Elektromagnetische Kupplung Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf elektromagnetische Kupplungen mit fliess barem magnetischem Material.
Der Ausdruck Kupplung soll neben Antriebskupplungen auch Bremskupplungen und andere Kupplungen einschliessen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine magnetische Kupplung, die relativ drehbare Glieder aufweist, von welchen eines einen Teil aufweist, der einen 'Teil des an dern umgibt, so dass ein ringförmiger Raum. zwiselien ihnen belassen wird, der ein fliess bares magnetisches Material enthält, und welche Kupplung Mittel zur Erzeugung eines Kraftlinienfeldes zwischen den Gliedern auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass der um schliessende Teil eine Mehrzahl von axial von einander entfernten Umfangsrillen an seinem innern Umfang und der andere Teil eine Mehrzahl von axial voneinander entfernten Umfan-srillen an seinem Aussenumfang hat, die je \radial gegenüber jeder zweiten Rille an dem umschliessenden Teil liegen.
Die einen Rillen auf dem Innenumfang des umsehlie- 1enden Teils können von gmösserer axialer Breite sein als die andern Rillen auf seinem l'infang, und die Rillen an dem innern Teil können radial gegenüber den Rillen von grö sserer Breite an dem umschliessenden Teil angeordnet sein. Die Rillen auf dem Aussen umfang des erwähnten andern Teils können eine geringere axiale Breite als die Rillen an dem umschliessenden Teil haben, gegen über welchen sie liegen.
Die Rillen von klei nerer axialer Breite auf dem Innenumfang des umschliessenden Teils können auch von kleinerer Breite als, die Rillen auf dein Aussenumfang des andern Teils sein.
Bei irgendeiner der vorstehend erwähnten Anordnungen kann der innschliessende Teil selbst von einem zweiten umschliessenden Teil umgeben sein, der an dem genannten andern Teil gebildet oder daran befestigt ist, so dass ein weiterer ringförmiger Zwischen raum zwischen ihnen vorgesehen ist, der fliess bares magnetisches Material enthält, über welches sich das Kraftlinienfeld erstreckt.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist. ein Ausführungsbeispiel einer elektromagnetischen Kupplung gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist. ein teilweise weggebrochener senkrechter Querschnitt einer elektromagne tischen Antriebskupplung.
Fig. 2 ist eine vergrösserte Teilansicht der Fig.1.
Fig. 3 ist ein vergrösserter Teilquerschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, und Fig.4 ist. ein vergrösserter Teilquerschnitt nach der Linie 4-4 der F'ig.2.
Gleiche Bezugszeichen geben entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren an. Die gezeigte Form der Oberflächenrillun auf zusammenwirkenden relativ drehbare Oberflächen von Gliedern von elektromagne tischen Kupplungen'für die Lbertragung eines Drehmomentes zwischen relativ drehbaren Gliedern derselben, zwischen denen fliessbares magnetisches Material als Drehmomentüber- tragungsmittel benutzt wird, wurde so ent worfen, dass mit Gewissheit. ein Blockieren zwischen den Gliedern beim Anhalten des Mechanismus im Erregungszustand verhindert ist.
Durch eine vorausbestimmte Anordnung von axial voneinander entfernten Rillen auf einer Umfangsfläche eines Gliedes von irgend einer Form der Kupplung und die vorausbe stimmte Anordnung einer andern Gruppe von axial voneinander entfernten Rillen auf einer Umfangsfläche eines andern Gliedes der Kupplung, das relativ zum ersten Glied dreh bar ist, und durch eine vorausbestimmte Aus bildung, Grösse und Abstand der Rillen ist es möglich, passende Speicherräume vorzu sehen, in welche das fliessbare Material beim Anhalten des Mechanismus gelangen kann, um so irgendeine Möglichkeit zu verhindern, dass das Material durch Reibung zwischen den Gliedern infolge Veränderungen der Zusammenziehung derselben beim Abkühlen festgehalten wird.
Die gezeigte besondere Ril- lenanordnung ist besonders dort notwendig geworden, wo die axiale Breite des Luftspaltes zwischen den relativ drehbaren Gliedern 25 mm bei zum Beispiel 3 mm Luftspalt über schreitet, das heisst normalerweise, wenn die Rillen nicht. so vorgesehen sind, würde das Material daran gehindert, aus dem Luftspalt auf die entgegengesetzten Enden desselben herausgepresst zu werden.
Somit. werden beim Vorhandensein einer Anzahl ringförmiger Rillen eines Gliedes, die axial um 25 mm von einander entfernt sind, und bezogen auf eine Anzahl anderer Rillen, auf einem zusammen wirkenden, radial entfernten zweiten Glied, tatsächlich eine Mehrzahl von engen Kupp lungsstellen zwischen den relativ drehbaren Gliedern vorgesehen.
In der Zeichnung stellt. 10 im allge meinen eine umkehrbare elektromagnetische Antriebskupplung dar und ist hier nur als Darstellung einer Form des Apparates ver- ansebaulicht, auf welchen die Grundidee der Erfindung aiigewezidet werden kann.
Die Kupplung 1!0 weist. grundsätzlich eine Eingangs- oder Antriebseinheit 1? sowie Aus gangseinheiten 1..1 und 16 auf. Die. Einheit 1? eist eine Welle 18, zwei ringförmige, U-förmige Teile<B>20</B> und ??, clie mit. einem Schenkel.
\auf einer Scheibe oder Platte 4 nahe des äussern Umfanges der selben befestigt sind, eine Stirnabsehlussplatte ?16, die zwischen dem Teil 20 und einem Flansch 38 der Welle 18 angeordnet ist, und ein Stirnabschlussplattensvstem 30 auf, das am Teil ?? befestigt ist.
Die Welle 18 bildet die durch einen Motor angetriebene Welle der Kupplung 10, welche Welle infolgre ihrer Verbindung mit dem Teil 20 durch die Stirnplatte 26 die Drehung der Teile<B>20</B> und ''?, Platte ''1 und Stirnplatten 64 bewirkt.
Jeder der Teile 20 und ?? weist innere und äussere magnetisierbare Ringglieder 32 bzw. 3.1 auf, die miteinander auf einer axialen Stirnseite verbunden und auf der entgegen gesetzten axialen Stirnseite offen sind iuid zwischen sich einen Ringraum 36 bilden. Eine ringförmige Spule 38 liegt. im Raum 36 jedes Teils 20 bzw. '22 in der Nähe des geschlos senen Endes dieses Teils.
Das eine Ende der Ringe 3.1 der Teile 20 und 22 ist. an der Platte ?4 befestigt, so dass die offenen Seiten der Teile 20 und ?'? gegeneina-ndergeriehtet sind und die Platte ?4 axial dazwischen I@iegt, jedoch mit axialem Zwischenraum maischen der einen Seite jedes Ringes 32 und der be nachbarten Stirnseite der Platte 2'-1.
Das Ausgangssystem 14 weist ein ring förmiges magnetisierbares Glied 4,0 auf, das einen ringförmigen radialen Teil 4\? und einen Ringteil 44 besitzt, welcher aus einem Stück mit. dem Teil 4-? an dessen Aussenrand be steht. Der Teil 4'2 ist an seinem Innenrand an einer Nabe 46 befestige, die ihrerseits auf eine Ausgangswelle 48 aufgekeilt ist.
Das Ausgangssystem 16 weist- gleich wie das System \14 ein ringförmiges magnetisier- bares (Mied 50 auf, welches einen ringför- mi#,en radialen Teil 52 und einen Ringteil 54 besitzt, der aus einem Stück mit. dem Teil 52 an dessen Aussenrand besteht. Der Teil 50 ist an seinem Innenende an einer Nabe 56 befestigt, welche ihrerseits drehbar an axial entfernten Lagern 58 abgestützt ist, die i-in,,-förmig zwischen dem Innenumfang einer axialen Büchse 59 der Nabe 56 und dem. Aussenumfang der Welle 48 angeordnet sind.
Da der Ringteil 44 des Gliedes 40 in ra dialem Abstand zwischen Ringgliedern<B>3</B> und 34 des Teils 20 und der Ringteil 54 des Glie des 50 in radialem Abstand zwischen Glie dern 32 und 34 des Teils 22 aufgenommen wird, liegt der radiale Teil 42 des Gliedes 40 axial zwischen einem an der Stirnplatte 26 befestigten Dichtungsglied<B>6</B>0 und einer Stirn seite 62 der Platte 24, und der radiale Teil 52 des (Riedes 50 liegt axial zwischen einem Dichtungsglied 64 des Stirnplattensystems 30 und einer ,Stirnfläche 66 der Platte 24,
die axial entgegengresetzt zur Stirnfläche 62 ( Fi:;. 2 ) der Platte 2'4 ist.
Labyrintlidichtungsmittel 68 und 70 der all-eniein in der amerikanischen Patentschrift <B>N r.</B> 2587077 beschriebenen Art. sind\ zwischen dem treibenden System 12 und den Aus- gang#,;systemen 13 und 16 vorhanden.
Die Abdichtungsmittel 68 weisen eine Mehrzahl. von konzentrischen Ringen 7'2. auf, die auf axial entgegengesetzten Stirnflächen des Teils 42 des Gliedes 40 angeordnet sind, welche Ringe auf einer Seite. des Teils 42 niit konzentrischen Ringen 74 auf dem Dich- tun,@sglied 60 und auf der andern Seite des selben mit konzentrischen Ringen 76 zusam- inenwirken, die auf der Stirnfläche 62. der Platte \4 vorgesehen sind.
Die Ringe 72, 74 mid <B>76</B> sind von solcher Form und Anord- nun-; zueinander, dass sie eine normalerweise wirksame Abdichtung für magnetisches Fliess- inateria.l ergeben, das im Raum 36 zwischen den Ringen 3'2 und 34 des 'Teils 20, enthal ten ist.
Die Abdichtungsmittel: 70 weisen. eine Mehrzahl konzentrischer Ringe 78 auf, welche auf axial gegenüberliegenden Stirnflächen des Teils<B>52</B> des Gliedes 50 angeordnet sind und auf einer Seite des 'Teils 52 mit konzentrischen Ringen 80 des Dichtungsgliedes 64 und auf dessen anderer Seite mit konzentrischen Rin gen 8? auf :
der Stirnfläche 66 der Platte 24 zusammenwirken. Die konzentrischen Ringe 78, 8,0 und 82 sind so wie die Ringe 72, 74 und 7'6 der Abdichtungsmittel 6,8 vorgesehen, so dass sie gleiche wirksame Abdichtungs mittel dafür ergeben, jedoch mit besonderer Hinsicht auf magnetisches Fliessmaterial, das in den Raum 3-6 zwischen die Glieder 312 und 34 des Teils 22 gebracht ist.
Am innern Rand der Platte. 2'4 ist eine Nabe 84 befestigt, an der innen ein Lager 86 vorhanden ist, dessen Innenumfang auf der Weile 48 abgestützt ist.
Ringförmige Dichtungsmittel 88 und 90 sind zwischen den Naben 46 und 84. bzw. den Naben :5,6 und 84 vorgesehen und ver hindern den Durchgang von magnetischem Flussmaterial bzw. das Eintreten desselben in die Lager 58 und 8,6.
Das Plattensystem 30 weist zusätzlich zur Dichtungsscheibe 164 eine Dichtungsscheibe 92 auf, die an ihrem Aussenrand am Innen rand der Dichtungsscheibe @64 befestigt und niit ihrem Innenrand ringförmig etwas von der Aussenumfangsfläche ;der axialen Büchse 59 der Nabe 56 entfernt ist, wofür der Zweck nachstehend hervorgehen wird.
Als ein Mittel zur Verhinderung des Blockierens entweder der Kupplung A oder B, die durch entsprechende zusammenwir kende Teile gebildet sind, beim Aufhören des Betriebes oder Drehung der Kupplungen mit erregten Spulen 38, sind Rillen 98, 100 und 102 auf den radial voneinander entfernten zusammenwirkenden Umfangsflächen 10'4 bzw. 106 des Teils 44 des Gliedes 40 und des von ihm umschlossenen Ringgliedes 32 vorgesehen.
Es ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass die vonein ander verschiedenen Rillen 9,8 und 100 ring förmig und abwechselnd um den gleichen axia len Abstand voneinander auf der innern Um- fangsfläehe 104 des Teils 44 des Gliedes 40 entfernt sind, wogegen die Rillen 102. ring förmig, alle gleich gross und in gleichem axialem Abstand auf der äussern Umfangs fläche 106 des Gliedes 32 vorhanden sind. Die Rillen 100, haben gleiche Tiefe, jedoch viel grössere axiale Breite als die Rillen 98 und eine etwas grössere axiale Breite als die Rillen 102, zu welchen sie radial gegenüber liegen.
Zwischen den Rillen ergeben sich eine Mehrzahl kleiner Kupplungsstellen, die durch die Umfangsflächenbereiche der Fläche 106 des Gliedes 32 axial zwischen den Rillen 102 gebildet sind.
Dadurch, dass auf diese Weise die Breite der Bereiche zwischen den Rillen 102 auf zum Beispiel 25 mm bei 3 mm dickem Ring raum oder Spalt 108 zwischen den Flächen 104 und 106 begrenzt ist, dienen die Rillen 100 und 102 als ringförmige Behälter, in welche fliessbares magnetisches Material<B>110</B> strömen kann, wenn die Drehung der Kupp lung A bei erregter Spule 3!8 angehalten wird, und dies verhindert das Blockieren zwischen dem Teil 2.0 und dem Glied 40, wie es sonst durch Keilwirkung des fliessbaren magnetischen Materials zwischen den Flächen 104 und 106 auftreten kann.
Es ist aus dem Aufbau des Gliedes 40 und Ringgliedes<B>32</B> augenscheinlich, dass ohne das Vorhandensein der Rillen 100 und 102 der Teil 44 des Gliedes 40 im Bestreben, schnel ler aus dem erhitzten zum abgekühlten Zu stand als das Ringglied 32 des Teils 20 zu kommen, das fliessbare magnetische Material 110 zwischen den Flächen 104 und 106 der betreffenden Glieder<B>3</B>2 und 40 zum Zusam menhaften bringt, da es unmöglich sein würde, das Pulver axial aus dem .Spalt 108 zu pressen.
Die Rillen 98, wie sie in der Fläche 104 des 'Teils 44 des Gliedes 40 vorgesehen sind, dienen dem Zweck der Berücksichtigung der maximalen Wärmeerzeugung, die sich als Ergebnis von Schlüpfung zwischen dem Glied 40 und Teil 2,0 ergibt, um im Glied 3'2 des Teils 20 aufzutreten. Dies ist möglich, weil der wirksame Umfangsbereich der Fläche 104 des Gliedes 40 zwischen den Rillen 100 kleiner ist als der wirksame Umfangsbereich der ; Fläche 106 zwischen den Rillen 102 des Glie des 32.
Als solcher wird der kleinere Bereich mehr auf Seherung auf das fliessbare magne tische Material wirken als der grössere Be reich, bei einer Erregung von bekanntem Wert, wodurch die maximale Wärmeerzeu= gong im Glied 32 im Vergleich zum Teil 44 des Gliedes 40, sich ergibt.
Eine Mehrzahl von gleichen, ringförmi gen, axial voneinander entfernten Rillen 112 ist auf der Umfangsfläche 114 des Teils 44 des Gliedes 40 vorhanden, die auswärts radial der Rillen 98 und 100 liegen. Die Fläche 11-1 des Teils 44 des Gliedes 40 ist- radial einwärts ringförmig von einer glatten uniunterbro- ehenen, zylindrischen Fläche 116 des Gliedes 34 des 'Teils 20 entfernt, und ergibt dazwi schen mit der Fläche 11,6 einen Luftspalt <B>118,</B> , in welchem magnetisches Material 110 gleich wie im Spalt 108 liegt.
Die Rillen 112 dienen einem gleichen Zweck zwischen dein Teil 44 des Gliedes 40 und Glied 34, wie die Rillen 98 zwischen dem Teil 44 des Gliedes 40 und dem Glied 32, das heisst. einer maxi malen Erzeugung der Wärme im Glied 34. Da die Glieder 32 und 34 ausserhalb der Kupplung A und ausserhalb derselben in Be rührung mit Luft. liegen, wird darin erzeugte Wärme rasch an die umgebende Atmosphäre abgegeben, wodurch sich ein wirksamer Be trieb der Kupplung ergibt.
Die Rillen 1"20 und 1'22 des Teils 54 des Gliedes 52 und die Rillen 124 des Gliedes 32 des Teils 22 der Kupplung B dienen einem gleichen Zweck, wie die Rillen 98, 100 bzw. 1,02 der Kupplung A, weil in allen Bezie hungen und Zwecken dieKupplungen.1 und ss identisch sind. Rillen 126 des Gliedes 34 des Teils 22 der Kupplung ss dienen einem gleichen Zweck wie die Rillen 112 des Glie des 34 des Teils 20 .der Kupplung A.
Das hier benutzte fliessbare magnetische Material 110, das sowohl in den Spalten 103 und 118 der Kupplung A als auch in ent sprechenden Spalten der Kupplung ss liegt, ist von der Art eines trockenen Pulvers, wie zum Beispiel eines magnetischen rostfreien Stahlpulvers mit verschiedenen Anti-:Sinter- und die Abnützung verhindernden Zusätzen.
Bei einem normalen Betrieb der Kupp lungen A und B, bei welchem deren Eingangs welle von einer passenden, nicht gezeigten Primärmaschine angetrieben wird, werden die daran befestigten Teile '2ü und 22., die einen Teil des Systems 12 bilden, angetrieben und das fliessbare magnetische Material wird un ter dem Einfluss von Zentrifugalkraft daran gehindert, in die Rillen 1'd2. und 12'.1 der Glieder 32 der Kupplungen --1 und B einzu treten.
Bei Erregung der Spulen 38 der Kupp lungen A und B wird eine Antriebsbeziehung zwischen den antreibenden und angetriebenen Systemen der Kupplungen als ein Ergebnis des magnetischen Kraftliniendurchganges da zwischen über die Spalte 108 und 118 der Kupplung A und die entsprechenden Spalte der Kupplung B hergestellt. Das in den Kupplungen vorgesehene fliessbare magne tische Material dient dazu, ein hohes Kraft übertragungsvermögen zu bewirken.
Während dieser Phase des Betriebes bleibt das magne tische Material ausserhalb der Rillen 102 und 121; wenn jedoch die Kupplungen angehalten werden, das heisst wenn der Kraftantrieb von der Welle 18 bei weiterhin erregtem Zustand der Spulen 38 weggenommen wird, ist das Ma terial frei, bei der Zusammenziehung des Teils 44 des Gliedes 40 und 54 des Gliedes 52 in die Rillen 102 zu fliessen, um so irgend einer Möglichkeit des Blockierens der Kupp lungen zu begegnen.
Obschon die Zeichnung eine Antriebs kupplung veranschaulicht und die Beschrei bung eine solche Kupplung erläutert, sind die hier vorhandenen Prinzipien gleich bei Bremskupplungen und andern Kupplungen anwendbar, und demgemäss ist Kupplung im allgemeinsten Sinne zu verstehen. Ferner ist den Fachleuten leicht ersichtlich, dass Abweichungen im Aufbau gemacht werden können, ohne vom Wesen der Erfindung ab zuweichen.