DE1889219U - Drehmomentanzeige- und/oder -steuergeraet. - Google Patents

Description

RA. 089

Ksrl A. Brose

Dipl.-Ing.

Msner Str.2.-Tei. iviüfrchsn 79OS70

B/D München-Pullach, den 30» 1. 1964

Aktenzeichen» H 37 763/42k &bm
iEhomas Hindmarch

Drehmomentanzeige^und/oder-^steuergerat

Die !feuerung bezieht sich auf ein Drehmomentanzeiger und/ oder - steuergerät, das in einem Energieerzeugungs-* und "Übertragungssystem entweder zur Anzeige der Größe des von dem System übertragenen Drehmoments oder wahlweise oder zusätzlich zur automatischen Kompensation der in diesem System-auftretenden Belastungsänderungen verwendet werden kann*

Es ist bekannt, Ijabormeßgeräte an Antriebsmaschinen, Motoren oder Übertragungsgetrieben anzubringen, um die Belastun^-.'das._Drehmoment oder die Beanspruchung der Maschine während des Betriebs--anzuzeigen und/oder aufzuzeichnen» Die Verwendung von Dynamometern, Dehnungsmessern, Spannungsmessern, Drehmomentwaagen und elektrischen Widerstandselementen einzeln oder in Kombination ist für diesen Zweck bekannt*. Es ist ebenfalls bekannt,._eine .Drehmomentmeßeinrichtung am Eingang und ein Dynamometer am Ausgang eines

d Übertragungsgetriebes anzubringen und daraus mittels hy-"raulischer oder elektronischer Einrichtungen direkt die

prozentualen Reibungsverluste anzuzeigen»

Die vorstehenden labormäßigen Einrichtungen leiden allgemein unter dem Haehteil, daß sie empfindlieh und leicht zu beschädigen sind*' Weiterhin können diese Einrichtungen nicht während des normalen. Betriebes der Maschine verwendet werden» Sie sind auch im allgemeinen nur während einer begrenzten Prüfzeit in Betrieb*

Zweck der vorliegenden Feuerung besteht darin, ein Dreh** moment anzeige-" und/oder -steuerungsgerät zu. schaffen, das bei robustem Aufbau genau arbeitet, - für den Dauerbetrieb geeignet ist und die gleiche !lebensdauer wie das Üb-er«- tragungssystem, bei.dem es verwendet wird, aufweist* Bs wird dabei ein Ö-erät geschaffen, das mit den Steuerein*- richtungen des Bnergieübertragungssystems gekoppelt werden und dabei als .Kompensator für die im System auftretenden Belastungsänderungen wirken kann*..

Das neuerungsgemäße- Drehmomentanzeige-' und/oder -steuergerät zur Verwendung in einem Energieübertragungssystem kennzeichnet sich dureh eine Welle zur Übertragung des höchsten Drehmoments; ein auf dieser Welle angebrachtes Zahnrad,, dessen Zähne _gegeit-4ie Zahnradaehse. geneigt sind und einen Ächsialschub, auf die Ife-lle ausüben, ein auf einer anderen Welle angebrachtes, gleiches Zahnrad, das das Zahnrad auf der ersten Welle antreibt oder von diesem getrieben wird, ein Drucklager für eine der Wellen, das eine

Längsbewegung dieser Welle zuläßt, wenn mittels der Zahnräder ein Drehmoment übertragen wird, eine .durch flüssigkeitsdruck betätigte und mit dem lager /verbundene Kolben·* anordnung, eine Einrichtung, die der Kolbenanordnung flüssigkeit unter Druck zuführt umd so angeordnet ist» daß sie dem von den zusammenwirkenden Zahnrädern bei der Drehmomentübertragung erzeugten Aehsialschub entgegen-* wirkt, und mit der Kolbenanordnung verbundene Einrichtungen zur Anzeige oder Steuerung des flussigkeitsdruckes*

Zum besseren Verständnis des Wesens der !Feuerung erscheint es zweckmäßigj die Anwendung.der Heuerung.auf die Steuerung einet Ferstellbaren Schiffspropellers znjbetrachtenf es ist jedoch selbstverständlich, daß die Feuerung nicht auf dieses Beispiel begrenzt ist*

Die Antriebsvorrichtung eines Schiffes besteht meistens aus einem Antriebsmotor, einem 0-etriebe und einer, offen*·, und.schließbaren Kupplung sowie einem Verstellpropeller mit dessen Betätigungseinrichtung* Die Maschine oder der Motor ist. mit einem Drehzahlregler verbunden, der eine konstante Drehzahl -dadurch, aufrechterhält, . daß er die Brennstoffmenge bei fallender Drehzahl erhöht und bei steigender Drehzahl, vermindert,

Wenn während des Kaufes des Schiffsantriebes die Einriehtung zur Verstellung der Propellersteigung so-verstellt

. Last

wird, daß sieh die Anstellung vergrößert.,, nimmt, dieider Maschine, zu.und der Drehzahlregler, führt der; Maschine-; eine größere Brennstoffmenge zu, um die Drehzahl, der. .Ma**

schine konstant zu halten* Hierbei kann die Maschineüberlastet werden und überhitzt werden, ohne daß dies . des?. Kapitän, der diese St euervorgänge direkt einleitet, erkennt« Bei Verwendung eine Verstellpropellers besteht . immer die gefahr -_f die Maschine "au., überlast en» - · " --_

Bs ist bekannte zur Vermeidung der vorstehend genannten G-e** fährdung eine GrIo cke oder ein Blinklieht anzubringen* das durch ein Ehermometer gesteuert ist und den Bedienungsmann warnt_# Diese Anordnung arbeitet, jedoch nicht zufrieden-*, - stellend, -weil die !faschine wegen der unvermeidlichen .Zeitverzögerung bis .zum Ansprechender Warneinrichtung bereits eine zeitlang überlastet werden kann*

Dieser Ifaehteil wird bei einem entsprechend der feuerung aufgebauten &erät vollständig vermieden, da dieses so eingestellt werden kann, daß es sofort bei einer bestimmten. Maximalbelastung; anspricht und auch so eingerichtet, werden kann, -.-.daß es die Anstellung des Propellers so weit ver«· mindert,- daß _keine größeren Belastungen als die""Maximal··* " last-auftreten können» iur alle unter diesem Maximum liegenden Belastungen kann die.Steuerung dem Bedienungs~ mann überlassen bleiben» ""■"..-" . " ·" .

In nahezu allen fällen, in denen Energie übertragen wird, z₀3* bei .Antrieben von Fahrzeugen, Schiffen und .Fabrikations* maschinen,, sind drei llemente^-vorhanden, nämlich eine la*, sehine, ein Übertragungssystem und ein Energieverbraucher, der Arbeit verrichtet*. An einem oder allen dieser Elemente

kann eine übermäßige Belastung auftreten* .Diese ö-efahr ist verstärkt vorhanden, wenn G-esehwindigkeiten und Belastungen zum Teil unter dem Einfluß eines Bedienungs— mannes stehen, zum Ieil dureh ein Steuergerät automatisch gesteuert werden und zum"Teil durch zufällige Erscheinungen, wie z*B* die fitterungsbedingungen auf See, bestimmt werden« Unter diesen Umständen benötigt der Bedienungsmann dringend eine sichere Anzeigevorrichtung- oder ein G-erät, das die laschinen auf optimalen Betriebsbedingungen hält und sie. ■-vor übermäßigen Beanspruchungen schützt.

Diese optimale Bedingung stellt die wirkungsvollste Art. dar, in der der Arbeitsvorgang ausgeführt werden kann, und. diese Bedingung kann durch das ©eschick des Bedienungsittannes, oder durch die aus früheren Aufzeichnungen herrührende Er«* fahrung erreicht werden.. Durch die Anwendung der vorliegenden .!Teuerung kann der Bedienungsmann die Maschine dauernd auf optimalen Bedingungen.halten* unabhängig davon, ob. eine maximale .Geschwindigkeit.ein minimaler Brennstoffverbrauch oder eine möglichst gleichbleibende Beanspruchung der laschine erzielt werden,

Bei einem gemäß der Heuerung ausgebildeten Ausführungsbeispiel ist das. Lastenanzeigegerät. als ein !Teil des in lormalb-etrieb befindlichen 'Efbertragungsgetriebes. ausgebildet, wobei das Übertragungsgetriebe so ausgeführt ist, daß die Energie von einer Welle auf die andere Welle mittels Zahnrädern übertragen wird, deren 2ähne .schräg zur Drehachse jedes. Bahnrades, stehen und einen Achsi.alschub -er*·*

zeugen, der der last proportional ist*. Dieserü?chub wird von einem Kolben aufgefangen, der die Größe des. wirksamen Druckes-anzeigt« _: . .

Die Welle, an der eines der Zahnräder befestigt ist, ist. in Längsrichtung beweglich gelagert, und in einem Druckla*- ger abgestützt., das mit der Welle .längsbeweglich, ist,, wo«* bei.ein Kolben, am lager anliegt, der in einem fest mit dem Gehäuse desi Übertragungsgetriebes verbundenen ,Zylinder ge— führt ist*

Der Zylinder wird mit-Drucköl beaufschlagt, dasdurch Öffnungen, in den Zylinder eingespeist wird, wobei die Offnun-* gen durch die Bewegung des Kolbens verdeckt.oder freigelegt werden, sojdaß die ölzufuhr an einen Punkt des Kolbenwegs und die Abgabe von öl aus dem Zylinder an einem anderen.^: Punkt des Kolbenweggs eingeleitet wird». Der verfügbare '■■. Flüssigkeitsdruck, ist größer als die größte last, die auf den Kolben-wirkt, wenn er dem Druck ..entgegenwirkt-, der durch den .Längsschuh der. Welle ausgeübt wird* Bin auf d<.em S ignalanzeigeanlage angebracht er 3?lüs s igkeitsdruck—Anaeiger zeigt während der ganzen Betriebszeit der Maschine die Höhe, des Drucks im Zylinder an*

Die Beschreibung erläutert eine vereinfachte. Itorm.der neuerungsgemäßen Konstruktion» Selbst-verständlich kann das lager für den Längssehub, entweder.-innerhalb oder außerhalb des G-etr.iebegehäuses angeordnet sein. Der Kolben kann .hohl

ausgeführt sein und Kanäle enthalten, die zur Zufuhr von Drueköl dienen, das für die !Punktion der Maschine und speziell für die Arbeitsweise des neuerungsgemäßen Gerätes notwendig ist.- Darüberhinaus kann die Bewegung des Kolbens durch einen Hebel vergrößert auf ein Öldruckventil gegeben werden, das den Eintritt von Druököl in den Zylinder oder den Austritt- von Öl aus dem Zylinder in. das. unter atmosphärisehem Druck stehende G-ehäuse ermöglicht» i-uch. die form des verwendeten Anzeigegerätes kann geändert werden, ;je nach dem, welche Art von Verbindungsmittel erforderlich ist« Das Anzeigegerät kann sowohl hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch arbeiten und es können auch an-, dere Einzelheiten verändert werden, ohne den Rahmen der Heuerung zu verlassen» -

Bs ist im Interesse der. Empfindlichkeit und -Anspreenge*, sehwindigkeit wichtig, daß die Schubbewegung durch ineinander eingreifende Zahnräder hervorgerufen wird, bei denen, die Zähne zu deren Drehachse geneigt sind und nicht durch eine spiralförmige .Hut oder eine'andere bekannte Einrichtung hervorgerufen wird, die eine Äehsialkompenente erzeugt, weil die kombinierte Wirkung von Gleiten und Rollen,-, in _:der die normale !Funktion eines Zahnrades besteht, eine sehr empfindlicle^al,ci:i¹fä:Sfewegung erzeugt* - "- -

Die beiliegenden Zeichnungen .stellen beispielsweise.zwei Ausführungsformen der JSMbbooei^ dar?

Hiervon zeigtj . ■-■"....-

Mg* 1 einen Querschnitt _durch.eine Anordnung

zur Anzeige der Größe des von. einer Welle üb ertragenen Drehmoments und . . fig* 2 sohaubildlieh und im Querschnitt eine abgeänderte Ausführungsform mittels der die Anordnung nach fig« 1 als Steuergerät verwendet werden-kann,_: das Eaständerungen automatisch kompensiert.«

In figur 1 ist die Heuerung am Beispiel eines (retrieves, dargestellt, dessen Welle 1 die volle.!Last über- -and trägt* J.uf der Welle ist ein Schrägzahnrad 2 angeordnet, das einen Äehsialschub gegen das Drucklager 3 ausübt« An diesem Lager, ist ein Kolben 4 befestigt oder liegt an diesem, an* Innerhalb des" Kolbens 4 befindet sich ein Durchlass. 5, der so zu den Wänden eines ,.zylindrischen G-ehäuses 8 angeordnet ist, daß die öffnungen 6 und 7 "bei einer Bewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses S wahlweise mit dem Durchlaß in Verbindung kommen* Die Druckkammer 10 ist mittels eines Kanales 11 mit einen Meßgerät 9 .oder einer Signaleinrichtung verbunden*

Von einer geeigneten Pumpe und ein^ Steuergerät.(nicht dargestellt) wird unter Druck stehendes Öl durch den Kanal 12 2ugeführt, während die Abgabe von der. Druckkammer über den !Canal 13 erfolgt* : Wenn der" Schub, oder Druck auf das Iiager 3 zunimmt, wird die.öffnung 7 freigelegt und.das öl tritt in den Durchlass 5 .ein, wobei der Druck, in der Kammer 10 so, lange, ansteigt, bis der Kolben nach links, gedruckt, die Öffnung 7 wiederum verschlossen und ein Gleichgewichtszuatand. hergestellt ist»" """.."'"■

Wenn der Schub geringer wird j bewegt sieh der Kolben naoh. links und die_Öffnung 6 wird freigelegt und Öl so lange abgegeben, bis wieder ein 01 eichgewichtszustand hergestellt ist, jedoch bei niedrigerem Druck· Das Meßgerät zeigt immer den von der Welle Λ.auf den Kolben 4 ausgeübten Druck und .in.-iolge-dessen das vom -Getriebe übertragene Drehmoment an* Damit ist der Bedienungsmann im Besitz /der erforder-^ liehen Informationen, so daß er in die £age versetzt ;ist, alle Einstellungen vorzunehmen, die.notwendig sind um die Maschinenanlage" in der bestmöglichen Weise "zu "betreiben*

In einer abgewandelten anderen Ausführungβ form kann das Drucköl, das das Meßgerät betreibt, dazu verwendet werden, die Maschinenanlage so .zusteuern, daß in.keinem lall die höchste Belastung überschritten wird, und." zwar, ohne Rücksicht darauf, was der Bedienungsmann macht* Eu diesem Zweck kann die in 3?ig# 2 dargestellte abgeänderte Aus führung s form verwendet werden., bei der ,änderungen des Öldruckes, direkt, ader über einen Servo^Meehanismus Steuerorgane "betätigen· Diese Ausführungsform" kann zur Betätigung eines Reglers für die Brennstoffzufuhr^iner Antriebsmaschine des Druckmittelkolbens SS einem Verstellpropeller oder anderer Einrichtungen dienen," die auf die Steuerung zur■ Vergrößerung oder Verkleinerung einer Belastung oder Se^

. eine _ ■ ■

schwindigkeit einwirken* Die auf :^- Maschine einwirkende Belastung kann automatisch so eingestellt werden, daß die Maschine jederzeit unter den günstigsten Bedingungn be-* trieben wird* .

Die vorstehend beschriebene Feuerung, die Einrichtungen

zur Kompensation des Drehmomentaenthält, kann.in einer ganzen Anzahl von ünwendungsfällen,verwendet werden, z*l# bei einer automatischen "bei Üb erlas tixn.:. die Masehinenan** lage automatisch stillsetzenden Einrichtung, Me Kompensiereinrichtung kann auch beispielsweise zur Steuerung der Materialmenge verwendet werden, die einem Mahlwerk zugeführt wird, so daß die Belastung des Mahlwerkes konstant bleibt* In einem weiteren JLnwendung&fall kann das Übersetzungsverhältniseines kontinuierlich verstellbaren G-etriebes durch die Kompensiereinrichtung ge«* ändert werden,, so daß die Belastung der Maschine, auf oder unterhalb der Betriebsbelastung bleibt*

Es versteht sieh, daß die vorstehende Beschreibung nur ein Beispiel der !Teuerung, darstellt und daß bei der führung der !Feuerung Einzelheiten abgeändert werden nen, ohne den beanspruchten Schutzbereich zu verlassen*

Claims (1)

1. . 089 27 V-5.

   chut ζ aiigp r.ü ο .h e

   1# Drehmoment anzeige-« und/oder - steuergerät in einem Energieübertragungssystem,-""5-^,-,/,-0-Ii gekennzelohnet_};durch " eine Welle zur Übertragung des höchsten Drehmoments, ein auf dieser Welle angebrachtes Zahnrad, dessen Zähne gegen die Zahnradachse geneigt sind und einen Achsial~ schub auf die felle ausüben, ein auf einer anderen Welle, angebrachtes, gleiches Sahnrad, das das Zahnrad auf der ersten felle antreibt oder von diesem getrieben wirdf ein Drucklager für eine der Wellen das 'eine Iiängsbewe~ gung dieser-Welle zuläßtj wenn mittels der Zahnräder ein Drehmoment übertragen wird, ein© durch Flüssigkeitsdruck betätigte und mit - dem lager verbundene Eolbenanordnung, eine Einrichtung, die der Kolbenanordnung Flüssigkeit unter Druck zuführt und so angeordnet ist, daß sie dem von den zusammenwirkenden Zahnrädern bei der Drehmoment-* übertragung erzeugten Axialschub entgegenwirkt, und mit der KoIbenanordnung verbundene- Einrichtungen zur Anzeige oder Steuerung des flussigkeitsdruckes»

   2₊ 0-erät nach Anspruch: 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Eolbenanordnung, einen in einem .feststehenden Zylinder arbeitenden druckbeständigen Kolben enthält, dessen Grundfläche gegen das. lager der Welle drückt, und der mit. einer Ringnut versehen ist, die. mit einem über dem Kolbenkopf befindlichen, abgeschlossenen Baum in Verbindung- steht, wobei die iiut bei .Bewegung des. Kolbens, hervorgerufen

   w- 2 —

   durch Drehmomentänderungen,., beiderseits, der Formallage mit einer an der Zylinderwand angebrachten» ringförmig gen Hut in Verbindung kommt, derart, daß bei zunehmenden . . · Drehmoment Druckflüssigkeit in den abgeschlossenen Eaum einströmt,, bzw« bei abnehmendem Drehmoment aus dem Eaum abgeleitet wird, und der Kolben.in seine normale. Lage zurückkehrt« .

   3* &erät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Eaum über dem Kolben mit einem Brücke meßgerät in Verbindung steht, welches die Größe des über-*

   an
   tragenen Drehmoments ι zeigt*

   4* öerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Eaum über dem Kolben mit einem durcn jmissig-? keit betätigtem Steuerventil in Verbindung steht, das mit der Antriebsmaschine verbunden ist//die Leistungsabgabe dieser Antriebsmaschine- steuert*. .

   5* fferät nach- Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Eaum über dem Kolben mit einem druckbetätig* tem 2«Wege-iteuer:ventil eines Servo**Systems in Verbindung steht,/die !leistungsabgabe der Antriebsmaschine steuert«

   6» S-erät.nach'Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Eaum über dem Kolben mit einem durch:Druckflüssigkeit betätigten Steuerventil in Verbindung: steht, das an der am Ausgang des Snergieübertragungssystems befind**

   ι-*

   /ti/

   lichen Einrichtung angebracht ist und die auf das tragungssystem ausgeübte.Iiast regelt*

   7# 6-erat nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang befindliche Einrichtung einen Propeller mit veränderbarer. Anstellung oder eine Terstell-Bchraube enthält und daß das Steuerventil die Anstellung des Propellers steuert*

   8# ßerät nach den Ansprüchen 4' ** 7» dadurch gekennzeichnet, daß das durch Druckflüssigkeit betätigte Steuerventil einen in einem Zylinder wirkenden Tentilkolben aufweist, wobei der Zylinder mit drei Ringnuten versehen ist, von denen

   ■ aö. ' ■
   die mittlere/eine Druckflüssigkeitsquelle angeschlossen werden kann, während, die anderen lauten mit. der. zu. steuernden Vorrichtung verbunden werden können, wobei die ifuten eine solche Breite haben, daß bei Mittelstellung des Kolbens keine Flüssigkeit durch^Sfel-n kann, die !Flüssigkeit je-*

   e doch wechselweise in die Ausgangsnuten flißen kann, wenn der Kolben bewegt wird, sowie gekennzeichnet, durch einen in einem Zylinder wirkenden Arbeitskolben, - der mit dem Tentilkolben verbunden ist, wobei der Zylinder für den ürbeitskolben an einem Bnde geschlossen, ist, und der abge-* schlossene Eaum mit dem druckbeaufschlagten Kolben in Yer-*. bindung steht, während dem Druck eine feder in dem geschlossenen Zylinderende entgegenwirkt. .