DE263512C

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Publication number: DE263512C
Application number: DENDAT263512D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47b. GRUPPE

SOCIETE ANOMYME POUR SEXPLOITATION DES PROCEDES WESTINGHOUSE-LEBLANC

in PARIS.

Wenn man einem Läufer oder Rotor eine sehr große Winkelgeschwindigkeit erteilen will, so ist es zweckmäßig, ihn in jedem Augenblick selbst seine Drehungsachse wählen zu lassen, damit er sich um eine von seinen Hauptträgheitsachsen drehen kann, die durch seinen Schwerpunkt gehen.

Zu diesem Zweck kann man die in Fig. i, 2 und 3 veranschaulichten Einrichtungen benutzen, die dem Läufer die notwendige Freiheit lassen.

Der Läufer kann aus zwei auf ein und derselben Welle befindlichen Teilen bestehen, z. B. aus dem Läufer A (Fig. i) einer treibenden Maschine und aus dem Läufer B einer getriebenen. Man braucht also kein Kräftepaar auf ihn zu übertragen, und es genügt, ihn in der Art zu unterstützen, daß:

ι. seine geometrische Achse im Ruhezustand eine bestimmte Stellung im Raum einnimmt,

2. seine Seitenverschiebungen genau begrenzt sind.

Man kann in diesem Fall die in Fig. 1 gezeigte Anordnung verwenden. Die Welle des Läufers bildet an ihren beiden Enden zwei verhältnismäßig dünne Tragzapfen a, die in Lagern oder Lagerschalen ruhen, die auch so leicht wie nur möglich ausgeführt sind. Jedes dieser Lager b wird von drei Federn c getragen, die um 120 ° gegeneinander versetzt sind (Fig. 2). Diese Federn sind an ihren freien Enden mit Regelungsschrauben versehen, mittels deren man das Lager trotz der Gewichtsbelastung durch den Läufer in die gewollte Stellung bringen kann.

Um die achsialen Bewegungen des Lagers zu begrenzen, wird jedes Lager mit einer Stange e versehen, die jedoch biegsam sein muß, um die Seitenbewegungen des Lagers nicht zu behindern, und die an ihrem anderen Ende durch einen festen Stützteil f hindurchgeht. Vor und hinter diesem Stützteil ist die Stange e mit Regelungsschrauben g versehen, mittels deren man die Lager in der Richtung der Achse verstellen und feststellen kann. Schließlich befindet sich entgegengesetzt zu den Stangen c neben jedem Lager ein Anschlag h, der dem betreffenden Lager unmittelbar anliegt.

Wenn es nötig ist, dem Läufer ein Drehmoment mitzuteilen, so geschieht das in der Regel, weil dieses Drehmoment von einem anderen Läufer geliefert wird, der sich mit einer anderen Geschwindigkeit dreht; sonst würde man die beiden Läufer mit ein und derselben Welle kuppeln können. Man muß sich nun also der Vermittlung eines Geschwindigkeitsminderers bedienen, dessen Wellen sich um feste Achsen drehen müssen.

In einem solchen Fall ist es nötig, die Welle des Geschwindigkeitsminderers mit derjenigen des Läufers durch die Vermittlung einer biegsamen Welle zu verbinden, wie das in Fig. 3 gezeigt ist.

Die mit großer Geschwindigkeit gedrehte Welle i des Geschwindigkeitsminderers wird von den beiden festen Lagern /, j getragen,

und Anschläge k, k begrenzen das achsiale Spiel dieser Welle. Diese letztere muß vollkommen starr sein. An sie ist eine biegsame Welle / angeschlossen, die ihrerseits an ihrem anderen Ende mit der Welle des Läufers A verbunden ist (Fig. 3).

Der Läufer wird immer mittels nachgiebiger Lager unterstützt, wie das schon im vorstehenden beschrieben worden ist, aber man bedarf in dem in Rede stehenden Fall keiner Stange nach Art von e, um etwaige achsiale Verschiebungen des Lagers zu verhindern.

Die biegsame Welle begrenzt die achsialen Verschiebungen des Läufers.

Es ist aber in jedem Fall richtig, die dünnen Enden der Läuferwelle durch besondere Anschläge m m gegen achsiale Verschiebungen zu sichern.

In den Fig. 2 und 3 ist angenommen wor-3 den, daß die Läuferachse wagerecht liegt; dieselben Anordnungen können aber auch bei einer senkrechten Achse benutzt werden.

Es genügt, die nötigen Vorsichtsmaßregeln zu treffen, um den Anschlägen zu gestatten, das Läufergewicht zu tragen. Dieses Gewicht muß auch entweder von einer der Stangen e (Fig. 1) oder durch die biegsame Welle (Fig. 3) aufgenommen werden. Aber die Läufer mit sehr großer Winkelgeschwindigkeit sind immer leicht, und man hat keine Schwierigkeit, diese Stangen oder diese Wellen so zu bewegen, daß sie sich nicht knicken, d. h. sich nicht unter der achsialen Belastung durchbiegen, obwohl sie an sich sehr biegsam sind.

Mit den im vorstehenden beschriebenen Anordnungen ist es leicht, dem Läufer eine sehr niedrige kritische Anfangsgeschwindigkeit zu geben; denn sie hängt nur von der Biegsamkeit der Federn c, der Stange e oder der biegsamen Welle ab, die (die Biegsamkeit) man aber zu einer sehr großen machen kann. Was die zweite kritische Geschwindigkeit des Läufers anbetrifft, so kann man sie zu einer über die normale Drehungsgeschwindigkeit hinausgehenden machen, indem man die erste kritische Eigengeschwindigkeit jedes der Läufer A und B sowie diejenige der Wellenenden, die die Läufer mit der Welle verbinden oder die die Wellen verlängern, zu einer höheren macht als die normale Drehungsgeschwindigkeit; hierbei ist angenommen, daß diese verschiedenen Teile voneinander getrennt sind und sie an ihren Enden auf festen Unterstützungspunkten ruhen.

Im übrigen ist es offenbar, daß man die eine oder die andere der beiden ersten kritischen Geschwindigkeiten eines nach Art von Fig. 1 und 3 aufgehängten Läufers zu einer sehr verschiedenartigen machen kann.

Aber es verbleibt immer noch die Möglichkeit, daß die erste kritische Geschwindigkeit des Läufers entweder im Augenblick eines Inbetriebsetzens oder eines Anhaltens überschritten wird, was immer sehr gefährlich ist.

Durch die Erfindung ist ein Mittel gegeben, diese Geschwindigkeit mit voller Sicherheit zu überschreiten, welches auch die dem Läufer in dem betreffenden Augenblick erteilte Beschleunigung sein mag; es ist dies das im nachfolgenden beschriebene Verfahren sowie die in der Zeichnung veranschaulichten Einrichtungen, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden.

Wenn die erste kritische Geschwindigkeit des Läufers genügend niedrig ist, so besteht das Verfahren darin, die Lager c, c der im vorstehenden genannten Figuren festzustellen, bis etwa um 50 Prozent über die frühere Geschwindigkeit hinübergegangen ist. Während dieser Zeit ist der Vorgang, als wenn überhaupt keine Federn und keine biegsame Welle vorhanden wären, und demzufolge keine kritische Geschwindigkeit zu überschreiten.

Hiernach braucht man nur die Lager zu lösen, d. h. wieder frei lassen und ihnen ihre freie Lage wiederzugeben. Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Lösen oder Freistellen der Lager keine Störung nach sich zieht, und es ist bereits gelungen, die Geschwindigkeit eines Läufers zwischen ο und 30000 Umdrehungen pro Minute zu verändern, ebensowohl sehr schnell als auch sehr langsam, ohne daß es möglich war, das geringste Brummen der Welle oder Schwirren der Federn zu bemerken. Ebenso ist es im Augenblick des Anhaltens zweckmäßig, die Lager wieder festzustellen, sobald die Geschwindigkeit sich der kritischen Geschwindigkeit nähert.

Die Erfahrung hat ferner gezeigt, daß es meistens genügt, ein einziges Lager, von denen die den Läufer unterstützen, festzustellen. Dies wird aus Folgendem klar: Wenn man mit α die erste kritische Geschwindigkeit des Motors bezeichnet, sofern die beiden Lager frei sind, und mit β die erste kritische Geschwindigkeit, wenn das eine Lager fest ist, so können die beiden Geschwindigkeiten a und β ziemlich entfernt voneinander sein, und es wird dann bei einer mittleren Geschwindigkeit γ, die sich in der Nähe von

——— befindet, die Bewegung des Läufers eine

vollkommen stabile sein, ob das eine Lager festgestellt ist oder alle beide frei sind. Es genügt also, mit einem festgestellten Lager zu laufen, so lange, als die Drehungsgeschwindigkeit niedriger als γ ist, und mit zwei freien Lagern, solange die Geschwindigkeit über die letzterwähnte hinausgeht.

Das erforderliche Betätigen zum Feststellen oder zum Freigeben der Lager kann von Hand aus oder auch selbsttätig geschehen, wenn die

Maschine mit einem Geschwindigkeitsregler versehen ist, wie dies am häufigsten der Fall sein wird.

Erster Fall: Die Schwingung der Verschiebungen der Lager muß immer äußerst klein sein, ohne daß die Federn und die Stangen oder biegsamen Wellen schnell außer Gebrauch gesetzt werden. Man hat im übrigen das Mittel, diese Bedingung zu erfüllen, selbst mit

ίο einem nur mäßig ausgeglichenen Läufer, wenn man ihn mit selbsttätigen Ausgleichern versieht, wie sie in dem deutschen Patent 251866 vom 3. August 1911 und den beiden Zusatzpatenten 258124 vom 19. Dezember 1911 und 264324 vom 21. Juli 1912 beschrieben sind.

Wenn man, wie in Fig. 4 gezeigt, das Lager b mit drei Anschlägen m, η und p versieht, von denen die ersten beiden fest sind, das dritte aber beweglich ist, so können die Spiel-

ao räume zwischen dem Lager und den Anschlägen m und η im allgemeinen klein genug gehalten werden, daß man das Lager ohne Unbequemlichkeit zwischen ihnen feststellen kann, indem man den Anschlag p senkt. In Fig. 4 sind die Anschläge m, η und p um 120 ° gegeneinander versetzt, und jeder von ihnen befindet sich immer zwischen je zwei der Schraubenfedern c. Der Anschlag p gleitet in einer Führung und ist mit Längsnuten versehen, in die Federn q eingreifen, so daß der Anschlag nicht verdreht werden kann.

An dem Außenende des Anschlages befindet sich ein fester Schraubenkopf r, unter dem eine Mutter s auf dem zu r gehörenden Gewindehals vorgesehen ist, so daß man den Anschlag φ auf diese Weise heben oder senken und dann feststellen kann. Ein Loch kann zur Sicherung in dem Anschlag p und in der Schraube r angebracht werden.

In Fig. 5 ist die Ausführungsform nach Fig. 4 in einer durch die Achse des Läufers gehenden senkrechten Ebene dargestellt. Die Stange e ist dieselbe wie in Fig. 1. Wenn es sich um einen Läufer handelt, der mit einer biegsamen Welle nach Art von Fig. 3 versehen ist, ist es naturgemäß, vorzugsweise dasjenige Lager festzustellen, welches auf der entgegengesetzt zu dieser Welle gelegenen Seite sich befindet. Alsdann wird die Stange β weggenommen, und man hält das Lager an seinem Platz mittels eines Anschlages m von solcher Art, wie der in Fig. 3 veranschaulichte ist.

Wenn es eine Unbequemlichkeit mit sich bringt, die Welle des Läufers während des Inbetriebsetzens oder während des Anhaltens augenblicklich aus ihrer Achse hinauszubringen, so genügt es, die drei Anschläge beweglich zu machen wie den Anschlag p in den Fig. 4 und 5, und sie dann gleichzeitig dem Lager zu nähern oder von ihm zu entfernen.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Anordnung haben die drei Anschläge p, p, p einen rechtwinkligen Querschnitt, und sie können in Führungen gleiten, die denselben Querschnitt haben und von einem festen Kranz getragen werden.

Jeder dieser Anschläge ist an seinem inneren Teil mit zwei Zapfen t versehen, die in exzentrisch verlaufende Rinnen u von zwei Ringen ν eingreifen, die man mittels eines Handgriffes χ um die Achse der Maschine drehen kann. Durch dieses Verdrehen werden die Zapfen t in dem Sinne mitgenommen, daß die Anschläge p dem den Wellenzapfen a enthaltenden Lager entweder genähert oder von ihm entfernt werden.

Zweiter Fall: Das Feststellen oder das Lösen eines Lagers muß in dem Falle selbsttätig vor sich gehen, wenn der Läufer durch eine bestimmte Geschwindigkeit hindurchgeht. Da dieses selbsttätige Feststellen oder Lösen plötzlich geschehen muß, damit die Geschwindigkeit während der Dauer dieser Tätigkeit sich nicht merklich ändert, ist es zweckmäßig, sich eines Servomotors zu bedienen. Es sei hier angenommen, daß eine Wassermenge von erhöhtem Spiegel zur Verfügung steht, um die erforderliche Arbeit zu liefern, im übrigen wird jedoch hier nur so wenig davon ge- go braucht, daß keine unbequeme Gebundenheit dadurch herbeigeführt wird.

Es möge sich z. B. darum handeln, den Handgriff x, von dem aus die Ringe υ bewegt werden, in dem einen oder anderen Sinne zu verdrehen. Man kann sich dann dazu der in Fig. 8 gezeigten Einrichtung bedienen.

Der Griff χ hat an seinem Ende einen Zahnsektor y, der in eine Zahnstange ζ eingreift. Diese befindet sich an dem Ende der Stange eines Kolbens a¹, der in einem Zylinder b¹ entlangbewegt werden kann.

Der Kolben a¹ steht unter der Wirkung einer Schraubenfeder c¹, die ihn bei der in Fig. 8 gezeigten Lage der Teile nach links zu verschieben bestrebt ist. Dem Druck der Feder wirkt aber der Druck des Wassers entgegen, welches den Kolben nach rechts zu verschieben bestrebt ist, wenn man es auf ihn einwirken läßt.

Der Boden des Zylinders b¹ steht durch eine Öffnung d¹ mit einem Kasten in Verbindung, dessen beide Enden mittels Ventile e¹ und f¹ in der Weise geschlossen und geöffnet werden können, daß immer das eine Ventil geöffnet ist, wenn das andere geschlossen ist und umgekehrt.

Wenn das Ventil e¹ offen und das Ventil f¹ geschlossen ist, so kann die unter Druck stehende Flüssigkeit, die durch die Öffnung g¹ in das Ventilgehäuse gelangt ist, durch den

Kanal d¹ hindurch in den Zylinder δ¹ eintreten, den Kolben a¹ nach rechts verschieben und dabei die Feder c¹ zusammendrücken.

Der Kolben nimmt dann die in Fig. 8 dargestellte Stellung ein, bei der das Lager des Läufers angedrückt, d. h. festgestellt ist.

Wenn aber das Ventil e¹ geschlossen und das Ventil f¹ offen ist, so ist der Eintritt der Druckflüssigkeit gesperrt, und der Zylinder ist mit dem Auslaß in Verbindung gesetzt, d. h. es besteht nun eine Verbindung nicht mehr zwischen dem Zylinder δ¹ und dem Kanal g¹, sondern zwischen dem Zylinder δ¹ und dem Auslaß an dem Ventil f¹ vorbei, und die in δ¹ befindliche Flüssigkeit wird nun durch den Kolben a¹ unter der Pressung der Feder c¹ hinausgedrückt, wobei das Lager des Läufers wieder gelöst wird.

Es handelt sich <-also darum, die beiden Ventile e¹ und f¹ in ihrer Hochstellung so lange zu erhalten, daß die Geschwindigkeit des Läufers noch nicht einen gewissen Wert erreicht hat, und die Ventile zu senken, sobald ein höherer Wert erreicht ist.

Wenn die Maschine mit einem Zentrifugaltachometer i¹ mit senkrechter Achse versehen ist, so wird der Gewichtskörper dieses Tachometers durch ein Gestänge in solcher Weise mit der Ventilspindel verbunden, daß das Ventil Z"¹ geschlossen, solange sich die Kugeln des Tachometers in ihrer Tieflage befinden, d. h. solange die natürlich kreisenden Kugeln keine genügende Zentrifugalkraft entwickeln, den Gewichtskörper zu heben. Sobald aber die Geschwindigkeit eine genügend große geworden ist, daß die Kugeln auseinandergehen und ansteigen, so tritt bei den Ventilen der Lagenwechsel ein, und die Ventile senken sich. Es kommt also nur darauf an, das Tachometer richtig zu belasten, so daß die Kugeln sich heben, wenn die Geschwindigkeit den gewollten Wert erreicht hat.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Ausgleichsverfahren für Läufer mit großer Winkelgeschwindigkeit, die von leichten, von Federn gehaltenen Lagern getragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eins der Lager unbeweglich gemacht wird, solange die Geschwindigkeit des Läufers unterhalb einer bestimmten Größe ist, und daß es wieder beweglich gemacht wird, wenn die Läufergeschwindigkeit die bestimmte Größe überschreitet, wobei das Feststellen oder das Lösen des Lagers oder der Lager von Hand oder von einem Regler aus durch beliebige Mittel bewirkt werden kann, wenn der Läufer durch die bestimmte Geschwindigkeit hindurchgeht.
2. Lager zur Ausführung des Ausgleichsverfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei um 120° versetzte Anschläge, von denen mindestens einer radial verschoben und in seiner Lage festgestellt werden kann, um das Lager der Läuferwelle unbeweglich zu machen.
3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Anschläge radial und zusammen verschiebbar sind und jeder mit einem Zapfen in exzentrische Schlitze von zwei mittels eines Stellhebels drehbaren Ringen greift, um die drei Anschläge gegen das Lager vorwärts bewegen und dieses feststellen zu können.
4. Einrichtung zum Bewegen des Stellhebels nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Zylinder, in welchem sich ein unter Federwirkung stehender Kolben bewegt, dessen Kolbenstange eine Zahnstange bildet, die in einen mit dem Stellhebel zusammenhängenden Zahnsektor eingreift, wobei das Hinzulassen einer Druckflüssigkeit in den Zylinder mittels einer Ventilanordnung geregelt wird, bei der das eine Ventil den Einlaß öffnet, während das andere den Auslaß schließt, und bei dem die gemeinsame Ventilstange der Wirkung eines Reglers unterworfen ist, welcher das Auslassen der Flüssigkeit bestimmt, wenn die Geschwindigkeit eine genügend große geworden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.