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Dokumentenidentifikation DE68904551T2 19.05.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0397790
Titel DREHMOMENTÜBERTRAGENDE EINRICHTUNG.
Anmelder Control Drive i Värmland AB, Lesjöfors, SE
Erfinder JONSSON, Arne, S-683 00 Hagfors, SE;
HAL N, Elov, S-153 00 Järna, SE
Vertreter Trappenberg, H., Pat.-Ing., 7500 Karlsruhe; Dimmerling, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 7512 Karlsruhe
DE-Aktenzeichen 68904551
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 01.02.1989
EP-Aktenzeichen 899026363
WO-Anmeldetag 01.02.1989
PCT-Aktenzeichen EP8900084
WO-Veröffentlichungsnummer 8907209
WO-Veröffentlichungsdatum 10.08.1989
EP-Offenlegungsdatum 22.11.1990
EP date of grant 20.01.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse F16D 47/00
IPC-Nebenklasse F16D 35/00   

Beschreibung[de]
Drehmonentübertragende Einrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäss dem Oberbegriff des angeschlossenen Anspruchs 1 zum Anschliessen eines elektrischen Motors, welcher mit zumindest annähernd konstanter Drehzahl läuft, an eine Pumpe welche zusammen mit dem Motor ein Aggregat bildet in dem sich die Teile in einem normgerechten Abstand voneinander befinden, wobei der genannte Motor ein Gehäuse mit einer Stirnfläche aufweist, aus der mit einer bestimmten freien Länge ein Abtriebswellenstumpf herausragt, und die Pumpe eine der genannten Motorstirnfläche zugewandte Stirnfläche aufweist, aus der mit einer bestimmten freien Länge, und im wesentlichen koaxial mit dem genannten Abtriebswellenstumpf, ein Antriebswellenstumpf herausragt, wobei die benachbarten freien Enden der beiden Wellenstümpfe von einer Lücke gegebener axialer Länge getrennt sind.

Der elektrische Motor kann an ein 50 oder 60 Hz-Netz anschliessbar sein, eine höchste Drehzahl von 3 000 bis 3 600 Umdrehungen je Minute aufweisen, und das übermittelte Drehmoment sollte 50 Newton-Meter übersteigen, mit einer allerhöchsten Grenze von über 5 000 Newton-Meter, und einem Mittelwert von etwa 500 Newton-Meter, entsprechend einer Leistung von ungefähr 75 kW bei 1 500 Umdrehungen je Minute und ungefähr 90 kW bei 1 800 Umdrehungen je Minute.

Die Erfindung bezieht sich in erster Reihe auf Aggregate gemäss nationalen oder internationalen Normen, wie - für elektrische Motore - IEC-Normen (International Electrotechnical Commission) oder ANSI/NEMA-Normen (American National Standards Institute / National Electrical Manufacturers' Association) undfür Pumpen - ISO-Normen (International Organization for Standardization) oder ANSI-Normen.

Durch die genannten Normen sind bestimmte, für die Anschluss- oder Austauschmöglichkeiten ausschlaggebende Abmessungen festgelegt. Solche Abmessungen sind bei den Maschinenwellenstümpfen der Durchmesser, die freie Länge und der freie Radialraum (d.h. der Abstand zwischen der Mittellinie des Wellenstumpfes und einer hypothetischen, koaxialen zylindrischen Fläche die tangential zu einem am nächsten befintlichen Hindernis verläuft, wie es z.B. eine Grundplatte od. dgl. des Aggregats bildet.

Normaler Weise sind der Motor und die Pumpe mittels einer elastischen Wellenkupplung verbunden um eventuelle kleine Abweichungen von genau koaxialer Lage der beiden Wellenstümpfe auszugleichen, wobei die Pumpen in den Aggregaten auf eine der beiden folgenden Arten montiert sind.

Der Motor und die Pumpe sind entweder in einem derartigen gegenseitigen axialen Abstand angeordnet, dass die genannte Kupplung, aber keine grössere Einheit, in der Lücke zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der beiden Wellenstümpfe untergebracht werden kann, und die genannte Lücke ist dann in der Grössenordnung von einigen wenigen Zehnern von Millimetern. Alternativ kann die Lücke so bemessen sein (in der Grössenordnung von etwa 100 mm aufwärts), dass die Demontage eines Aggregatsgliedes erleichtert wird, und eine derartige Lücke kann von einer Zwischenhülse ("spacer") überbrückt sein, welche gegebenen Falls als eine elastische Wellenkupplung mit Zwischenhülse ausgelegt werden kann, d.h. im wesentlichen als zwei herkömmliche elastische Wellenkupplungen die jeweils am Ende der die Lücke überbrükkenden Wellenteile angeordnet sind.

In der vorliegenden Beschreibung sind im Begriff der "elastischen Wellenkupplung" auch solche andere Einheiten wie z.B. doppelte Kardangelenke inbegriffen, welche die gleiche Funktion füllen.

Eine andere Lösung des Demontageproblemes besteht, z.B. gemäss SE-C-216 789, in der Überbrückung der Lücke von einem schräg abgeschnittenen Endteil eines ungewöhnlich langen Wellenstumpfes der Pumpe, wobei dieser Endteil im Bedarfsfalle vorübergehend entfernt werden kann.

Eine Verbindung mittels einer der oben angeführten Anordnungen ermöglicht jedoch nicht die Pumpendrehzahl im Verhältnis zur Motordrehzahl zu verstellen. In der Praxis ist jedoch in der Pumpenbransche eine solche Einstellmöglichkeit, und zwar stufenlos und fortlaufend, sehr oft höchst erwünscht, und manchmal ist sie sogar unerlässlich.

Anordnungen zur Übertragung einer Drehbewegung oder eines Drehmomentes mittels stufenlos und fortlaufend einstellbarer Drehzahlregler sind bereits in verschiedenen Konstruktionen und nach verschiedenen Prinzipen arbeitend bekannt, so z.B. die so genannten hydrodynamischen und hydromechanischen Schlupfkupplungen (auch "viskohydraulische Schlupfkupplungen" bezeichnet).

Die bekannten Drehzahlregler umfassen normaler Weise ein unbewegliches oder feststehendes Glied an das die drehfesten äusseren Teile des Reglers angeschlossen sind, darunter ein Organ zum Einstellen der gewünschten Drehzahl, oder, bei automatischer Steuerung, ein Organ welches zu diesem Zweck ein Steuersignal erzeugt.

Ferner sind zwei mit Hilfe von Antriebselementen zusammenarbeitende drehbare Glieder vorgesehen, wobei das erste dieser Glieder drehfest mit dem Motor verbunden ist um sich mit der gleichen Drehzahl wie der Motor zu drehen, und das zweite Glied drehfest an die anzutreibende Maschine angeschlossen ist um sich mit der (eingestellten) Drehzahl der Maschine zu drehen.

Im vorliegenden Zusammenhang, und wie später ausführlicher erklärt sein wird, bildet ein Glied mit der Funktion einer elastischen Kupplung ein drittes drehbares Glied welches sich im Aggregat zwischen dem Motor und der Pumpe befindet und insofern unersätzlich ist, als das Aggregat ohne dieses Glied nicht betriebsfähig ist.

In der vorliegenden Beschreibung und in den angeschlossenen Patentansprüchen umfasst der Ausdruck "drehfest" ebenfalls eine Verbindung die beim Übertragen eines Drehmomentes ein gewisses Mass Verdrehungselastizität zulässt um Verdrehungsschwingungen zu unterdrücken. In viskohydraulischen Kupplungen sind die Antriebselemente beider drehbarer Teile von Scheibensätzen gebildet.

Kupplungen mit drehmomentübertragenden Scheiben sind zu verschiedenen Zwecken bekannt geworden, z.B. lt. DE-A-36 193 51 als eine kompakte Ein-Aus-Kupplung zur Synchronisation der Kurbelwellen in einem "multi-split" Verbrennungsmotor, oder, gemäss DE-C-242 328, als eine Vorrichtung zur Drehzahlregelung wo die drehmomentübertragenden Scheiben, eventuell mit Streifen, Rippen, Flügeln, flügelförmigen Vorsprüngen oder Vertiefungen od. dgl. versehen, in unveränderlichem gegenseitigem Abstand angeordnet sind, und mit einer separaten Reibungskupplung zusammenarbeiten.

Bekannte Drehzahlregler bilden normaler Weise eine besondere Einheit die als ein drittes Glied zwischen den Motor und die angetriebene Maschine eingereiht ist, wodurch sich die axiale Länge des Aggregats bedeutend verlängert.

Eine derartige Lösung ist z.B. in GB-A-431 215 beschrieben und schematisch in Fig. 1 in den angeschlossenen Zeichnungen dargestellt, wo ein Aggregat 1 ein Fundament 4, einen elektrischen Motor 2 und eine Pumpe 3 umfasst zwischen denen mittels zweier elastischer Kupplungen 52, 53 ein herkömmlicher Drehzahlregler eingereiht ist, der annähernd die gleiche Grösse wie der Motor 2 oder die Pumpe 3 hat. Die freien Enden des Abgagewellenstumpfes 2a des Motors und des Eingabewellenstumpfes 3a der Pumpe müssen von einer Lücke G mit axialer Länge LS in der Grössenordnung einiger hundert Millimeter (in der Regel mindestens 500mm) getrennt sein.

Sowohl die axiale Länge LS, als auch die totale Länge LA des ganzen Aggregats übertreffen dann beim weiten normgerechte Werte. Die Länge des Aggregats wurde damit um die Strecke A über die normale oder genormte Länge hinaus vergrössert.

Es ist auch vorbekannt den Drehzahlregler mit dem Motor und/oder der Pumpe zusammenzubauen, z.B. gemäss SE-C-413 540, US- A-3,433,162 oder DE-A-29 229 97. Bei allen diesen Fällen handelt es sich jedoch um spezielle Konstruktionen, d.h. Maschinen die vom Anfang an eine Drehzahleinstellfunktion eingebaut haben und wo eine derartige Funktion nicht nachträglich als Ersatz einer normalen Kupplung ohne Drehzahleinstellung eingebracht werden kann.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die an Stelle einer herkömmlichen elastischen Kupplung in ein Motor-Pumpen-Aggregat montiert werden kann ohne dass hierbei die axialen und radialen Abmessungen des Aggregats geändert werden müssen, so dass die Möglichkeit erhalten bleibt das Aggregat seitwärts demontieren zu können, wenn diese Möglichkeit schon früher bestand.

Wenn eine Anordnung nach der vorliegenden Erfindung vom Anfang an in ein Aggregat eingebaut wird, erreicht man den Vorteil, dass alle vom Aggregat abhängigen Normmasse und Parameter (z.B. Abmessungen der Bodenfläche, die Höhe des Raumes u.s.w.) unverändert belassen werden können, d.h. dass sie gleich wie bei einem Aggregat ohne Drehzahleinstellung sind. Ein noch grösserer Vorteil ist jedoch der, dass die erfindungsgemässe Anordnung auch nachträglich in ein vorhandenes, normgerechtes Aggregat eingebaut werden kann, welches ursprünglich keine Drehzahleinstellmöglichkeit aufwies, ohne das die Installation geändert werden müsste.

Die Möglichkeit des nachträglichen Einbaus der erfindungsgemässen Anordnung ist sehr bedeutend, insbesondere in der verfahrenstechnischen Industrie, wo nicht nur der Umstand wichtig ist, dass die Bodenfläche nicht vergrössert werden muss, sondern wo es in erster Reihe darauf ankommt, dass der Betrieb nicht für eine längere Zeitspanne unterbrochen, oder die Anlage gänzlich abgestellt werden muss, um das Fundament ändern zu können. Beim Anwenden der erfindungsgemässen Anordnung kann die ganze Ersatzoperation binnen einiger Stunden vollendet werden, d.h. im Laufe einer normalen Betriebspause, z.B. nachtsüber.

Ausgehend von einer Anzahl von z.B. ungefähr 25.000 Motor-Pumpenaggregate innerhalb der oben angeführten Drehmomentspanne (was etwa der tatsächlichen Lage in Schweden entspricht), können erhebliche Ersparnisse an Energie und Kosten (in der Grössenordnung einer Milliarde U.S.A.-Dollars) erzielt werden.

Die Erfindung zeichnet sich durch die im angeschlossenen Patentanspruch 1 angeführten Kennzeichen aus, wobei vorgezogene weitere Ausführungsformen in den Unteransprüchen angegeben werden.

Die Erfindung soll nun anhand beigefügter Zeichnungen, die sich auf Ausführungsbeispiele beziehen, näher erläutert werden. Hierbei ist in den Zeichnungen

Fig. 2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Aggregats mit einer erfindungsgemässen Anordnung;

Fig. 3 ein Längsschnitt in grösserem Mass-Stab durch das Aggregat gemäss Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer zweiten Ausführungsform eines mit einer erfindungsgemässen Anordnung versehenen Aggregats;

Fig. 5 ein Längsschnitt in noch grösserem Mass-Stab als Fig. 4 durch eine Hälfte einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung;

Fig. 5a in kleinerem Mass-Stab ein Drehungsbegrenzer in der Anordnung gemäss Fig. 5;

Fig. 5b ein Querschnitt durch eine Barrierendichtung in der Anordnung gemäss Fig. 5;

Fig. 6 in grösserem Mass-Stab ein Querschnitt durch die Anordnung gemäss Fig. 5;

Fig. 6a ein Querschnitt durch eine Ölfüllvorrichtung in der Anordnung gemäss Fig.5;

Fig. 7 ein Arbeitsschema der Anordnung gemäss Fig. 5 und 6;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung;

Fig. 9 ein Lager in der Anordnung gemäss Fig. 8;

Fig. 10A und 10B sehr schematisch zwei Alternativen der gegenseitigen Anordnung der zwei drehbaren Glieder;

Fig. 11A und 11B zwei Alternativen einer Konstruktion mit schmaler Lücke, und

Fig. 12A bis 12D vier Alternativen von Konstruktionen mit breiterer Lücke.

Teile mit gleicher Funktion sind in allen Zeichnungsfiguren mit identischen oder analogen Bezugszeichen bezeichnet.

Gemäss Fig. 2 umfasst ein Aggregat 1A mit einer totalen Länge LA einen elektrischen Motor mit Parametern innerhalb der oben angeführten Grenzen, eine Pumpe 2 und ein Fundament 4 auf dem der Motor und die Pumpe mit ihren Füssen stationär montiert sind. Der Motor 2 hat eine der Pumpe 3 zugewandte Stirnfläche 2' aus der ein eine freie Länge LM und einen Durchmesser D aufweisender Abgabewellenstumpf 2a herausragt.

Die Pumpe 3 hat eine der Stirnfläche 2' des Motors 2 zugewandte Stirnfläche 3' aus der ein eine freie Länge LP und einen Durchmesser D' aufweisender Eingabewellenstumpf 3a herausragt.

Die zwei Wellenstümpfe 2a, 3a sind koaxial oder zumindest annähernd koaxial (Mittelachse X-X), und ihre einander zugewandten Stirnflächen sind von einer Lücke G mit der Länge LS von einander getrennt. Die Abmessungen D, D', LM, LP, LS und, in gewissem Ausmass, LA gehören gewöhnlich zu den normierten Abmessungen und sie sind, insbesondere LA und LS, genormt mit Hinsicht darauf, dass die Wellenstümpfe entweder mittels einer herkömmlichen elastischen Wellenkupplung, oder mittels einer Kupplung mit Zwischenhülse miteinander verbunden sind.

Zufolge dieser Normung sind auch die Abmessungen des Raumes K um die zwei Wellenstümpfe 2a, 3a herum und zwischen den genannten Stirnflächen 2', 3' im allgemeinen festgelegt. In radialer Richtung ist dieser Raum von hypothetischen zylindrischen Flächen begrenzt die koaxial mit den Wellenstümpfen 2a, 3a sind und als Generatrixen die Linien E und E' haben, welche parallel mit der Mittelachse des betreffenden Wellenstumpfes verlaufen und eine Tangente zu dem Hindernis bilden, welches sich in radialer Richtung am nächsten zur genannten Mittelachse befindet.

Für den Wellenstumpf 2a ist somit die Linie E eine Tangente zum rechten Teil des Fundamentes 4 mit einem radialen Abstand H von der Mittelachse X-X, während für den Wellenstumpf 3a die Linie E' eine Tangente zum erhöhten linken Teil des Fundamentes 4 bildet, und zwar in einem radialen Abstand H' von der Mittelachse X-X, der kleiner als der radiale Abstand H ist.

Der Motor 2 und die Pumpe 3 sind mittels einer erfindungsgemässen Anordnung miteinander verbunden die, gänzlich im Raum K enthalten, in Fig. 3 näher dargestellt ist.

Gemäss Fig. 3 umfasst die Anordnung 10A ein erstes drehbares Glied 20 mit einem Mittelteil 21 das von einer rohrförmigen Nabe gebildet ist die mit ihrer zentralen Öffnung 21' drehfest am Abgabewellenstumpf 2' des Motors 2 befestigt ist, und ein zweites drehbares Glied 30, welches eine zentrale Öffnung 31 hat die von einer radial angeordneten rohrförmigen Nabe gebildet ist die mit ihrer zentralen Öffnung 31' mittels eines zwischengeschalteten, frei drehbaren Hülsenlagers 14 an der Aussenseite des Mittelteiles 21 des ersten drehbaren Gliede 20 angeordnet ist.

Die Anordnung 10A umfasst ferner ein drittes drehbares Glied das von einer Wellenkupplung mit Zwischenhülse gebildet ist welche zwei elastische Kupplungen 13A, 13B und eine rohrförmige Zwischenhülse 15 aufweist. Die Kupplung 13A hat einen Mittelteil 13A' mit einer zentralen Bohrung 13A" mittels deren der Mittelteil drehfest am Eingabewellenstumpf 3a angeordnet ist. Der Mittelteil ist von einem rohrförmigen äusseren Gehäuse 16 umschlossen, welches z.B. starr an der Pumpe befestigt ist.

Das erste drehbare Glied 20 trägt einen Satz äusserer Antriebselemente 27, und das zweite drehbare Glied 30 trägt einen Satz innerer Antriebselemente 37. Diese inneren und äusseren Antriebselemente sind von an und für sich bekannten drehmomentübertragenden Scheiben zur mechanischen oder hydrodynamischen Drehmomentübertragung gebildet. Im Begriff "drehmomentübertragende Scheiben" sind auch Scheiben mit Streifen, Rippen, Flügeln u.dgl. inbegriffen. Die Ausführungsform entspricht einer bekannten Kupplung des oben genannten viskohydraulischen Typs, und ihre Arbeitsweise wird im Anschluss an die Ausführungsform gemäss Fig. 5 näher beschrieben werden.

Das feststehende Glied, unter welchem Begriff in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen ein drehfestes Glied verstanden wird (welches doch möglicher Weise anderen Bewegungen, z.B. axialen, unterworfen sein kann), ist in der Anordnung 10A von einer Steuerscheibe 40 gebildet die ein Einstellglied darstellt von dem die axiale Lage z.B. der oben genannten Antriebselemente eingestellt wird.

Die Steuerscheibe 40 ist mit einem Axiallager 40A versehen und hat einen nabenförmigen Mittelteil 41 mit einer zentralen Bohrung 41' mittels welcher es drehbar am Nabenteil 31 des zweiten drehbaren Gliedes 30 angeordnet ist. Jede der zentralen Bohrungen 21', 31', 41', 13" stellt eine zentrale Anschlussöffnung der ganzen Anordnung 10A dar. Das grösste drehbare Glied, d.h. das Glied 20, hat eine grösste radiale Abmessung S.

Die ganze Anordnung 10A mit einer axialen Erstreckung LT ist im Raum K enthalten und hat, mit einem feststehenden äusseren Gehäuse 17 versehen, grösste radiale Abmessungen, wie N, welche die betreffenden zur Verfügung stehenden radialen Abmessungen H und H' (Fig. 2) nicht überschreiten.

In Fig. 4 ist ein Aggregat 1B mit vertikaler Dreh- und Mittelachse X-X dargestellt. Die Pumpe 3 trägt einen Tragrahmen 6 der mit einer oberen Tragscheibe 7 versehen ist, in der eine kreisrunde Öffnung 7A mit einem Durchmesser D" angeordnet ist. Der Motor 2 ist mit seinem Ende bei der Stirnfläche 2' in die Öffnung 7A eingesetzt.

Im Tragrahmen 6 ist eine erfindungsgemässe Anordnung 10B montiert. Um in den Tragrahmen 6 eingeführt werden zu können, muss die Anordnung 10B durch die Öffnung 7A hindurch gebracht werden können, so dass im vorliegenden Fall die Generatrix E der hypothetischen zylindrischen Fläche von einer Tangente zum Rand der Öffnung 7A gebildet ist, da dieser Rand ein "Hindernis" darstellt, obwohl es sich ausserhalb des Raumes K befindet.

Das Mass entspricht dem halben Durchmesser D", und das Mass N soll noch etwas kleiner sein.

Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ihr Prinzip mit Vorteil mittels einer viskohydraulischen Schlupfkupplung verwirklicht werden, die als ein Drehzahlregler ausgebildet wird. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 5 und 6 dargestellt und umfasst ein erstes drehbares Glied 20 welches einen äusseren Scheibenträger bildet, ein zweites drehbares Glied 30 welches einen inneren Scheibenträger bildet, ein drittes drehbares Glied welches eine elastische Wellenkupplung des gleichen Typs wie gemäss Fig. 3 bildet (bloss deren Teile 13B und 15B sind in der Fig. 5 sichtbar), und ein feststehendes oder drehfestes Glied 40.

Das erste drehbare Glied 20 hat die allgemeine Form einer äusseren Trommel 20' die von einer ersten Stirnwand 22, einem Randteil 23 and einer zweiten, mit dem Randteil 23 in einem Stück hergestellten Stirnwand 24 begrenzt ist. Die erste Stirnwand ist von einem nabenförmigen Mittelteil 21 getragen, und der Randteil ist mittels Befestigungsbolzen 22a am Umfang der ersten Stirnwand 22 befestigt.

Die zweite Stirnwand 22 hat eine zentrale Öffnung 24a aus der sich ein trichterförmiger Teil 24b zur ersten Stirnwand 22 hin erstreckt. Der Teil 24B ist an seinem anderen, inneren Ende von einer ringförmigen Kammer 24C umschlossen, die in Fig. 5B in grösserem Mass-Stab dargestellt ist.

Im Randteil 23 ist eine ringförmige Kammer 23A vorgesehen deren Boden 23A' sich in grösserem Abstand vom Mittelteil 21 befindet als die benachbarten Gebiete des Randteiles 23. Zumindest ein Staurohr 28 (siehe Fig. 6), und vorzugsweise eine Vielzahl solcher Rohre, ragen, am feststehenden Teil 40 befestigt, in die Kammer 23A hinein, die zum Inneren M der äusseren Trommel 20' hin gänzlich offen ist und einen drehbaren Ölbehälter bildet.

Die Mündungen 28a der Staurohre sind entgegen die beabsichtigte Drehrichtung Y der Anordnung gerichtet.

Innerhalb der äusseren Trommel, in axialem Abstand von ihren beiden genannten Stirnwänden 22, 23, und in radialem Abstand vom Randteil 23, ist eine innere Trommel 26 vorgesehen welche einen Boden 26a aufweist welcher der anderen Stirnwand 24 zugewandt ist. Der Boden 26 hat eine zentrale Öffnung 26b welche mit Abstand das innere Ende des trichterförmigen Teiles 24b mit der ringförmigen Kammer 24c umschliesst. Die innere Trommel 26 ist an ihrem der ersten Stirnwand 22 der äusseren Trommel 20' zugewandten Ende gänzlich offen.

In einem zwischen der Innenfläche der genannten ersten Stirnwand 22 und dem benachbarten Ende der genannten inneren Trommel 26 befintlichen Kolbenraum P ist ein flacher Steuerkolben 25 angeordnet, der einen aufgebogen Randteil 25' und eine zentrale Öffnung 25a hat, und der vom Zentrifugaldruck gesteuert wird.

Der Steuerkolben 26 trägt an der der inneren Trommel 26 zugewandten Fläche einen vorspringenden, ringförmigen Block 25c und ist dank einer Öffnung 25a (die einen Druchmesser von z.B. 150-200 mm hat) in Richtung zur Dreh- und Mittelachse X-X hin offen.

Innerhalb der inneren Trommel 26 ist zumindest eine, und vorzugsweise mehrere (im dargestellten Beispiel acht) äussere Scheiben 27 angeordnet welche die Antriebselemente des ersten drehbaren Gliedes 20 bilden und in an und für sich bekannter Weise drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet sind indem sie mit am äusseren Umfang vorgesehenen Vorspringen in axialen Nuten 26c in der Innenfläche der inneren Trommel 26 gleiten.

Am Umfang des Steuerkolbens 25 ist zumnidest eine Öffnung 25d, und in einem Flansch 29, von dem die innere Trommel 26 in der äusseren Trommel 20' festgehalten wird, ist zumindest ein Durchlass 29a vorgesehen durch welchen der Kolbenraum P mit dem oben genannten Raum M in Verbindung steht.

Das erste drehbare Glied 20 ist mittels seiner zentralen Bohrung 21a am Abgabewellenstumpf 2a des Motors 2 angeordnet und drehfest daran angeschlossen, z.B. mittels einer Keilverbindung 5.

Das zweite drehbare Glied 30 hat einen nabenförmigen Mittelteil 31 welcher im Abstand den Mittelteil 21 des ersten drehbaren Teiles umschliesst und von diesem Glied mittels Lagern 11a, 11b getragen wird.

Innerhalb der inneren Trommel 26 ist ein ringförmiger Teil 33 konzentrisch um den Mittelteil 31 herum angeordnet und mittels eines Halters 32 mit zumindest einer Öffnung 32A daran angeschlossen. Der Teil 33 trägt zumindest ein, und vorzugsweise mehrere (im dargestellten Beispiel sieben) innere Scheiben 37 welche die Antriebselemente des zweiten drehbaren Gliedes 30 bilden. Auch die Scheiben 37 sind in bekannter Weise drehfest, aber axial einstellbar angeordnet indem sie mit Vorsprüngen an ihrem inneren Umfang in axialen Nuten 33c im ringförmigen Teil 33 gleiten.

Die äusseren und die inneren Scheiben 27 und 37 wechseln in einer Scheibenkammer B innerhalb der inneren Trommel 26 einander ab. Der ringförmige Teil 33 weist an seiner inneren Fläche eine ringförmige Kammer 33A auf die ins Innere hin offen ist. Das zweite drehbare Glied 30 ist unverschiebbar und drehfest an das dritte drehbare Glied angeschlossen, d.h. an die elastische Axialkupplung 13B u.s.w.

Das feststehende Glied 40 umfasst einen trichterförmigen oder konischen Teil der an einen Mittelteil 41 angeschlossen ist und sich innerhalb des trichterförmigen Teiles 24b des ersten drehbaren Gliedes 20 befindet, wobei er seinerseits den Mittelteil 31 des zweiten drehbaren Teiles 30 umschliesst und daran angeordnet ist. Der Teil 41 ist drehfest an ein starres rohrförmiges Gehäuse 16 und an eine starre stangenförmige Hülle 17 angeschlossen. Der Anschluss ist "gelenkig" gestaltet, so dass auch wenn das feststehende Glied nicht ganz genau ausgerichtet ist keine zusätzlichen Lagerkräfte entstehen. Der Teil 40 kann mit dem Gehäuse 16 und/oder der Hülle 17 starr verbunden sein, die ihrerseits gelenkig, z.B. gemäss Fig. 5a mittels eines starren Stabes 17A mit Gelenken an beiden Enden, an das Fundament 4 oder an einen beliebigen anderen feststehenden Teil des Aggregats angeschlossen werden können.

Ein alternatives Drehbegrenzungsglied mit der gleichen Funktion kann z.B. von einer am Gehäuse 17 befestigten Eingriffsgabel 17B und einem aus der Stirnseite 2c des Motors 2 u.s.w. herausragenden Bolzen 2C gebildet sein, der mit kleinem Spiel in die Gabel 17B eingreift.

Ein weiteres alternatives Drehbegrezungsglied kann z.B. von einem etwas losem Stahlseil gebildet sein, welches sich zwischen dem feststehenden Teil 40 und irgend einem anderen feststehenden Teil erstreckt.

Das Gehäuse 16 und/oder die Hülle 17 können auch starr an den Motor 2, die Pumpe 3 u.s.w. angeschlossen werden, und der feststehende Teil 40 kann innerhalb des Aggregats auf oben beschriebene Weise ans Gehäuse 16 und/oder die Hülle 17 angeschlossen werden.

Bezüglich der Art und Weise, auf welche das feststehende Glied 40 gelagert werden soll ist anzuführen, dass die Anordnung mittels des Mittelteiles 31 am Abgabewellenstumpf 2a, wie dargestellt (oder analog am Eingabewellenstumpf 3a), voll zufriedenstellend ist was die Tragfunktion anbelangt, so dass das Drehbegrenzungsglied bloss Mitdrehen zu verhindern hat.

In viskohydraulischen Kupplungen wird das Drehmoment in erster Reihe durch Reibung in einem Ölfilm zwischen den inneren und den äusseren Scheiben 27, 37 übertragen. Die Grösse des übertragenen Drehmomentes - und damit die Drehzahl der angetriebenen Maschine - wird erfindungsgemäss sowohl durch Änderung des gegenseitigen Abstandes der Scheiben 27, 37, als auch durch den Grad, zu welchem Öl die Scheibenkammer B füllt, eingestellt (d.h. durch Änderung des Radiuses der kreisförmigen inneren Begrenzung der ringförmigen Ölmenge die sich zufolge Fliehkraft in Nachbarschaft der Innenfläche der inneren Trommel 26 bildet).

Die beiden genannten Einstellungen erfolgen durch Änderung des Öldurchflusses in der Anordnung mittels eines Steuerventiles 58 (Fig. 7; in Fig. 5 nicht dargestellt) welches sich ausserhalb der Anordnung 10C befindet.

Öl wird sowohl in die Scheibenkammer, B als auch in den rechten Teil P' des Kolbenraumes P (Fig. 5) eingelassen. Im Betrieb bildet das Öl zufolge Fliehkraft einen Ölring im Raume P', und wenn es sich in der Scheibenkammer B (wohin es durch die Öffnung 32A und den Kolbenraum P gelangt) aufgestaut hat, bildet es auch ringförmige Mengen uin die Scheiben 27, 37 herum.

Aus der Scheibenkammer B fliesst das Öl durch die Öffnung oder Öffnungen 26d, und aus dem Kolbenraum P' durch die Öffnung oder Öffnungen 25d und den Durchlass oder die Durchlässe 29a in den Raum M, um sich, immer noch zufolge der Fliehkraft, in der Kammer 23a anzusammeln. Das Öl fliesst in Richtung des Pfeiles C durch die Staurohre 28 aus der Kammer 23A zum feststehenden Glied 40.

Das aus der Scheibenkammer B herausfliessende Öl fliesst gemäss Pfeil C in einem geschlossenen Kreislauf zuerst zum feststehenden Glied 40, hiervon in an sich bekannter Weise in einen (in Fig. 5 nicht dargestellten) geschlossen Sekundärkreislauf (siehe Fig. 7) der ein Filter, einen Kühler und das genannte Steuerventil umfasst, zurück zum feststehenden Glied 40, und hiervon in Richtung des Pfeiles F zurück in die Scheibenkammer B.

Das in den Kolbenraum P' eintretende Öl folgt den gleichen Weg von den Staurohren 28 und durch den geschlossenen Sekundärkreislauf, und dann entlang des durch Pfeile Q bezeichneten Weges vom feststehenden Teil 40 durch Kanäle im Mittelteil 31 in den Teil P' des Kolbenraumes zwischen den Steuerkolben 25 und die erste Stirnwand 22 hinein, und ferner durch die Öffnung (oder Öffnungen) 25d und den Durchlass (oder die Durchlässe) 29a in Richtung der Pfeile T in den Raum M zurück.

Eine Änderung des Füllgrades im Raume P' bringt eine axiale Verschiebung des Steuerkolbens 25 mit sich, die zu schmäleren oder breiteren Abständen zwischen den Scheiben 27, 37, und folglich zu kleinerem oder grösserem Schlupf zwischen den beiden Scheibensätzen, führt.

Zur Rückführung der Drehzahl (genau genommen zur Rückführung des Quadrates der Drehzahl) ist ein Kreislauf von der Kammer 33A durch den Kanal 41e (Fig. 6) zu einem (nicht dargestellten) äusseren Steuerorgan (z.B. gemäss DE-A-27 15 372) vorgesehen.

Gemäss Fig. 5 und 6 sind drei Staurohre 28 an den Nabenteil 41 des feststehenden Gliedes, und mittels eines nicht dargestellten Sammelkanals an einen Kanal 41c angeschlossen zum Weitertransport des Öles zum äusseren Steuerorgan. Ein feststehender Ölbehälter 54, der alle Nabenteile teilweise umschliesst, ist an einen äusseren Anzeiger 54a (Fig. 7) des Ölpegels im Behälter angeschlossen und wird mittels Kanälen 41b und 41a entlüftet.

Der Ölbehälter 54 ist kein Bestandteil irgendeines Ölkreislaufes. Er hat die Form eines Kreisbogenteiles, so dass er im Inneren der Anordnung angeordnet werden kann, wodurch eine Verminderung des eingenommen Raumes erzielt wird. Der Ölpegel im Behälter 54 hat Verbindung mit der Umgebung, u.a. mittels eines Kanals 41b im feststehenden Glied 40, der zu einer äusseren, dem Ölnachfüllen und der Ölpegelanzeige dienenden Vorrichtung 54A führt.

Öl wird aus dem Behälter 54 mittels eine Ölfüllvorrichtung 140 (Fig. 6) abgezapft, die von einem Winkelhebel 145 gesteuert ist der am feststehenden Glied 40 angelenkt ist. Der erste Arm 145a des Winkelhebels erstreckt sich mit einem spatenförmigen Endteil 145a' in den beim Drehen in der Kammer 23A gebildeten Ölring 123A hinein.

Die Ölfüllvorrichtung 140 enthält zwei Ventile. Der andere Arm 145b des Winkelhebels ist am Ventilkörper 141 eines ersten Ventiles 140A angelenkt, wobei der Ventilkörper 141 einen ersten Ventilsitz 141a beaufschlagt. Eine Druckfeder 141' hält das Ventil in Ruhelage offen. Der Ventilkörper 142 eines zweiten Ventiles 140B, der einen zweiten Ventilsitz 142a beaufschlagt, ist an eine Membranscheibe 142b angeschlossen.

Eine Membrane 144 teilt den Innenraum des Ventilgehäuses, welches die Ölfüllvorrichtung bildet, in zwei Kammern V1 und V2. Die Kammer V1 ist mittels nicht dargestellter Leitungen mit den Staurohren 27 oder mit dem Kanal 41c (Fig. 6) verbunden, und die Kammer V2 ist an den Ölbehälter 54 angeschlossen.

Eine zweite Druckfeder 142' hält den zweiten Ventilkörper 142 in geschlossener Lage wenn kein Druck in der Kammer V1 herrscht.

Wenn beide Ventile offen sind, kann Öl aus dem Behälter 54 herausfliessen. Unter normalen Betriebsbedingunen und bei Drehung gegen den Uhrzeigersinn (Pfeil Y) hält der gegen das Ende des Armes 145a wirkende Widerstand des Ölringes 123A das erste Ventil geschlossen, wobei Druck von den Staurohren das zweite Ventil offen hält.

Wenn es kein öl in der Kammer 23A gibt, ist das erste Ventil offen.

Der drehfeste Nabenteil 41 ist drehbar am Nabenteil 31 angeordnet so dass er radiale Kräfte aufnehmen kann. Erfindungsgemäss ist das Lagerorgan von selbsteinstellenden radialen Blocklagern gebildet. Lagerblöcke 9, 9', 91a-c sind jeweils einer einstellbaren Schraube 92a-c mit sphärischer Endfläche gelenkig zugeordnet. Die Blöcke haben eine Tragfläche von einigen wenigen cm² und sind in Ausnehmungen im Nabenteil 41 angeordnet. So wird Raum für im Zwischenraum angeordnete Ölkanäle gewonnen. Das Ölkanalsystem umfasst verschiedene Kanäle 41a-e die sich in verschiedenen Richtungen im Mittelteil 41 erstrecken.

In Fig. 7 ist die Anordnung der Ölkreisläufe sehr schematisch dargestellt. Die bei Drehung entstehenden Ölringe sind durch nach unten hin "offene" Vierkante 123A, 100B, 100P und 133A dargestellt, welchen den mit 23A, B, p' und 33A bezeichneten Räumen entsprechen. Voll ausgezogene Linien stellen Kanäle eines geschlossenenen Ölstromes dar, und mit Kreiszeichen sind offene Ölströmungen wie z.B. Strahlen, Tropfen u.s.w. dargestellt. Gestrichelte Linien stellen Signalwege dar.

In der Kammer 133A ist ein Mess-Staurohr 38, welches einen dem Quadrat der Drehzahl des zweiten drehbaren Gliedes proportionalen Signalwert erhält, angeordnet. Der Signalwert, welcher eine Ist-Grösse darstellt, wird als Öldruck einem Steuerorgan 50 vermittelt wo er mit einem äusseren Steuersignal verglichen wird, der eine Soll-Grösse darstellt. Der Unterschied zwischen der Ist- und der Soll-Grösse stellt eine Steuerabweichung dar, von der ein Steuerventil 58 im Sinne einer Vergrösserung oder Verminderung des Ölstromes beaufschlagt wird.

Der gesteuerte Ölstrom fliesst durch ein Filter 63 und einen Kühler 64 zum feststehenden Glied 40, und wird darin einerseits in den Scheibenraum B, und anderseits in den dem Steuerkolben 25 benachbarten Raum P' verteilt.

Einer der Vorteile der Anordnung gemäss Fig. 5 ist der, dass der Druck im Raum P' von der Fliehkraft erzeugt wird, d.h. dass der Einlaufdruck in das feststehende Glied 40 sehr niedrig sein kann. Eine ringförmige Kammer 55 ist zwischen dem feststehenden Glied 40 und dem zweiten drehbaren Glied 30 vorgesehen, in welche das in den Raum P' fliessende Öl über das erste drehbare Glied frei hineinfliesst. Seitliche Leckagen (Pfeile 55') aus der Kammer 55 werden in den Scheibenraum B geleitet (in der Zeichnung nicht dargestellt).

Ausser der dargestellten Ölkreisläufe gibt es auch Kreisläufe mit kleinerem Durchfluss zum Auffüllen von Ölringen in Barrierendichtungen beim Anlaufen und zum Schmieren der Rollenlager. Beim "Überfüllen" dieser Ölringe fliesst das überschüssige Öl in die Anordnung ab, und zwar in erster Reihe in die Räume B und P'.

Dieser Abfluss kommt zu Stande dank dem Umstand, dass die radiale Begrenzung der Barrierendichtungen nach innen hin, d.h. zur Anordnung (bzw. zu deren inneren Teilen) hin, einen grösseren Durchmesser als die entsprechende Begrenzung nach aussen hin aufweist; aus Fig. 5b ist ersichtlich, dass der Radius R&sub1; kleiner als der Radius R&sub2; ist.

Beim Betrieb herrscht in der Anordnung ein Zustand mit reichlichem Ölspritzen und Ölnebel, und zofolge der verschiedenen Drehzahlen der Glieder herrscht ungleicher Luftdruck an den Stellen der drei Wellendichtungen der Anordnung 10C, wobei zumindest zwei dieser Dichtungen ziemlich grossen Durchmesser aufweisen.

Deshalb reichen einfache Spaltdichtungen nicht, und diese Wellendichtungen sind erfindungsgemäss von Barrierendichtungen mit luftdichten Ölringen gebildet. Die Barrierendichtung mit dem grössten Durchmesser (Fig. 5b) ist von der ringförmigen Kammer 24c an dem trichterförmigen Teil 24b gebildet in welche ein ringförmiger Flansch 40a mit einem L-Profil hineinragt ,der am Mittelteil 41 des feststehenden Gliedes 40 befestigt ist.

Die Barrierendichtung mit dem kleinsten Durchmesser, d.h. die innere Barrierendichtung (Fig. 5), ist von einer ähnlichen Kammer 31a und einem ähnlichen ringförmigen Flansch 21d gebildet die and den Mittelteilen 31, 21 des zweiten bzw. des ersten drehbaren Gliedes befestigt sind.

Die dritte (oder äussere) Barrierendichtung umfasst einen Schaufelring 8 der am Mittelteil 31 angeordnet ist. Die Anordnung dieser drei Barrierendichtungen, die gänzlich vom Öldruck befreit sind, ist einer der Gründe weshalb die nützliche Lebensdauer der Anordnung 10C den Erfordernissen der verfahresntechnischen Industrie entspricht.

Die verhältnismässig grossen Durchmesser, die bei der Montage des feststehenden Gliedes und bei der radialem Montage des ersten und des zweiten drehbaren Gliedes am feststehenden Glied vorkommen (im dargestellten Beispiel der Mittelteil 31 des zweiten drehbaren Gliedes 30 innerhalb des Mittelteiles 41 des feststehenden Gliedes 40) haben zu Folge, dass sowohl Rollenlager, als auch völlig eingekapselte Gleitlager allzu hohe Reibung verursachen würden.

Deshalb werden zwei selbsteinstellende Lager 9, 9' des radialen Typs (Fig. 6) angewandt, von denen jedes drei Blöcke 91a, 91b, 91c enthält und eine Tragfläche von einigen wenigen cm² aufweist.

Die Kanäle 41a-e, die bereits bei der Beschreibung der Fig. 7 erwähnt worden sind, sind im Mittelteil 41 untergebracht. Ausser der bereits beschriebenen Kanäle 41a' 41b, 41e sind auch Kanäle 41c und 41d vorgesehen, die zu dem und von dem Steuerorgan/Kühler führen.

Die Kanäle können auch verdoppelt sein um innerhalb des zur Verfügung stehenden begrenzten Raumes (d.h. der Wanddicke Z des Mittelteiles 41) Transport von Ölmengen zuzulassen die einen Kanal mit grösserem Durchmesser verlangen würden.

Bei plötzlichem Abbruch (z.B. zufolge Unterbrechung der Zufuhr des elektrischen Stromes) würde die Zeit nicht zum Abrinnen der Ölmenge aus der Anordnung (über das feststehende Glied) in den Behälter 54 (der zum Ausgleich von Leckagen bestimmt ist). Deshalb sind die mit Öl gefüllten Räume in der Anordnung vorzugsweise so bemessen, dass, wenn das Aggregat mit der Dreh- und Mittenachse X-X waagrecht installiert ist, die Ölmenge bei Betriebsruhe im untersten Teil der Anordnung aufgenommen werden kann, unterhalb der Barrierendichtung 24c, 40a (d.h. unter dem in Fig. 5 nicht dargestellten untersten Teil der Dichtung).

Bei vertikaler Anordnung (wo sich der Motor 2 immer oben befindet) kann das Öl in dem im Randteil 23 vorgesehen Raum empfangen werden, der von der zweiten Stirnwand 24 und dem trichteförmigen Teil 24b begrenzt ist, wobei die Höhe der Barrierendichtung 24c, 40a dann den höchsten zugelassen Ölpegel bestimmt.

Eine erfindungsgemässe Anordnung für 55 kW bei 1 470 Umdrehungen je Minute, bei der eine elastische Wellenkupplung 13, 15 mit Zwischenhülse angewandt wird, kann ohne Schwierigkeiten in einer Grösse gebaut werden die aus der Millimeterskala in Fig. 5 hervorgeht mit einer totalen axialen Länge L von 135 mm der innerhalb der Hülle 17 untergebrachten Teile, was Montage an einen elektrischen Motor nach IEC-Norm zulässt, der einen 140 mm langen Abgabewellenstumpf 2a besitzt.

Die Länge LS der Lücke G (Fig. 2) bleibt unverändert, was bedeutet, dass die Möglichkeit einer Demontage des Motors oder der Pumpe beibehalten wird.

Die Passung zwischen dem Abgabewellenstumpf 2a und der Öffnung 21a im Mittelteil 21 ist verhältnismässig eng, und deshalb ist die erste Stirnwand 22 des ersten drehbaren Gliedes 20 mit einer Montageöffnung 18 versehen die von einem Pfropfen geschlossen werden kann der einen (nicht dargestellten) inneren, vorübergehend zusammengedrückten geschlitzten Ring am Abgabewellenstumpf 2a beaufschlagt. In der letzten Phase der Montage wird eine Gewindeöffnung 2a' im freien Ende des Abgabewellenstumpfes 2a angewandt. Zur Demontage werden Demontagewerkzeuge angewandt die bei 19a an das äussere Ende einer Verlängerungshülse 33 angeschraubt werden, die lose auf den Abgabewellenstumpf 2a aufgezogen wird und am inneren Ende an den Mittelteil 21 des ersten drehbaren Gliedes 20 angeschraubt ist.

In Fig. 8 ist eine Anordnung 10D dargestellt in welcher das erste drehbare Glied 20' innere Scheiben 27' trägt und das zweite drehbare Glied 30' äussere Scheiben 37' trägt. Anstatt der beiden Lager 11a, 11b der Anordnung 10C lt. Fig. 5 wird zur radialen Montage ein einziges Lager 11' zwischen den Mittelteilen 21', 31' der beiden drehbaren Glieder 20', 30' angewandt.

Dieses Lager 11', das in Fig. 9 näher dargestellt ist, ist vom so genannten Vierpunktkontakt-Typ mit Kugelbahnen 11'a, 11'b, 11'c die so geschliffen sind, dass die Lagerkugeln 11'e an vier separaten Stellen an ihnen anliegen, so dass das Lager die Funktion zweier Lager füllt die sich bei U&sub1; und U&sub2; im Abstand von einander befinden.

Das feststehende Glied 40 ist bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 mit einer Vielzahl von Staurohren 28' versehen die sich in die Kammer 23a hinein erstrecken. Eine Vielzahl von Staurohren wird, gleich wie in der Anordnung gemäss Fig. 6, angewandt um die axiale Länge der ganzen Anordnung zu verkürzen.

Eine dünne Platte 39 ist am Ende des Wellenstumpfes 2a vorgesehen und an das zweite drehbare Glied 30' angeschlossen um Ölleckage zu vermeiden. Die axiale Verstellung der Scheiben 27', 37' wird mittels eines Steuerkolbens 25' durchgeführt, der mit einer Membrane versehen ist, und dem Drucköl vom feststehenden Glied 40 her zugeführt wird.

Der Durchlass 29a in Fig. 5 ist in diesem Fall von einein axialen ringförmigen Spalt 29a' mit kleinem Spiel gebildet. Eine Anordnung des Typs 10D in der von der Millimeterskala angegebenen Grösse kann bei 1 470 Umdrehungen je Minute 22 kW übertragen.

In Fig. 10A und 10B sind sehr schematisch zwei Möglichkeiten dargestellt wie das erste drehbare Glied 20 und das zweite drehbare Glied 30 zusammen mit dem feststehenden Glied 40 in einer erfindungsgemässen Anordnung angeordnet werden können. Die Anordnung lt. Fig. 8 entspricht dem Schema 10A, und die Anordnung lt. Fig. 5 dem Schema 10B.

Aus den Schemas 10A und 10B ist ersichtlich, dass das zweite drehbare Glied 30 sowohl am ersten drehbaren Glied 20 (wie dies in den Fig. 5 und 7 der Fall ist), als auch direkt am Abgabewellenstumpf gelagert werden kann (in letztgenannten Fall wird entweder der Mittelteil 21 bis zum freien Ende des Wellenstumpfes 2a verlängert, oder der Mittelteil 31 versetzt bis er an diesen Wellenstumpf anliegt).

Eines der Kennzeichen der Erfindung ist, wie bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 5 und 8 gezeigt worden ist, dass die drehbaren Glieder aufeinander gelagert sind, so dass sie (unter anderem) radiale Kräfte aufnehmen können und eine kompakte Konstruktion ermöglichen indem die Glieder teleskopisch ineinander geschoben und vorzugsweise mittels ihrer Mittelteile gelagert werden.

Um nachträgliches Einmontieren zu erleichtern, ist die erfindungsgemässe Anordnung vorzugsweise so ausgelegt, dass sie eine oder zwei Trennflächen aufweist die sich quer zur Dreh- und Mittenachse erstrecken und im Bereich des freien Endes des einen oder beider Wellenstümpfe liegen. Unter "Trennfläche" wird hierbei eine hypothetische, insbesondere ebene, Fläche verstanden entlang welcher die Anordnung leicht zusammengesetz und leicht in axialer Richtung in zwei oder drei Teile zerlegt werden kann.

Mit Vorteil wird die Trennfläche so verlegt, dass die komplizierteren und empfindlicheren inneren Teile der Anordnung eine kompakte und robuste Einheit bilden die u.a. gegen Verschmutzung am Aufstellplatz des Aggregates geschützt ist. Zwei Alternativen der Unterbringung einer Trennfläche U in einer erfindungsgemässen, in einem Aggregat mit schmaler Lücke G montierte Anordnung 10 sind in den Fig. 11A und 11B dargestellt.

Die axiale Länge L der Anordnung ist von der jeweiligen Trennfläche begrenzt, deren genaue Lage wiederum von der Konstruktion der Wellenkupplung abhängt. Bei einer herkömmlichen, nicht elastischen Wellenkupplung 19 mit einer zentralen Öffnung 19' erstreckt sich die Trennfläche entlang des Flansches 19a, mittels dessen die Kupplung mit Hilfe von Schrauben ans Aggregat 10 angeschlossen ist.

Bei der elastischen Kupplung 13 bildet die Ebene, entlang welcher die Kupplung auseinander genommen werden kann, die Trennfläche U.

Wie bereits in der Einleitung angeführt worden ist, so gibt es auch Motor-Pumpen-Aggregate, bei welchen zur Erleichterung der Demontage die Lücke G' zwischen der Abgabe- und der Eingabewelle in der Grössenordnung von 100-200 mm liegt und von einer Zwischenhülse, z.B. in der Form eines Rohres, überbrückt wird. In dieser Lücke G'mit der Länge LS'(Fig. 12D) kann in solchen Fällen eine erfindungsgemässe Einheit 10 oder 10' angeordnet und gemäss Fig. 12A-12D mittels einer elastischen, auf den betreffenden Wellenstumpf aufgezogenen Wellenkupplung 13, 13A an einen der Wellenstümpfe 2a, 3a angeschlossen werden, während sie mittels einer zweiten, herkömmlichen starren Kupplung 19 an den anderen Wellenstumpf angeschlossen wird.

Es ist selbstverständlich dass es in der Praxis keine Rolle spielt zu welchen der beiden Wellenstümpfe die Verbindung elastisch, und zu welchem sie starr gestaltet wird. Gemäss Fig. 12B kann auch die Verbindung zu beiden Wellenstümpfen 2a, 3a mittels elastischer Wellenkupplungen 13A, 13B geschaffen werden.

In Fig. 12C und 12D ist eine Montage mit Hilfe einer Kombination von zwei elastischen Kupplungen 13A, 13B und zwei nicht-elastischen Kupplungen 19A, 19B dargestellt, und in Fig. 12D zeigt eine weitere Kombination mit einer Zwischenhülse 15.

Bei den Ausführungsformen lt. Fig. 12A-12D stehen zwei Trennflächen U, V zur Verfügung. Die Einheit 10' gemäss diesen Zeichnungsfiguren benötigt keine zentrale Öffnung, weil die zentralen Öffnungen 13', 13A', 13B' und 19' der Wellenkupplungen 13, 13A, 13B und 19 die Anschlussöffnung der Anordnung bilden.


Anspruch[de]

1. Anordnung zum Anschliessen eines mit zumindest annähernd konstanter Drehzahl arbeitenden elektrischen Motors (2) an eine Pumpe (3), die zusammen mit dem Motor ein Aggregat (1A, 1B) bildet in dem sich die beiden Teile im Abstand, und insbesondere in normgerechtem Abstand, voneinander befinden, wobei

- der Motor ein Gehäuse mit einer Stirnfläche (2') aufweist, aus der mit einer bestimmten freien Länge (LM) ein Abtriebswellenstumpf (2a) herausragt;

- die Pumpe eine der genannten Motorstirnfläche (2') zugewandte Stirnfläche (3') aufweist, aus der mit einer bestimmten freien Länge (LP) ein Antriebswellenstumpf (3a) im wesentlichen koaxial (X-X) mit dem gennanten Abtriebswellenstumpf (2a) herausragt, wobei die benachbarten freien Enden der beiden Wellenstümpfe (2a, 3a) von einer Lücke (G, G') gegebener axialer Länge (LS, LS') getrennt sind, und die Anordnung einen stufenlosen, kontinuierlich steuerbaren Drehzahlregler bildet,

- und wobei dieser Regler in Kombination folgende Teile aufweist:

aa) ein zum drehfesten Anschluss an den genannten Abtriebswellenstumpf (2a) angeordnetes erstes drehbares Glied (20, 20') welches zumindest ein Antriebselement in Form einer drehmomentübertragenden Scheibe trägt (27);

ab) ein zum drehfesten Anschluss an den genannten Antriebswellenstumpf (3a) angeordnetes zweites drehbares Glied (30, 30') welches zumindest ein Antriebselement in Form einer drehmomentübertragenden Scheibe (37) trägt, die angeordnet ist mit dem genannten Antriebselement des ersten drehbaren Gliedes (20, 20') zusammen zu arbeiten;

ac) zumindest ein drittes, zwischen dem ersten und/oder dem zweiten drehbaren Glied und/oder dem betreffenden Wellenstumpf angeordnetes, und ein elastisches Wellenkupplungsorgan darstellendes drehbares Glied (13, 13A, 13B);

ad) ein feststehendes Glied (40) welches zwecks Aufnahme radialer Kräfte mittels Lagergliedern (9, 9') von zumindest einem der genannten drehbaren Glieder getragen und diesem aufgelagert ist, so dass es vom zumindest einem der genannten Wellenstümpfe getragen wird, wobei ein Drehungsbegrenzungsglied (17A, 17B) angeordnet ist umfangreicheres Mitdrehen des feststehenden Gliedes mit dessen Trägerglied zu verhindern,

ae) und das genannte feststehende Glied Eingangs- und Ausgangsanschlüsse für ein Kühlmedium das zum Ableiten der innerhalb der Anordnung erzeugten Wärme vorgesehen ist, sowie einen Anschluss für ein äusseres, die drehbaren Glieder im Sinne einer Drehzahländerung beaufschlagendes Drehzahl-Steuersignal aufweist;

af) Verstellglieder (25, 25', 40) für eine eine Drehzahländerung verursachende Verstellung des im wesentlichen mittels mechanischer und/oder hydrodynamischer Reibung zwischen den drehmomentübertragenden Scheiben (27, 37) vermittelten Drehmomentes,

ag) wobei diese Verstellglieder (25, 25', 40) vom genannten Drehzahl-Steuersignal gesteuert werden;

- der genannte Regler, um zwischen den zwei genannten, ungeachtet einer Drehzahlreguliervorrichtung von einander entfernten (LK) Stirnflächen (2', 3') untergebracht werden zu können, als eine Einheit (10, 10') konstruiert ist, die begrenzte radiale und axiale Erstreckung (S, LT) aufweist und zwei der drehbaren Glieder und das feststehende Glied enthält, wobei

ba) sich die genannten drehbaren Glieder in radialer Richtung maximal bis zu einer zylindrischen Bezugsfläche (E, E') erstrecken, die mit den Wellenstümpfen koaxial ist und einen für den Raum um den betreffenden Wellenstumpf herum ausschlaggebenden Begrenzungspunkt (4, 4', 7A) tangiert,

bb) auch das feststehende Glied sich in der betreffenden Richtung maximal bis zur genannten Bezugsfläche (E, E') erstreckt, und

bc) die axiale Länge (L) aller drehbarer Teile der Einheit (10, 10'), inklusive zugehöriger Wellenkupplungsorgane (13, 15, 19), nicht mit mehr als 5% die um 10% vergrösserte freie Länge jedes der Wellenstümpfe, oder die Länge der Lücke, je nach dem welcher der Werte grösser ist, überschreitet;

- wobei der Drehzahlregler ferner zumindest eine zentrale Anschlussöffnung (13', 13A',13B', 19', 21, 21') aufweist, mittels deren er auf zumindest einem der Wellenstümpfe angebracht werden kann, und

- zumindest drei der genannten vier Glieder des Drehzahlreglers einen Mittelteil (13, 13', 13A', 15, 19, 21, 21', 31, 41, 41') mit einer zentralen Öffnung aufweisen, wobei die zentrale Öffnung zumindest eines der drehbaren Glieder die genannte zumindest eine Anschlussöffnung bildet, mittels deren der Mittelteil des betreffenden drehbaren Gliedes drehfest am betreffenden Wellenstumpf angebracht werden kann;

- in zumindest dreien der genannten zumindest vier, einen Mittelteil (21, 21', 31, 31,, 41, 41 ) aufweisenden Gliedern ihre übrigen Teile radial um den Mittelteil herum angeordnet sind, und

- das erste (20) und das zweite (30) drehbare Glied mit Hilfe von Lagerorganen (11a, 11b) derart aufeinander angeordnet sind, dass sie radiale Kräfte aufnehmen, und hierbei Drehung mit verschiedenen Drehzahlen zulassen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der, um Verschmutzung am Aufstellplatz zu vermeiden, ein drehbares Schutzorgan (20,20', 22, 24, 30', 39) für die Antriebselemente und für die Lagerorgane vorgesehen ist, und bei der zur Erleichterung einer teilweisen Demontage die Anordnung entlang zumindest einer am freien Ende eines Wellenstumpfes quer zu dessen Längsachse verlaufender Teilungsfläche (U, V) zerlegbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der zumindest einige der Mittelteile (21, 21',31, 31', 41, 41') in der Einheit (10, 10') mittels Lagerorganen teleskopisch ineinander eingeschoben sind, und zumindest einige der genannten übrigen Teile (20', 26, 33) , welche die Antriebselemente tragen und radial um die Mittelteile herum angeordnet sind, teleskopisch ineinander eingeschoben, oder gänzlich ineinander eingeschlossen sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, bei der das erste (20) und das zweite (30) drehbare Glied mit ihren Mittelteilen aufeinander angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3, bei der der Mittelteil des zweiten drehbaren Gliedes drehbar bezüglich des Wellenstumpfes angeorndet ist, an dem der Mittelteil des ersten drehbaren Gliedes drehfest befestigt ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Drehzahlregler von einer visko-hydraulischen Kupplung sich bekannten Typs gebildet ist, die eine Vielzahl der genannten äusseren und inneren Antriebselemente umfasst, welche von in veränderbarem gegenseitigem Abstand angeordneten Scheiben (27, 37; 27', 37') gebildet sind, zwischen denen ein drehmomentübertragender Ölfilm aufrechterhalten wird, wobei ferner ein in geschlossenem Kreislauf zirkulierender Ölstrom vorhanden ist, von dem der genannte Ölfilm gebildet ist, und der Kreislauf ein Pumporgan (28, 28'), die genannten Verstellglieder zur Änderung des Öldurchflusses, einen Kühler (64), und gegebenen Falls ein Filter (63) umfasst, so dass das genannte Pumporgan (28, 28') das Öl im Kreislauf in Zirkulation bringt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die äusseren Antriebselemente (27) vom ersten drehbaren Glied (20) getragen sind und hierbei die inneren Antriebselemente (37) umschliessen, die ihrerseits vom zweiten drehbaren Glied (30) getragen sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6, bei der zumindest die äusseren Antriebselemente (37') vom zweiten drehbaren Glied (30) getragen sind und hierbei die inneren Antriebselemente (27') umschliessen, die ihrerseits vom ersten drehbaren Glied (20) getragen sind.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, bei der die genannten Verstellorgane von einem Steuerkolben (25) gebildet sind, der eine den Antriebselementen zugewandte Innenseite, und eine in entgegengesetzter Richtung gewandte Aussenseite aufweist, und der in Richtung zum Drehmittelpunkt (X-X) mittels einer Öffnung (25a) geöffnet ist, wobei die drehzahlverstellende Wirkung ausschliesslich durch Änderung der Ölmenge erreicht wird, die der Aussenseite des Steuerkolbens zugeführt wird, wo durch Wirkung der Fliehkraft ein sich drehender Ölring entsteht, dessen Dicke und Radius sich in Abhängigkeit von Ölzufluss ändern, und wobei ein Auslass (25d) für den Ölring vorgesehen ist.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der im ersten drehbaren Glied ein drehbarer Ölbehälter (23a) vorgesehen ist, und zumindest ein feststehendes, an den Mittelteil (41) des feststehenden Gliedes angeschlossenes Pumporgan (28), wie z.B. ein Staurohr, in diesen Behälter hineinragt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, bei der zum Ausgleich von Leckageverlusten ein feststehender Ölbehälter (54) vorgesehen ist, der angeordnet ist mittels einer Ölfüllvorrichtung (140) durch die Ölmenge im genannten drehbaren Ölbehälter (23a) gesteuert zu werden.

12. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der in an sich bekannter Weise zwischen dem feststehenden Glied der Anordnung und deren drehbaren Gliedern Dichtungselemente vorgesehen sind, und die inneren Räume der Anordnung so bemessen sind, dass die im Betreib in der Anordnung zirkulierende Ölmenge im Stillstand unterhalb der Dichtungselemente Platz findet, ungeachtet ob sich die Drehachse waagrecht oder senkrecht erstreckt, und im letztgenannten Fall unter der Voraussetzung, dass der Motor auf herkömmliche Weise im oberen Teil des Aggregats angeordnet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 12, bei der zumindest einige der Dichtungselemente von Dichtungsbarrieren gebildet sind, die eine ringförmige Kerbe trogförmigen Querschnitts umfassen.

14. Anordnung nach Anspruch 13, bei der die Dichtungsbarrieren im Querschnitt eine niedrigere Begrenzung zum Mittelpunkt der Anordnung hin als in entgegengesetzter Richtung aufweisen.

15. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die drehbaren Glieder des stufenlosen und kontinuierlichen Drehzahlreglers eine radiale Erstreckung (S) aufweisen welche den fünffachen Durchmesser der Anschlussöffnung für den dickeren Wellenstumpf nichtüberschreitet, und deren axiale Erstreckung (L), multipliziert mit der radialen Erstreckung (S), nicht das zwölffache des Quadrats des genannten Durchmessers überschreitet.

16. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Mittelteil (41, 41') des feststehenden Gliedes eine Vielzahl von Kanalen (41a-e) annähernd entlang einer gemeinsamen Kreisbahn angeordnet ist.

17. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lagerorgane des feststehenden Gliedes (40) von selbsteinstellenden radialen Blocklagern (9, 9') gebildet sind, von denen jedes drei Blöcke (91a-c) aufweist.

18. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Lagerorgan (11') zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Glied von einem einzigen, an sich bekannten Lager (11') vom Vierpunktkontakt-Typ mit derart angeordneten Kugelbahnen (11'a, 11'b, 11'c) gebildet ist, dass das Lager die Funktion zweier im Abstand von einander angeordneter Lager füllt.







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