DE124087C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Die Ausbalancirung einer Dampfmaschine, insbesondere einer Schiffsmaschine mit drei oder vier Kurbeln ist vollständig nicht erreichbar, und trotz der Einführung von Gegengewichten für die Kurbeln und von zusätzlichen Gewichten für die hin- und hergehenden Organe bleiben immer noch gewisse nicht ausgeglichene Kräftepaare bestehen, deren Wirkung in mehr oder weniger grofsen Erschütterungen besteht. Es ist bekannt, dais bei Maschinen für Doppelschrauben diese Stofswirkungen in mehr oder weniger langen Perioden eintreten. So folgt beispielsweise auf eine Periode der Ruhe eine solche von Vibrationen, welche allmählich anwachsen und wieder verschwinden, um von Neuem wieder zu beginnen und so fort während der ganzen Dauer des Ganges der Maschine.

Diese Vibrationen sind ziemlich complicirter Natur, machen sich jedoch in horizontaler Richtung fühlbarer als in verticaler Richtung und sind hauptsächlich der Trägheit der in Bewegung befindlichen Organe und dem Druck der Gleitköpfe auf die Führungen zuzuschreiben. Das periodische Auftreten der Vibrationen beruht augenscheinlich auf der gleichzeitigen Einwirkung der beiden Maschinen auf die Schiffshaut.

Zwei Maschinen machen niemals genau dieselbe Anzahl von Umdrehungen. Infolge dessen verändert sich die gegenseitige Stellung der bewegten Organe der einen Maschine und derjenigen der anderen Maschine in jedem Augenblick. Diese gegenseitige Stellung ist für die Ausbalancirung der beiden Maschinen manchmal günstig, ■ manchmal aber auch ungünstig. ' .

Nimmt man z.B. zwei gleiche Maschinen mit drei Kurbeln an. Wenn die den drei Kurbeln entsprechenden Massen unter einander gleich sind, und wenn an jeder Maschine die Kurbeln um 120° zu einander versetzt sind, so tritt kein resultirendes Trägheitsmoment auf. Es giebt aber in jeder Maschine ein periodisch veränderliches Kräftepaar, welches von einem positiven Maximum bis zu einem negativen Minimum schwankt. Nun können die Kurbeln der beiden Maschinen in einem bestimmten Augenblick derart zu einander stehen, dafs in jeder Maschine beispielsweise das Kräftepaar das negative Minimum erreicht hat. Da die Wirkung der beiden Kräftepaare beider Maschinen sich somit addirt, so entsteht eine ganz beträchtliche Vibration. Andererseits kann es in einem anderen Augenblicke vorkommen, dafs das Kräftepaar in der einen Maschine gerade das positive Maximum erreicht hat, während es in der anderen Maschine auf dem Punkte des negativen Minimums steht. In diesem Falle heben sich die Wirkungen dieser Kräftepaare gegenseitig auf.

Eine solche Ausbalancirung würde beispielsweise bei zwei dreicylindrigen Maschinen eintreten, wenn die Anordnung gemäis Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung getroffen ist. Hierbei befinden sich die Kurbeln 1 und 3 der beiden Maschinen in demselben Augenblick .in der oberen Todtlage, d. h. die Kurbel 1 der einen Maschine befindet sich in demselben' Augenblick in dieser Lage, wenn sich auch

die Kurbel 3 der anderen Maschine darin befindet. Da die Wellen entgegengesetzte Drelirichtüng haben, so haben die Kurbeln 1 der einen und 3. der anderen Maschine stets symmetrische Stellungen' zu einander, wie in Fig. 1 durch 1' und 3' angedeutet, ist. Dasselbe ist natürlich mit den Kurbeln 2 der beiden Maschinen der Fall. ■ Infolge dessen vernichten' sich die Trägheitsmomente, welche in Bezug auf die Rotationsebene der Kurbeln 2 auftreten, beständig gegenseitig. ' ■ ·

In ähnlicher Weise läfst sich die vollkommene Ausbalancirung für zwei viercylindrige Maschinen erzielen, welche gemäfs Fig. 2 angeordnet . sind. Es müssen nur gewisse Bedingungen bezüglich der Massen für die Kurbeln ι und 4 bezw. 2 und 3, sowie der gegenseitigen Winkelstellung der Kurbeln erfüllt sein, so dais keine resultirenden Trägheitsmomente entstehen.

Indessen ist eine vollkommene Ausbalancirung für Maschinen mit drei Kurbeln und für solche mit vier Kurbeln nur zu erzielen, wenn man die beiden Maschinen zwingt, genau synchron zu laufen, und zwar von einer geeignet gewählten gegenseitigen Stellung aus. Da es sich auiserdem darum handelt, dais zwei Kurbeln, und zwar die eine von der einen und die andere von der anderen Maschine, welche in Bezug auf eine Querebene symmetrisch zu einander angeordnet sind, auch in jedem Augenblick symmetrische Stellungen in Bezug auf eine mittlere Längsebene besitzen, so erzielt man auch noch den Vortheil, dafs die durch die Gleitköpfe auf die Führungen ausgeübten Drucke annähernd gleich und entgegengesetzt in jedem Augenblick sind, und dais infolge dessen die Vibrationen des Schiffsrumpfes, deren Ursache in diesen Drucken zu suchen ist, beseitigt sind.

Ein derartiger Synchronismus in der Bewegung der beiden Maschinen wird dadurch erzielt, dais man die beiden Maschinen zwang- ; läufig mit einander kuppelt, was am einfachsten dadurch geschieht, dais man die beiden Maschinenwellen mit einander zwangläufig verbindet.

In den Fig. 3 bis 6 ist eine Ausführungsform einer derartigen zwangläufigen Kuppelung, als eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Maschinenwellen sind in diesen Figuren nicht dargestellt und sollen in Folgendem mit I und II bezeichnet werden. · ...

Mit der Welle I ist eine Nebenwelle α angeordnet, welche parallel zu der Welle II der anderen Maschine verläuft und von dieser mittelst einer Pleuelstange angetrieben wird. Auf dieser Welle sitzt lose ein Zahnrad b, welches., mit einem auf der Welle I festsitzenden Zahnrad c (Fig: 5) in Eingriff steht. Diese beiden Zahnräder &und c müssen natürlich konische Zahnräder sein, wenn die beiden Maschinenwellen nicht parallel zu einander liegen.

Das Zahnrad b kann mit der. von der Maschinenwelle 2 mittelst des Kurbelzapfens d angetriebenen Nebenwelle α gekuppelt oder von ■ derselben gelöst werden, ohne dais es höthig wäre, die Maschine oder die Hülfswelle ,anzuhalten. Jedoch kann die Kuppelung nur bei einer bestimmten gegenseitigen Stellung der Theile stattfinden, wenn also die Maschinenwellen I und II eine ganz bestimmte gegenseitige Stellung zu einander einnehmen.

Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sitzt auf der Nebenwelle α eine Scheibe e mit zwei Löchern /und g (Fig. 5), welche einander diametral gegenüberliegen, jedoch von der Mittellinie der Welle α verschieden weit entfernt sind. Die Achsen dieser Löcher sind parallel derjenigen der Welle a. Das Zahn- : rad b ist, wie erwähnt, lose auf der Welle a, jedoch gegen Längsverschiebung durch einen Bund k gesichert.

Das Zahnrad b besitzt ebenfalls zwei Löcher entsprechend den. Löchern / und g der Scheibe e. In den Löchern des Rades b sind Bolzen i und k axial verschiebbar, welche in vorgeschobenem Zustande in die Löcher / und g eintreten können, wenn die gegenseitige Lage der Scheibe e und des Zahnrades b derart ist, dais die Löcher dieser beiden Theile sich decken. Die Bolzen i und k sind mit Köpfen Z und m in einem Ring η geführt, welcher in axialer Richtung verschoben werden kann. Zu diesem Zwecke ist derselbe mit den Kolbenstangen zweier zu beiden Seiten der Welle a angeordneter hydraulischer Cylinder 0 und p fest verbunden.

Wenn die Bolzen i und k in den Löchern / und g der Scheibe e sich befinden und nun mittelst 'der kleinen hydraulischen Kolben herausgezogen werden, so findet die Entkuppelung statt. Wenn dagegen die Bolzen i und k sich in der in Fig. 3 dargestellten Lage, also auiserhalb der Löcher / und g, befinden und ■ nun Druck auf die Rückseite der hydraulischen Kolben eingelassen wird, so dais der Führungsring η sich entgegen der Richtung der Pfeile in Fig. 4 bewegt, so werden die Bolzen i und k gegen die Scheibe e gedrückt, und die letztere schleift so lange an den Bolzen vorbei, bis die Löcher / und g mit den Bolzen i und k zur Deckung kommen, worauf die Bolzen in die Löcher eintreten und dadurch das Zahnrad b mit der Scheibe e kuppeln. Dadurch sind aber auch, da das Zahnrad b von der Welle I und die Scheibe e bezw. die Welle α von der Maschinen welle II angetrieben wird, die Maschinen I und II mit einander zwangläufig gekuppelt, und zwar in einer ganz bestimmten gegenseitigen Stellung ihrer Kurbeln, welche

durch die geeignete Wahl der Lage der Löcher f und g bestimmt wird.

In der Praxis wird man die Kuppelung vornehmen, wenn beide Maschinen annähernd mit derselben Geschwindigkeit und vorwärts laufen. Da die gegenseitige Bewegung des Rades b und der Scheibe e alsdann relativ gering ist, so können die Bolzen ohne Schwierigkeit, und ohne dais die Gefahr des Zerbrechens vorliegt, eintreten.

Die Kuppelung der Maschinenwellen kann selbstverständlich auch auf andere Weise, ■ z. B. durch eine querverlaufende Welle geschehen, welche an beiden Enden konische Zahnräder trägt, die mit entsprechenden konischen Zahnrädern der Maschinenwellen in Eingriff stehen. Auch können Schnecken und Schneckenräder Verwendung finden. In diesen Fällen ist jedoch immer die beschriebene Kuppelung oder eine ähnliche anzuwenden, .und zwar zweckmäisig an dem einen Ende der querverlaufenden Verbindungswelle.

Claims (1)

1. Patent-An spruch:

   Verfahren zur Ausbalancirung mehrerer in entgegengesetzter Richtung umlaufender Kraftmaschinen, insbesondere Schiffsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dafs die Kraftwellen der Maschinen in einer ganz bestimmten gegenseitigen Lage zwangläufig mit einander verbunden werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.