Zes soorten koppelingen

Welke koppeling gebruik je waar?

Vaste (starre) koppeling
Expansiekoppeling
Elastische koppeling
Uitklinkkoppeling
Inklinkkoppeling
Aanloopkoppeling

Vaste (starre) koppeling

Een vaste koppeling verbindt twee assen die exact in elkaars verlengde liggen, met de uiteinden vlak bij elkaar. De koppeling maakt van die twee assen (een van de krachtbron, de ander van het aangedreven werktuig) in feite één enkele doorgaande as.

De koppeling is er op berekend, het volle vermogen van de krachtbron over te brengen naar het werktuig. Voorkomende stoten, radiale en axiale belasting worden vormstijf (zonder verschuiven of vervormen) opgenomen. Het toerental wordt (uiteraard) 1:1 overgenomen: de koppeling is torsiestijf.

Een voorwaarde voor het gebruik: de in- en uitgaande as moeten exact uitgelijnd zijn. Uitlijningsfouten belasten de koppeling ontoelaatbaar en resulteren in falen. Omdat de koppeling niet volkomen dynamisch uitgebalanceerd kan worden, is geringe trilling niet uit te sluiten. Zeker bij lange assen en/of hoge toerentallen zet je daarom lagerblokken direct aan weerszijden van de koppeling.

Bij voorkeur koppel je in- en uitgaande assen van gelijke diameter.

a. Ongedeelde mofkoppeling

Zo ongeveer de oudste uitvoering, en eigenlijk tamelijk onpraktisch. Zowel de gietijzeren mof als de beide aseinden hebben een spiegleuf, waarin van weerszijden twee kopspieën worden geslagen. De koppen blijven buiten de mof uitsteken en dat is bij het smeren van de kort nabij de koppeling liggende lagers een reëel gevaar. Door de eenzijdige aandrukking van de licht tapse kopspieën ontstaat vrijwel onvermijdelijk enige onbalans in de koppeling, die rotatietrillingen oproept. Voor (de)montage moeten de assen axiaal verschoven worden. Alles bij elkaar geen aanrader.

Een mofkoppeling, bouwwijze circa 1920

b. Klem- of buskoppeling

Dit is een herziene, zeg maar, herontworpen versie van de mofkoppeling, met een gedeelde bus, waarvan de helften met klem-pasbouten op / om de aseinden worden geklemd. Deze uitvoering is gunstiger dan de mofkoppeling. Door de vorm worden de aseinden namelijk bij het aanklemmen automatisch exact gecentreerd. Voorwaarde is wel, dat de twee aseinden maar weinig in diameter mogen verschillen. De koppelinghelten en de aseinden zijn voorzien van inleg spieën. Deze veroorzaken geen excentriciteit en onbalans, want ze werken puur tangentieel, op afschuiving. Is het diameterverschil van de aseinden te groot, dan is de klemming op de dunste as onvoldoende en wordt de inlegspie aan die zijde te zwaar belast.

Materiaal voor de klemkoppeling is, afhankelijk van het over te dragen koppel, grijs gietijzer, machinestaal C45 of gietstaal GS45. Het maximale toerental is laag (< 1500 omw/min). Deze beperking is het gevolg van een - inherente - onbalans in de koppeling. Deze hangt samen met de vorm en - vooral - met de klembouten. De klemkoppeling is niet perfect statisch te balanceren (2D) en zeker niet dynamisch (3D).

Een voordeel van deze koppeling is de relatief kleine grootste diameter. Het rotatietraagheidsmoment blijft klein, bijvoorbeeld in vergelijking met een flenskoppeling als hieronder beschreven.

Een klemkoppeling met asdiameter 50 mm (6 klembouten M12)

Dit 3D-model heb ik gebouwd in OpenSCAD. Hier vind je de code: Klemkoppeling.scad

De klemkoppeling is (was) de ideale koppeling voor uitgebreide fabrieks-drijfassen-systemen. De geringe rotatietraagheid helpt enorm bij het aanlopen van het hele drijfassen-systeem en minimaliseert de aanloopslip van de drijfriemen op hun riemschijven. De toerentallen van dergelijke drijfassen-systemen liggen (lagen) op max. 250 omw/min, dus ver onder de kritische waarde. Nog een bijzonder voordeel .... de koppeling bestaat uit twee losneembare helften en is dus eenvoudig te (de)monteren, zonder axiale verplaatsing van een of twee assen (met daarop een vracht riemschijven, riemen e.d.). Dat is werkelijk van grote waarde bij uitgebreide drijfassen-systemen!

c. Flenskoppeling

Deze vorm kan grotere vermogens c.q. koppels aan dan de klemkoppeling, omdat de pasbouten op een grotere straal zitten. Hij neemt wel duidelijk meer ruimte in dan de klemkoppeling. De helften van de koppeling worden met een perspassing N9 op de aseinden geperst (of gekrompen). Ze zijn daarna NIET meer af te nemen.

Heeft een lange drijfas aan beide einden een halve flenskoppeling opgekrompen gekregen, dan kun je op die as alleen nog gedeelde riemschijven monteren. Een gesloten naaf op de as schuiven is onmogelijk geworden. Ook tapse montagebussen ("tapers") zijn niet te gebruiken en dat is een serieus nadeel. Als de as in deelbare kussenblokken gelagerd is, met twee halve glijlagerschalen, dan geven opgekrompen flenskoppelingen geen problemen. Maar zou je een kogel- of tonlager willen gebruiken, direct op de as of met een taper, dan heb je een vervelend probleem ....

Onderstaande uitvoering, rond 1920, die nog voor verbetering vatbaar is, heeft een pasrand waarmee de twee koppelinghelften (en daarmee de aseinden) op elkaar gecentreerd worden. De axiale klembouten hebben ruimte in hun boringen. Hierdoor zijn (kleine) hoekverdraaiingen tussen de twee koppelingshelften mogelijk, als gevolg van heftige stoten, en bij demontage en hermontage. Meestal kunnen die verdraaiingen geen kwaad.

Bij de berekening van de koppeling zijn 2 aanpakken denkbaar.

De klembouten drukken de flenzen zo vast op elkaar, dat de wrijving tussen de flenzen toereikend is om het koppel over te dragen.
De klembouten worden op buiging en afschuiving belast, ZIJ dragen het koppel over.

In praktijk-situaties is moeilijk te voorspellen wat er precies zal gaan gebeuren. Veiligheidshalve bereken je beide mogelijkheden (zo goed mogelijk).

De boutkoppen zijn bij de getekende uitvoering veilig weggeborgen achter een aangegoten beschermrand. Heel verstandig, vanwege de grotere straal (en dus snelheid). Vrije boutkoppen zouden makkelijk een mouw of een dot haar van de smeerpiet kunnen grijpen, met dramatische gevolgen.

Een flenskoppeling, bouwwijze omstreeks 1920

Een verbeterde vorm gebruikt geen pasrand, maar uitsluitend de axiale klem-pasbouten in de flenzen van de koppeling voor het centreren van de aseinden. Dat werkt even nauwkeurig en het is een stukje makkelijker af te stellen bij de montage. Hoekverdraaiing bij schokken of demontage/hermontage is door de pasbouten onmogelijk geworden. In dit geval bereken je de koppeling op afschuiving van de pasbouten.

De maximale toerentallen liggen flink hoger dan bij de klemkoppeling. Ze zijn uiteraard afhankelijk van de grootte van de koppeling en liggen voor de kleinste uitvoeringen in grijs gietijzer op 4000 omw/min en in staal op 5000 omw/min; voor de grootste exemplaren op 1000 omw/min resp. 1500 omw/min. Ze zijn goed te balanceren. Je moet wel bedenken dat het rotatietraagheidsmoment behoorlijk wat groter is dan dat van een klemkoppeling. Het uitlopen tot stilstand duurt dan ook heel wat langer.

Flenskoppelingen in deze uitvoering zijn al lang geleden genormaliseerd. Opvallend genoeg hebben deze - universeel in de machinebouw ingezette - genormaliseerde koppelingen GEEN eigen afschermrand rond de pasbouten ....

Een hele serie flenskoppelingen, met asdiameters van 40 mm (3 pasbouten M10) tot 140 mm (10 pasbouten M16

Deze 3D-model-koppelingen heb ik gebouwd in OpenSCAD. Hier vind je de code: Flenskoppeling.scad

d. Kettingkoppeling

Deze elegante koppeling is volkomen hoeksynchroon, maar de koppelinghelften zijn NIET direct c.q. vast met elkaar verbonden. Toch kunnen ze maar heel weinig ten opzichte van elkaar bewegen. Ik zou deze vorm van koppeling semi-star willen noemen.

Koppeling No. 1220, explode=0

Een kettingkoppeling bestaat uit een stuk normale Duplex ketting en twee normale kettingrondsels voor overeenkomstige enkele ketting. De ketting is strak rond de wielen gelegd en gesloten. Wil (moet) je de twee assen van elkaar ontkoppelen, dan neem je eenvoudugweg alleen de ketting van de wielen af. De assen hoeven NIET verschoven te worden. Dat is ten opzichte van de flenskoppeling een groot voordeel. De Duplexketting is op gelijke afstanden voorzien van sluitschakels. Om de twee rondsels wordt een gedeelde kap aangebracht. Deze is met vet gevuld, zodat de ketting in het vet staat. De kap wordt met 4 bouten gesloten en er zijn aan weerszijden 2 afdichtringen aangebracht, zodat het vet niet weggeslingerd wordt. Een pennetje zorgt er voor, dat de kap 1:1 meedraait met beide rondsels.

Koppeling No. 1220, explode=140

Dit 3D-model is gebouwd in OpenSCAD. Hier vind je de code: Kettingkoppeling.scad

Expansiekoppeling

De expansiekoppeling wordt vaak ook beweegbare koppeling genoemd. Hij staat wel (enige) axiale verschuiving toe van de twee koppelinghelften ten opzichte van elkaar. Zijdelingse verschuivingen zijn NIET mogelijk c.q. gewenst c.q. toegestaan.

Bij uitgebreide drijfassen-systemen in fabriekshallen kunnen (konden) de assen tientallen meters lang zijn. Tijdens het draaien worden ze warm(er) en (dus) langer. Bij Δ t = 20° en 10 m aslengte, materiaal staal, is de lineaire uitzetting ongeveer 2,5 mm. Die expansie moet in de koppeling opgenomen kunnen worden zonder verspannen.

Het werkingsprincipe is eenvoudig. Elke koppelinghelft heeft drie klauwen, die gelijkmatig over de omtrek verdeeld zijn. Tussen elkaar geschoven passen de klauwen precies in elkaar. De contactvlakken liggen zo ver mogelijk naar buiten. Het over te dragen vermogen levert bij gegeven toerental (hoeksnelheid) een koppel op. Het koppel geeft bij gegeven straal van de koppeling een tangentiele kracht op de klauw-contactvlakken. De kracht levert bij gegeven contactoppervlakte een vlaktedruk. En die moet onder de toelaatbare waarde blijven. De klauwen worden ook op buiging en afschuiving belast, maar door de constructieve vorm zijn die niet bepalend.

Het materiaal is vrijwel altijd grijs gietijzer. De expansiekoppeling is al erg vroeg in Nederland genormaliseerd, ze kwamen ook in enorme aantallen voor. Nederlandse norm N-34 dateert van 1921.

De expansiekoppeling staat geen zijdelingse uitlijnfouten toe. Daarom is in de hieronder getoonde uitvoering een van de assen doorgetrokken en neemt de tweede koppelinghelft dat aseind (los, ongespied, niet geklemd!) op in de eigen boring. Bedenk dat beide assen altijd precies even hard draaien, het uitstekende aseind rust dus stil in de tweede koppelinghelft. Een groot nadeel van deze bouwwijze is de lastige demontage: de assen moeten voor demontage zonder meer een eind uit elkaar geschoven worden ....

Dit 3D-model is gebouwd in OpenSCAD. Hier vind je de code: Expansiekoppeling.scad

Elastische koppeling

Wanneer er in een koppeling stoten kunnen voorkomen, is een starre of een expansiekoppeling geen goede keus. Het aangedreven werktuig kan bijvoorbeeld een door het proces bepaalde onregelmatige gang hebben (denk aan een betonmolen). Je wilt alle schokken en klappen zo veel mogelijk van de aandrijfmotor weghouden.

Een elastische koppeling kenmerkt zich er door, GEEN vaste (metallieke) verbinding tussen de koppelinghelften te hebben. Deze kunnen dus onafhankelijk van elkaar (enigszins) bewegen. De vermogensoverdracht vindt uitsluitend plaats via elastische elementen, bijvoorbeeld veren, kunststofbussen (nylon, polyuretaan), gevulcaniseerd rubberen doppen, een leren band of kussens, blokken ingezaagd hardhout, etc.

De gekozen elastische media hebben meestal niet zo'n lange levensduur. Ze moeten dus makkelijk te vervangen zijn (en goedkoop). Belangrijk is ook, hoe de koppeling reageert als het elastisch medium faalt. Blijft er een (soort van) verbinding bestaan? Of raken de helften los van elkaar en kan de motor op hol slaan? We noemen dat: is de koppeling doorslagveilig?

a. Pennenkoppeling met stapels leren schijven

Eén koppelingflens draagt een kring van axiale borstbouten. De andere koppelinghelft heeft in een flens een kring gaten, waarin in dit geval stapels leren schijven zijn geplaatst, die precies om de borstbouten passen. Bij falen van het leer blijft de koppeling (min-of-meer) behouden.

Het leer is rondom opgesloten in de flensgaten en rond de borstbouten. De kop van de borstbout drukt de schijven licht samen.

Je vindt de code van dit 3D model hier: Pennenkoppeling_Leer.scad

b. Pennenkoppeling met gevulcaniseerd natuurrubberen bussen

De pennen hebben borsten waar ze met moeren tegenaan worden getrokken.

Je vindt de code van dit 3D model hier: Pennenkoppeling_Rubber.scad

c. Membraankoppeling

Het elastisch medium is in dit geval een vlakke ring, uit een enkele lap leer gesneden. De leren ring wordt met twee ijzeren klemringen tegen de flenzen van de koppelinghelften vastgeklemd. De vlakke ring leer is relatief stijf, omdat de vrije (niet ingeklemde) sector tamelijk smal is gehouden. De koppeling is voorzien van een keurige veiligheidsrand, die de boutkoppen afschermt.

De montage moet in de juiste volgorde verlopen. Om te beginnen moet de aangedreven as (links in deze figuren) een stuk opgeschoven zijn. Dan schuif je de buitenring om de drijvende as, brengt de leren ring op zijn plaats en monteert de binnenring. Daarna kan de aangedreven as terug op zijn plaats worden geschoven en de buitenring worden gemonteerd.

Je vindt de code van dit 3D model hier: Membraankoppeling.scad

d. Bladveerkoppeling

Deze vorm is voor de grotere vermogens bedoeld. Hij is erg torsiestijf (te maken). Onder belasting bestaat er altijd een (kleine) hoekverdraaiing tussen de beide assen. Deze neemt recht evenredig met de belasting toe.

Je vindt de code van dit 3D model hier: Bladveerkoppeling.scad

Uitklinkkoppeling

Uitklinkkoppelingen kunnen tijdens het draaien WEL worden uitgeschakeld, zodat het aangedreven werktuig uitloopt en stopt; maar ze kunnen NIET bij draaiende aandrijving weer worden ingeschakeld. Om het werktuig dus opnieuw te starten, stop je eerst de motor. Als alles stil staat, breng je (met de hand) de koppelinghelfen in de juiste stand ten opzichte van elkaar. Dan kun je de koppeling in elkaar schuiven (inschakelen) en tenslotte start je de motor. Er is geen "zachte" (geleidelijke) aanloop mogelijk.

Meestal wordt voor dit doeleinde een klauwkoppeling gebruikt, waarvan je de aangedreven zijde kunt verschuiven tot de klauwen uit elkaar zijn gekomen. De aandrijvende zijde van de koppeling zit gewoon vast op de aandrijvende as gespied en geklemd.

Als je bij volle belasting wilt uitschakelen, merk je dat de klauwen heel stevig op elkaar gedrukt zijn. Daar staat immers het hele aandrijfkoppel op te duwen. Afhankelijk van de wrijvingscoëfficiënt moet je dus behoorlijk kracht zetten om de koppeling te lossen.

a. Direct verschuifbaar

Bij de simpelste - en vrij primitieve - uitvoering van deze koppeling is de hele aangedreven koppelinghelft verschuifbaar op zijn as. In de naaf is een ringgroef gedraaid, waarin een gedeelde bronzen glijbus is gepast. De glijbus staat stil, ook als de koppeling draait. Met een eenvoudige hefboom wordt de glijbus opzij geschoven wanneer je de koppeling wilt uitschakelen.

De overdracht van het koppel van de aangedreven koppelinghelft op de aangedreven as geschiedt (dus) uitsluitend door een (inleg)spie. Die spie juttert bij elk uitschakelen in zijn spiebaan en na verloop van enige tijd begint alles te klapperen. Je kunt de inlegspie nog proberen te zekeren met een flinke stelschroef, maar dit helpt niet (afdoende). Niet echt aan te bevelen, deze simpele oplossing.

b. Indirect verschuifbaar

De zaak wordt een stuk gunstiger, als we de klauwkoppeling voorzien van een aparte schakelhuls c . We kunnen dan zowel de aandrijvende als de aangedreven koppelinghelft (a resp. b) gewoon, zoals altijd, stevig vastzetten op de aandrijvende resp. aangedreven as. De schakelhuls kan bewegen over de naaf van de aangedreven koppelinghelft, middels een glijring en een hefboom.

De drie klauwen van de aandrijvende zijde EN die van de aangedreven zijde zijn in dit geval van halve hoogte en ze staan gelijk gericht. De schakelhuls (grijsgroen in onderstaande afbeeldingen) heeft eveneens drie klauwen, van hele hoogte, en zo gericht dat ze precies tussen de koppelingsklauwen kunnen schuiven. Trek je nu de schakelhuls terug, zoals in de tekening, dan is de koppeling verbroken.

Je vindt de code van dit 3D model hier: Uitklinkkoppeling.scad

Inklinkkoppeling

Deze koppeling wordt vaak ook "schakelbaar" genoemd. en dat is precies wat hij doet: in- en uitschakelen onder belasting. Het inschakelen bij volle belasting van een aandrijflijn mag meestal niet "in één klap" gebeuren. De motor en de transmissie-componenten kunnen daar niet zo goed tegen. De stoppen slaan door, de motor verschuift op zijn fundering, de aandrijfketting breekt, de drijfriem vliegt van de riemschijf af, .... Dat alles is het gevolg van de traagheid van massa. Wil je een massa een grote versnelling geven (van 0 tot 100 in 4 seconden) dan heb je gigantische krachten nodig. En die scheuren het rubber van je banden aan flarden ....

Om het inschakelen soepeler en geleidelijker te laten verlopen, gebruikte je vroeger een wrijvingskoppeling. Tegenwoordig kan het ook op electronische wijze, maar daar ga ik het niet over hebben. Een wrijvingskoppeling bestaat in principe uit twee schijven - de een drijvend, de ander gedreven - die je voorzichtig tegen elkaar drukt. Door de wrijving tussen de schijven begint de tweede mee te lopen met de eerste. Tijdens het aanlopen treedt slip op, aanvankelijk veel (groot verschil in toerental) en geleidelijk steeds minder. Je kunt de slip regelen door de schijven harder of zachter tegen elkaar te drukken.

Tijdens het slippen wordt een deel van het aandrijfvermogen omgezet in warmte. De schijven krijgen het er warm van. De aanlooptoestand mag dan ook niet al te lang duren, om oververhitting te voorkomen. Ook het rendement van de aandrijving heeft onder slip te lijden. De ontwikkelde warmte is immers gewoon verloren energie.

Om de slip na het aanlopen te minimaliseren moeten de schijven behoorlijk hard op elkaar gedrukt worden. Ze draaien, dus het aandrukken kan alleen via de lagers. Die slijten daarbij. Het is dus belangrijk om te zoeken naar, wat we noemen, een krachtgesloten (of, gebalanceerd) systeem.

Gelukkig bestaan die. Denk aan een fiets met knijpremmen. De rubberen remblokjes staan aan weerszijden van de velg en balanceren elkaar. Bij een motorfiets met schijfremmen zie je hetzelfde. Bij een trommelrem met twee tegenover elkaar liggende remschoenen ook. Dit principe van balanceren kun je ook in een koppeling gebruiken.

a. Radiaal aandrukken

De trommelrem staat hier model. De trommel a (rechts) wordt op de ingaande as geplaatst. Om voldoede wrijving te verkrijgen, bekleedt men het cilindrische binnenvlak van de trommel met een wrijvingsmateriaal. In dit geval wordt de laag opgeklonken, zoals je rechtsboven in de tekening kunt zien. De klinknagelkoppen zijn uiteraard diep verzonken.

Stork wrijvingskoppeling

Het hier toegepaste wrijvingsmateriaal is Ferodo. Dit bevatte destijds een ruime hoeveelheid asbest, die het zeer hittebestendig maakte. Dat was gunstig, zeker als er veel geschakeld moest worden, en bij grote vermogens. Het leek een perfect materiaal, tot - begin jaren 1970 - werd vastgesteld dat asbestvezels uitermate ongezond zijn voor de mens. Er zijn tussen 1980 en 1990 asbestvrije vervangers voor in de plaats gekomen, nog steeds onder de naam Ferodo.

Op de uitgaande as is het "frictiekruis" b gemonteerd. Het heeft een in tweeën gedeelde cilindrische velg. De velgstukken kunnen radiaal (naar binnen / buiten) bewogen worden middels twee draadspillen, elk met linkse en rechtse draad van flinke spoed c en d . De draadspillen kunnen worden verdraaid met de krukken e en de koppelstangen f . Deze zijn scharnierend bevestigd aan de glijbus g . Beweeg je de glijbus van links naar rechts over de uitgaande naaf, dan worden de schoenen van het frictiekruis naar buiten geschroefd, vast tegen trommel a . Beweeg je de glijbus terug naar links, dan komen de frictieschoenen weer los.

Je ziet dat het systeem krachtgesloten is, omdat de frictieschoenen even grote doch tegengestelde krachten op de trommel uitoefenen. Je hoeft ook geen excessieve kracht op de glijbus uit te oefenen om de frictieschoenen in ferm contact met de trommel te houden. Het systeem is namelijk heel slim bedacht.

Zowel de aandruk-beweging als de losmaak-beweging zijn positief gestuurd. Vaak wordt in dit soort koppelingen de losmaak-beweging met veren verkregen. Als de installatie vervuilt, kunnen veren soms niet genoeg kracht opbrengen om de koppeling afdoende vrij te maken. Hier is dat nooit een probleem.
Het arrangement van kruk e en koppelstang f geeft aan het begin van de slag van g naar rechts een snelle draaiing aan de draadspillen. Nabij het eind van de slag echter, staat f vrijwel verticaal. Het mechanisme werkt dan als kniehefboom en dat betekent dat het een grote verticale kracht op kruk e kan uitoefenen. Omdat kruk e dan juist vrijwel horizontaal staat, is het koppel op de draadspil dan OOK groot. Dus precies op het moment van aandrukken van de frictieschoenen tegen de trommel.
Aan het eind van de slag van g druk je de koppelstang f net voorbij het dode punt. Hij blijft dan automatisch in die stand vast tegen een aanslag staan. Met andere woorden, de frictie blijft onder hoge druk staan, met minimale slip, en je hoeft daarvoor de glijbus niet aan te blijven drukken. Om de koppeling te lossen, moet je de koppelstang f bewust weer terug door het dode punt trekken. Dat vergt menskracht.

b. Axiaal aandrukken

De knijp- of schijfrem staat hier model. Het wrijvingsmateriaal is in dit geval kops hout, op gietijzeren ringvlakken. De wrijvingscoëfficiënt van deze combinatie is niet vreselijk hoog, dus je hebt een groot contactoppervlak nodig. En een forse aandrukkracht. Er worden in de getekende uitvoering 12 blokken hout gebruikt, in een ring geordend, tussen de binnen- en buiten-koppelingschijven.

Isfort wrijvingskoppeling

De buiten-koppelschijf is star verbonden met de uitgaande naaf. De trommel met de blokken is star verbonden met de ingaande naaf. Het enige beweeglijke element is de binnen-koppelschijf. Deze kan axiaal schuiven over de uitgaande naaf. Drie inlegspieën zorgen er voor, dat de schijf NIET kan DRAAIEN om de uitgaande naaf. Je ziet drie spiraalveren tussen de beide schijven, in halfhoge bussen op de binnenschijf. De axiale beweging van de binnenschijf wordt verkregen met drie hefbomen. Wanneer je de glijbus naar rechts schuift, wordt de binnenschijf juist naar links geduwd, tegen de veerdruk in, en tegen de blokken aan.

Mijns inziens heeft deze koppeling een fatale - fundamentele - ontwerpfout. Omdat de buitenschijf star is verbonden met zijn naaf, beweegt hij bij inschakelen NIET naar de blokken toe. De binnenschijf doet dat wel. De blokken zullen naar links schuiven, totdat ze tegen de buitenschijf rusten. Of dat in ieder geval proberen te doen. Pas als de blokken tegen de buitenschijf duwen, kan er tweezijdig, gebalanceerd, worden geknepen. Het gevolg is dat na de eerste keer weer uitschakelen, de blokken tegen de buitenschijf blijven staan. De veren helpen niet om de zaak weer los te maken. Wel zorgen die er voor, dat de binnenschijf losgedrukt wordt, en de hefbomen weer naar buiten.

Zoals ik hierboven al schreef, is lossen met behulp van veerdruk een minder geslaagd systeem. Ik vind dit (dus) een minderwaardig ontwerp - het is echter in de dagelijkse praktijk veelvuldig toegepast ....

Aanloopkoppeling

Wanneer het aan te drijven werktuig echt langzaam en voorzichtig op toeren gebracht moet worden, is een inklinkkoppeling niet ideaal. Die schakelt best nog vrij abrupt, hij kan niet subtiel, met "Fingerspitzengefühl" fijn geregeld worden. En als het aanlopen te lang duurt, met te veel slip, dan wordt het wrijvingsmateriaal te heet.

Pulvis impuls-olie koppeling

In dergelijke gevallen kiest men voor een aanloopkoppeling. Een typische constructie? De Pulvis koppeling, gepatenteerd in 1959 en toevallig sedert eind mei 2019 weer rechtenvrij te bouwen, heeft twee vleugels, die in een met olie of glycerine gevuld huis kunnen draaien. De vleugels hebben elk een tangentieel gat en het huis is deels gevuld met fijn verdeeld ijzerpoeder.

Bij het draaien van de as met vleugels wordt het ijzerpoeder (deels) meegenomen en rondgeslingeld. Het stromingsprofiel in het huis is complex, de viscositeit van de vloeistof speelt een rol, evenals de omtrekwrijving en de gat-afmnetingen. Het meedraaiende poeder drukt en wrijft ten gevolge van de centrifugaalkracht tegen het huis en zal dit geleidelijk aan meenemen.

Hoe sneller de drijvende as draait, hoe groter de wrijving van het poeder tegen de wand van het huis. Hoe groter ook het op de gedreven as uitgeoefende koppel. Bij overbelasting gaat de koppeling slippen, waarbij een deel van het ijzerpoeder door de gaten in de vleugels wegvloeit. De hoeveelheid ijzerpoeder die men in de koppeling heeft gevuld, bepaalt hoe hoog het maximale over te brengen koppel c.q. vermogen is.

Deze koppeling is super elastisch, omdat stoten en onregelmatigheden in het koppel van de drijvende as door de vloeistof kunnen worden opgenomen. Deze kan daardoor wel opwarmen, waardoor de viscositeit van de vloeistof afneemt en de koppeling makkelijker slipt.