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Antnebsvorrichtung für Lokomotiven.
Bei Lokomotiven ist früher vorgeschlagen worden, die Antriebsvorrichtung zu den Treibrädem derart anzuordnen, dass letztere in einem Drehgestell zusammengefasst werden können. In solchem Falle wurde die Antriebmasehine, bestehend aus einem Dampfmotor, auf dem Drehgestell angebracht und mit einer gelenkigen oder federnden Dampfleitung vom Dampfkessel od. dgl. versehen. Bei gewöhnlichen Lokomotiven, bei welchen Kondensatorvorrichtungen nicht vorhanden sind, wurde der Abdampf direkt in die umgebende Luft hinausgleitet, hingegen in den Fällen, wo die Lokomotive mit einem Kondensator versehen war, dieser Abdampf ausgenutzt.
Dabei hatten sich Schwierigkeiten herausgestellt, mittels der verhältnismässig groben Anlassleitung des auf dem Drehgestell angeordneten Dampfmotors dem Kondensator den Abdampf zuzuführen, da in dieser Leitung ein für die Bewegung des Drehgestelles nachgiebiges Gelenk od. dgl. erforderlich ist. Man fand es deshalb am vorteilhaftesten, diese Leitung fest, d. h. nicht gelenkig, anzuordnen, u. zw. dadurch, dass man das Antriebsaggregat fest mit dem Kondensator verband. Falls die Treibräder dabei in einem Drehgestell angeordnet sind, entstehen Schwierigkeiten, die Kraft von dem in seiner Stellung festen Dampfmotor auf die Treibräder des bewegbaren Drehgestelles überzuführen, besonders wenn das Antriebsaggregat aus einer Dampfturbine besteht, die mittels eines Zahnradgetriebes und einer Kurbelvorrichtung die Triebkraft der Turbine auf die Treibräder überführt.
Vorliegende Erfindung bezweckt diese Schwierigkeiten zu lösen, indem sie sich auf eine Anordnung an Lokomotiven bezieht, die mit Kondensatoren versehen sind und bei welchen die Bewegung von einem Dampfmotor aus auf in einem Drehgestell angeordnete Treibräder mittels eines zylindrische Zahnräder enthaltenenden Zahnradgetriebes übergeführt wird, welche Anordnung darin besteht, dass die Turbine mit dem Zahnradgetriebe, gegebenenfalls auch mit einer durch die am langsamsten rotierende, hohle Welle des Getriebes geführten Antriebswelle in zwei miteinander beweglich verbundene Gruppen geteilt ist, von denen die eine, u. zw. entweder die Turbine mit einem Teil des Zahnradgetriebes oder die Turbine mit dem ganzen Getriebe, den Bewegungen des Kondensators bzw.
Kondensatorbehälters folgt, während die andere Gruppe, u. zw. der andere Teil des Zahnradgetriebes bzw. die durch die Hohlwelle des Getriebes geführte Triebwelle den Bewegungen des Drehgestelles folgt.
Die Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Lokomotive, bei welcher die vorliegende Erfindung zweckmässig verwendet werden kann ; Fig. 2 eine Kupplungsvorrichtung zwischen den Wagen ; Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Lokomotive, bei welcher eine Anordnung nach der Erfindung angebracht werden kann ; Fig. 4 eine für die Lokomotive nach Fig. 3 dienende Antriebsvorrichtung nach der Erfindung in grösserem Massstabe ; Fig. 5 zeigt schematisch eine Draufsicht einer Einzelheit dieser Vorrichtung ; Fig. 6 schematisch eine andere Einzelheit der in Fig. 4 dargestellten Antriebsvorrichtung ; Fig. 7und8 zeigen einen Teil dieser Antriebsvorrichtung in Seitenansicht bzw. in Draufsicht ; Fig. 9,10 und 11 stellen schematisch die erste Welle des Zahnradgetriebes in verschiedenen Stellungen dar ;
Fig. 12 und 13 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung in Seitenansicht bzw. in Draufsicht ; Fig. 14 zeigt einen Teil der Antriebsvorrichtung bei dieser Ausführungsform ; Fig. 15 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform einer Lokomotive, bei welcher die Erfindung verwendet werden kann ; Fig. 16 und 17 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 18,19 und 20 zeigen schematisch die in Fig. 16 und 17 dargestellte
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Antriebsvorrichtung mit dem Drehgestell in verschiedenen Stellungen im Verhältnis zum Fahrzeug ; Fig. 21 und 22 veranschaulichen Einzelheiten dieser Antriebsvorrichtung.
Nach Fig. 1 besteht das Lokomotivaggregat aus zwei Wagen, einerseits einem Wagen 1, der den
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einer Blindwelle 26 und Kurbelvorriehtungen 9 mit den Treibrädern 13 in Verbindung steht. Die Dampfturbine 14 ist mit dem Flüssigkeitsbehälter 6 festverbunden. Die Wagen sind zweckmässig mittels einer Gelenkkupplung bekannter Art zusammengekuppelt, welche Kupplung in Fig. 2 näher dargestellt ist und aus Gelenken 22 besteht, die derart angeordnet sind, dass seine ideale Drehachse bei 21 entsteht.
In dieser Drehachse 21 soll zweckmässig das Gelenk der Hochdruckdampfleitung vom Dampfkessel 2 zur Turbine 14 angeordnet werden. Die Treibräder 13 der Lokomotive sind in einem Drehgestell 24
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Wagens 1 gekuppelt ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Lokomotive, in welcher die Dampfturbine 14 auch mit dem Kondensatorbehälter 6 fest verbunden ist, wird das erste Treibräderpaar 13a direkt vom Zahnradgetriebe aus angetrieben, hingegen die übrigen Treibräderpaare sind mit diesem Räderpaar durch Vermittlung der Kurbelvorrichtungen 9 verbunden. Bei der in dieser Figur dargestellten Lokomotive ist folglich keine Blindwelle vorhanden, sondern die letzte Welle des Zahnradgetriebes bildet gewissermassen selbst die Treibradwelle. Die Erfindung kann aber auch in diesem Falle verwendet werden. Das Drehgestell 24, in welchem die Treibräder 13 zusammengefasst sind, ist mit dem hinteren Drehgestell 20 des vorderen Wagens 1 zusammengekuppelt.
Bei den in Fig. 1 ùnd 3 dargestellten Lokomotiven muss natürlich das Drehgestell 24 zum Kondensatorbehälter 6 oder dessen Rahmen und folglich auch zum Antriebsmotor 14 beweglich sein, um die zufolge der Fahrt der Lokomotive in Kurven entstehende Drehung zu ermöglichen. Dies geht näher
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und oberhalb-einer Haube 31 angebracht, welche Haube 31 Wellen, treibende Räder und angetriebene Räder einerseits, um die Geschwindigkeit der Turbine herabzusetzen und anderseits, um Rückgang zu erhalten, enthält. Im Zahnradgetriebe, das mit Bezug auf die Linie A-A in Fig. 5 symmetrisch ist, ist das erste Paar treibender und getriebener Räder derart in der Haube 30. angeordnet, dass das erste treibende Rad 32 auf dem grösseren getriebenen Rad 33 beweglich einstellbar ist.
Auf derselben Welle wie das Zahnrad 33 ist ein treibendes Rad 34 befestigt, dass in der Haube 31 angeordnet ist. Dieses treibende Rad 34 treibt ein getriebenes Rad 35 an, das auf derselben Welle wie ein treibendes Rad 36 befestigt ist, welches das auf der ersten Treibradwelle 37 montierte Zahnrad 38 antreibt. Um Rückgang zu erhalten, sind Zusatzzahnräder auf der exzentrisch gelagerten Welle 39 befestigt, welche Zahnräder
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Diese Bewegung der Haube 30 und des treibenden Rades 32 wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht, dass'das treibende Rad 32 mit der Welle der Turbine durch Membrankupplungen verbunden ist, wie aus Fig. 6 näher hervorgeht.
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Membranen 42 und 44 verbunden.
Die erste Membrane 42 verbindet die Turbinenwelle. 43 mit einer Welle 45, die durch die hohle Welle 46 des treibenden Rades 44 geführt ist und an ihrem andern Ende mittels der Membrane 44 mit dieser Welle verbunden ist. Durch geeignete Abmessung des Spieles und der Membranen können erforderliche Ausschläge des treibenden Rades 32 in allen Richtungen zur Turbinenwelle 43 ermöglicht werden. Das andere Ende der Turbinenwelle ist in derselben Weise mit dem symmetrisch an der andern Seite angebrachten, treibenden Zahnrad 32 verbunden. Die Haube 31 ist auf den Rahmen des Drehgestelles aufgelegt, wodurch sie zusammen mit der Haube 30 den Bewegungen des Drehgestelles zur Turbine und zum Kondensatorbehälter folgen wird.
Fig. 7 und 8 zeigen eine Stellung der Antriebsvorrichtung zum Drehgestell, wenn das letztere bei der Fahrt der Lokomotive in einer Kurve aus seiner normalen Stellung gedreht worden ist. In diesen Figuren wird angenommen, dass der Kondensatorbehälter und die damit fe verbundenen Turbine sich
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Weise, wie für die Zusammenkupplung der beiden Wagen beschrieben ist, zusammenkuppelt, kann man eine Drehbewegung zwischen dem Drehgestell und dem Behälter bzw. dessen Rahmen in einer bestimmten Drehachse hervorrufen, die in den Figuren mit 51 bezeichnet ist.
Wenn sich die'Turbine mit ihrer Welle 43 zum Drehgestell und dem darauf verlegten Z ?. hnradgetdebe dreht, erfolgt gemäss der Erfindung
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die erforderliche Lenkbarkeit zwischen der Turbinenwelle 43 und der Zahnradwelle 46 durch Federung in den oben erwähnten Membranen 42 und 44,, was dadurch ermöglicht wird, dass die Drehachse 51 in dem Mittelpunkt der Zentrumlinie der Turbinenwelle angeordnet ist, wodurch die durch die Drehungen des Drehgestelles bedingten Winkelverstellungen der Membranen möglichst klein werden.
Fig. 9 zeigt schematisch die Lageveränderungen der verschiedenen Wellen, wobei die Drehung grösserer Deutlichkeit wegen in etwas übermässigem Massgabe gezeigt worden ist. 43 ist die Welle der
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während die Linie 45 die Zentrumlinie der durch die Welle 46 hindurchgehenden Welle 45 darstellt. In den Punkten 52 und 53 liegen die obengenannten Membranen. Es ist wünschenswert, dass die beiden
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dadurch erzielt wird, diss die winkeligen Verstellungen der Hauben 30 durch die Pendel 41 bestimmt werden.
Wenn diese Pendel nicht vorhanden wären, würde die Welle 46 eine der beiden äusseren Stellungen 56 oder 56a einnehmen, die einem Grösstausschlag nur einer der Membranen entsprechen, die dabei einer übermässig grossen Beanspruchung ausgesetzt würde, indem sie allein nicht nur den für die beiden Membranen berechneten Ausschlag aufnehmen müsste, sondern auch den Druck, der durch das Treiben des Zahnrades durch das treibende Rad entsteht. Mittels der Pendel 41 werden die beweglichen Hauben 30 gezwungen, eine solche Stellung 46 zwischen den beiden äusseren Stellungen 56 und 56a einzunehmen, dass die winkeligen Verstellungen der Membranen gleich werden, d, h. dass die erforderliche Federung auf den beiden Membranen gleich verteilt wird.
Fig. 10 zeigt die Stellung der verschiedenen Wellen für den Fall, wo die Membranen 42 und 44, wie in Fig. 9 gezeigt, nicht in demselben Abstand von den Eingriffspunkten 54 der Pendel 41 verlegt werden können. Wenn die Linie 54 die Mittellinie des Pendels 41 darstellt, liegt, wie ersichtlich, die bei 52 gelegene Membrane 42 von dieser Linie weiter entfernt, als die bei 53 gelegene Membrane 44. Würde
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Zentrumlinie 60 (s. Fig. 7) verlegt, s o wird der winkelige Ausschlag der Haube 30, der mittels des Pendels 41 erhalten wird, vermindert. In derselben Weise kann nach Fig. 11 ein vergrösserter Ausschlag der Haube 30 dadurch erhalten werden, dass der Eingriffspunkt 54 unterhalb der Linie 60 verlegt wird.
Der Eingriffspunkt 54 soll also in der Linie 60 liegen, wenn die2er Punkt im gleichen Abstand von den beiden Membranen liegt (Fig. 9), während der Eingriffspunkt 54 oberhalb der Linie 60 für den Fall liegen soll, wo die innere Membrane in grösserem Abstand vom Eingriffspunkt 54 als die äussere Membrane liegt (Fig. 10), und unterhalb der Linie 60, wenn das Verhältnis umgekehrt ist (Fig. 11).
In den Fig. 12 und 13 wird eine andere Ausführungsform dei Erfindung dargestellt. Fig. 12 zeigt
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und den Treibrädern 64, die untereinander mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Kupplungsstangen und Kurbelkröpfungen verbunden sind. In diesem Falle ist das Zahnradgetriebe in der Haube 63 ganz eingeschlossen und deshalb fehlen die oben erwähnten beweglichen Hauben 30. Die Getriebehaube 63 und die Turbine 60 sind in diesem Falle beide mit dem Kondensator bzw. mit dessen Rahmen festverbunden, aber beweglich zum Drehgestell angeordnet, indem die erforderliche Federung bzw. gelenkige Verbindung um die Treibradwelle 65 herum angebracht ist. Die Haube 63 ist bei 66 am Kondensatorbehälter, z. B. durch Ösen und Bolzen und mittels eines Pendels 67, auch am Drehgestellrahmen 68 aufgehängt.
Der Kondensatorbehälter 69 ist auf den Rahmen 68 des Drehgestelles bzw. auf einem demselben angehörenden Teil 70, mittels sphärischer Pendel 71 aufgelegt. Da also das Drehgestell nur durch Pendel mit dem Kondensatorbehälter 69 und der Haube 63 oder derselben angehörenden Rahmen in direkter Verbindung steht, so wird dis Drehgestell in allen Richtungen zu diesen Teilen beweglich. Durch die in Fig. 13 dargestellten Pendel 72, die den Rahmen 68 des Drehge3telles oder den demselben angehörenden Teil 70 mit dem Kondematorrahmen verbinden, kann die Bewegung des Rahmens 68 des Drehgestellen auf eine Drehung um eine Drehachse 73 im Zentrum der Drehachse des ersten Treibrades begrenzt werden.
Diese Pendel 72 sind z. B. unterhalb je einer der Ösen 66 und der Pendel 71 angeordnet. Durch d'ere Pendelaufhängung wird das Drehgestell im Verhältnis zum Kondensatorbehälter bzw.-rahmen, dem Dampfmotor und dem Getriebekasten um den Punkt 73 beweglich. Aus Fig. 13, wo der oberhalb de, Flansches 75 gelegene Teil des Getriebekastens weggenommen gedacht ist, geht hervor, wie die nach dem Prinzip der Erfindung erforderliche Bewegung im Getriebekasten mittels der Membranen 76 erhalten wird. Diese Membranen gestatten, dass sich das Drehgestell und die Treibräder zur Welle der Zahnräder 77 und somit zum ganzen Getriebekasten und andern damit fest verbundenen Teilen bewegen können.
Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform dieser Membranen. In dieser Figur ist 83 die Welle des letzten Zahnrades des Getriebes, die in bekannter Weise mittels der Membrane 85 mit einer Hülse 87 verbunden
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ist also imstande, solche Schrägstellungen zum Zahnradgetriebe einzunehmen, die zufolge der Drehung des Drehgestelles zum dasselbe tragenden Fahrzeug entstehen. Diese Membranen 85 und 86 haben also den Zweck, durch Federung zu ermöglichen, einerseits durch Bewegung des Zahnradgetriebes zur Welle 84 und anderseits die seitliche Bewegung des Drehgestelles zum Zahnradgetriebe, was durch ein zweckmässiges Bemessen der Membranen und der Spielräume ermöglicht wird. Fig. 15 zeigt schliesslich eine Lokomotive, die mit an jedem der Fahrzeuge angebrachten Antriebsvorrichtungen versehen ist.
Die Erfindung kann an den Antriebsvorrichtungen 91 und 92 direkt verwertet werden. Auch an den Antriebs- von'ichtungenSyundM können ähnliche Anordnungen getroffen werden für den Fall, dass der Antriebs-
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vorhanden ist oder nicht, und dieselben Anordnungen mit Membranen, die oben beschrieben sind, können auch bei dieser Ausführungsform getroffen werden, wenn nur die Treibräder von der letzten Welle des Getriebes weggenommen gedacht werden.
Bei der inFig. 16 und 17 dargestellten Ausführungsform ist 101 der Antriebsmotor der Lokomotive,
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das sich also in allen Richtungen im Verhältnis zum Kondensator drehen kann. Mittels Pendel 106, die den Rahmen des Kondensators mit dem Rahmen des Drahtgestelles verbinden, kann in vorher bekannter Weise eine ideale Drehachse zwischen dem Drehgestell und dem Kondensator bzw. dessen Rahmen nach der Linie 107 erzielt werden.
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Richtung des Pfeiles 109 bewegen kann, vorausges etzt, dass die Haube vom Dampfmotor und angehörenden Teilen losgekuppelt wird. Um die Bewegung der Haube in der Richtung des Pfeiles ; M9 zu begrenzen, ist sie nach der Erfindung mittels eines Pendels 110 verankert, der, wie ge-eigt, die Haube mit dem Kondensatorbehälter 104 verbindet.
Bei der Fahrt der Lokomotive in Kurven wird sich also das Drehgestell zum Kondensatorbehälter 104 und zum Dampfmotor 101 um die Linie ; My drehen, welche Drehung zum Dampfmotor durch die Membranen 111 und 112 gestattet wird. Die Membranen sind in vorher bekannter Weise angeordnet, indem die Membrane 112 einerseits mit der Turbinenwelle 113 und anderseits mit einer Welle 114, die durch eine hohle Welle 115 geführt ist, verbunden ist, mit welchen beiden letzten Wellen 114 und 115 die Membrane 11 verbunden ist. Die Welle 115 trägt die ersten treibenden Räder 116 des Getriebes, die in die Zahnräder 117 eingreifen.
In den Fig. 18,19 und 20 ist die in Fig. 16 dargestellte Vorrichtung bei verschiedenen Stellungen des Drehgestelles schematisch gezeigt. In diesem Figuren bezeichnet, wie vorher, ; 103 den Rahmen des Drehgestelles, 101 den treibenden Dampfmotor bzw. die Turbine und 104 den Kondensatorbehälter.
Die Zentrumlinie der Turbinenwelle ist mit 113 und die beiden Membranen mit 111 und 112 bezeichnet.
Die Turbine 101 ist mittels ihres Dampfauslasses 118 mit dem Kondensatorbehälter 104 fest verbunden.
In Fig. 18 ist die Stellung des Drehgestelles dargestellt, wenn die Lokomotive auf geradem Strange fährt, d. h. wenn das Drehgestell sich nicht aus seiner normalen Stellung gedreht hat. Bei einer Schräg-
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bewegt, um das Spiel zwischen der hohlen Welle 115 und der durch dieselbe geführten Welle möglichst klein halten zu können. Diese Verschiebung wird dadurch erreicht, dass die Getriebehaube 102 mit dem Kondensatorbehälter oder mit dem zugehörenden Rahmen mittels eines Pendels 110 verbunden ist, das in der Nähe der Membrane 112 angeordnet ist.
Würde dieses Pendel nicht die Haube 102 mit dem Kondensatorbehälter 104 oder dessen Rahmen, sondern statt dessen mit dem Rahmen 103 des Drehgestelles verbinden, wie bei 119 in Fig. 20 gezeigt ist, so wäre man gezwungen, das Spiel zwischen den
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Drehgestelles zum Kondensatorrahmen würde ein noch grösseres Spiel als in Fig. 18-20 gezeigt ist, erforderlich, da man in diesen Figuren nicht dem Raume Rechnung getragen hat, der zufolge der Stärke der Wellen erforderlich wäre.
Die in oben beschriebener Weise angeordneten Membranen dienen auch dazu, entstehende, für die Dampfturbine und das Zahnradgetriebe schädliche Kräfte zu beseitigen, für welchen Zweck ein Spiel zwischen den genannten Wellen auch erforderlich ist. Wird das Pendel 110, wie in Fig. 18 gezeigt ist, so angeordnet, dass es gegen die Membrane 112 gerichtet ist, so wird die Haube 102 nach Fig. 19 derart verschoben, dass die Membrane 112 allein die ganze Federung aufnimmt. Wird das Pendel HO z. B.
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parallel mit sich selbst gegen das Zentrum der Lokomotive verschoben, so wird die Verschiebung de : Haube 102 aus der Stellung 107 vermindert, in welchem Falle der Ausschlag der Membrane 112 vermindert und derjenige der Membrane 111 vergrössert wi d.
Durch eine geeignete Unterbringung des Pendels 110 kann also die Grosse der federnden Beanspruchungen und das Spiel zwischen den Wellen von vornherein auf geeignetste Werte abgepasst werden. Natürlich werden die Verhältnisse dieselben bei einer Schrägstellung des Drehgestelles in der andern Richtung, wenn das Pendel 110 die Haube 102 näher dem Behälter 104 bewegt.
In den Fig. 21 und 22 wird schematisch gezeigt, wie die am schnellsten rotierende Welle 120 der Haube 102 ausser mittels der oben beschriebenen Membranen 111 und 112 mit der Turbine 101 mittels noch einer Membrane 121 verbunden ist. Die Haube 102 nimmt in diesem Falle eine schräge Stellung zur Turbine ein, was durch die Fahrt des Drehgestelles in Kurven entsteht. Bei einer Konstruktion nach Fig. 22 kann man sich denken, dass die verschiedenen Federungen sich auf die Membranen derart verteilen, dass die Membranen 111 und 112 hauptsächlich die für die Schrägstellung des Drehgestelles erforderliche
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verwendet werden, um die gewünschte Lenkbarkeit zu erhalten. Gleichfalls können andere Vorrichtungen, z. B.
Gelenkkupplungen od. dgl. verwendet werden, um dasselbe Problem zu lösen, ohne dass die Tragweite der Erfindung dadurch überschritten wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Antriebsvorrichtung für Lokomotiven, die mit Kondensatoren versehen sind und bei welchen die Bewegung von einem Dampfmotor aus auf in einem Drehgestell angeordnete Treibräder mittels eines zylindrische Zahnräder enthaltenden Zahnradgetrieben übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine mit dem Zahnradgetriebe, gegebenenfalls auch mit einer durch die am langsamsten rotierende, hohle Welle des Getriebes geführten Antriebswelle in zwei miteinander beweglich verbundenen Gruppen geteilt ist, von denen die eine, u. zw. entweder die Turbine mit einem Teil des Zahnrad-
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Kondensatorbehälters folgt, während die andere Gruppe, u. zw. der andere Teil des Zahnradgetriebes bzw. die durch die Hohlwelle des Getriebes geführte Triebwelle den Bewegungen des Dreh-
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