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Triebwerk für Wasserbauverschlüsse
Wasserbauverschlüsse, wie sie bei Wehren, Schleusenanlagen usw. zur Anwendung kommen, werden vielfach beidseitig angetrieben. Es besteht dann die Notwendigkeit, diese beiden Antriebe möglichst genau im Gleichlauf zu halten, um Schrägstellungen des Verschlusskörpers zu vermeiden. Zu diesem Zwecke ist es üblich, entweder eine mechanische Welle oder aber eine elektrische Welle vorzusehen. In neuerer
Zeit wird speziell bei grossen Verschlussbreiten der elektrischen Welle der Vorzug gegeben. Eine unbe- dingte Notwendigkeit für die Verwendung der elektrischen Welle besteht dann, wenn keine Wehrbrücke od. dgl. zur Lagerung der mechanischen Welle vorhanden ist.
Bezüglich der elektrischen Gleichlaufeinrichtungen sind im wesentlichen zwei Prinzipien bekannt, u. zw. die sogenannte Ausgleichswelle und die elektrische Arbeitswelle. Die gegenständliche Erfindung bezieht sich auf letztere.
Die elektrische Arbeitswelle besteht bekannterweise aus einem Antriebsmotor und einem oder mehreren mit diesem Antriebsmotor mechanisch gekuppelten Schleifringläufern, im folgenden Wellengeneratoren genannt, die ihrerseits rotorseitig mit einem oder mehreren Schleifringläufern, im folgenden Wellenmotoren genannt, die direkt mechanisch mit den Windwerken gekuppelt sind, elektrisch in Verbindung stehen. Eine solche Anordnung zeigt beispielsweise Fig. 1. Der Antriebsmotor 1 als Kurzschlussläufer ausgebildet, ist mechanisch mit den beiden Wellengeneratoren 2 und 2'verbunden. Der Antriebsmotor sowie die Ständer der Wellengeneratoren liegen am Netz. Die Läufer der Wellengeneratoren sind elektrisch mit den Läufern der Wellenmaschinen 3 und 3'verbunden. Die Ständer der Wellenmaschinen liegen ebenfalls am Netz.
Schliesslich sind die Wellenmaschinen mechanisch mit den Windwerken 4 bzw. 4'gekuppelt.
Nunmehr wird bei Wehren oft verlangt, den Durchflussquerschnitt schnell für die Wasserabfuhr freizugeben, um die durch das Schliessen der Turbinen, z. B. infolge eines Netzbruches, auftretenden unangenehmen Schall- un Sunkwellen im Ober-bzw. im Unterwasser zu vermeiden.
Sind beispielsweise Hakendoppelschützen eingebaut, muss die Obertafel bei Eintreten eines solchen Turbinenschlusses mit dem Mehrfachen der Normalgeschwindigkeit abgesenkt werden. Aber auch bei Schleusenoberhauptverschlüssen ist ein Fahren mit zwei Geschwindigkeiten meistens gefordert, um nach dem mit geringer Geschwindigkeit erfolgenden Durchfahren des Füllhubes die Durchfahrtsöffnung für die Schiffahrt schnell freizugeben.
Zur Erfüllung dieser Bedingungen ist die Verwendung von Getrieben, auf die je zwei Motoren gleicher Drehzahl arbeiten, bekannt.
Diese Ausführung ist sowohl elektrisch als auch mechanisch äusserst kostspielig, umsomehr als meist gefordert wird, dass in jedem Windwerk ein selbsthemmendes Glied, also z. B. ein Schneckengetriebe, angeordnet wird. Bekannt ist auch die Verwendung nur eines Motors mit einem Umlaufgetriebe. Hier wird durch Kupplungen die Schaltung der Übersetzung geregelt. Ausserdem wäre noch die Verwendung eines polumschaltbaren Motors für den Antriebsmotor 1 denkbar. Diese sind jedoch wirtschaftlich nur bis zu einem Drehzahlverhältnis 1 : 3 herzustellen. Die Leistung muss für die geringere Geschwindigkeit bemessen werden und der Motor ist dann durch die hohe Drehzahl überbemessen. Bei den Wehrverschlüssen wird jedoch meist ein Drehzahlverhältnis, das weit über dem vorstehend angegebenen liegt, verlangt.
Die Grössenordnung liegt beispielsweise bei einem Verhältnis von 1 : 6.
Schliesslich ist noch eine Lösung bekannt, bei der auf der Welle der Antriebsgruppe, also des Antriebsmotors 1 und der Wellengeneratoren 2 bzw. 2'ein zusätzlicher Motor anderer Polzahl als der An-
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triebsmotor für den Sclinellsenkvorgang angeordnet wird. Bei einem Drehzahlverhältnis 1 : 6 müsste also der Antriebsmotor für die Normalbewegung 12-polig und für dieSchnellsenkbewegung 2-polig ausgebildet sein. Diese Lösung besitzt jedoch bei Zugrundelegung der elektrischen Arbeitswelle den Nachteil, dass auch durch den Antriebsmotor des Schnellsenkvorganges fünf elektrische Maschinen beschleunigt werden müssen. Dies stellt bei den kurzen geforderten Schnellsenkzeiten, wodurch auch die Anlaufzeiten einge- engt erscheinen, gewisse Probleme bei der Auslegung der elektrischen Maschinen.
Erfindungsgemäss wird eine Lösung vorgeschlagen, welche die vorangeführten Nachteile vermeidet.
Es werden mit den Wellenmotoren mechanisch Schnellsenkmotoren gekuppelt, die im Normalbetrieb vom
Netz getrennt sind und leer mitlaufen. Im Schnellsenkbetrieb werden diese beiden Antriebsmotoren elek- trisch erregt und die im Normalbetrieb als Wellenmotoren eingesetzten Maschinen in diesem Fall als Aus- gleichsmaschinen im Sinne der bekannten Ausgleichswelle verwendet. Zu diesem Zwecke muss bei Einschalten der Schnellsenkmotoren eine elektrische Verbindung zwischen den Rotoren der Wellenmotoren hergestellt werden.
Um die beim Anlaufen der Schnellsenkmotoren mitzunehmenden Schwungmassen möglichst zu verringer, besteht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Möglichkeit, die rotorseitigen elektrischen Verbindungen der Wellengeneratoren mit den Wellenmaschinen zu trennen und so das gesamte Antriebsaggregat, bestehend aus Antriebsmotor und Wellengeneratoren für diesen Fall stillzusetzen. Die Sicherheit der Einleitung des Schnellsenkvorganges wird durch diese Auslegung wesentlich gesteigert, weil die für das gesamte Triebswerksmoment ausgelegten Wellenmotoren als Ausgleichsmaschinen zur Verfügung stehen. Eine Gefahr der Überlastung derWindwerke scheint hiedurch nicht gegeben, da die hiezu erforderlichen Widerstände bei Senkbewegungen praktisch nicht auftreten können.
Die Fig. 2 - 4 zeigen einige erfindungsgemässe Triebwerksschaltungen. In Fig. 2 ist der Antriebsmotor 1 mit den beiden Wellengeneratoren 2 und 2'mechanisch verbunden. Die Rotoren dieser Wellengeneratoren stehen in elektrischer Verbindung mit den Rotoren der Wellenmaschinen 3 und 3'. Mit den Wellenmaschinen sind die Schnellsenkmaschinen 5 und 5'mechanisch verbunden, die ihrerseits wieder mit den Windwerkshälften 4 und 4'in mechanischer Verbindung stehen. Zwischen den Rotoren der Wellenmaschinen 3 und 3'ist eine Verbindungsleitung 6 mit einem Trennschütz 7 vorgesehen. Im Normalbetrieb sind die Schnellsenkmotoren 5 und 5'vom Netz getrennt und werden leer mitgezogen. Ebenso ist die Ausgleichsleitung 6 beim Trennschalter 7 unterbrochen.
Für den Schnellsenkvorgang wird die Verbindung der Rotoren der Wellenmaschinen 3 bzw. 3'durch den Trennschalter 7 hergestellt, der Antriebsmotor 1 nicht ans Netz gelegt und der Antrieb durch die Schnellsenkmaschinen 5 bzw. 5'bewerkstelligt. Die Antriebsgruppe l, 2 und 2'wird hiebei mit den Maschinen 3 und 3'elektrisch im Gleichlauf stehend mitgeschleppt.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die Antriebsgruppe 1, 2 und 2'beim Schnellsenkvorgang nicht mitgenommen wird. Dies wird durch gleichzeitiges Trennen der rotorseitigen Verbindungsleitungen 8 und 8'durch die Trennschütze 9 bzw. 9'bei Einlegen des Schützes 7 in der Verbindungsleitung 6 erreicht.
Eine weitere Abänderung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 2 nur dadurch, dass die Motoren 3, 3* und 5, 5'in bezug auf ihre mechanische Kupplung vertauscht sind. Eine analoge Lösung ist selbstverständlich auch für die Anordnung nach Fig. 3 denkbar.
Natürlich ist es auch möglich, dieselbe Schnellsenkanordnung bei'nur einem Wellengenerator und zwei Wellenmaschinen bzw. bei einem oder mehreren Wellengeneratoren und mehreren Wellenmaschinen anzuwenden.
Ebenso ist es möglich, in der, wie oben erwähnt, bereits an sich bekannten Weise, mehrere Motoren verschiedener Polzahl mechanisch mit den Wellenmaschinen zu koppeln und so über die durch den Antriebsmotor vorgegebene Drehzahl hinausgehend eine der Anzahl der hinter den Wellenmotoren angeordneten Schnellsenkmaschinen entsprechende Anzahl von verschiedenen Drehzahlen dem Windwerk mitzuteilen.
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