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Differentialantriebseinheit mit Geschwindigkeitsregelvorrichtung für
Papiermaschinen od. dgl. Die Erfindung betrifft eine Differentialantriebseinheit
mit Geschwindigkeitsregelvorrichtung für Papiermaschinen od. dgl., die zwischen
eine Längshauptwelle und eine Abtriebswelle eingeschaltet ist und deren von der
Längshauptwelle mit festem Drehzahlverhältnis angetriebene Eingangswelle das eine
Glied eines Differentialgetriebes antreibt, während dessen zweites Glied mit der
Abtriebswelle in Verbindung steht.
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Bei derartigen Antrieben, wie sie für Papiermaschinen üblich sind,
ist es häufig wünschenswert, einzelne Abschnitte der Maschine, beispielsweise die
Preßwalzen und die Trockenzylinder, mit geringfügig unterschiedlichen Geschwindigkeiten
anzutreiben. Man kann beispielsweise dadurch, daß man einen Abschnitt mit etwas
höherer Geschwindigkeit antreibt als den in Bewegungsrichtung der Papierbahn vorangehenden
Abschnitt, einen leichten Zug auf die Papierbahn ausüben.
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Bei bekannten Papiermaschinenantrieben wird ein stufenloses Riemengetriebe
verwendet, das aus zwei Keilriemenscheiben mit veränderlichem Sitzdurchmesser für
den zugehörigen Keilriemen besteht. Das Untersetzungsverhältnis dieses Getriebes
wird einfach von Hand eingestellt. Es ist also nicht dafür gesorgt, daß die Drehzahlen
der Eingangs- und der Ausgangswelle des Differentialgetriebes kontinuierlich miteinander
verglichen werden, um gegenseitige Phasenverschiebungen zu ermitteln; dementsprechend
fehlt auch eine in Abhängigkeit von dieser Vergleichseinrichtung arbeitende und
von dieser gesteuerte Steuervorrichtung zur Gewährleistung eines wirklich genau
gleichbleibenden Drehzahlverhältnisses zwischen der Eingangs- und der Ausgangsdrehzahl.
Dies ist insbesondere deshalb von großem Nachteil, weil das Untersetzungsverhältnis
eines derartigen Getriebes auch bei einer ganz bestimmten Einstellung niemals genau
konstant ist. Das Untersetzungsverhältnis hängt nämlich außerdem nicht nur von dem
Abnutzungsgrad sämtlicher Getriebeteile, insbesondere des Keilriemens, sondern auch
von der Belastung des Abtriebes, die den Riemenschlupf beeinflußt, und von der absoluten
Höhe der Eingangsdrehzahl ab, die ebenfalls infolge der auftretenden Fliehkraft
einen gewissen Einfluß auf den Riemenschlupf hat. Ein genau gleichbleibendes Drehzahlverhältnis
zwischen der An- und Abtriebswelle eines mit einem solchen Getriebe versehenen Papiermaschinenantriebes
ist also nicht gewährleistet; es fehlt insbesondere die Unabhängigkeit der Abtriebsdrehzahl
von der Belastung des Abtriebes.
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Bei einem bekannten Papiermaschinenantrieb dieser Art ist das stufenlose
Getriebe zwischen die Antriebswelle und das eine Glied des Differentialgetriebes
eingeschaltet. Es ist infolgedessen bei diesem Antrieb nicht möglich, bei stehender
Hauptantriebswelle der Maschine bzw. bei von dieser abgekuppeltem Getriebe den Abtrieb
zu verstellen, was zum Ausgleich von aufgetretenen Phasenverschiebungen durchaus
wünschenswert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Differentialantriebseinheit
mit einer Geschwindigkeitsregelvorrichtung zu schaffen, durch die die gewünschten
Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den einzelnen Abschnitten der Maschine ganz
genau eingehalten werden, indem die Abtriebsgeschwindigkeit unabhängig von der Belastung
des Abtriebes genau konstant gehalten wird. Außerdem soll das Drehzahlverhältnis
zwischen der Hauptantriebswelle und der Abtriebswelle von der Absolutdrehzahl der
Hauptantriebswelle unabhängig sein: Die Antriebseinrichtung soll ferner die Möglichkeit
bieten, durch von Hand betätigte Vorrichtungen den Zug auf die Papierbahn zu verändern
und dadurch beispielsweise das schlaffeHerunterhängen derPapierbahn zwischen einzelnen
Maschinenabschnitten zu vermeiden bzw. zu beendigen. Außerdem soll die Antriebseinrichtung
die Möglichkeit bieten, einen Abschnitt einer Papiermaschine
sowohl
vorwärts als auch rückwärts zu bewegen, und zwar unabhängig davon, ob die Längshauptwelle
der Maschine sich dreht.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das dritte
Glied des Differentialgetriebes, dessen eines Glied in bekannter Weise von der Längshauptwelle
mit festemDrehzahlverhältnis angetrieben wird, während sein zweites Glied mit der
Abtriebswelle in Verbindung steht, zwecks Veränderung seiner Relativdrehzahl zur
Eingangswelle von einem umsteuerbaren sowie in seiner Drehzahl einstellbaren Antriebsmotor
angetrieben wird und daß ferner eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Vergleichen
der Drehzahl des ersten Gliedes mit der Drehzahl eines der beiden anderen Glieder
zwecks Ermittlung von gegenseitigen Phasenverschiebungen zwischen diesen vorgesehen
ist, die ihrerseits eine Einrichtung zum Verstellen des Antriebsmotors im Sinne
der Aufrechterhaltung eines synchronen Drehzahlverhältnisses der Abtriebswelle steuert.
Der Antrieb des dritten Gliedes des Differentialgetriebes kann beispielswise durch
einen umsteuerbaren, in der Drehzahl stufenlos regelbaren hydraulischen Motor erfolgen.
Dieser hydraulische Motor kann in weiterer Ausbildung der Erfindung an eine hydraulische
Pumpe mit veränderlicher Geschwindigkeit und Richtung angeschlossen sein, deren
Fördermengen-Verstellvorrichtung durch eine Steuervorrichtung nach Maßgabe der Phasenverschiebung
zwischen der Eingangswelle und dem dritten Glied des Differentialgetriebes betätigt
wird. Diese hydraulische Pumpe wird zweckmäßig mit dem hydraulischen Motor über
einen geschlossenen Kreis verbunden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Differentialantriebes gemäß der Erfindung
teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht, Fig.2 ein schematisches Schaubild
des Regelsystems für die Differentialantriebseinheit nach Fig.1. Fig. 3 eine teilweise
Schnitt- und teilweise Ansichtsdarstellung der Antriebseinheit nach Fig. 1 von oben,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 und Fig. 5 eine Teildarstellung
teilweise im Schnitt der Wellenenden und Lager, die im umlaufenden Käfig der Antriebseinheit,
wie in Fig. 3 dargestellt, angebracht sind.
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Gemäß der Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
erläutert, ist die Antriebseinheit in einem Gehäuse gekapselt, das einen Bodenteil
10 und einen abnehmbaren Deckel 12 enthält, während ein Längswellenabschnitt
15 sich quer durch den Bodenteil 10 erstreckt und in diesem mittels geeigneter Lager
16 drehbar gelagert ist. Dieser Längswellenabschnitt besitzt flexible Kupplungen
18 an seinen gegenüberliegenden Enden, die zum Ankuppeln dieses Wellenabschnittes
an die Längswelle der Papiermaschine dienen. Ein Antriebszahnrad 20 ist auf der
Welle 15 befestigt und kämmt mit einem Zahnrad 22, das auf der Eingangswelle 25
befestigt ist, welche in von dem Bodenteil 10 getragenen Lagern 26 drehbar
gelagert ist. Ein Kegelradritzel 30 ist am inneren Ende der Welle 25 angebracht
und kämmt mit einem Kegelrad 32, das auf einer hohlen Buchse 35 gelagert ist, um
einen rechtwinkligen Antrieb zwischen der Längswelle und einem Papiermaschinenabschnitt
zu schaffen.
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Die Buchse 35 ist in vorderen und hinteren Rollenlagern 36 bzw. 37
gelagert und an ihrem hinteren Ende an einem umlaufenden Innenglied 40 einer pneumatischen
Kupplung befestigt, die einen äußeren pneumatisch betätigten Schuh 42 besitzt, der
zum Reibungseingriff mit dem Innenglied 40 über geeignetes Reibungsmaterial 43 bestimmt
ist. Der Kupplungsschuh 42 ist an einem drehbaren Antriebsteil 45 befestigt, der
wiederum von einem ringförmigen Teil 46 eines hohlen Antriebsgliedes
48 getragen wird. Dieses Antriebsglied 48 ist auf dem hinteren Ende einer
Transmissionswelle 50 befestigt, die sich durch die Buchse 35 erstreckt und in dieser
mittels geeigneter Rollenlager 51 drehbar gelagert ist.
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Das Antriebsglied 45 enthält außerdem einen sich nach hinten erstreckenden
zylindrischen Trommelteil 53, der von Reibungsmaterial 54 umgeben ist, durch das
der Schuh 55 einer pneumatischen Bremse in das Antriebsglied 45 eingreift, um es
in bezug auf das Hauptgehäuse festzuhalten. Der Schuh 55 ist dabei durch einen geeigneten
Riegel 56 am Deckel 57 gehalten, der am Ende des Hauptgehäuses in
irgendeiner geeigneten Weise befestigt ist und als Gehäuse für die Bremse und Kupplung
dient. An ihrem vorderen Ende trägt die Welle 50 ein schrägverzahntes Stirnrad 60,
das den Eingang in ein Planetenradgetriebe mit einem Käfig 62 darstellt, der in
den Lagern 63 drehbar gelagert und mit einem ringförmigen Zahnrad 65 versehen ist.
Der Käfig trägt ein Paar schrägverzahnte Stirnräder 67 und 68, die auf einer Gegenwelle
70 befestigt sind, welche in dem Käfig 62 auf Lagern 71 in Abstand zur Drehachse
des Zahnrades 60 angebracht ist, so daß die Welle 70 um diese Achse bewegt werden
kann. Auf der gegenüberliegenden Seite des Käfigs 62 ist ein Gegengewicht 72 angebracht,
um den Käfig in Gleichgewicht zu halten. Der Käfig enthält außerdem einen mittleren
Steg 73 mit einem zylindrischen Lagerträger 74, in dessen Mitte ein Rollenlager75
angebracht ist, das das Ende der Welle 50 führt. Ein Ausgangszahnrad 77 kämmt mit
dem Zahnrad 68 und ist auf der Abtriebswelle 80 befestigt, die an ihrem inneren
Ende in einem Lager 81 in dem Träger 74 geführt ist und sich durch ein Lager
82 im Bodenteil 10 nach außen erstreckt. Die Welle 80 ist dazu ausgebildet,
um mit einem Abschnitt der Papiermaschine verbunden zu werden, beispielsweise mit
dem Kalander oder der Trockenpartie, im allgemeinen über nicht dargestellte Untersetzungsgetriebe.
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Ein umkehrbarer, hydraulischer Motor 85 treibt ein Stirnrad 86 an,
das im Eingriff mit dem ringförmigen Käfigzahnrad 65 steht, während eine normalerweise
abgeschaltete hydraulisch betätigte Bremse 88 an dem Motor 85 vorgesehen ist, um
die Motorwelle und damit den Käfig 62 festzuhalten, wenn dies notfalls erforderlich
wird, um zu verhindern, daß der von der Einheit angetriebene Maschinenabschnitt
durchgeht. Ein hydraulischer Rückkopplungstachometermotor 90 mit fester Verdrängung
ist so angebracht, daß er zusammen mit dem ringförmigen Zahnrad 65 über ein Zahnrad
61, das mit diesem im Eingriff steht, umläuft. Auf diese Weise stehen die Umdrehungen
des Tachometermotors 90 in direktem Verhältnis zur Drehung des Käfigs 62.
Eine hydraulische Tachometerpumpe 95 mit veränderlicher Verdrängung
ist
so angeordnet, daß sie von dem Längswellenabschnitt 15 mittels eines mit dem Antriebszahnrad
20 im Eingriff stehenden Zahnrades 96 angetrieben wird, während derAusstoß derTachometerpumpe
95 durch einen geeigneten Regler 97 verändert werden kann, der selbst
wieder durch einen umkehrbaren elektrischen Steuermotor 98 betätigt wird.
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Die Antriebseinheit ist so geeignet, von dem Längswellenabschnitt
15 aus bei eingelegter pneumatischer Kupplung und freier, pneumatischer Bremse unmittelbar
auf die Abtriebswelle 80 anzutreiben. Wenn der Käfig stehenbleibt, steht
die Drehung dieser Welle in direktem Verhältnis zur Geschwindigkeit derLängswelle,
wie es durch die verschiedenenZahnradverhältnisse in der Antriebsvorrichtung festgelegt
ist. In einer praktisch anwendbaren Einheit kann die Geschwindigkeit beispielsweise
von 1000 Umdr./Min. der Längswelle auf etwa 347 Umdr;,/Min. an der Abtriebswelle
untersetzt werden. Wenn die Bremse 88 frei ist und derKäfigmotor85 entweder vorwärts
oder rückwärts angetrieben wird, ist die Differentialwirkung des Planetenradgetriebes
derart, daß die Abtriebswelle schneller oder langsamer läuft als es der Geschwindigkeit
der Längswelle entspricht, und zwar je nach Betrag und Richtung der Drehung des
Käfigs, der wiederum die Bewegung des Planetenradgetriebes bestimmt. Eine geeignete
Regelung wird erreicht, wenn ein Käfigmotor benutzt wird, der in der Lage ist, die
Umdrehungszahl der Abtriebswelle über einen Bereich von etwa t 5% zu verändern.
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Es ist auch möglich, die Antriebseinheit von der Längswelle durch
Auslegen der pneumatischen Kupplung abzuschalten. Wenn die Kupplung ausgerückt ist,
kann die pneumatische Bremse eingelegt werden, um das Eingangsrad 60 des
Planetenradgetriebes festzuhalten. Durch Antreiben des Käfigs 62 in vorwärtiger
oder rückwärtiger Richtung mittels des Motors 85 ist es dann möglich, die Abtriebswelle
80 entweder vorwärts oder rückwärts zu verstellen, einerlei ob die Längswelle umläuft
oder nicht. Mit einem Käfigmotor von ±5% Regelbereich beträgt die Geschwindigkeitsveränderung
bis zu etwa 5% der höchsten Umlaufgeschwindigkeit in vor- und in rückwärtiger Richtung.
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Der Motor 85 wird durch eine variable Verdrängungspumpe angetrieben,
die in der Verdrängung umkehrbar ist. Diese allgemein mit 100 bezeichnete
Pumpe ist beispielsweise mit einem Rotor 101 ausgestattet, der eine Mehrzahl
von Kolben 102 aufweist, die in sich radial zum Rotor erstreckenden Zylindern
beweglich sind. Der Hub dieser Kolben wird durch Verändern der Zentrierung eines
umgebenden Gleitringes 103 bezüglich des Rotationsmittelpunktes des Rotors
geregelt. Auf diese Weise kann die Pumpe 100 so eingeregelt werden, daß sie
Druckflüssigkeit in veränderlichen Mengen durch eine der hydraulischen Leitungen
105 pumpt, die einen geschlossenen Kreis zwischen der Pumpe und dem Motor
85 darstellen, oder die Pumpe kann auf eine neutrale zentrische Stellung bewegt
werden: Die Regelung für die Pumpe ist schematisch in Fig. 2 dargestellt und enthält
demnach ein Joch 106; das vom Gleitring 103 ausgeht und durch einen Stift
107 mit einem Kolben 108 in einem hydraulischen Zylinder
109 verbunden ist. Der Kolben 108 spricht auf Druck auf ihn an, um
die Pumpe auf ihre neutrale oder nicht fördernde Stellung zu verschieben. Der Stift
107 ist auch mit zusätzlichen Regelkolben 110 und 112 in Zylindern
111 bzw. 113 verbunden. Eine Handregelung für die Pumpe 110 kann,
wie bei 114 dargestellt, ebenfalls vorgesehen sein. Es ist zu erwähnen, daß
in der Zeichnung diese Zylinderkolben und Regeleinrichtungen nur schematisch dargestellt
sind, da "sie an sich bekannt sind, und die Flächen und Hubgrößen der Kolben können
je nach den am Markt befindlichen Typen gewählt werden.
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Fig. 2 erläutert das Regelsystem in einer neutralen oder außer Betrieb
befindlichen Stellung. Die elektrische Energie wird von einer dreiphasigen Stromquelle
115 über einen Schalter 117 dem Antriebsmotor 120 für die Pumpe
100 zugeführt. Dieser Motor treibt auch eine Zahnradpumpe 122 an,
die Flüssigkeit mit einem konstanten Druck, wie er mittels des Ventils
123 eingestellt wird, einer Druckleitung 125 zuführt, die den Tachometermotor
95 speist und in die die Tachometerpumpe 90 die Flüssigkeit drückt. Die Druckleitung
125 ist über die Leitung 126 mit einem für konstanten Druck vorgesehenen Kolben
110 der Pumpe 100 und über den Zylinder 111 mit der Leitung 127 verbunden.
Es ist auch möglich, die Pumpen 100 und 122, wenn erwünscht, von der Längswelle
der Maschine aus anzutreiben, solange der Geschwindigkeitsbereich der Längswelle
nicht zu groß ist.
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Die Differentialantriebseinheit besitzt zwei getrennte Hauptfunktionen,
nämlich einmal einen eng geregelten Geschwindigkeitsunterschied zwischen den verschiedenen
Abschnitten der Papiermaschine zu schaffen und zum anderen die Maschinenabschnitte
unabhängig von dem Hauptantrieb über die Längswelle der Maschine zu verstellen.
In Verbindung mit der Antriebsfunktion sorgt die Regelung für drei untergeordnete
Funktionen beim Antrieb, nämlich dieRotationsgeschwindigkeit der einzelnenAbschnitte
der Maschine so zu regulieren, daß die richtigen Relativgeschwindigkeiten aufrechterhalten
werden, um schlaffe Längen der Papierbahn aufzufangen und den Zug auf die Papierbahn
zu erhöhen oder zu verringern. In Verbindung mit der zweiten oder Einstellfunktion
sorgt die Regelung für eine Einstellung entweder in vorwärtiger oder rückwärtiger
Richtung.
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Die Hauptregelung wird durch ein von Hand betätigtes pneumatisches
Dreiwegeventil 130 bewerkstelligt, durch welches eine Preßluftzufuhr von einer geeigneten
Quelle 131 mit der pneumatischen Kupplung oder der pneumatischen Bremse in
der Antriebseinheit verbunden werden kann. Die Bewegung des Handsteuerhebels 132
durch den Bedienungsmann stellt die Antriebseinheit für eine der beiden Grundfunktionen,
nämlich den Antrieb oder das Nachstellen, ein.
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Regulierung des Antriebes Eine der Grundfunktionen der Antriebseinheit
ist es, eine konstante, gewünschte Relativgeschwindigkeit zwischen benachbarten
Abschnitten der Papiermaschine einzuregeln und aufrechtzuerhalten, beispielsweise
durch Erhöhen der Drehgeschwindigkeit eines durch die Differentialantriebseinheit
angetriebenen Maschinenabschnittes über diejenige des vorhergehenden Maschinenabschnittes
hinaus. Dieser Unterschied in den Drehgeschwindigkeiten dieser beiden Abschnitte
ist verhältnismäßig klein, und wenn der Zug richtig aufrechterhalten werden soll,
muß der Unterschied in der Geschwindigkeit auch
unter sich ändernden
Belastungsbedingungen genau aufrechterhalten werden.
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Um die Einheit für ihre normale Antriebs- und Regulierfunktion einzustellen,
bewegt der Bedienungsmann das Ventil 130 auf die »Lauf«-Stellung, in welcher
Luft unter Druck der pneumatischen Kupplung 40 bis 42 zugeführt wird, um die Kupplung
einzulegen und dadurch für den Antrieb des Eingangszahnrades 60 des Planetengetriebes
mit einer im Verhältnis zur Geschwindigkeit der Längswelle feststehenden Geschwindigkeit
zu sorgen. Zur gleichen Zeit wird die pneumatische Bremse 53 bis 55 entlüftet und
freigegeben. Die Zufuhr von Preßluft zur Kupplung veranlaßt auch das Schließen eines
durch Druckluft betätigten elektrischen Schalters 135 und sorgt dafür, daß die Spulen
137 und 138 unter Strom gesetzt werden, die wiederum hydraulische
Zweiwegeventile 140 und 142 betätigen. Die Spulen wirken gegen Federn
143 und 144, die normalerweise die Ventile 140 und
142 in die dargestellten Stellungen zwingen. Der die Spule 137 unter
Strom setzende Stromkreis läuft über die Leitung 145 zum Schalter 135, von dort
zur Leitung 146, Leitung 147 und zu einem anderen Draht der Dreiphasenleitung 115
über eine Leitung 148. Der Stromkreis für die Spule 138 besteht aus dem Schalter
135, der Leitung 146, der Leitung 149 über die normalerweise geschlossenen Kontakte
150 eines elektrischen Dreistellungs-Mehrfachkontaktes, der mit
152 bezeichnet ist, von den Kontakten 150 über die Leitung 153 zur Spule
138 und zur Leitung 148.
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In »Aus«-Stellung des Ventils 130 (aber bei laufendem Motor
120) wird der Druck von der Zahnradpumpe 122 und der hydraulischen Leitung
125 durch eine Zweigleitung 155 und das Zweiwegeventil 140 zum Zylinder
109 und ebenso zum Regelzylinder und Kolben 156 eines hydraulischen Zweiwegeventils
158 über die Leitung 160 geführt. Das Ventil 158 wird so normalerweise gegen den
Druck der Feder 161 gehalten und der Druck von der Leitung 127 am
Ventil 158 abgeschnitten. Wenn jedoch die Spule 137
unter Strom gesetzt
wird, bewegt sich das Ventil 140, um die Leitung 160 mit dem Behälter T zu
verbinden, und dies hat zum Ergebnis, daß die Zylinder 109
und 156 entlastet
werden. Das Ventil 158 wird durch die Feder 161 verschoben, um den Druck über ein
Rückschlagventil 162 in den Regelzylinder 163 der hydraulischen Bremse 88 zu führen,
die normalerweise im Eingriff steht, um die Welle des Motors 185 durch eine Feder
165 festzuhalten. Der Druck von der Leitung 125 löst dann die Bremse 88 und
gestattet es, den hydraulischen Motor 85 durch die Pumpe 100 in direktem Verhältnis
zu ihrem Ausstoß und im Sinne ihres Ausstoßes anzutreiben, d. h., der Motor 85 wird
entweder vorwärts oder rückwärts und mit veränderlichen Geschwindigkeiten in jeder
Richtung im Verhältnis zur Verschiebung der Pumpe 100 aus ihrer neutralen
Stellung nach der jeweiligen Seite angetrieben. Ein Nadelventil 166 ist parallel
zum Rückschlagventil 162 vorgesehen, um den Auslauf aus dem Zylinder 163
zu bemessen und die Geschwindigkeit, mit der die Bremse 88 eingelegt werden kann,
zu regeln.
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Die Tachometerpumpe 95 erhält die Flüssigkeit mit konstantem Druck
von der Zahnradpumpe 122
und der Leitung 125 und gibt sie in einen
Tachometerkreis ab, der die Leitungen 170, 172 und 173
enthält. Dieser
Tachometerkreis führt die Flüssigkeit mit einem höheren Druck von der Tachometerpumpe
95 zum Tachometerrückkopplungsmotor 90 und zurück zur Leitung
125. Auf diese Weise besteht für jede gegebene Einstellung der Pumpe 95 ein
Bezugsdruck an der Ausgangsseite dieser Pumpe, entsprechend dem gewünschten Geschwindigkeitsunterschied
in der Antriebseinheit. Solange der gewünschte Geschwindigkeitsunterschied aufrechterhalten
wird, bleiben die Pumpe 95 und der Motor 90 in Phase. Sollte aber der Geschwindigkeitsunterschied
von dem gewünschten Wert abweichen, beispielsweise durch Anwachsen der Belastung
auf der Abtriebswelle der Antriebseinheit, dann reagiert der Käfig 62 in entsprechender
Weise, und der Motor 90 folgt dem und kommt dadurch außer Phase, so daß er
gegenüber der Pumpe 95 entweder vorläuft oder nachhinkt.
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Eine solche Winkelphasenverschiebung hat zur Folge, daß sich der Druck
in dem Kreis zwischen der Pumpe 95 und dem Motor 90 verändert, und zwar daß er sich
erhöht, wenn der Tachometermotor nachhinkt. Dieser Druckanstieg wird über eine Zweigleitung
174 dem Tachometerregelkolben 112 zugeführt, der dadurch die Pumpe
100 auf einen größeren Ausstoß einstellt. Es wird hierdurch eine größere
Menge hydraulischer Flüssigkeit dem Antriebsmotor 85 für den Käfig zugeführt und
dadurch der Käfig beschleunigt, um die Tachometerpumpe und den Tachometermotor wieder
in Phase zu bringen. Sollte die Belastung auf der Abtriebswelle 80 der Antriebseinheit
abnehmen mit der Folge, daß die Einheit zu schnell läuft, dann läuft auch der Tachometermotor
90 zu schnell oder bezüglich der Tachometerpumpe 95 in der Phase vor. Der
Druck im Tachometerkreis fällt dann ab, und der konstante Druck, der auf den Kolben
110 ausgeübt wird, übersteigt den geringeren Druck am Kolben 112, um den
Ausstoß der Pumpe 300 herabzusetzen.
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Diese Anordnung sorgt für eine genaue Regelung der Abtriebswellengeschwindigkeit
des Differentialantriebs und stellt die Verschiebung der Pumpe so ein, daß die Geschwindigkeit
der Abtriebswelle 80
in festem, vorher bestimmtem Verhältnis zur Längswellengeschwindigkeit
steht. Die Tachometerpumpe 95 wird in direktem Verhältnis zur Längswellengeschwindigkeit
angetrieben und ist für einen gewünschten Ausstoß in bezug auf die Längswellengeschwindigkeit
voreingestellt. In anderen Worten: irgendeine geringfügige Änderung in der Längswellengeschwindigkeit
hat eine entsprechende Veränderung im Ausstoß des Tachometers 95 zur Folge, aber
gleichzeitig wird das gewünschte voreingestellte Verhältnis zwischen dem Ausstoß
des Tachometers und der Drehgeschwindigkeit der Längswelle beibehalten.
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Die Pumpe 100 muß jederzeit die gleiche Verdrängung aufweisen wie
der Motor einschließlich irgendwelcher Undichtigkeiten, die hinter den Kolben der
Pumpe und des Motors bestehen können. Jedoch bildet irgendeine Verlangsamung des
Motors 85
sofort genügend zusätzlichen Druck, um dem erhöhten Drehmoment zu
widerstehen, selbst wenn die Verschiebung der Pumpe 100 konstant bleibt.
Die erhöhteUndichtigkeit auf Grund des höherenDruckes kann ein geringfügiges Nachhinken
des Motors 85 zur Folge haben, aber der mit dem Motor 85 lanb sanier werdende Rückkopplungstachometer
90 hält automatisch die gewünschte Geschwindigkeitseinstellung aufrecht. Die Antriebseinheit
ist dadurch synchronisiert, jedoch einstellbar. Irgendwelche Faktoren,
von
denen man normalerweise annimmt, daß sie eine geringfügige Geschwindigkeitsänderung
zur Folge haben, beispielsweise Änderung der Belastung, Änderung der Temperatur,
Kompressibilität der Flüssigkeit oder Ausdehnung der Rohrleitungen, sind alle durch
das Rückkopplungstachometer automatisch kompensiert, so daß eine synchronisierte
Geschwindigkeit aufrechterhalten wird.
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Mit einer Längswellengeschwindigkeit von etwa 1000 Umdr./Min. und
einem Untersetzungsverhältnis, derart, daß die Abtriebswelle eine Geschwindigkeit
von etwa 347 Umdr./Min. aufweist, wenn der Käfig 62 stillsteht, fügt die
Drehung des Käfigs in der Drehrichtung der Abtriebswelle etwa ein Drittel Umdrehungen
pro Minute der Umdrehungszahl der Abtriebswelle für jede vollständige Umdrehung
des Käfigs zu, und umgekehrt verringert eine Umdrehung des Käfigs entgegen der Drehrichtung
der Welle 80
die Umdrehungszahl dieser Weile um etwa ein Drittel Umdrehungen
pro Minute. Durch das Auslegen der Einheit in der Weise, daß die normalen, gewünschten
Geschwindigkeiten für die Maschinenabschnitte annähernd gleich der Abtriebsgeschwindigkeit
der Einheit bei stehendem Käfig sind, und da der Motor 85
nach beiden Seiten
der Nullgeschwindigkeit des Käfigs hin wirken kann, wird nur die halbe Pferdestärkekapazität
des Motors benötigt, wie wenn dieser Motor nur in einer Drehrichtung und auf einer
Seite der Nullgeschwindigkeit des Käfigs wirken würde.
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Auffangen von schlaffen Stellen der Papierbahn Wenn der Bedienungsmann
findet, daß es notwendig ist, eine schlaffe Stelle in der Papierbahn aufzufangen,
die in den durch die Antriebseinheit angetriebenen Maschinenabschnitt übertritt
(so z. B. in den Kalander- und Aufrollabschnitt nach einem Abreißen derPapierbahn
undWiedereinführen derselben in diesen Abschnitt), so kann er dieses Auffangen dadurch
bewirken, daß er den Schalter 175 schließt. Hierdurch wird die Spule 176
geschlossen und das normalerweise geschlossene hydraulische Zweiwegeventi1178 in
seine offene Stellung verschoben. Dies veranlaßt den Tachometerkreis, den Zahnradpumpendruck
(von der Leitung 155) abfallen zu lassen und den Druck im Zylinder
113 des Tachometerregelkolbens 112 auf einen Wert zu erniedrigen, der durch
eine Flüssigkeitsmenge gegeben ist, die durch die Einstellung eines Nadelventils
179 in der Leitung zwischen dem Ventil 178 und der Leitung
170 bestimmt ist. Die Flächen der Kolben 110 und 112 sind so
gewählt, daß die Pumpe 100 alsdann ihren Ausstoß und dementsprechend die
Geschwindigkeit des Antriebsmotors 85 für den Käfig erhöht, bis die schlaffe
Stelle in der Papierbahn aufgefangen ist. Beim Loslassen und Öffnen des Schalters
175 wird dann die Spule 176 wieder abgeschaltet und das Ventil
178 geschlossen, während die Regelung, wie oben beschrieben, wieder eintritt,
um den gewünschten Zug auf die Papierbahn gemäß der Einstellung der Tachometerpumpe
95 aufrechtzuerhalten.
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Regulierung und Änderung des Zuges Zur Änderung des Zuges auf die
Papierbahn stellt der Bedienungsmann die Tachometerpumpe 95 für einen größeren oder
kleineren Ausstoß ein. Zu diesem Zweck sind ein Schalter 180 für Zugvergrößerung
und ein Schalter 181 für Zugverminderung vorgesehen, um getrennt entweder
die Vor- oder Rückwärtsspeiseleitungen 185 und 186 des umkehrbaren
elektrischen Regelmotors 98 unter Strom zu setzen. Geeignete Begrenzungsschalter
können in diese Leitungen eingebaut sein, um die maximale Bewegung des Regelmotors
in irgendeiner Richtung zu begrenzen. Solche Begrenzungsschalter sind in der Zeichnung
mit 190 bezeichnet.
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Um beispielsweis-- den Zug zu erhöhen, drückt der Bedienungsmann den
Schalter 180 ein, um seine oberen Kontakte zu schließen. Es wird hierdurch
ein Stromkreis über den Hauptmotorregelschalter 192,
die Sicherung 193 zum
Motor 98, die Leitung 185, die Rückkontakte des Schalters 181 und den Schalter
180 zur Leitung 148 geschlossen. Der Regelmotor 98 läuft so in Vorwärtsrichtung,
wodurch die Tachometerpumpe 95 verstellt und der Druck von dieser Pumpe verändert
wird, der für eine Erhöhung der Geschwindigkeit in der Vorwärtsrichtung des den
Käfig antreibenden Motors 85 sorgt. Um den Zug herabzusetzen, bewegt der Bedienungsmann
den Schalter 181, um dessen untere Kontakte zu schließen. Es wird dann über
diese Kontakte und die Rückkontakte des Schalters 180 und über die Leitung
186
zum Regelmotor 98 ein Stromkreis geschlossen, der den Motor veranlaßt,
in rückwärtiger Richtung zu laufen und die Tachometerpumpe 95 zu einer Herabsetzung
des Ausstoßes der Pumpe 100 und dementsprechend für die Herabsetzung der
Geschwindigkeit des Käfigmotors 85 zu verstellen.
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Nachstellen vorwärts Die Antriebseinheit kann auch zum Nachstellen
des ihr zugeordneten Maschinenabschnittes benutzt werden, einerlei, ob die Hauptwelle
in Bewegung ist oder nicht. Um vorwärts nachzustellen, legt der Bedienungsmann das
pneumatischeVenti1130 vonHand in die Stellung »Nachstellen«, beispielsweise gemäß
der Darstellung der Fig. 2 nach links. Unter Druck stehende Luft wird dann der pneumatischen
Bremse zugeführt, die die Übertragungswelle 50 und das Eingangszahnrad
60 festhält. Gleichzeitig wird die pneumatische Kupplung nach der Atmosphäre
entlüftet und dadurch die Welle 50 von dem Hauptwellenabschnitt
155 abgekuppelt. Gleichzeitig wird ein pneumatisch betätigter elektrischer
Schalter 195 geschlossen, der für die Zufuhr elektrischer Energie von den Leitungen
196 und 197 zu dem elektrischen Mehrfachkontaktschalter 152 sorgt,
der über eine »Aus«-Stellung auf »vorwärts« und »rückwärts« eingestellt werden kann,
wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.
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Wenn sich der Schalter in Vorwärtsstellung befindet, also in der unteren
Stellung in der Darstellung in Fig.2, sind die Kontakte 202 geschlossen, wodurch
ein Stromkreis über die Leitungen 197, die Leitungen 204, 205 und 206 zur
Leitung 147 hergestellt wird, der die Spule 137 unter Strom setzt, die neutrale
Regelkammer der Pumpe 100 nach dem Behälter T hin zu entlastet und auch die
Bremse 88, wie bereits in Verbindung mit dem Reguliervorgang beschrieben, löst.
Alle anderen Kontakte des Schalters 152 sind geöffnet. Die Pumpendruckleitung
125 wird dann über das Ventil 142 mit der Leitung 170 verbunden und
der Druckunterschied zwischen diesen beiden Leitungen durch die Öffnung eines Regelventils
208 bestimmt. Dies veranlaßt die Pumpe 100, sich in einer Richtung
zu verschieben, um ihren Ausstoß zu erhöhen, so daß der Käfigmotor 85 vorwärts
in einer
Nachstellgeschwindigkeit angetrieben wird, die durch die
öffnung des Ventils 208 bestimmt ist.
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Nachstellen rückwärts In manchen Fällen ist es notwendig, den Kalanderabschnitt
rückwärts laufen zu lassen, beispielsweise wenn angestautes Papier zwischen den
Walzen so dicht zusammengequetscht wird, daß es rückwärts entfernt werden muß. Um
rückwärts zu verstellen, legt der Bedienungsmann das Ventil 130 in die Stellung
»bremsen«. Die Preßluft beaufschlagt dann die Bremse 55 und schließt den
Schalter 195. Die Einheit wird von der Verbindung mit der Hauptwelle gelöst,
indem die pneumatische Kupplung gelöst wird. Außerdem ist auch die hydraulische
Bremse 88 in gleicher Weise, wie oben beschrieben, gelöst. Der Schalter 152 wird
dann in die Rückwärtsstellung, in der Darstellung der Fig. 2 in die obere Stellung,
bewegt. Dabei werden die Kontakte 110 geschlossen, wodurch die Spule
137 durch Verbinden der Leitung 197 mit der Leitung 147 über
den Schalter und die Leitung 206 unter Strom gesetzt wird. Die Kontakte
150 sind normalerweise in der »Aus«-Stellung des Schalters geschlossen. Sie
sind auch in der »Rückwärts«-Stellung geschlossen, und nur geöffnet, wenn der Schalter
152 in die »Vorwärts«-Stellung bewegt wird. Auch die normalerweise offenen
Kontakte 215
werden in der Rückkehrstellung geschlossen, um die Leitung
217 mit der Leitung 197 zu verbinden. Auf diese Weise werden die Spulen
137,138 und eine dritte Regelspule 220 sämtlich unter Strom gesetzt,
wenn sich der Schalter 152 in »Rückwärts«-Stellung befindet.
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Die Magnetspule 220 regelt ein normalerweise geschlossenes
hydraulisches Zweiwegeventil222, indem sie gegen die Kraft der Feder 223
wirkt. Dieses Ventil ist so angeordnet, daß sie die Tachometer-Regeldruckleitung
170 mit dem Behälter T über ein einstellbares Bemessungs- oder Nadelventil
225 verbindet. Die hydraulische Bremse 88 ist dann gelöst. Das Ventil 142 ist geschlossen,
um den Fluß zwischen den Leitungen 125 und 170 zu unterbinden, aber
der Tachometerkreis steht über das Ventil 225 und das Ventil 222 mit
dem Behälter T in Verbindung, wodurch der Druck auf den Kolben 112 abfällt
und die Pumpe 100 veranlaßt wird, sich über ihre neutrale Stellung hinweg
zu einer Stellung zu bewegen, in der ihr Ausstoß umgekehrt ist. Die Geschwindigkeit
und Größe dieses Verschiebens ist durch die Menge der das Ventil 225 durchströmenden
Flüssigkeit bestimmt. Der Käfigmotor 85 wird dementsprechend rückwärts angetrieben
und dadurch die Abtriebswelle 80 rückwärts verstellt.
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Durch die Erfmdung ist somit ein stufenlos- veränderlicher Differentialantrieb
geschaffen, der geeignet ist, innerhalb enger Toleranzen einen gewünschten, geregelten
Geschwindigkeitsunterschied aufrechtzuerhalten. Die Antriebseinheit nach der Erfindung
hält einen gewählten Geschwindigkeitsunterschied ohne Rücksicht auf Belastungsänderungen
in dem angetriebenen Abschnitt und ohne Rücksicht auf geringfügige Geschwindigkeitsänderungen
auf der Längswelle aufrecht. Weiterhin wird durch sie das Auffangen von schlaffen
Stellen der Papierbahn sowie das Einstellen der Zugspannung wesentlich erleichtert.
Die beschriebene Antriebseinheit ist außerdem geeignet, den angetriebenen Maschinenabschnitt
entweder vorwärts oder rückwärts zu verstellen, einerlei ob die Hauptwelle der Maschine
umläuft oder nicht.