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Planetenräderwechselgetriebe.
Gegenstand der Erfindung ist ein Zahnräderwechselgetriebe mit Sonnen-und Planetenrädern für. langsame Bewegungen mit wechselnder Geschwindigkeit, z. B. für Wanderroste.
Für derartige Zwecke sind bereits Antriebe mit zwei die Sonnenräder eines Urnlaufgetriebes antreibenden regelbaren reversierbaren Motoren bekanntgeworden. Bei den bekannten Antrieben dieser Art wurden nur stetig regelbare Motore angewandt, also Gleichstrommotore oder Wechselstrom-Kommutatormotore.
Erfindungsgemäss wird dagegen der Antrieb der Sonnenräder durch zwei polumschaltbare Drehstrommotore bewirkt. Durch einfache Umschaltung der Pole dieser Drehstrommotore können verschiedene Geschwindigkeiten derselben und damit verschiedene Geschwindigkeitsstufen für das Umlaufrad oder Planetenrad des Sonnengetriebes eingestellt werden.
Ein derartiges Planetenwechselgetriebe, bei dem die Sonnenräder mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch polumschaltbare Drehstrommotore angetrieben werden, bietet insbesondere beim Antrieb solcher Maschinen und Vorrichtungen erhebliche Vorteile, die, wie z. B. Wanderroste, grosse Trommeln, Drehrohröfen, Brecher, Walzenstrecken usw. unter hohen Belastungschwankungen laufen.
Zwar scheint es auf den ersten Blick so, als ob für solche Zwecke kein Antrieb geeigneter sein könnte als ein in bekannter Weise mit Gleichstrommotoren angetriebenes Differentialgetriebe. Lassen sich doch die Gleichstrommotoren in weiten Grenzen regeln, so dass man theoretisch zunächst der Ansicht sein könnte, dass man durch Verwendung eines solchen Antriebes in der Lage wäre, allen Belastungsschwankungen bei Vorrichtungen der genannten Art zu folgen. Dem stehen aber die folgenden für die Praxis ausschlaggebenden schweren Nachteile gegenüber :
1. Beim Regulieren der Tourenzahl entsprechend der sich ändernden Belastung, z. B. eines Wanderrostes, ändert sich die Tourenzahl der Gleichstrommotore automatisch entsprechend dieser Belastung.
Man weiss also nie genau, wie schnell der Rost läuft und ist mithin genötigt, die Regulierung beständig an beiden Motoren durchzuführen. Man muss also beide Motore ständig überwachen und auch beide separat steuern und hat dennoch nie die Gewissheit, dass die eingestellte Geschwindigkeit nicht im Augenblick wieder sich vollständig geändert hat. Schon dieser Umstand macht einen derartigen Antrieb für die genannten Zwecke praktisch gänzlich ungeeignet.
2. Hiezu kommen die grossen Verluste durch Vorschaltwiderstände sowie die hohen Kosten, die Kompliziertheit, Empfindlichkeit und die hohen Instandhaltungskosten von Gleichstrommotoren.
3. Praktisch sehr zu beachten ist auch, dass man in industriellen Betrieben meistens ein Drehstromnetz hat und dass man bei Benutzung von Gleichstrommotoren ausser dem Drehstromnetz noch eine Gleichstromanlage oder Umformeranlage benötigt.
Bei der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verwendung polumschaltbarer Drehstrommotore zum Antrieb der Sonnenräder des Wechselgetriebes könnte man im Gegensatz zu dem Fall der Verwendung von Gleichstrommotoren zunächst theoretisch der Ansicht sein, dass die polumschaltbaren Drehstrommotoren wegen der Unmöglichkeit, sie unter kontinuierlicher Änderung Belastungsschwankungen anzupassen, denkbar ungeeignet für den vorliegenden Zweck seien.
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In der Praxis zeigt sich aber im Gegenteil, dass nicht nur die oben genannten Nachteile des Gleichstrommotorantriebes vollständig behoben werden, sondern dass noch weitere erhebliche Vorteile erzielt werden :
1. Die Verluste durch Vorschaltwiderstände fallen fort.
Die Anschaffungs-wie die Unterhaltungskosten sind geringer und die Motoren können ohne weiteres an das vorhandene Drehstromnetz angeschlossen werden.
2. Auch lassen sich die polumschaltbaren Drehstrommotoren weitgehenden Belastungsschwankungen gut anpassen, da man schon bei zweifach polumschaltbaren Drehstrommotoren nicht weniger als neun positive Geschwindigkeitsstufen erzielen kann, die für die Praxis, z. B. für Rostantriebe, Trommelantriebe usw. vollkommen ausreichen. Die Anzahl der Geschwindigkeitsstufen lässt sich noch z. B. durch Verwendung dreifach polumschaltbarer Drehstrommotore erhöhen.
Überhaupt lassen sich die Geschwindigkeitsstufen weitgehend durch folgende Massnahmen ausgestalten und variieren :
1. Durch verschiedene Polzahl der Drehstrommotoren.
2. Durch verschiedene Ausgestaltung der Schneckenübersetzung, bei Verwendung gleicher und gleichtouriger oder ungleichtouriger Drehstrommotore.
3. Durch Vorwärts-und Rückwärtslaufenlassen der Motore.
In allen Fällen hat man den Vorteil, dass die Geschwindigkeitsstufen vollkommen festliegen und sich nicht unter Belastungsschwankungen ändern, so dass der Kontroller nur auf eine bestimmte Marke eingestellt zu werden braucht. Es fällt also die ständige Überwachung und Steuerung der Motoren vollkommen fort.
In den meisten in der Praxis vorkommenden Fällen, z. B. beim Antrieb eines Wander- rosles, wählt man die Anordnung zweckmässig so, dass die polumschaltbaren Drehstrommotore bei normaler Drehzahl die Sonnenräder mit verschiedenen Geschwindigkeiten, z. B. etwa im Verhältnis 1 : 1'5 antreiben. Bei dieser Anordnung lässt sich dann nur durch Polumschaltung des einen oder andern Motors eine Reihe gleichmässig ansteigender Geschwindigkeitsstufen für das Planetenrad erzielen.
Auf diese Weise wird bei Anwendung einer einfachen, billigen, wenig empfindlichen und absolut betriebssicheren Motorengattung eine vielstufige Geschwindigkeitsregelung ganz ohne elektrische Verluste erreicht. Ausserdem lässt sich auch die Schalteinrichtung wesentlich vereinfachen. Die Polumschaltung beider Motore erfolgt vorteilhaft mittels einer gemeinsamen Schaltwalze, eines sogenannten Kontrollers, die sich äusserst einfach gestalten lässt, da in ihr keine Widerstände notwendig sind, sondern nur beim Umschalten die Anschlüsse vertauscht werden. Die Steuerung beider Motore mittels einer gemeinsamen Schaltwalze erscheint besonders wichtig, weil die hiedurch erzielbare sehr schnelle Regelung der Geschwindigkeitsstufen, entsprechend der sich ändernden Belastung, unter Umständen in praktischen Betrieben lebenswichtig sein kann. So kann z.
B. bei Wanderrostantrieben der Rost zerstört oder wenigstens beschädigt werden, wenn die Anpassung an die Belastung nicht genügend schnell erfolgt.
Der neue Antrieb ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt : Fig. 1'zeigt ihn in Seitenansicht, teilweise in einem Vertikalschnitt, Fig. 2 zeigt den Antrieb in Stirnansicht, ebenfalls teilweise im Schnitt.
Die beiden polumschaltbaren Drehstrommotore 1 und l'arbeiten mittels der beiden Schnecken 2 und 21 auf die beiden Schneckenräder 3 und , die mit den beiden Kegelrädern 4 und 4'eines Umlaufgetriebes fest verbunden sind. Das in die beiden Kugelräder eingreifende Umlaufrad 5 treibt in bekannter Weise die Welle 6 des Umlaufgetriebes an, die ihre Bewegung mittels der Stirnräder 7 und 7', der Welle 8, Schnecke 9 und Schneckenrad 10 auf die anzutreibende Welle 11 des Wanderrostes od. dgl. überträgt.
Wenn beide Motore mit gleicher normaler Drehzahl und gleichem Drehsinn laufen, werden die beiden Kegelräder 4 und 4'in gleichem Drehsinn angetrieben, so dass das Umlaufrad 5 von beiden Kegelrädern mitgenommen wird und das Kegelradgetriebe wie ein starres Ganzes um die Welle 6 umläuft und dieser die Höchstgeschwindigkeit erteilt. Wird jetzt beispielsweise die Geschwindigkeit des Motors, 1 durch Polumschaltung verringert, so bleibt das Kegelrad 4'gegenüber dem Kegelrad 4 entsprechend zurück. Infolgedessen verringert sich hiedurch die Umlaufgeschwindigkeit des Kegelrades 5 und der Welle 6. Steht der Motor still, so ist die Drehgeschwindigkeit der Welle 6 auf die Hälfte verringert.
Wird die Geschwindigkeit des Motors 11 umgeschaltet, so dass er mit normaler Geschwindigkeit rückwärts läuft, so drehen sich die beiden Kegelräder 4 und 4'entgegengesetzt zueinander mit gleicher Geschwindigkeit, so dass die Welle 6 stehen bleibt. Auf diese Weise kann die anzutreibende Welle 11 eine grosse Anzahl verschiedener Geschwindigkeiten von Null bis zur normalen Grösse erhalten.
Als Beispiel werde angenommen, dass der Motor 1 normal mit 1500 Touren, der Motor-- normal mit 1000 Touren läuft. Jeder der Motoren sei auf die halbe Drehzahl, also auf 750
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bzw. 500 Touren umschaltbar. Alsdann ergeben sich durch Kombination der verschiedenen Schaltungsmöglichkeiten die aus nachstehender Tabelle ersichtlichen Geschwindigkeiten des anzutreibenden Teiles, beispielsweise des Wanderrostes. In der Tabelle ist in der ersten Spalte die Drehzahl des Motors J ! in der zweiten Spalte die Drehzahl mu des Motors l'angegeben, u. zw. je nach dem Drehungssinn mit positivem oder negativem Vorzeichen.
Die dritte Spalte enthält die Summe Mi-t- der beiden Drehzahlen unter Berücksichtigung des Vorzeichens.
Die vierte Spalte endlich enthält den sich ergebenden Vorschub des anzutreibenden Teiles (beispielsweise eines Wanderrostes) in Millimeter je Minute. Die Tabelle ist geordnet nach steigender Geschwindigkeit des anzutreibenden Teiles.
Tabelle.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Vorschub <SEP> in <SEP> Millimeter
<tb> Motor <SEP> 1 <SEP> Motor <SEP> 1' <SEP> n1 <SEP> und <SEP> n2
<tb> je <SEP> Minute
<tb> 750 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> 250 <SEP> 42
<tb> 1500-1000 <SEP> 500 <SEP> 84
<tb> 750 <SEP> 0 <SEP> 750 <SEP> 126
<tb> 1500 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> 1000 <SEP> 168
<tb> 750 <SEP> 500 <SEP> 1250 <SEP> 210
<tb> 1500 <SEP> 0 <SEP> 1500 <SEP> 252
<tb> 750 <SEP> 1000 <SEP> 1750 <SEP> 294
<tb> 1500 <SEP> 500 <SEP> 2000 <SEP> 336
<tb> 1500 <SEP> 1000 <SEP> 2500 <SEP> 420
<tb>
Ausser den in der Tabelle entgegengehaltenen Kombinationen von Antriebszahlen sind noch weitere vorhanden, die teilweise negative Vorschübe des anzutreibenden Teiles ergeben, wie sie in der Praxis seltener vorkommen werden.
Obwohl also jeder der beiden Antriebsmotore in dem Ausführungsbeispiel nur auf zwei Drehzahlen geschaltet werden kann, ergeben sich dennoch, wie die Tabelle zeigt, neun verschiedene Geschwindigkeiten des anzutreibenden Teiles.