DE1675554C - Vorrichtung zur Wirkungsanderung von betriebsmäßig auftretenden Axialschwingun gen der Welle einer Kraftmaschinenanlage - Google Patents

Description

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ausgebildet ist, um die .erwünschte Wirkung zu Zylinder-Kolben-Bausatz 1, 8 mit dem Rahmen in gewährleisten. Diese Einrichtung ist aber auch gut Verbindung. Der hydraulische Zylinder 1 befindet geeignet, temperaturbedingte Ausdehnungen und ein sich am Rahmen. Am Stirnende der Welle ist der Lagerspiel im Drucklager ohne Gefahr einer mecha- Kolben 8 angeordnet, welcher mit Hilfe eines nicht nischen Überlastung zu kompensieren. Mit der er- 5 näher gezeigten Axialrollenlagers 13 mit dem freien findungsgemäßen Vorrichtung wird eine Art Vor- Ende der Kurbelwelle in einer solchen Weise verspannung auf die Welle aufgebracht und damit eine bunden ist, daß diese sich in bezug auf den Kolben Veränderung der Resonanzsfrequenz bewirkt. frei bewegen kann, diesen jedoch bei axialen Be-

Vorteilhafi ist es, den hydraulischen Zylinder wegungen auf jeden Fall in Richtung aus der Ma-

über ein ins Zylinderinnere sich öffnendes Rück- io schine heraus mitnimmt.

schlagventil mit dem Schmiermittelumlauf der An den hydraulischen Zylinder 1 ist eine Öl-Kraftmaschinenanlage zu verbinden. Damit wird der zuführleitung 11 angeschlossen, der von einer geZylinder ständig mit dem im Schmiermittelsystem eigneten Quelle, z. B. dem normalen Druckschmierherrschenden Druck mit Schmiermittel gefüllt gehal- system der Maschine, Drucköl zugeführt wird, so ten. Auf diese Weise wird für einen ausreichenden 15 daß der hydraulische Zylinder ständig durch ein sich Druckmittelvorrat gesorgt, so daß im Zylinder stan- nach innen öffnendes Einlaßventil 7, das als Rückdig ein Schmiermittel-Puffer vorhanden ht, welcher schlagventil ausgeführt ist, mit Drucköl gefüllt ist. die Bestrebungen der Welle zu axialen Bewegungen Auf diese Weise wird das freie Ende der Kurbelauf den Rahmen oder das Fundament der Kraft- welle durch den hydraulischen Zylinder 1 und den maschinenanlage überträgt. Durch das Rückschlag- ao Rahmen und das Fundament der Maschine fest mit ventil ist in jedem Fall ein Rücklauf des Schmier- dem Drucklager 4 verbunden, jedenfalls bei Bewemittels in das Leitungssystem des Schmiermittel- gungen des vorderen Endes der Kurbelwelle nach Umlaufs verhindert. vorne, wodurch die Eigenschwingungszahl bei

Schließlich empfiehlt es sich, zum Schutz der An- Längsschwingungen um so viel erhöht wird, daß lage gegenüber gelegentlichen Extremwerten den »5 eine schädliche Resonanz im normalen Drehzahlhvdraulischen Zylinder mit einem sich nach außen bereich der Maschine nicht auftreten kann. Der hyhin öffnenden Sicherheitsventil zu versehen. Nor- draulische Zylinder ist mit einem nicht gezeigten, malerweise ist dieses Sicherheitsventil nicht tä;ig, sich nach außen öffnenden Auslaßventil versehen, sondern wird nur bei besonderen Gelegenheiten in das so eingestellt ist, daß es sich öffnet, wenn der Aktion gebracht. Hierfür ist der öffnungsdruck des 30 Öldruck im Zylinder einen festgelegten Wert überSicherheitsventils auf einen gewünschten hohen Wert steigt, welches z. B. bei temperaturbedingtem Deheingestellt, um unzulässig hohe Drücke auszuschlie- nen der Kurbelwelle oder bei schnellem Übergang lien, die z. B. sich bei Umsteuerung der Kraft- von »Rückwärts« nach »Vorwärts«, wobei sich die maschine ergeben, wo die Drehrichtung der Welle Kurbelwelle auf Grund des Spiels im Drucklager umkehrt. Bei dieser Umsteuerung bewegt sich näm- 35 etwas nach vorne bewegt, der Fall ist. lieh auf Grund des notwendigen Spiels im üblichen Bei der in Fig. 2 gezeigten geänderten Ausfüh-Drucklager die Welle als Ganzes ein Stück nach rungsform ist der hydraulische Zylinder 1 in das vorn. Ferner ist eine Wirksamkeit des Sicherheits- freie Ende der Kurbelwelle eingelassen und sein ventils auf Grund von Temperaturunterschieden Einlaßventil 7 liegt direkt in deren als Druck möglich, wenn sich die Welle bezüglich des Rah- 40 schmierkanal dienenden axialen Bohrung 10. Du mens in Längsrichtung über ein bestimmtes Maß benachbarten Teile des Jochs 6 sind nur ganz sehe hinaus dehnt. matisch angedeutet und enden wie gezeigt mit einen 1

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren koaxial mit der Kurbelwelle angeordneten Zapfen

Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt der an seinem Ende mit Hilfe eines konischen

Fig. 1 schematisch einen Rahmen einer zehn- 45 Rollenlagers 13 den hydraulischen Kolben 8 trag'.,

zylindrigen Kraftmaschinenanlage mit einem Druck- 15 bezeichnet einen Haltering, der bei Montage urui

lager für eine Kurbelwelle und der erfindungsgemä- Demontage das Verbleiben des Kolbens im hydnm

Ben Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Verstim- lischen Zylinder sichert,

mung der Axialschwingungen und In eine axiale Bohrung im Kolben 8 ist ein sicii

Fig. 2 in größerem Maßstab eine andere Aus- 50 nach außen öffnendes Überdruckventil 9 eingesetzt,

führung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche das so eingestellt ist, daß es sich öffnet, wenn der

an einem Ende der Kurbelwelle angeordnet liegt. Druck im hydraulischen Zylinder eine festgesetzte

Gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 1 Grenze überschreitet.

ist eine Kurbelwelle 3 von Lagern aufgenommen, die Bei den gezeigten Ausführungsformen wird die in üblicher Weise in Traversen eines Rahmens 2 55 feste Verbindung zwischen dem freien Ende der angeordnet sind, der zu einer Kraftmaschinenanlage Kurbelwelle und dem Rahmen der Maschine in der gehört, die im vorliegenden Falle zehn Zylinder Praxis nur bei nach außen gerichteter Bewegung des einer Brennkraftmaschine aufweist. Als Festlegungs- Kurbelwellenendes hervorgebracht, welches in den zone der Welle besitzt der Rahmen 2 an einem Ende meisten Fällen ausreicht, um die Eigenschwingungsein Drucklager 4, welches dem eine Schiffsschraube 5 60 zahl hoch genug zu bringen. Es steht dem jedoch tragenden Ende der Welle 3 zugekehrt ist. Am nichts im Wege, daß eine entsprechend feste Vergegenüberliegenden, vorderen Ende des Rahmens 2 bindung auch bei Bewegungen des freien Endes ist eine Rahmenverlängerung 6 durch Bolzen ange- der Kurbelwelle in entgegengesetzter Richtung herschlossen. In diese Verlängerung 6 ragt das freie vorgebracht wird, wenn dieses sich in besonderen Ende der Welle 3 hinein und steht über einen 65 Fällen als erforderlich erweisen sollte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 2 Schließlich ist eine ähnliche weitere Vorrichtung Patentansprüche: bekannt, wo zwischen den beiden Kammern, welche durch einen Kolben im Zylinder gebüdet werden,

1. Vorrichtung zur Wirkungsänderung von be- ein Verbindungskanal besteht, der gedrosselt ist, triebsmäßig auftretenden Axialschwingungen der 5 um den Druckmittelfluß möglichst zu behindern Welle einer Kraftmaschinenanlage, wobei die (britische Patentschrift 863 752).

von einer Turbine, Kolbenmotor od. dgl. an- Mit diesen Maßnahmen mag eme axiale Bewetreibbare Welle in einer Wellenzone gegenüber gung der Welle in ihrer Schwingungsamphtude veraxialen Verschiebungen hinsichtlich des als Be- ringen aber nicht ungefährlich gemacht werden zugskörper dienenden ruhenden Teils der Ma- io Dies gilt insbesondere für den gefurchteten Resoschinenanlage festgelegt ist, wie eines Rahmens nanzfall, dessen Frequenzlage durch Dampfung zur Wellenaufnahme oder des Fundaments der nicht nennenswert verändert werden kann. Bei Be-Kraftmaschinenanlage, gekennzeichnet trieb ergeben sich erhebliche Vibrationen, die zu durch eine in Entfernung von der Festlegungs- großen zusätzlichen Spannungen in der Welle dezone (4) angeordnete, gegenüber Axialverschie- 15 Kraftmaschinenanlage führen, bungen zumindest in einem Richtungssinn un- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein, nachgiebige Verbindung (1, 8,13) zwischen der Vorrichtung der eingangs genannten Art zu ent-Welle(3) einerseits und dem Bezugskörper (2) wickeln, mit welcher in zuverlässiger Weise die andererseits. bei einer Welle im Betriebszustand auftretende:

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 Axialschwingungen minimal gehalten werden, kennzeichnet, daß die Verbindung aus einem bei Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen durch Normalbetrieb druckunnachgiebigen hydrauli- eine in Entfernung von der eingangs erwähnten Fes:- sehen Zylinder-Kolben-Bausatz (1,8) besteht. legungszone angeordnete, gegenüber Axialverschk

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- bungen zumindest in einem Richtungssinn unnach kennzeichnet, daß der hydraulische Zylinder (1) 25 giebige Verbindung zwischen der Welle einerseii über ein ins Zylinderinnere sich öffnendes Rück- und dem Bezugskörper andererseits, erreicht. Dk schlagventil (7) mit dem Schmiermittelumlauf Festlegungszone der Welle hält mittels übliche; der Kraftmaschinenanlage verbunden ist. Schublager die Welle fest. In Entfernung hiervon

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da- wird erfindungsgemäß die Verbindung angeordnet, durch gekennzeichnet, daß zum Schutz der An- 30 und zwar möglichst weit von dieser Festlegung·- lage gegenüber gelegentlichen Extremwerten der zone entfernt. Geht man davon aus, daß die Fesi hydraulische Zylinder (1) ein sich nach außen legungszone das eine Ende der Welle festhält, s> hin öffnendes Sicherheitsventil (9) aufweist. wird die Verbindung zweckmäßigerweise am gegen

überliegenden Ende der Welle angeordnet.

35 Es ist erfindungsgemäß erkannt worden, daß

durch diese in einem Richtungssinn unnachgiebige

Verbindung die Eigenschwingung der Welle ent scheidend erhöht ist, so daß der gefürchtete Resonanzfall weit oberhalb der im Betriebszustand aut-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung 40 tretenden periodischen Erregungsimpulse der Kraftzur Wirkungsänderung von betriebsmäßig auftre- maschine liegt. Die Erfindung geht also nicht den tenden Axialschwingungen der Welle einer Kraft- bekannten und wenig wirkungsvollen Weg, die gemaschinenanlage, wobei die von einer Turbine, fürchtete Resonanzfrequenz durch Dämpfung in Kolbenmotor od. dgl. antreibbare Welle in einer ihren schädlichen Wirkungen zu mindern, sondern Wellenzone gegenüber axialen Verschiebungen hin- 4.5 den viel wirkungsvolleren neuen Weg, die Eigensichtlich des als Bezugskörper dienenden ruhenden frequenz des Schwingungssystems in einen anderen Teils der Maschinenanlage festgelegt ist, wie eines Frequenzbereich zu legen, so daß die gefürchtete Rahmens zur Wellenaufnahme oder des Fundaments Resonanzfrequenz grundsätzlich außerhalb des norder Kraftmaschinenanlage. malen Drehzahlbereichs der Kraftmaschine liegt.

Bei den bekannten Vorrichtungen bemüht man 50 Durch die vorgeschlagenen Lösungsmittel wird die sich, die Axialschwingungen zu dämpfen, damit Eigenschwingung erhöht, womit die Kraftmaschinenderen Amplitude möglichst gering gehalten wird. anlage im Betriebsfall ihre Efregungsimpulse nur Zur Dämpfung verwendet man dabei einen Zylin- in dem flach ansteigenden Anfangsstück der beder-Kolben-Bausatz, mit welchem die auftretende kannten Resonanzkurve liegen hat. Es ist damit bei Schwingungsenergie an der Welle durch Hin- und 55 der Erfindung unnötig, zu üblichen Dämpfungsmit-Herströmen der Flüssigkeit durch einen Drossel- tcln überhaupt zu greifen.

widerstand in Wärmeenergie umgewandelt wird. Bei Es ist zweckmäßig, die Verbindung aus einem bei

einer Dämpfungsvorrichtung zur Hemmung der Normalbetrieb druckunnachgiebigen hydraulischen

Axialbewegung der Welle eines Elektromotors ver- Zylinder-Kolben-Bausatz auszubilden. Durch diese

wendet man eine Bremse, welche beim Stillsetzen 60 Druckunnachgiebigkeit ist das bei den obener-

tind beim Anlassen der Motorwelle axiale Versehie- wähnten bekannten Dämpfungsvorrichtungen erfol-

bungen hervorruft (deutsche Patentschrift 680 5¹JS). gende Hin- und Herströmen der Flüssigkeit zwi-

Weiter ist ein Axialschwingungsdämpfer bekannt, sehen den beiden Kolbenseiten vermieden. Bei der

wo zu Dämpfungszweckf-n das Druckmittel von Erfindung handelt es sich um eine praktisch ganz ein-

einer Seite auf die gegenüberliegende Seite des KoI- 65 geschlossene Flüssigkeitsmenge ohne Lufttaschen und

bens in einem Zylinder gepumpt wird. Man erreicht ohne gedrosselten Ab- und Zulauf. Hiermit wird

hierdurch eine Bewegung des Kolbens innerhalb des ohne mechanische Komplikationen eine Verbindung

Zvlinders (schweizerische Patentschrift 398 179). geschaffen, die in jedem Augenblick genügend steif