind und die mit luft- oder flüssigkeitsgekühlten Ein- oder Mehrzylindermotoren ausgerüstet sind, aber auch bei kompakten Energiewandlungsanlagen im kleinen Leistungsbereich, wie zum Beispiel Stromgeneratoren, Kompressoren oder Wasserpumpen, die insbesondere mit luftgekühlten Einzylindermotoren angetrieben werden, kann die in diesem Dokument beschriebene technische Erfindung vorteilhaft angewendet werden.Especially for smaller cogeneration units intended for use in private households, institutional or industrial facilities and those with air or liquid cooled or multi-cylinder engines are, but also in compact energy conversion systems in the small power range, such as power generators, compressors or water pumps, especially with air-cooled Single-cylinder engines can be driven in this document described technical invention can be advantageously applied.

Sie ermöglicht einen modularer Aufbau der Gesamtanlage sowie einen schnellen unkomplizierter Tausch von zu in Modulen zusammengefasster Anlagenteile.she allows a modular design of the entire system and a quick uncomplicated Exchange from modules to modules.

Der in den Schutzansprüchen beschriebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine berührungslose Kupplung zur Übertragung eines mechanischen Antriebsmomentes zwischen Maschinenelementen oder Baugruppen von Maschinenelementen, sogenannten Modulen, zu schaffen, die universell eingesetzt werden kann in offenen oder geschlossenen Modulen.Of the in the protection claims described invention is based on the problem, a non-contact Coupling for transmission a mechanical drive torque between machine elements or assemblies of machine elements, so-called modules create that can be used universally in open or closed modules.

Neben der Hauptaufgabe der magnetischen Kupplung, der Übertragung des Antriebsmomentes zwischen den Maschinenelementen, übernimmt die Kupplung dabei noch weitere Funktionen. So kann sie zum Beispiel Fluchtungs- oder Abstandsfehler zwischen den gegeneinander ausgerichteten Modulen oder Maschinenelementen tolerieren oder korrigieren.Next the main task of the magnetic coupling, the transmission of the drive torque between the machine elements, takes over the clutch thereby still further functions. This is how she can be, for example Misalignment or spacing error between the mutually aligned ones Tolerate or correct modules or machine elements.

Weiterhin liegt der in den Schutzansprüchen beschriebenen Erfindung das Problem zugrunde, eine bestmögliche mechanische Abdichtung, thermische und akustische Isolation von den geschlossenen Modulen, welche die Maschinenelemente beinhalten, zu erzielen.Farther is that described in the protection claims Invention the problem underlying a best possible mechanical seal, thermal and acoustic insulation of the closed modules, which contain the machine elements to achieve.

Weiterhin liegt der in den Schutzansprüchen beschriebenen Erfindung das Problem zugrunde, einen einfachen physikalischen Austausch von den Modulen, sei es in offener oder geschlossener Bauweise, und einzelnen Maschinenelementen zu erzielen.Farther is that described in the protection claims Invention based on the problem, a simple physical exchange of the modules, whether open or closed, and to achieve individual machine elements.

Diese Probleme werden mit dem in den Schutzansprüchen angeführten Merkmalen gelöst.These Problems are solved with the features mentioned in the claims.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den 1 bis 13 erläutert. Es zeigen:Various embodiments of the invention will be in the 1 to 13 explained. Show it:

1 zeigt einen Einzylindermotor, der in ein geschlossenes Gehäuse, ein Maschinen-Modul, eingebaut ist, wobei das Modul bevorzugt in einer KWK-Anlage eingesetzt wird, wobei die magnetische Kupplung flach gebaut ist derart, dass die magnetischen Kupplungskräfte zweidimensional über die Stirnseite der magnetischen Kupplung übertragen werden. 1 shows a single-cylinder engine, which is installed in a closed housing, a machine module, the module is preferably used in a cogeneration plant, the magnetic coupling is flat constructed such that the magnetic coupling forces two-dimensionally over the front side of the magnetic coupling be transmitted.

2 zeigt einen luftgekühlten Generator, der in ein offenes Gehäuse, ein weiteres Maschinen-Modul, eingebaut ist, wobei das Modul bevorzugt in einer KWK-Anlage eingesetzt wird, wobei die magnetische Kupplung flach gebaut ist derart, dass die magnetischen Kupplungskräfte zweidimensional über die Stirnseite der magnetischen Kupplung übertragen werden. 2 shows an air-cooled generator, which is installed in an open housing, another machine module, the module is preferably used in a cogeneration plant, wherein the magnetic coupling is flat constructed such that the magnetic coupling forces two-dimensionally over the front side of the magnetic coupling are transmitted.

3 zeigt einen Einzylindermotor, der in ein geschlossenes Gehäuse, ein Maschinen-Modul, eingebaut ist, wobei das Modul bevorzugt in einer mechanischen Energiewandlungsanlage eingesetzt wird, wobei die magnetische Kupplung zylindrisch gebaut ist derart, dass die magnetischen Kupplungskräfte dreidimensional über die Mantelfläche der zylindrischen magnetischen Kupplung übertragen werden. 3 shows a single-cylinder engine, which is installed in a closed housing, a machine module, the module is preferably used in a mechanical energy conversion plant, wherein the magnetic coupling is cylindrical built such that the magnetic coupling forces three-dimensionally over the lateral surface of the cylindrical magnetic coupling be transmitted.

4 zeigt eine Wasserpumpe, die in ein offenes Gehäuse, ein Maschinen-Modul, eingebaut ist, wobei die magnetische Kupplung zylindrisch gebaut ist derart, dass die magnetischen Kupplungskräfte dreidimensional über die Mantelfläche der zylindrischen magnetischen Kupplung übertragen werden. 4 shows a water pump, which is installed in an open housing, a machine module, wherein the magnetic coupling is cylindrically constructed such that the magnetic coupling forces are transmitted three-dimensionally over the lateral surface of the cylindrical magnetic coupling.

5 zeigt technische Konstruktionsdetails der zweidimensional, stirnseitig wirkenden magnetischen Kupplung. 5 shows technical construction details of the two-dimensional, frontally acting magnetic coupling.

6 bis 13 zeigen technische Konstruktionsdetails der dreidimensional, über ihre zylindrischen Manteltaschen wirkenden magnetischen Kupplung. 6 to 13 show technical construction details of the three-dimensional, acting on their cylindrical shell pockets magnetic coupling.

1 und 1a zeigen einen Einzylindermotor (1), der in ein geschlossenes Gehäuse, ein Maschinen-Modul, eingebaut ist. Der Motor und das Modul werden in einer KWK Anlage eingebaut. Das geschlossene Maschinen-Modul ist ein KWK-Motor-Sub-Modul (2). Der Verbrennungsmotor überträgt das Drehmoment seiner Kurbelwelle (3) über eine Kupplung (4) auf eine weitere Energiewandlungsmaschine, die beispielsweise ein Generator sein kann, welcher in einem weiteren Maschinen-Modul, in diesem Fall dem KWK-Generator-Sub-Modul, integriert ist. Die Kupplung (4) ist eine magnetische Kupplung, die ihre magnetischen Kupplungskräfte berührungslos über ihre Stirnfläche (5) auf das Kupplungsgegenstück überträgt. Das Material (6) des in diesem Fall geschlossenen Gehäuses ist dabei magnetisch nicht leitend oder nur magnetisch schwach leitend, um die Ausprägung des magnetischen Kraftfeldes zwischen dem motorseitig angebauten Kupplungsteil und dem außerhalb des geschlossenen Gehäuses angebrachten Gegenstückes nicht oder nur minimal zu beeinflussen. Weiterhin kann das Gehäusematerial aus elektrisch nicht leitendem Material gewählt werden, um insbesondere bei schnell rotierenden Magnetfeldern die Bildung von Wirbelströmen zu unterbinden. Der Abstand X (7) zwischen der Stirnseite des motorseitig angeschlossenen Kupplungsteils und der Gehäusewand ist minimal, um magnetischen Streufluss zu minimieren, aber ausreichend, um eine übermäßige Schwingungsanregung von Gehäuse oder Kupplungsteil zu unterbinden. 1 and 1a show a single-cylinder engine ( 1 ), which is installed in a closed housing, a machine module. The engine and the module are installed in a CHP plant. The closed machine module is a CHP engine sub-module ( 2 ). The internal combustion engine transmits the torque of its crankshaft ( 3 ) via a coupling ( 4 ) to another energy conversion machine, which may be, for example, a generator, which is integrated in another machine module, in this case the CHP generator sub-module. The coupling ( 4 ) is a magnetic coupling, its magnetic coupling forces non-contact over its face ( 5 ) transmits to the coupling counterpart. The material ( 6 ) of the case closed in this case is magnetically non-conductive or only weakly magnetically conductive, to influence the expression of the magnetic force field between the motor-mounted coupling part and the outside of the closed housing mounted counterpart or minimal. Furthermore, the housing material can be selected from electrically non-conductive material, in order to prevent the formation of eddy currents, in particular in rapidly rotating magnetic fields. The distance X ( 7 ) between the end face of the motor-side connected coupling part and the housing wall is minimal in order to minimize stray magnetic flux, but sufficient to prevent excessive vibration excitation of the housing or coupling part.

2 zeigt einen luftgekühlten Generator (8), der in ein offenes Gehäuse, ein weiteres Maschinen-Modul, eingebaut ist. Der Generator und das Modul werden in einer KWK Anlage eingebaut. Das offene Maschinen-Modul ist ein KWK-Generator-Sub-Modul (9). Der Generator nimmt das Drehmoment eines Verbrennungsmotors auf, der in einem weiteren Maschinen-Modul, in diesem Fall dem KWK-Motor-Sub-Modul, integriert ist, über seine Welle, über eine angeschlossene Kupplung (10) auf. Die Kupplung (10) ist eine magnetische Kupplung, die ihre magnetischen Kupplungskräfte berührungslos über ihre Stirnfläche (11) auf das Kupplungsgegenstück überträgt. Das Material des in diesem Fall offenen Gehäuses (12) ist dabei magnetisch nicht leitend oder nur magnetisch schwach leitend, um die Ausprägung des magnetischen Kraftfeldes zwischen dem generatorseitig angebauten Kupplungsteil und dem außerhalb des offenen Gehäuses angebrachten Gegenstückes nicht oder nur minimal zu beeinflussen. Weiterhin kann das Gehäusematerial aus elektrisch nicht leitendem Material gewählt werden, um insbesondere bei schnell rotierenden Magnetfeldern die Bildung von Wirbelströmen zu unterbinden. Der Abstand (13) zwischen der Stirnseite des generatorseitig angeschlossenen Kupplungsteils und der Gehäusewand ist minimal, um magnetischen Streufluss zu minimieren, aber ausreichend, um eine übermäßige Schwingungsanregung von Gehäuse oder Kupplungsteil zu unterbinden. Alternativ kann auf die Gehäusewand teilweise oder vollständig verzichtet werden insofern die Konstruktion die Beherrschung der statischen und dynamischen Kräfte sicherstellt sowie keine thermischen oder akustischen Nachteile auftreten. 2 shows an air-cooled generator ( 8th ), which is installed in an open housing, another machine module. The generator and the module are installed in a CHP plant. The open machine module is a cogeneration generator sub-module ( 9 ). The generator receives the torque of an internal combustion engine, which is integrated in another engine module, in this case the CHP engine sub-module, via its shaft, via a connected clutch ( 10 ) on. The coupling ( 10 ) is a magnetic coupling, its magnetic coupling forces non-contact over its face ( 11 ) transmits to the coupling counterpart. The material of the case open in this case ( 12 ) is magnetically non-conductive or only weakly magnetically conductive, to influence the expression of the magnetic force field between the alternator side mounted coupling part and the outside of the open housing mounted counterpart or only minimally. Furthermore, the housing material can be selected from electrically non-conductive material, in order to prevent the formation of eddy currents, in particular in rapidly rotating magnetic fields. The distance ( 13 ) between the end face of the coupling part connected on the generator side and the housing wall is minimal in order to minimize stray magnetic flux, but sufficient to prevent excessive vibration excitation of the housing or coupling part. Alternatively, the housing wall can be omitted partially or completely insofar as the construction ensures the control of the static and dynamic forces as well as no thermal or acoustic disadvantages occur.

3 zeigt einen Einzylindermotor (14), der ebenfalls in ein geschlossenes Gehäuse, ein Maschinen-Modul, eingebaut ist, wobei das Modul bevorzugt in einer mechanischen Energiewandlungsanlage eingesetzt wird. Das geschlossene Maschinen-Modul ist ein Motor-Sub-Modul (15). Der Verbrennungsmotor überträgt das Drehmoment seiner Kurbelwelle (16) über eine Kupplung (17) auf eine weitere Energiewandlungsmaschine, die beispielsweise ein Generator sein kann, welcher in einem weiteren Maschinen-Modul, in diesem Fall dem Generator-Sub-Modul, integriert ist. Die Kupplung (17) ist eine magnetische Kupplung, die ihre magnetischen Kupplungskräfte berührungslos über ihre dreidimensional und zylindrisch ausgeprägte Mantelfläche (18) der magnetischen Kupplung auf das Kupplungsgegenstück überträgt. Der Abstand (19) zwischen der Stirnseite des motorseitig angeschlossenen Kupplungsteils und der Gehäusewand ist minimal, um magnetischen Streufluss zu minimieren, aber ausreichend, um eine übermäßige Schwingungsanregung von Gehäuse oder Kupplungsteil zu unterbinden. 3 shows a single-cylinder engine ( 14 ), which is also installed in a closed housing, a machine module, the module is preferably used in a mechanical energy conversion plant. The closed machine module is a motor sub-module ( 15 ). The internal combustion engine transmits the torque of its crankshaft ( 16 ) via a coupling ( 17 ) to another energy conversion machine, which may for example be a generator, which is integrated in another machine module, in this case the generator sub-module. The coupling ( 17 ) is a magnetic coupling, the non-contact magnetic coupling forces on their three-dimensional and cylindrically shaped lateral surface ( 18 ) transmits the magnetic coupling to the coupling counterpart. The distance ( 19 ) between the The face of the coupling part connected on the motor side and the housing wall is minimal in order to minimize stray magnetic flux, but sufficient to prevent excessive vibration excitation of the housing or coupling part.

4 zeigt eine Wasserpumpe (20), die in ein offenes Gehäuse, ein weiteres Maschinen-Modul, eingebaut ist. Die Wasserpumpe und das Modul werden in einer Pumpstation eingebaut. Das offene Maschinen-Modul ist ein Wasserpumpen-Sub-Modul (21). Die Wasserpumpe nimmt das Drehmoment eines Verbrennungsmotors auf, der in einem weiteren Maschinen-Modul, in diesem Fall dem Motor-Sub-Modul, integriert ist, über ihre Welle, über eine angeschlossene Kupplung (22) auf. Die Kupplung ist eine magnetische Kupplung, die ihre magnetischen Kupplungskräfte berührungslos über ihre dreidimensional und zylindrisch ausgeprägte Mantelfläche (23) der magnetischen Kupplung auf das Kupplungsgegenstück überträgt. 4 shows a water pump ( 20 ), which is installed in an open housing, another machine module. The water pump and the module are installed in a pumping station. The open machine module is a water pump sub-module ( 21 ). The water pump receives the torque of an internal combustion engine, which is integrated in another machine module, in this case the engine sub-module, via its shaft, via a connected clutch ( 22 ) on. The coupling is a magnetic coupling that transmits its magnetic coupling forces contactlessly via its three-dimensional and cylindrically shaped outer surface ( 23 ) transmits the magnetic coupling to the coupling counterpart.

5 zeigt ein technisch-konstruktives Ausführungsbeispiel der zweidimensional, stirnseitig operierenden magnetischen Kupplung, wie sie beispielhaft zwischen dem Verbrennungsmotor aus 1 und dem Generator aus 2 eingesetzt werden kann. 5 shows a technical-constructive embodiment of the two-dimensional, frontally operating magnetic coupling, as exemplified between the engine 1 and the generator 2 can be used.

Die Kupplung besteht mit ihren für die Funktion wesentlichen Elementen und Komponenten aus einem magnetischen Kupplungsteller (24) auf jeder Welle jeder Energiewandlungsmaschine, welcher mit der Abtriebswelle (25) des Verbrennungsmotors, bzw. seines Getriebes oder einer anderen Energiewandlungsmaschine mechanisch verbunden ist. Dies kann entweder durch eine flexible Welle (6, (26)) oder durch eine biegesteife Ausführung (27) realisiert werden.The coupling, with its essential elements and components, consists of a magnetic coupling plate ( 24 ) on each shaft of each energy conversion machine, which with the output shaft ( 25 ) of the internal combustion engine, or its transmission or other energy conversion machine is mechanically connected. This can be done either by a flexible shaft ( 6 , ( 26 )) or by a rigid construction ( 27 ) will be realized.

Die axiale und radiale Lagerung des Kupplungstellers kann von seiner funktionalen Ausführung her so gestaltet sein, dass die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, bzw. eines Getriebes diese Aufgabe übernimmt, oder aber dass der magnetische Kupplungsteller selber auf einer Zentrierwelle (7, (28)) gelagert ist. In diesem Fall ist die Zentrierwelle vorteilshaft mechanisch, und hierbei eher starr als zu elastisch, mit der abschließenden Gehäusewand des Moduls z. B. nach Beschreibung gemäß 1 verbunden. Dis kann z. B. durch eine vorteilshaft große Auflagefläche geschehen, die an die Wand mittels kleben (29), schrauben (29a), schweißen oder anders verbunden ist.The axial and radial bearing of the coupling plate can be designed by its functional design forth so that the output shaft of the engine, or a transmission takes over this task, or that the magnetic clutch plate itself on a centering ( 7 , ( 28 )) is stored. In this case, the centering is mechanically advantageous, and this case rather rigid than too elastic, with the final housing wall of the module z. B. according to the description 1 connected. Dis can z. B. happen by a vorteilshaft large bearing surface which stick to the wall by means of 29 ), screw ( 29a ), welding or otherwise connected.

8 zeigt eine weitere Variante dieser Kupplung. In dieser Variante entfällt die in 7 beschriebene Zentrierwelle und stattdessen ist um den magnetischen Kupplungsteller (30) herum ein Zentrierflansch (31) angeordnet, welcher neben der Lagefestlegung der Kupplung auch als Befestigungsflansch für die Energiewandlungsmaschine herangezogen werden kann. Der Zentrierflansch ist vorteilshaft mechanisch, und hierbei eher starr als zu elastisch, mit der abschließenden Gehäusewand des Moduls z. B. nach Beschreibung gemäß 1 verbunden. Dis kann z. B. durch eine vorteilshaft große Auflagefläche geschehen, die an die Wand mittels kleben (32), schrauben (32a), schweißen oder anders verbunden ist. 8th shows a further variant of this coupling. In this variant, the in 7 described centering shaft and instead is to the magnetic clutch plate ( 30 ) a centering flange ( 31 ), which can also be used as a mounting flange for the energy conversion machine in addition to the position fixing of the coupling. The centering flange is mechanically advantageous, and in this case rather rigid than too elastic, with the final housing wall of the module z. B. according to the description 1 connected. Dis can z. B. happen by a vorteilshaft large bearing surface which stick to the wall by means of 32 ), screw ( 32a ), welding or otherwise connected.

Der Einbau und die geometrische Ausrichtung der Wellen und Kupplungen kann entweder zusammen erfolgen, dass heißt, dass der Verbrennungsmotor mit der vormontierten Kupplungseinheit zusammen innerhalb des Gehäuses ausgerichtet und befestigt wird, z. B. durch eine Klebeverbindung, oder aber dass zunächst die Zentrierwelle des magnetischen Kupplungstellers in ihrer endgültigen Position an der Gehäusewand ausgerichtet und befestigt wird und die Welle dann als Positionierhilfe für den Verbrennungsmotor und den Kupplungsteller dient.Of the Installation and geometric alignment of shafts and couplings can be done either together, that is, that of the internal combustion engine aligned with the preassembled coupling unit together within the housing and is attached, for. B. by an adhesive bond, or that first the centering shaft of the magnetic coupling plate in its final position on the housing wall aligned and fastened and the shaft then as a positioning aid for the internal combustion engine and the clutch actuator is used.

9 zeigt technische Konstruktionsdetails der dreidimensional, über ihre zylindrisch ausgeprägte Mantelfläche operierenden magnetischen Kupplung, wie sie beispielhaft zwischen dem Verbrennungsmotor aus 1 und dem Generator aus 2 oder der Wasserpumpe aus 4 eingesetzt werden kann. 9 shows technical construction details of the three-dimensional, acting on their cylindrical shell surface magnetic coupling, as exemplified between the internal combustion engine 1 and the generator 2 or the water pump off 4 can be used.

Die Kupplung besteht mit ihren für die Funktion wesentlichen Elementen und Komponenten aus einem äußeren magnetischen Kupplungshohlzylinder (33) und einem Luftspalt (34), welcher zwischen dem äußeren Kupplungshohlzylinder (33) und dem inneren Kupplungshohlzylinder (35) angeordnet ist. In dem Luftspalt kann zusätzlich die Gehäusewand (36) mit einbezogen werden, insofern es die Konstruktion erfordert, wenn zum Beispiel eines oder beide Gehäuse dicht verschlossen sind. Die Kupplungshohlzylinder sind mit den Wellen der Energiewandlungsmaschinen verbunden. Dies kann entweder durch eine flexible Welle (10, (37)) oder durch eine biegesteife Ausführung (38) realisiert werden.The coupling consists with its essential for the function of elements and components of an external magnetic clutch cylinder ( 33 ) and an air gap ( 34 ), which between the outer coupling hollow cylinder ( 33 ) and the inner clutch hollow cylinder ( 35 ) is arranged. In the air gap, the housing wall (in addition 36 ), insofar as it requires the construction, for example, if one or both housings are sealed. The hollow coupling cylinders are connected to the shafts of the energy conversion machines. This can be done either by a flexible shaft ( 10 , ( 37 )) or by a rigid construction ( 38 ) will be realized.

Die axiale und radiale Lagerung des Kupplungshohlzylinders kann von seiner funktionalen Ausführung her so gestaltet sein, dass die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, bzw. eines Getriebes diese Aufgabe übernimmt, oder aber dass der magnetische Kupplungshohlzylinder selber auf einer Zentrierwelle (11, (39)) gelagert ist. In diesem Fall ist die Zentrierwelle vorteilshaft mechanisch, und hierbei eher starr als zu elastisch, mit der abschließenden Gehäusewand des Moduls nach Beschreibung gemäß z. B. 1 verbunden. Dis kann z. B. durch eine vorteilshaft große Auflagefläche geschehen, 12, die an die Wand mittels kleben (40), schrauben (40a), schweißen oder anders verbunden ist.The axial and radial bearing of the hollow coupling cylinder can be designed by its functional design forth so that the output shaft of the engine, or a transmission takes over this task, or that the magnetic coupling cylinder itself on a centering ( 11 , ( 39 )) is stored. In this case, the centering shaft is mechanically advantageous, and in this case rather rigid than too elastic, with the final housing wall of the module according to description in accordance with z. B. 1 connected. Dis can z. B. happen by an advantageously large contact surface, 12 which stick to the wall by means of 40 ), screw ( 40a ), welding or otherwise connected.

13 und 14 zeigen weitere besondere Möglichkeiten von Ausführungsformen der magnetischen Kupplung. In diesem Falle ist die Zentrierwelle entweder beidseitig aus der Gehäusewand herausgeführt und dient zur Fixierung beider zylindrischen Kupplungsteile, wobei der Einbau und die geometrische Ausrichtung der Wellen und Kupplungen entweder zusammen erfolgen kann, dass heißt, dass der Verbrennungsmotor mit der vormontierten Kupplungseinheit zusammen innerhalb des Gehäuses ausgerichtet und befestigt wird, z. B. durch eine Klebeverbindung, oder aber dass zunächst die Zentrierwelle des magnetischen Kupplungstellers in ihrer endgültigen Position an der Gehäusewand ausgerichtet und befestigt wird und die Welle dann als Positionierhilfe für den Verbrennungsmotor und den Kupplungsteller dient. Eine weitere Variante ist, dass die Zentrierwelle direkte Führungsaufgaben zwischen den magnetischen kupplungsteilen übernimmt, ohne mechanisch in Kontakt mit dem Gehäuse zu sein. Dies ist insbesondere für frei stehende, nicht in geschlossene Gehäuse montierte Energiewandlungsmaschine vorteilhaft. 13 and 14 show further special possibilities of embodiments of the magnetic coupling. In this case, the centering is either led out on both sides of the housing wall and serves to fix both cylindrical coupling parts, the installation and the geometric alignment of the shafts and couplings can be done either together, that is, that the internal combustion engine with the preassembled coupling unit together within the housing aligned and fastened, z. B. by an adhesive connection, or that first the centering shaft of the magnetic coupling plate is aligned and fixed in its final position on the housing wall and the shaft then serves as a positioning aid for the internal combustion engine and the clutch plate. Another variant is that the centering shaft performs direct guiding tasks between the magnetic coupling parts without being mechanically in contact with the housing. This is particularly advantageous for freestanding, not in closed housing mounted energy conversion machine.

Claims

Energy conversion machine for use in CHP (combined heat and power plants), power generators, pump and compressor systems characterized in that the energy conversion machine is installed in an energy conversion machine housing, and that the energy conversion machine via a magnetic coupling their drive torque to a transmits another energy conversion machine, which is not installed in the first energy conversion machine housing, and that parts of the magnetic coupling, in particular a magnetic coupling plate, are integrated in the energy conversion machine housing.

Energy conversion machine for use in CHP plants (Combined heat and power plants), electricity generators, Pump and compressor systems characterized, that the energy conversion machine installed in an energy conversion machine housing is and that the energy conversion machine via a magnetic coupling transmits its drive torque to another energy conversion machine, the is installed in the same energy conversion machine housing, and that parts of the magnetic coupling, in particular a magnetic clutch plate, are integrated in the energy conversion machine housing.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the energy conversion machine housing in open Type executed is.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the power conversion machine housing in closed Type executed is.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the magnetic coupling plate is contactless working clutch, and that the magnetic coupling plate mechanically rigid with the output shaft of an energy conversion machine or a gearbox is connected, and that the static and dynamic forces for the guide and the functional operation of the magnetic coupling plate over the Output shaft can be added.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the magnetic coupling plate is contactless working clutch, and that the magnetic coupling plate transfers a moment to another magnetic coupling plate, the attached to another energy conversion machine.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the magnetic coupling plate is not mechanically rigid with the output shaft of the energy conversion machine or a gearbox is connected, and that the static and dynamic forces for the guide and the functional operation of the magnetic coupling via a Storage are taken, which mechanically with the energy conversion machine housing connected is.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the magnetic coupling plate partially mechanically rigid with the output shaft of the energy conversion machine or a gearbox is connected, and that the static and dynamic forces for the guide and the operation of the magnetic coupling plate partially over the Output shaft are received and partially absorbed by bearings Be mechanical with the energy conversion engine housing are connected.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that attached to the energy conversion machine housing and statically supported Storage for the magnetic coupling plate on both sides of the magnetic Clutch plate facing wall of the energy conversion machine housing arranged is and that these are on both sides of the power conversion machine enclosure wall arranged storage the tasks of storage, management and reliable relative positioning of both magnetic coupling plates, that of the one energy conversion machine and that of the one coupled to the one another energy conversion machine, against each other and takes over ensures.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that mounted in and on the power conversion machine housing and statically supported storage for the magnetic coupling plate on both sides of the magnetic Clutch plates facing wall of the energy conversion machine housing arranged is and that these are on both sides of the power conversion machine enclosure wall arranged storage the tasks of storage, management and reliable relative positioning of both magnetic coupling plates, that of the first energy conversion machine and that of the coupled one another energy conversion machine, against each other and takes over ensures.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the energy conversion machine housing outside a has specific and unique shape and geometry, the installing the energy conversion engine housing into an assembly frame or slide-in cabinet only in a unique position allows and that in this unique position the relative arrangement of the magnetic Clutch plates inside and outside the energy conversion machine housing, as well all other functionally relevant components and assemblies of the Magnetic coupling is ensured such that the magnetic Clutch permanently the required torque between the first Energy conversion machine and the coupled further energy conversion machine transferred can.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the energy conversion machine housing outside a has specific and unique shape and geometry, the the joining of the first energy conversion machine housing with the housing of a other energy conversion machine only in a unique position allows and that in this unique position the relative arrangement of the magnetic Clutch plates inside and outside the first energy conversion machine housing, the another energy conversion machine housing, as well as all others functionally relevant components and assemblies of the magnetic coupling this ensures that the magnetic coupling is permanent the required torque between the first energy conversion machine and the coupled further energy conversion machine transferred can.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion engine is an internal combustion engine is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine is connected, is an electrical asynchronous generator.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion engine is an internal combustion engine is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine is connected, is an electrical synchronous generator.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion engine is an internal combustion engine is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine is connected, is a DC electric generator.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion engine is an internal combustion engine is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine connected, is a compressor.

Energy conversion machine according to one of the preceding claims, characterized in that an energy conversion engine is an internal combustion engine, and that the further energy conversion engine connected to the one energy conversion engine by means of the magnetic clutch is a hydraulic pump.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion machine is an electric motor is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine is connected, is an electrical asynchronous generator.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion machine is an electric motor is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine is connected, is an electrical synchronous generator.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion machine is an electric motor is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine is connected, is a DC electric generator.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that an energy conversion machine is an electric motor is and that the further energy conversion machine, which means the magnetic coupling with the one energy conversion machine connected, is a compressor.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that an energy conversion machine is an electric motor is, and that the other energy conversion machine, which means the magnetic coupling connected to the one energy conversion machine is a hydraulic pump is.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the magnetic coupling is a flat Has geometry and the magnetic coupling forces substantially over the two-dimensional face the magnetic clutch plate of an energy conversion machine on the two-dimensional face the magnetic coupling plate of the other energy conversion machine are transmitted.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the magnetic coupling is a cylindrical or has hollow cylindrical geometry and the magnetic coupling forces essentially over the three-dimensional lateral surface the magnetic clutch cylinder of an energy conversion machine on the three-dimensional lateral surface of the magnetic clutch cylinder of be transferred to another energy conversion machine.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, thereby in that the magnetic coupling is a cylindrical one or has hollow cylindrical geometry and the magnetic coupling forces essentially over the three-dimensional lateral surface the magnetic clutch cylinder of an energy conversion machine on the three-dimensional lateral surface of the magnetic clutch cylinder the other energy conversion machine are transmitted, and a number P of concentrically arranged magnetic clutch cylinders parallel the magnetic moment concentric to another number L arranged magnetic clutch cylinder between the at Clutch cylinder mounted energy conversion machines transmits, in which 1 <P <10 and 1 <L <10 the number of potential concentric nested magnetic clutch cylinder where P <L, P = L, P> L.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the magnetic coupling is an arbitrary three-dimensional Has geometry and the magnetic coupling forces substantially over the any three-dimensional lateral surfaces of the magnetic clutch cylinder be transferred between the energy conversion machines.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that via the magnetic coupling maximum transmitted mechanical power P_m is less than 2 kW.

Energy conversion machine according to one of the preceding claims, characterized in that the maxi via the magnetic coupling sometimes transmitted mechanical power P_m is less than 5 kW.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the transmitted via the magnetic coupling maximum mechanical power P_m is less than 10 kW.

Energy conversion machine according to one of the preceding Claims, characterized in that the transmitted via the magnetic coupling maximum mechanical power P_m is greater than 10 kW.