DE1993320U - Ueberlagerungsgetriebe mit doppelabtrieb. - Google Patents

Description

Kraftübertragungsanlage mit mindestens zwei Abtriebswellen

Die bezieht sich auf eine Kraftübertragungsanlage, bei der die Kraft von einer Eingangswelle aus über ein Verteilgetriebe auf zumindest zwei zur Eingangswelle parallele Abtriebswellen mit veränderlicher Drehzahl übertragen wird, z.B. zum Antrieb zweier Halblast-Kesselspeisepumpen. Solche Kraftübertragungsanlagen erfordern vielfach wegen des notwendigen seitlichen Abstandes der Abtriebswellen voneinander ein Verteilgetriebe mit je einem Zwischenrad für jede Abtriebsseite, also mit insgesamt fünf Wellen. In Verbindung mit der Drehzahlregelung für jede Abtriebswelle und der gegebenenfalls noch erforderlichen Übersetzung zwischen der Eingangsdrehzahl und der jeweiligen Abtriebsdrehzahl, z.B. Übersetzung ins Schnelle (Hochgang), ergibt sich - insbesondere bei Anlagen größerer Leistung, wie z.B.*- Kesselspeisepumpen - für das Verteilgetriebe ein erheblicher Bau- und Platzaufwand. . -..-.-

Es ist zwar denkbar, ein für alle Abtriebswellen gemeinsames Versteilgetriebe vor dem Verteilgetriebe anzuordnen. Abgesehen von dem Bauaufwand für ein getrenntes Verstell- und Verteilgetriebe ist ein solches Verstellgetriebe bei großen Leistungen problematisch. Pur große Leistungen kann wohl eine regelbare Strömungskupplung vorgesehen werden; doch ist diese Lösung im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Kraftübertragung nur begrenzt anwendbar.

Der

liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung

des erwähnten Nachteils eine auch zur Übertragung großer Leistungen geeignete Kraftübertragungsanlage mit Drehzahlregelung der Abtriebswellen zu schaffen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß das eingangs erwähnte Verteilgetriebe als ein Stirnrad-Planetenradgetriebe ausgebildet ist, von dem ein Hauptglied mit der Eingangswelle, ein zweites Hauptglied mit einer Überlagerungsmaschine mit veränder-

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Hoher Drehzahl verbunden ist und dessen drittes Hauptglied mit einem zur Planetenradgetriebeachse konzentrischen zusätzlichen Zahnkranz versehen ist, in den für jede Abtriebswelle je ein mit dieser-in Triebverbindung stehendes Zahnrad eingreift, wobei diese Zahnräder vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang cLes zusätzlichen Zahnkranzes verteilt angeordnet sind. Nach der a dient somit ein einziges Planetenradgetriebe gleichzeitig zur Leistungsteilung auf zwei oder mehr Abtriebswellen, ferner zur Erzielung der erforderlichen Übersetzung zwischen der Eingangswelle und den Abtriebswellen (z.B. Übersetzung ins Schnelle) und schließlich zur Drehzahlregelung der Abtriebswellen. (Überlagerungsregelgetriebe), wobei zur Drehzahlregelung nur eine einzige Überlagerungsmaschine benötigt wird. Der Bau- und Platzaufwand ist somit äußerst gering. Als Überlagerungsgetriebe dienende Planetenradgetriebe sind für jeweils einen einzigen Abtrieb zwar bekannt; jedoch weist das Planetenradgetriebe nach der Erfindung einen zusätzlichen Zahnkranz und mehrere parallelgeschaltete Abtriebsglieder auf. Die vorzugsweise gleichmäßige Anordnung der auf dem Umfang des zusätzlichen Zahnkranzes mit diesem kämmenden Zahnräder bewirkt bei gleichmäßiger Leistungsaufteilung auf die Arbeitsmaschinen sich ausgleichende Zahndrücke des zusätzlichen Zahnkranzes, so daß die den zusätzlichen Zahnkranz tragenden Teile und Lager frei von resultierenden Zahnkräften sind. Die Lager werden demgemäß bei diesem Betriebszustand nur gering belastet. Der zusätzliche Zahnkranz selbst wird, normalerweise eine Außenverzahnung aufweisen.
_ besteht

darin, den zusätzlichen Zahnkranz mit dem Planetenradträger oder dem Hohlrad des Planetenradgetriebes starr zu verbinden. Diese verhältnismäßig weit außen liegenden Teile des Planetenradgetriebes mit dem zusätzlichen Zahnkranz zu verbinden, wobei man mit nur einer einzigen Stirnradebene auskommen kann, läßt eine gedrungene Bauart zu. Eine vorteilhafte Maßnahme ,eine Getriebeeinheit mit einfacher Schmierung und ruhigem Getriebelauf zu erzielen, besteht darin, das Planetenradgetriebe mit dem zusätzlichen Zahnkranz und die in diesen eingreifenden Zahnräder in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen. Falls die Abtriebswellen mit

voneinander unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden sollen, können die in den zusätzlichen Zahnkranz eingreifenden Zahnräder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Es ist aber auch denkbar, daß bei einer oder bei mehreren Abtriebswellen zwei oder mehr Zahnräder zwischen dem zusätzlichen Zahnkranz und der Abtriebswelle vorgesehen werden. Schließlich ist es aus Platzgründen besonders empfehlenswert, den Überlagerungsmotor konzentrisch zur Planetenradgetriebeachse und auf der dem Hauptmotor abgewandten Seite anzuordnen. Hierbei kann der Raum zwischen den Arbeitsmaschinen ausgenutzt werden. Falls dieser Raum hierfür jedoch nicht ausreicht, kann dann, wenn die Eingangswelle mit dem Sonnenrad des Planetenradgetriebes verbunden ist, die Verbindung der Überlagerungsmaschine mit dem zugehörigen Hauptglied des Planetenradgetriebes über eine die Eingangswelle zumindest teilweise umgebende Hohlwelle erfolgen. Die Überlagerungsmaschine ist somit auf der Motorseite angeordnet. Ferner kann auf der Hohlwelle ein Schneckenrad vorgesehen werden, in das zwei oder mehr über dem Umfang des Schneckenrades gleichmäßig verteilt angeordnete Schnecken eingreifen, wobei diese von einer einzigen oder von mehreren Überlagerungsmaschinen antreibbar sind. Durch diese Maßnahme werden die Lager der Hohl-, welle und des zugehörigen Hauptgliedes des Planetenradgetriebes entlastet.

Die ist in der Zeichnung an mehreren schematisch gezeichneten Ausführungsbeispielen dargestellt/Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Kraftübertragüngsanlage mit Abtrieb vom

Hohlrad des Planetenradgetriebes und hydrostatischer Regelung des Sonnenrades,

Fig. 2 eine Kraftübertragüngsanlage für kleinere

Leistungen, bei der die Drehzahl des Planetenradträgers mechanisch geregelt .wird,

Fig. 3 eine Kraftübertragungsanlage, bei der der PIanetenradträger als Abtriebsglied dient und die Drehzahl des Hohlrades stufenweise veränderbar ist,

Fig. 4 eine.Kraftübertragungsanlage mit einer Planetenradgetriebeanordnung wie nach Fig. 2, bei der aber die Drehzahl des Planetenträgers über auf der Motorseite angeordnete Schneckengetriebe veränderbar ist.

-A -

Bei der Kraftübertragungsanlage nach Fig. 1 ist mit 2 die von einem Motor 1 angetriebene Antriebswelle bezeichnet, die mit dem Planetenräder 4 tragenden Planetenradträger 5 eines Planeten*

radgetriebes 3 verbunden ist. Das Sonnenrad β ist über eine mittels einer Bremse 8 festsetzbare Welle 9 an eine hydrostatische Einheit 10 (Motor-Pumpe) angeschlossen. Über eine Leitung 11 steht diese Einheit 10 mit einer weiteren in Bezug auf die Schluck- bzw. Fördermenge bei gleichbleibender Drehzahl stufenlos regelbaren hydrostatischen Einheit 12 (Pumpe-Motor) in Verbindung, die über das Zahnradpaar 13/14 von der Eingangswelle 2 angetrieben wird. Das Hohlrad 7 des Planetenradgetriebes 3 steht im Eingriff mit den Planetenrädern 4 und trägt ferner einen Zahnkranz 15 mit Außenverzahnung, der über Zahnräder 16 bzw>22, über Wellen 17 bzw. 23, über Reibungsschaltkupplungen 18 bzw. 24 und über Bremsen 19 bzw, 25 aufweisende Abtriebswellen 20 bzw. 26 zwei Arbeitsmaschinen 21 und 27 antreibt. Die Kraftübertragungsanlage ist in Fig. 1 in der Ansicht von oben dargestellt, d.h. die Wellen 17 und 23 und damit auch die beiden Arbeitsmaschinen 21 und 27 liegen auf gleicher

das
Höhe. Der Motor 1,/das Planetenradgetriebe 3 und die Sahnräder 16 und 22 und deren Wellen 17 und 23 aufnehmende Getriebegehäuse 28 und die Arbeitsmaschinen 21 und 27 können also auf normalen, am Boden vorgesehenen Fundamenten befestigt werden*

ßie Arbeitsweise der Anlage nach Fig. 1 ist folgende; Der Motor 1 treibt über das Planetenradgetriebe 3 und über die eingeschalteten Reibungskupplungen 18 und 24 die Arbeitsmaschinen 21 und 27 an.Dabei wird das Sonnenrad 6 des Planetenradgetriebes 3 abgestützt, und zwar entweder mittels der Bremse 8 festgehalten oder auf eine bestimmte Drehzahl und Drehrichtung von der als Motor bzw. Pumpe wirkenden Einheit 10 gehalten. Die Drehzahl und Drehrichtung der Welle 9 überlagern sich auf die Abtriebswellen und 23und bestimmen deren Drehzahlen. Pa infolge der stufenlosen Regelung der hydrostatischen Einheit 12 eine stufenlose Drehzahlregelung des Sonnenrades .6 möglich ist, kann auch die Drehzahl der Abtriebswellen 17 und 23 stufenlos gesteuert werden. Je nachdem, ob die Drehzahl dieser Abtriebswellen 17 und 23 bei sich drehender Welle 9 kleiner oder größer als bei festgehaltener Welle 9 ist, wirkt die Einheit 10 als Pumpe und die Einheit 12 als Motor bzw. umgekehrt. Dementsprechend wechselt die Förderrichtung., was durch

den Pfeil 29 an der Leitung 11 angedeutet ist. Das Planetenrad-, getriebe 3 ist im übrigen derart ausgebildet, daß sich bei der Grundübersetzung (Welle 9 steht still) eine Übersetzung ins Schnelle ergibtj es dient somit zugleich als Hochgang.

Die Drehzahlauslegung kann so vorgenommen werden, daß als oberste Drehzahl eine über der Normaldrehzahl der Arbeitsmaschinen 21 und 27 liegende Drehzahl der Wellen 20 und 26 erzielbar ist. Eine solche Auslegung ist insbesondere bei Kesselspeisepumpen zweckmäßig, um die nach Vorschrift geforderte Überdrehzahl zu erhalten.

Fällt eine der Arbeitsmaschinen 21 und 27 aus, so kann die andere weiterarbeiten, wenn die entsprechende Reibungskupplung bzw. 24 gelöst wird. Damit die Welle 20 bzw. 26 nicht doch noch durch eine Restreibung der Reibungskupplungen 18 und 24 mitgenommen wird, wird die Bremse 19 bzw. 25 angezogen.

Nach Pig. 2 treibt ein Motor 30 Über die Antriebswelle 31 das Sonnenrad 33 eines Planetenradgetriebes 32. Dessen Planetenräder 34 tragender Planetenradträger 35 steht über eine mittels einer Bremse 38 festsetzbare Welle 39 mit einem aus einem mechanischen Drehzahlwandler 40 und einem Elektromotor 41 bestehenden Regelgetriebe in Verbindung. Das Hohlrad 36 des Planetenradgetriebes 32 weist am Außenumfang eine Außenverzahnung 36a auf, in die zwei Zahnräder 4l und 42 eingreifen. Diese treiben über Wellen 43 und 48, Strömungskupplungen 44 und 49 und über Bremsen 45 und 50 aufweisende Wellen 46 und 51 die Arbeitsmaschinen 47 und 52 an.

Die Wirkungsweise dieser wegen des mechanischen Regelgetrie-bes für kleinere Antriebsleistungen geeigneten Getrie beanordnung entspricht im wesentlichen der der Anlage nach Fig. 1. Die Strömungskupplungen 44 und 49 sind entleerbar und daher als Schaltkupplungen benutzbar. Die Anschlüsse des Äntriebsmotors 30 und der drehzahlveränderlichen Welle 39 an das Planetenradgetriebe 32 sind gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 vertauscht. Dadurch ergibt sieh unter Zugrundelegung der etwa gleichen Größe des Planetenradgetriebes Und der Zahnräder bei der Grundübersetzung (Welle 39 steht still) bei dem Getriebe nach Fig. 2 eine Übersetzung ins Langsame.

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Durch die Zahnräder 4l und 42 wird jedoch eine Gesamtübersetzung ins Schnelle (zwischen Antriebswelle J51 und den Abtriebswellen 45 und 48)erzielt.

Nach Fig. 3 ist ein Antriebsmotor 55 über die Antriebswelle 56 mit dem Sonnenrad 58 eines Planetenradgetriebes 57 verbunden. Die Planetenräder 59 sitzen auf dem schalenförmig ausgebildeten und im Getriebegehäuse 85 gelagerten Planetenradträger 60, auf dessen Außenumfang ein Zahnkranz 68 mit Außenverzahnung befestigt ist. Das Hohlrad 6l des Planetenradgetriebes 57 ist über eine eine Bremse 64 aufweisende Welle 63, ferner über eine als Anfahrhilfe wirkende Strömungskupplung 65 und über eine Welle 66 mit einenpolumschaltbaren Elektromotor 67 verbunden. Der Zahnkranz 68 kämmt mit zwei Zahnrädern 69 und 76, von denen das Zahnrad 69 über

. eines
eine Welle 70/ über eine mittels/Schöpfrohres 72 drehzahlregelbare Strömungskupplung 71 und über eine mittels einer Bremse 73 abbremsbare Welle 74 eine Arbeitsmaschine 75 antreibt* Das andere Zahnrad 76 steht über ein Zahnradpaar 77/78, über eine Welle 79, über eine weitere mittels eines Schöpfrohres 8l drehzahlregelbare Strömungskupplung 80 und über eine eine Bremse 82 aufweisende Welle 83 mit einer anderen Arbeitsmaschine 84 in Triebverbindung.

Die Anlage nach Fig. 3 unterscheidet sich zunächst dadurch von den bisher beschriebenen Anlagen, daß der Abtrieb vom Planetenradträger 60 abgenommen wird und das Hohlrad 6l das drehzahlüberlagernde Glied des Planetenradgetriebes 57 darstellt. Dadurch wird in diesem eine Grundübersetzung ins Langsame erreicht. Mittels der Übersetzung in den Zahnrädern 68 und 69 bzw. 68, 76 und 77 und 78 ist es Jedoch möglich, eine erhöhte Abtriebsdrehzahl an den Wellen 70 und 79 zu erhalten. Ferner weist der Überlagerungsantrieb (Welle 6j5) nicht wie nach den Fig. 1 und 2 eine stufenlose, sondern eine stufenbehaftete Drehzahlregelung auf.Der polumschaltbar-Elektromotor, der, wie oben am Beispiel des hydrostatischen Getriebes nach Fig. 1 bereits erläutert,bei bestimmten Drehzahlen auch als Generator arbeitet,gestattet zwei Drehzahlen in beiden Drehrichtungen;außerdem kann die Welle 63 mittels der Bremse 64 festgesetzt werden.Somit können die Wellen-70 und 79 zunächst fünf Drehzahlstufen aufweisen. Die regelbaren Strömungskupplungen 71 und 80 erlauben jedoch, die zwi-

sehen diesen Drehzahlstufen liegenden Bereiche stufenlos zu bestreichen. Diese Anordnung bringt somit den Vorteil mit sich, daß das Uberlagerungsglied von einem einfachen^selbst bis zu den höchsten Leistungen betriebssicheren Aggregat angetrieben wird und daß der Antrieb der Arbeitsmaschinen in bewährter Weise über Strömungskupplungen erfolgt. Die Strömungskupplung 6-5 im Antriebsstrang des Überlagerungsgliedes erlaubt einen weichen und stoßfreien Übergang von der einen a\£ die andere Drehzahlstufe des polumschaltbaren Elektromotors 67 und erleichtert das Anfahren desselben aus dem Stillstand bei angezogener Bremse 64.

Die Anlage nach Fig. 3 weist schließlich die weitere Besonderheit auf, daß zwischen dem Zahnkranz 68 und der der Arbeitsmaschine 84 nicht wie bei der anderen Arbeitsmaschine 75 eins, sondern die drei Zahnräder 76 bis 78 vorgesehen sind, deren Wellen im gemeinsamen Getriebegehäuse 85 gelagert sind. Hierdurch können beide Arbeitsmaschinen mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden. In Verbindung mit den getrennt regelbaren Strömungskupplungen 71und 80 ergeben sich auf diese Weise weite Möglichkeiten der Drehzahlregelung.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Kraftübertragungsanlage ist das Planetenradgetriebe 132 im Prinzip ebenso ausgebildet wie nach Fig.2. So entsprechen die Teile I3I bis 136 und 136a den Teilen 31 bis 36 und 36a nach Fig. 2. Der Antriebsmotor, der mit der Welle 131 verbunden ist, 1st mit 90bezeichnet. Die Außenverzahnung 136a ist im Eingriff mit zwei Zahnrädern 91 und 92, von denen das erste (91) über eine Welle 94, über eine regelbare Strömungskupplung 95 und über eine mittels einer Bremse 97 festsetzbare Welle 96 die eine Arbeitsmaschine 9.8 und das zweite Zahnrad 92 über ein weiteres Zahnrad 93» über eine Welle 99» über eine regelbare Strömungskupplung 100 und über eine ebenfalls mittels einer Bremse 102 festsetzbare Welle 101 mit der anderen Arbeitsmaschine 103 verbunden ist.

Das Besondere der Anlage nach Fig. 4 besteht darin, daß der Planetenradträger 135 an eine Hohlwelle 104 angeschlossen ist, die innerhalb der Lagerung der Hohlkranzschale 105 durch das Getriebegehäuse 106 zurfseite des Antriebsmotors 90 hindurchgeführt wird

en und dort ein Schneckenrad 107 trägt.Damit die Lagerung/aer Hohlwelle

104 und des Planetenradträgers 135 nicht einseitig belastet werden, greifen in das Schneckenrad 107 zwei um l80° versetzt angeordnete Schnecken 108 und 109 ein. Die beiden Schnecken 108 und 109 sind mit zwei Überlagerungsmaschinen 110 und 111 mit veränderlicher Drehzahl und mit jeweils halber Überlagerungsleistung verbunden. Beide Schnecken T08 und 109 können auch an eine einzige Überlagerungsmaschine angeschlossen werden. Ferner kann die Hohlwelle 104 anstatt über das Schneckengetriebe 107 bis 109 auch über Stirnräder angetrieben werden. Durch die Anordnung des überlage-NTUngsantriebes auf der Antriebsmotorseite ist für die Unterbringung der Arbeitsmaschinen 98 und 103 Platz gewonnen worden. Die Betriebsweise entspricht der Anlage nach Pig. I

Heidenheim, 7. März 1966
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Claims (6)

A 2716 "Überlagerungsgetriebe mit Poppelabtrieb" US 9*1 U.

1. Kraftübertragungsanlage, bei der die Kraft von einer Eingangswelle aus über ein Verteilgetriebe auf zumindest zwei zur Eingangswelle parallele Abtriebswellen mit veränderlicher Drehzahl übertragen wird, z.B. zum Antrieb zweier Halblastkesselspeisepumpen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilgetriebe als ein an sich bekanntes Stirnrad-Planetenradgetriebe (3 bzw. 32 bzw. 57 bzw. 152) ausgebildet ist, von dem ein Hauptglied (5 bzw. 33 bzw. 58 bzw. 133) mit der Eingangswelle (2 bzw. 31 bzw. 56 bzw. 131), ein zweites Hauptglied (6 bzw. 35 bzw. 6l bzw. 135) mit einer Überlagerungsmaschine (10 bzw. 4l bzw. 67 bzw. 110, 111) mit veränderlicher Drehzahl verbunden ist und dessen drittes Hauptglied (7 bzw, 36 bzw. 60 bzw. 136) "mit einem zur Planetenradgetriebeachse konzentrischen zusätzlichen Zahnkranz (15 bzw. 36a bzw.68 bzw. 136a) versehen ist, in den für jede Abtriebswelle (1.7, 23 bzw. 43, 48 bzwi.70, 79 bzw. 94, 99) je ein X«liRX»2ä mit dieser in Triebverbindung stehendes Zahnrad (16, 22 bzw.41, 42 bzw. 69* 76 bzw. 91 * 92) eingreift, wobei diese Zahnräder vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des zusätzlichen Zahnkranzes verteilt angeordnet sind.

2. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Zahnkranz (I5 bzw.36a bzw. 68 bzw. 136a) mit dem Planetenradträger (6ö) oder mit dem Hohlrad (7 bzw. 36 bzw. 136) des Planetenradgetriebes (3 bzw.32 bzw. 57 bzw.132) starr verbunden ist.

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3· Kraftübertragungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenradgetriebe (3 bzw.32 bzw. 57 bzw. 132) mit dem zusätzlichen Zahnkranz (15 bzw. 36a bzw.68 bzw. 136a) und die in diesen eingreifenden Zahnräder (l6, 22 bzw. 41, 42 bzw. 69, 76 bzw.91, 92)in einem gemeinsamen Gehäuse (28 bzw. 37 bzw.85 bzw.l06) untergebracht sind.

4. Kraftübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Überlagerungsmotor (10 bzw. 4l bzw. 67) konzentrisch zur Planetenradgetriebeachse und

.30 bzw.

auf der dem Hauptmotor" (l bzw/ 55) abgewandten Seite angeordnet ist.

5. Kraftübertragungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Eingangswelle mit dem Sonnenrad des Planetenradgetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Überlagerungsmaschine (110,111) mit dem zugehörigen Hauptglied (Planetenradträger 135) des Planetenradgetriebes (132) über eine die Eingangswelle (I3I) zumindest teilweise umgebende Hohlwelle (104) erfolgt.

6. Kraftübertragungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlwelle (104) ein Schneckenrad (107) sitzt, in das zwei oder mehr über den Umfang des Schneckenrades

verteilt
gleichmäßig/angeordnete Schnecken (.108, 109) eingreifen, wobei diese von einer einzigen oder von mehreren Überlagerungsmaschinen (110, 111) antreibbar sind.

Heidenheim, 7·März I966
Shar/ERo