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Regelbare Antriebsvorri chtung Die Priorität d.holl.Anm.Nr6713727
v.lo.lo.1967 wird beanspr.) Die Erfindung bezieht sich auf eine regelbare Antriebsvorrichtung,
die aus einem in einem Gehäuse aufgenommenen Planetengetriebe und aus einer Bremse
oder Kupplung besteht zur Regelung der Geschwindigkeit der Abtriebsseite der Vorrichtung.
Derartige Vorrichtungen dienen zur Regelung von Werkzeuggeschwindigkeiten im weitesten
Sinne. Die Tourenregelung von Pumpen kann'als Beispiel dienen. Das Anwendungsfeld
derartiger Vorrichtungen ist Jedoch viel weiter. Die Geschwindigkeitsregelung solcher
Vorrichtungen wiwd erreicht auf Kosten eines Energieverlustes.
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Regelbare Vorrichtungen dieser Art bieten drei Möglichkeiten zur Kombination
der regelbaren Bremse oder Kupplung, die hier als Regelorgan bezeichnet wird, mit
dem Geäuse des Planetengetriebes.
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Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung ist eine Kupplung, beispielsweise
in Form einer hydraulischen Kupplung, zwischen eine Antriebsmotor und der antreibenden
Welle des Planetengetriebe-Gehäuses angeordnet. Hierbei kann die Geschwindigkeit
geregelt werden durch entsprechende Einstellung der Füllung der hydraulischen Kupplung
mittels eines Schaufelrohres (scoop). Auf diese Weise ist es möglich, die Drehzahl
der Abtriebswelle der hydraulischen Kupplung und damit auch der Abtriebswelle des
Planetengetriebe-Gehäuses kontinuierlich, veränderlich zu regeln; an der Abtriebswelle
des Planetengetriebe-Gehäuses wird eine Pumpe oder ein anderes Gerät oder Xierkzeug
angekuppelt0 Die vorstehend beschriebene Vorrichtung besitzt den großen Nachteil,
daß die Abmessungen des Regelorganes der maximalen abzugebenden Leistung der Vorrichtung
angepaßt werden müssen.
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Die Vorrichtung wird hierbei sehr voluminös, schwer und infolge der
großen rotierenden Massen langsam in ihrem Ansprechen auf ein Regelsignal. Dieses
Ansprechen wird weiterhin nachteilig beeinflußt durch die lange Zeit, die erforderlich
ist, um die verhältnismäßig große Flüssigkeitsfüllung aus der Kupplung abzuführen0
Eine solche bekannte Vorrichtung macht infolgedessen unverhältnismäßig hohe Kostenaufwendungen
erforderlich.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform solcher Art ist ein Regelorgan,
beispielsweise in Form einer hydraulischen Kupplung zwischen dem Gehäuse des Planetengetriebes
und der Abtriebswelle angeordnet. Die Geschwindigkeitsregelung erfolgt in gleicher
Weise wie oben beschrieben, wobei hier die Abtriebswelle der Kupplung unmittelbar
mit der Welle einer Pumpe oder einer anderen Einrichtung verbunden ist. Die Nachteile
dieser Ausführungsform sind die gleichen wie sie oben dargelegt sind.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei der die vorerwähnten Nachteile nicht
mehr bestehen oder weitestgehend vermieden sind.
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Bei Planetenübersetzungen kann man unterscheiden zwischen einer Antriebs-
und einer Abtriebswelle, die als aktive Glieder bezeichnet werden, und einem Reaktions-
oder Kupplungsglied. Häufig ist das Reaktionsglied fest mit dem Gehäuse des Planetengetriebes
verbunden; es kann aber auch drehbar ausgebildet sein.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die regelbare Kupplung
mit einem drehbar in dem Gehäuse angeordneten Reaktionsglied des Planetengetriebes
gekoppelt. Die Abtriebswelle des Regelorganes kann gegebenenfalls durch einen
geeigneten
Antrieb auf das Planetengetriebe-Gehäuse einwirken; sie kann auch fest gegenüber
ihrer Umgebung angeordnet sein.
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Bei der neuen Ausführungsform wird mehr oder weniger Kraft durch das
Reaktionsglied aus dem Planetengetriebe abgenommen. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird diese Kraft ganz oder teilweise in Hitze in dem Regelorgan umgewandelt in Abhängigkeit
von der Ausführungsform der Vorrichtung. Das Regelorgan ist hierbei nur auszulegen
auf die maximale Kraft, die durch das Reaktionsglied aus dem Planetensystei abgeführt
wird. Wenn die abgetriebene Welle des Regelorgans stillsteht, ist der maximale Kraftverlust
gegeben. Beispielsweise beträgt bei einer drehungsgeregelten Zentrifugalpumpe der
maximale Kraftverlust nur ca. 15 96 der maximalen, an der Pumpe erforderlichen Kraft.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat die folgenden großen Vorteile
gegenüber den vorbeschriebenen bekannten Vorrichtungen ähnlicher Art. Es ergeben
sich viel kleinere Abmessungen des Regelorgans; die rotierenden Massen des Regelorgans
können erheblich kleiner gehalten werden, wodurch durch ein schnelleres Ansprechen
auf ein Regelsignal gewahrleistet ist. Da bei Verwendung einer hydraulischen Kupplung
oder einer hydraulischen Bremse die Füllungsmengen viel kleiner gewählt werden können,
ist weniger Zeit zur
Entlastung des Regelorgans erforderlich. Die
gesamte Länge der erfindungggemäßen Vorrichtung ist beträchtlich kleiner, da das
Regelorgan neben dem Planetengetriebe-Gehäuse angeordnet ist. Außerdem ist es möglich,
das Regelorgan an den gewünschten Bereich anzupassen, so daß die nergieverluste
auf das größtmögliche Minimum beschränkt werden.
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Bei Verwendung einer regelbaren Bremse als Regelorgan fällt der Antrieb
der getriebenen Welle des Regelorgans fort, und das Regelorgan kann lediglich auf
den maximalen Kraftverlust ansgelegt werden, wodurch sich eine leichte und preisgünstige
Ausführungsform ergibt. Abgesehen von der Preiswürdigkeit kann die Vorrichtung auch
in einem beschränkten Einbauraum untergebracht werden.
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Anstelle der vorerwähnten hydraulischen Kupplung oder Bremse kann
auch eine beliebige andere Art einer regelbaren Kupplung oder Bremse, beispielsweise
eine Wirbelstrom-Kupplung oder -Bremse benutzt werden.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand
der Zeichnung.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt der
erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
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Als Energiequelle ist ein Elektromotor 1 vorgesehen.
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Wenn elektrische Energie nicht sur Verfügung steht, kann auch ein
Verbrennungsmotor oder irgendein anderer Motor, beispielsweise eine Gasturbine Anwendung
finden. Die Motorwelle 2 ist mit einem Steg 3 gekoppelt der eine Anzahl von Wellen
4 für Plantenräder 5 trägt Der Steg 3 ist am Gehäuse 8 in den Lagern 7 und 22 aufenmmen.
Das Sonnenrad 9 ist mit der Abtriebswelle 10 des Plantenradgetriebes verbunden;
sie dient zum Antrieb eines Gerätes oder eines Werkzeuges, hier einer Pumpe 11o
Der Außenring oder das Außenrad 12 des Planetengetriebes ist mit einer Innenverzahnung
versehen, in die die Pla@@tenräder 5 eingreifen, Das Außenrad 12 ist üter Bolzen
13 mit einem Stegrad 14 verbunden, das auf der Welle 2 des Planetensteges 3 bei
15 gelagert ist. Das Stegrad 14 besitzt eine Außenverzahnung 16, die mit der Ver&hnung
17 eines Zahnrades 18 in Eingriff steht. Das Zahnrad 18 ist auf einer Welle 19 befestigt,
die in dem Gehäuse 8 mit Lagern 20 und 21 aufgenommen ist. Die Welle 19 ist die
Abtriebswelle einer ein stellbaren Bremse oder Kupplung 23, 24, deren Teil 23 an
die elle 19 angekoppelt ist, während der Teil 24 bei 25 fest aufgenommen ist. Wenn
das Regelorgan 23, 24 eine hydraulische Kupplung ist, kann ihr Füllvolumen geändert
werden. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, wird die gesamte Lunge der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beträchtlich verkürzt.
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Bei traditioneller Bauweise wurde bisher das Regelorgan 23,24 zwischen
der Motorwelle 2 und der Abtriebwelle 10 des Planetengetriebes oder zwischen dem
Planetengetriebe-Gehäuse 8 und der Abtriebswelle 10 angeordnet. Der Außenring dieses
Systems war fest an dem Planetengetriebe-Gehäuse befestigt.
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Eine derartige Ausführungsforr benötigt einen erheblich größeren Einbaurau
wegen der größeren Länge der Vorrichtung.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Regelorgan 23, 24
nicht nehr an der Motorwelle 2 oder an-der Abtriebswelle 10 angeordnet, sondern
parallel zu ihnen. Darüber hinaus ist das Reaktiongsglied, nämlich das Außenrad
12 gemäß der Zeichnung drehbar ausgebildet.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine schnellere, eine
beständigere und eine wirksamere Regelung möglich. AuBerder ergibt sich eine wesentlich
preisgünstigere Ausführungsform. Die in dem Regelorgan entwickelte Hitze kann durch
ein geeignetes, nicht dargestelltes Kühlsystem abgeleitet werden.
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Da bei maximalen Drehzahlen des angetriebenen Werkzeuges oder Gerätes
stets ein bestimmter Schlupf besteht, wird -natürlich die Abtriebswelle 10 etwas
langsamer auslaufen, als wenn das Reaktionsglied, nämlich das Außenrad 12 vollkommen
stillstehen würde. Diesem kann dadurch abgeholfen werden, daß das Zahnradverhältnis
des Planetengetriebes dieser Bedingung angepaßt wird. Durch Regelung der Füllung
oder der Erregung
des Regelorgans 23, 24 kann die Umlaufzahl der
Abtriebswelle 10 stufenlos variiert werden.
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Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sehr weit.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann überall dort Anwendung finden,
wo eine wirksame und billige Regelung der Drehzahl gefordert wird. Wenn ein noch
schnelleres Ansprechen der Vorrichtung erforderlich ist, kann eine Wirbelstrom-Bremse
anstelle einer hydraulischen Kupplung oder Bremse Anwendung finden unter der Voraussetzung,
daß wenigstens eine Stromquelle geringer Kapazität von ungefährt 1 kW zum Betrieb
der Bremse zur Verfügung steht. Eine derartige Bremse hat den zusätzlichen Vorteil,
daß ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht werden kann, da die Bremscharakteristik
einer Wirbelstrom-Bremse einen definierteren Durchschlagspunkt (point of intersection)
erzeugt, der die Charakteristik einer Propulsionspumpe, d.h. einer regelbaren Pumpe
hat. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf die in der Zeichnung beschriebene
Transmission beschränkt,