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mehrstufiges Übersetzungsgetriebe mit Zahnrädern, deren Zähne die
Radachse kreuzen, für Schiffsantrieb mittels Dampfturbinen. Bei der Verwendung von
Dampfturbinen zum Antrieb der Schiffsschrauben langsam fahrender Fracht- und Personendampfer
müssen sehr große Übersetzungen angewendet werden, da die Umlaufzahl der Schiffsschrauben
bei gutem Wirkungsgrad niedrig, diejenige von wirtschaftlich arbeitenden Dampfturbinen
bei geringem Gewicht und Platzbedarf aber hoch gewählt werden muß. Bei einem Frachtdampfer
für etwa io Seemeilen Geschwindigkeit handelt es sich beispielsweise meist um weniger
als zoo minütliche Umdrehungen der Schiffsschraube, während sich für die Dampf-.
turbine günstige Verhältnisse hinsichtlich des Gewichtes, des Raumbedarfes und der
Wirtschaftlichkeit bei Umlaufzahlen ergeben, die über 2 ooo in der Minute liegen.
Die Bewältigung der großen Übersetzungen in einem einzigen Radsatz würde zu sehr
großen und schweren Rädern führen, und es empfiehlt sich, für obige Anwendungsgebiete
zweistufige Übersetzung anzuwenden.
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Für die Übertragung der großen Leistungen von den raschlaufenden Dampfturbinen
auf die langsam laufenden Antriebswellen der Schiffsschrauben verwendet man im allgemeinen
Verzahnungen, bei denen die Zähne gegen die Radachse geneigt sind, also schraubenförmig
um den Radkörper verläufen. Durch diese schräge Anordnung der Zähne wird nicht nur
eine größere Festigkeit derselben, sondern auch ein ruhigerer Lauf des Getriebes
erreicht. Da infolge der Neigung der Zähne seitliche Zahndrücke entstehen, werden
die Zähne meist in V- oder Z-Form hergestellt, oder die Zahnkränze werden
paarweise mit entgegengesetzt gerichteten Zähnen verwendet, um einen achsialen Druckausgleich
zu erzielen. Diese Anordnung verteuert die Anlage und vergrößert das Maschinengewicht.
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Zur Vereinfachung der Anlage ist schon vorgeschlagen worden einfache
Schraubenräder zu verwenden, statt den Zähnen V- oder Z-Form zu geben; dabei
mußten aber außer den ohnehin vorhandenen Drucklagern, nämlich demjenigen auf der
Schraubenwelle. das den Schraubenschub aufzunehmen hat, und demjenigen auf der Turbinenwelle,
das den Druckausgleich mit den in der Turbine vorhandenen achsialen Kräften herbeiführt,
auch noch zusätzliche Drucklager auf den Vorgelegewellen in Kauf genommen werden.
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Verglichcn mit den einfachen Verhältnissen für die Aufnahme der achsialen
Schübe bei unmittelbarem Antrieb der Propellerwelle durch die Turbine, bei denen
das Drucklager lediglich die Differenz aus dem Propellerschub und den unausgeglichenen
Treibmitteldrücken in der Turbine aufzunehmen hat, handelt es sich bei der eben
beschriebenen Einrichtung um eine vielteilige, teure und unübersichtliche Anordnung.
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Gemäß vorliegender Erfindung soll die Verwendung von einfachen Schraubenrädern
ermöglicht und gleichzeitig für die Aufnahme des achsialen Schubes die Einfachheit
und Übersichtlichkeit der Anordnung des unmittelbaren Antriebs wieder hergestellt
werden.
Dabei wird von einer Erkenntnis Gebrauch gemacht,, die zur
Lösung einer von der vorliegenden abweichenden Aufgabe auf einem anderen Gebiete
des Maschinenbaues bereits verwendet worden ist, und die darin besteht, daß auf
einer Welle, welche ein treibendes und ein getriebenes Rad trägt, die Neigungen
der Zähne derart bemessen werden können, daß achsiale Drücke auf die Lager dieser
Welle nicht ausgeübt werden. Von den auf der Welle sitzenden Rädern wird nicht jedes
Rad für sich von achsialen Kräften entlastet, sondern die auf der gleichen Welle
sitzcnden Räder werden in ihrer Verzahnung so hemessen, daß sie gleich große, aber
entgegengesetzt gerichtete achsiale Schübe auf die Welle ausüben. Die Verzahnung
der beiden Räder verläuft dabei nicht entgegengesetzt, sondern, weil es sich ja
um ein treibendes und ein getriebenes Rad handelt, im gleichen Sinne. jedoch sind
wegen des verschiedenen Durchmessers der Räder die Winkel, unter denen die Verzahnungen
der beiden Räder die Wellenachse kreuzen, voneinander verschieden. Diese Erkenntnis
wurde bisher lediglich im Kraftfahrzeugbau verwendet und diente dazu, die Geräusch
verursachenden Stirnräder durch die ruhiger laufenden Schraubenräder zu ersetzen,
ohne daß dadurch die zum Ein- und Ausschalten erforderliche achsiale Verschiebbarkeit
eingebüßt wird, was bei Anwendung von V- oder Z-Verzahnungen eintreten müßte.
Für die Lösung der oben angegebenen Aufgabe anderer Art auf dem Gebiete des Schiffsturbinenbaues
soll diese Erkenntnis nun dazu verwendet werden, den Schub der Schraube oder einen
Teil desselben über die Vorgelegewellen hinweg auf die Antriebsturbinenwellen zu
übertragen, wa er durch den Schub des Treibmittels aufgenommen wird. Die Übertragung
dieses Schubes erfolgt durch die schräg gestellten Zähne der Getriebe, ohne daß
in den Lagern der Vorgelegewellen ächsiale Schübe aufgenommen werden müssen. Die
Richtung der Neigungen der Verzahnung wird dabei so gewählt, daß der Schub des auf
der Schraubenwelle sitzenden Zahnrades dem Schub der Schiffsschraube entgegenwirkt,
so daß das Spurlager der Schiffsschraubenwelle für geringere achsiale Drücke bemessen
werden kann, als dein Schiffswiderstand entspricht. Dieser wird eben ganz oder teilweise
über die Vorgelegewellen auf die Turbinenwelle übertragen und durch die vom Arbeitsmittel
beaufschlagten Entlastungsvorrichtungen der Turbine aufgenommen.
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Es entsteht also hinsichtlich der Aufnahme der achsialen Schübe wieder
das Drucklager, das, wie beim unmittelbaren Antrieb, nur einen Teil des Schraubenschubes
aufzunehmen hat, während der andere Teil über .die Vorgelegewellen hinweg, die von
achsiaIen Lagerschüben entlastet sind, auf die Antriebswelle üb°rtragen und dort
vom Treibmittel der Turbine aufgenommen wird.
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Die Vorgelegewellen, die ja mit einer mittleren Drehzahl umlaufen,
werden mit Vorteil gleichzeitig für den Antrieb von Hilfsmaschinen verwendet, indem
weder die hohen Drehzahlen der antreibenden Turbinen noch die geringen Drehzahlen
der Schiffsschraubenwellen sich für den Antrieb leichter und wirtschaftlich arbeitender
Hilfsmaschinen eignen-. Die achsialen Kräfte, welche in diesen Hilfsmaschinen entstehen,
können nun außerdem gemäß vorliegender Erfindung durch entsprechende Bemessung der
Zahnneigungen der auf den gleichen Wellen sitzenden Zahnräder mit aufgenommen werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel
für den Antrieb eines langsam laufenden Fracht- oder Personendampfers. Die antreibende
Turbine ist mit a bezeichnet und wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und des
geringen Gewichtes mit einer so hohen Umdrehungszahl betrieben, daß die Übersetzung
auf die langsam laufende Schraubenwelle b zur Vermeidung von Rädern zu großen Durchmessers
zweistufig ausgeführt wird. Mit der rasch laufenden Turbinenwelle ist das Ritzel
c gekuppelt, in welches im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Zahnräder, dl
und d2, mit gegen die Radachse geneigten Zähnen eingreifen, die je die halbe Leistung
zu übertragen haben. Diese Zahnräder sind auf den Vorgelegewellen e1 und e2 befestigt,
welche außerdem die Ritzel f1 und f2 tragen, deren Verzahnungen in das auf der Schraubenwelle
b sitzende Rad g eingreifen. Die Lager hl und h2 der Vorgelegewellen e1 und e2 sind
nun dadurch von achsialen Schüben entlastet, daß die Verzahnungen der Räder dl und
d2 einerseits und der Ritzel f1 und f2 anderseits derart gegen die Radachsen geneigt
sind, daß den von den Zahnrädern dl und d2 auf die VorgeIegewellen e1 und e2 übertragenen
achsialen Kräften gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete achsiale Schübe der Ritzel
f l und f 2 entgegenstehen. Außerdem wird die Richtung der Neigung
so gewählt, daß die achsiale Kraft, die das Zahnrad g auf die Schrauhenwelle b überträgt,
dem Schub der Schraube entgegengesetzt gerichtet ist, also den vom -Spurlager i
aufzunehmenden Schub vermindert. Anderseits wird der vorn Ritzel c auf die raschlaufende
Welle übertragene Schub durch den Druck des expandierenden Dampfes ausgeglichen.
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Von der Vorgelegewelle e1 wird die Kühlwasserpumpe k und von der Vorgelegewelle
e2 die Luftpumpe m angetrieben. Beide Pumpen werden infolgedessen: mit Drehzahlen
betrieben,
die ihre wirtschaftlich günstige Ausbildung bei geringem
Gewicht und Raumbedarf ermöglichen. Der in jeder Pumpe entstehende achsial gerichtete
Druck wird durch entsprechende Wahl der Zahnneigung der auf der gleichen Welle sitzenden
Zahnräder mit aufgenommen.
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Es können natürlich außer den für die Kondensation - erforderlichen
noch andere Hilfsmaschinen von den Vorgelegewellen aus angetrieben und ihre achsialen
Drücke durch Wahl der Zahnneigung in der beschriebenen Weise übertragen und aufgenommen
werden.