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Triebwerk zur Antriebsverbindung zwischen einer oder mehreren Antriebsmaschinen
und einer oder mehreren, mittels Wendegetriebe in ihrer Drehrichtung umsteuerbaren
Wellen Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebwerk mit Wendegetriebe zum Übertragen
großer Antriebsleistungen, besonders für Schiffsantriebe od. dgl.
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Es ist üblich, z. B. bei einem Schiffsantrieb für eine Laufrichtung
eine Turbine zu verwenden und für den Antrieb in entgegengesetzter Richtung die
ganze Turbine oder einen Turbinenteil rückwärts laufen zu lassen, letzteres besonders
dann, wenn für den Rückwärtsgang nur eine geringere Leistung benötigt wird als für
den Vorwärtsgang. Weiterhin hat man auch schon vorgeschlagen, für den Rückwärtsgang
eine zweite Turbine vorzusehen, die die Hauptwelle entgegengesetzt zur Drehrichtung
der Hauptturbane antreibt. Man hat auch schon verschiedene Vorrichtungen zum Kuppeln
der Turbinenwelle mit der getriebenen Welle verwendet, wobei z. B. eine Turbine
oder ein Turbinenteil gegenüber dem anderen Teil beim Umschalten der Drehrichtung
der angetriebenen Welle zeitweilig als Bremse wirkt; jedoch gestattet es keine dieser
Vorrichtungen, die angetriebene Welle, bei Schiffen die Schiffsschraubenwelle, in
beiden Drehrichtungen anzutreiben oder stillzusetzen und gleichzeitig die Leistung
für beide Drehrichtungen von einer nur in einer Richtung umlaufenden Turbine abzunehmen,
wobei diese Turbine beispielsweise einen oder mehrere Hochdruckteile und einen oder
mehrere Niederdruckteile enthalten kann.
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Die Erfindung richtet sich auf ein mit einem Wendegetriebe versehenes
oder durch mindestens ein Wendegetriebe gebildetes Triebwerk, mit dem eine unerwünschte
Drehzahlerhöhung der Antriebsmaschine vermieden wird, wenn ihre Kupplung mit der
angetriebenen Welle beim Wechsel ihrer Drehrichtung zeitweilig aufgehoben ist. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Triebwerk zur Belastung der Antriebsmaschine
beim Umsteuern der Drehrichtung der angetriebenen Welle eine oder mehrere Reibungsbremsen
enthält, die das Bremsmoment auf den Maschinenrahmen übertragen. Diese Reibungsbremsen
können in einzelne Getrieberäder, vorzugsweise in das für den Richtungswechsel der
angetriebenen Welle vorgesehene Zwischenrad des Wendegetriebes, eingebaut sein und
einen nach Art einer Reibungskupplung ausgebildeten, durch Druckflüssigkeit betätigten
Bremskörper aufweisen, der das Bremsmoment über die ortsfeste Achse des Getrieberades
auf den Maschinenrahmen bzw. auf das Getriebegehäuse überträgt.
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Die Reibungsbremse kann einen Hohlraum enthalten, in den Druckflüssigkeit
zum Einrücken der Bremse eingeleitet wird und der eine oder mehrere enge Auslaßöffnungen
aufweist, die so bemessen sind, daß der Hohlraum in der ausgerückten Stellung der
Bremse im wesentlichen mit Luft gefüllt ist, die beim Einleiten von Flüssigkeit
in den Hohlraum zum Einrücken der Bremse durch die verengten Öffnungen so langsam
ausströmt, daß im Hohlraum ein abfedernd wirkendes Luftpolster verbleibt. Dabei
sind Steuervorrichtungen zum Regeln der Zuflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit zur
Bremse vorgesehen.
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Das Wendegetriebe nach der Erfindung kann z. B. zwischen eine Gas-
oder Dampfturbine, die stets in gleicher Richtung umläuft, und die Antriebswelle
einer Schiffsschraube, eines Lokomotivrädersatzes ad. dgl. eingeschaltet
sein. Hierbei kann das Wendegetriebe am Turbinengehäuse oder die Turbine am Getriebegehäuse
angebracht sein, oder das Wendegetriebe kann eine gesonderte Einheit bilden und
bei Bedarf mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses
vereinigt sein. Das Wendegetriebe kann in üblicher Weise mit Kegelrädern versehen
sein oder getrennte Stirnzahnräder für den Vorwärts- und Rückwärtsgang aufweisen.
Auch andere Ausführungen sind möglich. Vorzugsweise erfolgt der Wechsel der Drehrichtung
durch Ein- und Ausrücken von Reibungskupplungen, die zusätzlich zu der Reibungsbremse
im Getriebe vorgesehen sind und zur Verbindung der Zahnräder mit ihren umlaufenden
Wellen dienen.
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Ein solches Wendegetriebe mit oder ohne Geschwindigkeitswechsel zwischen
Eingangs- und Ausgangswelle kann auch vorgesehen werden, wenn die in
ihrer
Drehrichtung umzusteuernde Welle von mehreren vollständigen Turbinensätzen angetrieben
wird. Das Wendegetriebe kann dann so angeordnet sein, daß die Drehrichtung der angetriebenen
Welle völlig unabhängig von der Anzahl der antreibenden Turbinensätze geändert werden
kann. In diesem Fall ist das Wendegetriebe zweckmäßig mit einer Steuervorrichtung
versehen, die es unmöglich macht, eine oder mehrere Antriebsmaschinen für eine Drehrichtung
einzuschalten, während die anderen Antriebsmaschinen das Getriebe in der entgegengesetzten
Drehrichtung antreiben. Von jeder Eingangswelle können auch die Antriebsglieder
von mehreren mit Flüssigkeitskupplungen ausgestatteten Getriebesätzen für Vorwärts-und
Rückwärtsgang angetrieben werden.
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Zur Steuerung des Ein- und Ausrückens der Reibungskupplungen des Getriebes
einschließlich der als Reibungsbremse wirkenden Kupplung sind Steuerventile mit
dem erforderlichen Zubehör vorgesehen, die gegebenenfalls mit der Geschwindigkeitssteuerung
der Antriebsmaschinen in bekannter Weise zusammenwirken können.
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Die Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung und Anwendung des
Wendegetriebes nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch
das mit einer Reibungsbremse versehene Wendegetriebe, Fig. 2 einen Schnitt längs
Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 die schematische Darstellung eines Maschinensatzes
im Grundriß und Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch das hierbei verwendete Getriebe
längs der Schnittlinie in Fig. 3. In Fig. 1 und 2 ist mit a die Eingangswelle bezeichnet,
die durch eine oder mehrere nicht gezeichnete Turbinen in stets gleicher Richtung
angetrieben wird. Diese Welle, die in den Lagern a' und a'' sitzt, trägt ein Ritzel
b zum Antrieb eines Zahnrades c. Die Welle d dieses Zahnrades dreht sich in den
Lagern d' und d" und trägt zwei fest aufgesetzte Ritzel e und f für Vorwärts- und
Rückwärtsgang. Das Ritzel e greift unmittelbar in zwei Kupplungszahnräder g und
lt ein, während das Ritzel f zwei Kupplungszahnräder i und j über leer laufende
Zahnräder k antreibt, die ebenfalls Kupplungen enthalten. Die Kupplungszahnräder
h und j sitzen auf einer Zwischenwelle L, die Kupplungszahnräder i und g auf einer
Zwischenwelle m. Diese Wellen sind in den Lagern l', l" und l"' bzw. m', m" und
m" drehbar gelagert. Die Achse t jedes Leerlaufrades k ist dagegen ortsfest am Gehäuse
angebracht, so daß die Räder k beim Einrücken ihrer Kupplungen gebremst werden.
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Die Zwischenwellen l und m tragen außerdem Zahnräder n und o, welche
den Antrieb auf das gemeinsame Zahnrad p der Ausgangswelle q übertragen, die in
den Lagern q`, q" und q"' gelagert ist. Alle Lager sitzen im Hauptrahmen r, der
oben. vom Gehäusedeckel r' abgedeckt und unten mit Stegen r" auf der Grundplatter""
abgestützt ist.
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Die durch Druckflüssigkeit betätigten Kupplungen in den Zahnrädern
g, h, i und j und die Bremskupplung des Zahnrades k arbeiten in gleicher Weise und
weisen eine Anzahl enger Öffnungen 1 am Rand der Kupplung auf, durch die bei gelöster
Kupplung Luft in den Kupplungshohlraum s eintritt. Wird zum Einrücken der Kupplung
Flüssigkeit in diesen Hohlraum eingeleitet, so strömt die Luft durch die Öffnungen
1 und durch Bohrungen 2 und 3 heraus, wobei die Querschnittsfläche der verengten
Öffnungen 1 derart gewählt ist, daß ein federnd wirkender Luftdruck im Hohlraum
entsteht. Unter Wirkung dieses Druckes werden die auf ihrer Achse verschiebbaren
Platten 4 gegen die an der Achse t drehbaren Platten 5 gepreßt. Der nachgiebige
Druck dauert an, solange Luft im Hohlraum s vorhanden ist, bis dann ein festerer
Eingriff zustande kommt, weil die Flüssigkeit nur wesentlich langsamer durch die
Öffnungen 1 entweichen kann.
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Die Flüssigkeit wird unter einem Druck, der durch einen Bremszylinder,
ein Druckreduzierventil od. dgl. gesteuert wird, entweder zum Vorwärtsgang- oder
Rückwärtsgang-Zahnrad geleitet, das dadurch eingerückt wird, wobei die Antriebsaufnahme
langsam erfolgt, bis die Flüssigkeit den normalen Betriebsdruck hat.
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Wird die Flüssigkeitszufuhr zum Hohlraum s vermindert oder unterbrochen,
so wird die Flüssigkeit aus diesem Zwischenraum unter Wirkung der Zentrifugalkraft
abgeschleudert, und an ihre Stelle tritt Luft. Die inneren Platten 4 werden von
den Außenplatten 5 entweder durch Druckfedern oder durch Flüssigkeitsdruck in den
Hohlräumen 6 in bekannter Weise getrennt.
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Vorzugsweise ordnet man die verengten Öffnungen am Rand des Hohlraumes
so an, daß sie nicht nur den Lufteintritt beim Auskuppeln und den Luftauslaß beim
Einkuppeln, sondern auch ein kontinuierliches Strömen von Flüssigkeit durch die
Kupplung ermöglichen.
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Die Größe der Öffnungen oder Bohrungen ist durch mehrere Erfordernisse
bestimmt. Soll ein beträchtlicher Flüssigkeitsdruck im Hohlraum entstehen, so muß
der Gesamtquerschnitt der Öffnungen kleiner sein als der Querschnitt der Zuführungsleitung
für die Druckflüssigkeit. Soll ein federnd wirkender Luftdruck in dem mit Flüssigkeit
gefüllten Hohlraum entstehen, so müssen die Öffnungen dem Austritt der Luft einen
Widerstand entgegensetzen. Die Größe der Öffnungen ist außerdem von dem Zeitraum,
für den diese Nachgiebigkeit bestehen soll, und von dem Druck abhängig, der bei
diesem Betriebszustand in der Kupplung vorliegen soll. Andererseits müssen die Öffnungen
so groß sein, daß ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom aufrechterhalten wird,
damit die Kupplung während des Schlupfes kühl gehalten wird.
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Die durch Druckmittel betätigte Reibungsbremse im lose laufenden Rad
k ist ähnlich wie die Kupplungen der Getrieberäder ausgebildet, wobei das eine Reibungsglied
einen Teil des Zahnrades bildet, während die mittleren Reibungsglieder auf eine
feste Welle t aufgekeilt sind, so daß beim Einrücken der Bremse das lose laufende
Rad und damit auch die Eingangswelle gebremst wird. Die Bremskupplung wird ebenfalls
mit Flüssigkeit durch Kanäle gespeist, die in bekannter Weise in der festen Achse
angeordnet sind.
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Fig.3 und 4 zeigen schematisch eine Getriebeanordnung, bei der sechs
Turbinen t1 bis t6 die Schraubenwelle eines Schiffes antreiben. Die drei Turbinen
t1, t2, t3 auf der einen Seite des Wendegetriebes können beispielsweise Hoch-, Mittel-
und Niederdruckturbinen, die drei Turbinen t4, t5, t6 auf der anderen Seite Hoch-,
Nieder- und Niederdruckturbinen sein. Jede Turbine ist auf eine Antriebswelle geschaltet,
die ein Vorwärts- und Rückwärtsgetriebe u und u? aufweist, wobei die Getriebe u
die Räder v unmittelbar und die Getriebe u1 das Rad w über die Zwischenräder
x antreiben. Die Räder v und w sind auf der Abtriebswelle y
befestigt. Jedes der Zahnräder u, ui für Vorwärtsgang und Rückwärtsgang weist Kupplungen
auf, die schematisch durch Zickzacklinien
angedeutet sind. Diese
Kupplungen sind in der beschriebenen Weise so ausgebildet, daß die Richtung und
Geschwindigkeit des Einkuppelns der Antriebe gesteuert werden kann. Die Zwischenräder
x sind mit druck-mittelbetätigten Kupplungen versehen, die in der beschriebenen
Weise als Bremsen wirken.
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Die beschriebenen Ausführungen stellen nur Beispiele dar. Die Art
der verwendeten Kupplungen und Bremsen, die Ausführungsform des Wendegetriebes,
die Mittel zur Steuerung des Flüssigkeitsdruckes und andere Einzelheiten können
abgeändert werden.