-
Mechanische Kraft- bzw. Arbeitsübertragung Die bis jetzt bekannt gewordenen
Einrichtungen zur räderlosen, mechanischen Arbeitsübertragung, bei der eine drehende
oder hin und her gehende Bewegung durch zwei und mehr Schalthebel in ununterbrochene
Drehung einer langsamer laufenden Welle umgewandelt wird, haben den Übelstand, daß
die dazu verwendeten Schaltwerke toten Gang haben, wodurch die Übertragung stoßweise
wirkt und rascher Verschluß der Schaltwerke eintritt. Um diesen Übelstand zu beseitigen,
werden gemäß der Erfindung die Schalthebel mit dem bekannten Schraubenfederschaltwerk
ausgerüstet, bei dem in solcher toter Gang nicht vorhanden ist, weshalb die Drehung
der langsamer laufenden Wellte stetig und stoßfrei erfolgt.
-
In der Zeichnung sind eine Rehe von Ausführungsbeispielen der Erfindung
dargestellt und auch zwei Heb.elarbeitsdiagramme aufgezeichnet. die ein klares Bild
der Wirkungsweise der Einrichtung geben.
-
Die Wirkungsweise eines räderlosen Antriebes von einer schnellaufenden
Wale (Elektromotor, Dampfturbine, Verbrennungsmotor-o. dgl.) auf eine langsam laufende
Welle ist aus dem durch Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel .ersichtlich.
-
Auf der Motorwelle .l sitzen drei Exzenter (oder drei Kurbeln) 1,
2, 3 mit gleichem Hub. und zweckmäßig gegeneinander um 36o : 3 =120' versetzt. Dementsprechend
sind auf der zu treibenden Welle 5 drei Hebe], 6, und 8 von der gleichen Länge 12
angeordnet mit je einem um die Welle 5 konzenn-isch gelagerten Gehäusie 17.
Letzteres und ein daneben auf derselben Welle befestigtes Gehäuse 18 schließen in
ihre gemeinschaftliche Bohrung eine Schraubmnfeder i9 ein, die sich in der einen
Drehrichtung des Hebels durch Umfangsreibung auiseinanderrollt und die Gehäuse 17
und 18 miteinander fest verbindet, in der anderen Drehrichtung sich aber durch dieselbe
Umfangsreibung zusammenrollt und dadurch die Gehäuse 17 und 18 sofort wielder voneinander,
löst.
-
Die Schaltfeder i9 wird zweckmäßig auf einer Seite mit dem Geb,äuse
18 durch .einen seitlich angebrachten Stift 22 fest- verbunden, auf der anderen
Seite dagegen mit einem Schleif- (Erreger-) Ring 2o, der sich unter dem Druck einer
.Spreizfeder 21 an die'#Vandung des Gehäuses 17 anpreßt und durch seine Umfangsreibung
die Schaltfeder zuverlässig auseinander- bzw. zusammenrollt.
-
Alle drei Schaltfedern arbeiten in gleicher Richtung, z. B. rechtsdrehend.
Wenn sich die schnellaufende Welle q. einmal dreht, dann bewegt jedes Exzenter steinen
zugehörigen Schalthebel in der Entfernung 12 von der Drehachse 5 um die Strecke
(Bogenlänge) lt h;in und her, also zusammen um 2h. Diese Bewegung wirkt auf die
Welle 5 rechtsdrehend, weil sich während der Rückbewegung
des Hebels
6 dier Hebel 7 oder der Hebel 8 vorwärts dreht.
-
Dieser Arbeitsvorgang ist deutlich aus dem Hebelarbeits;diagramm (Abb.
3) ersichtlich. Die drei Kurbelkreise 1, 2, 3 sind dien Exzenterstellungen entsprechend
um, je 2/3 des Hubes h (i2o°) gegeneinander versetzt gezeichnet. Zuerst dreht das
Exzenter i den Hebe16 mit zunehmender Geschwindigkeit rechtsherum bis zur 1NTittels.tellung;
. dahinter Iäßt die Geschwindigk ei;t dem sinus.-versus-Gesetz entsprechend nach,
während die Geschwindigkeit des bald danach angreifenden Hebels 7 zunimmt.
-
# Im Augenblick gleicher Hubgeschwhi&,gkept, d. h. im Schnittpunkt
a der Kurbelkreise i und 2, übernimmt das Exzenter 2 bzw. der Hebel 7 die weitere
Drehung der Welle 5, weil der zurückbleibende Hebel 6 die innere Schaltfeder i9
zusammenrollt und sich daher von der Welle löst. Dass Federschaltwerk arbeitet also
liier als überholungskupp:lung. Ebenso übern5;mm.t im Schnittpunkt b der Kurbelkreise
2 und 3 das Exzenter 3 die Drehung der Welle, bis es vom Exzenter i wieder abgelöst
wird. Da alle drei Hebel zusammen bei einer Umdrehung der Welle 4 die Welle 5 im
Abstand R von ihrer Achse um die Bogenlänge 2 h drehen, so, beträgt das übersetzungsverhältnis
ins Langsame: i=21R-,#:2 la - Rw: h.
Ist z. B. lt
= 40 mm und R = 637 mm, so ist das Übersetzungsverhältnis 1=637 -3,14:40
= 5o : i. Das übersetzungsverhältnis ist also umgekehrt proportional der Hebellänge
R.
-
Eine Änderung des übersetzungsverhältnps:ses während des Betriebies
wird daher durch Veränderung der Hebellängen R hervorgerufen, wofür Abb. i und 2
ebenfalls .ein Ausführungsbeispiel darstellen.
-
Die Exzenterwelle 4 ist auf einer Platte 23 gelagert. Mit den Lagern
16 sind Arme 15 fest verbunden, die zweckmiä&g bis zur Mitte der Hebel. 6, 7,
8 reichen, und zwar oberhalb oder unterhalb der Heb:elangrgszapfjen i2@ die in verschiebbare
Gleitstücke; 13 . 'der Hebel 6, 7, 8 eingreifen. Die Hebelzapfen 12 schwingen mit
ihren Gleitstücken 13, durch Gelenke mit den Endzapfen 14 verbunden, um letztere
herum. Wird nun die Platte 23 und damit gleichzeitig der Drehpunkt 14 parallel zur
Heb.ehnittelachse biewegt, so-,ändert sich die Heb.eUänge R z. B. in de Hebellänge
r, wie in Abb. i punktiert ajgedeutet, und somit das übersetzungsverhältnis um Y:
IR. Der Antriebsmotor kann auf der Platte 23 montiert sein und dieser bewegt werden;
der Motor könnte .aber auch seitlich der Platte 23 fest gelagert sein und die Welle
4 durch . Riemenantrieb o. dg1. bewegen, der eine Aufundabbewegung der Platte 23
gestattet. Diese Änderung kann auch durch Hebel 6, 7;, 8 ntt kreisbogenförmiger
Führung der Gleitstücke 13 erreicht werden, wenn die feststehende Motorwelle 4 im
Mittelpunkt dieses Kreisbogens liegt.
-
Die Hinundherbewegung der Hebel 6, 7, 8 kann ,auch unter Fortfall
der Exzenterstangen durch Kurbelschleifen nach Abb. 4 erfolgen.
-
Zur Aufnahme von Stößen beim Richtungswechsel der Hebelschwingungen
dienen elastische Stoßfänger nach Abb. 5.
-
Wegen ihrer hohen Umfangsg.eschwind@gkeit erhalten die Exzenterringe
1, 2, 3 am besten Kugel- .oder Rollenlager.
-
Die zweckmäßigste Anordnung für eine Kraftübertragung durch 'vier
Exzenter ist durch Abb. 6, 7 und 8 dargestellt.
-
Zwei Exzenterscheiben 24, 25 von großer Breite zur Aufnahme vom.
je zwei Exzenterringen 26, 27, 28, 29 liegen mit ihrer Exzentrizität diametral
gegenüber. Hebel- und Exzenterstangen haben untereinander die gleiche Länge, so
daß sie in der Mittelstellung ein Quadrat bilden. Das zugehörige Arbeits;diagrammist
(analog Abb.3) durch Abb.8dargestellt . Die obere Abgrenzung der -einzelnen Arbeitsfelder
ist gestreckter, die Drehung also glechmäaßiger als bei Verwendung von drei: Hebeln,
dägegen erscheint es unzweclkmäaßig, mehr als. vier Hebel, zu verwenden, weil dann
die Leerlaufzeit für jeden einzelnen Hebel zu groß Wird.
-
Die bisher beschrieb,ernen Getriebe dienen nur für gleichbleibende
Drehrichtung. Soll letztere veränderlich sein, so müssen die Schalthebel 3o, 31,
32, 33 Znit umkehrbaren Schaltwerken verbunden werden.
-
Die durch- Abb. 6, 7, 8 dargestellte Hebel; anerdniuig ist mit senkrecht
ülbereinanderliegend:en Wellen 4 und: 5 zum Antrieb, von S.ch(iffswellen geeignet,
d!ie durch schnellaufende Dampfturbinen o. d'gl. bewegt werden. Die Schiffswelle
liegt dann natürlich unten und die Dampfturbmenwelle senkrecht d'arüb er. Da die
Schalthebel in ihrer D rehrüchtung umsteuerbar sind, fällt eine besondfexe Rückwärtsturbme
fort, desgleichen die bisherige Räderübersetzung.
-
Anstatt durch Exzenter oder durch Kurbeln kann die Hinundherbewegung
der Schalthebel auch direkt durch hin und her gehende Kolben verursacht werden,
wie Abb.9 zeigt.
-
Zur Arbeitsübertragung eines doppelseitig wirkenden Dampfkolbens 45
ist die Kolbenstange 46, 47 zu beiden Seiten des Dampfzylinders 48 mit dem Schalthebelwerk
6, -7 derart verbunden, @daß, bei jedem, Hub die gleiche Arbeit in gleicher Umdrehungsrichtung
auf die Welle 5 übertragen wird. Beize Hingang des Kolbens (in der Pfeilrichtung)
wird
.der Hebel 6 und damit auch die Welle 5 wegen der in das Hebelgehäuse 17 eingesetzten,
rechts gewundenen Schaltfeder durch die auf Zug beanspruchte Kolbenstange 46 rechtsherum,
gedreht. Gleichzeitig wird auf der anderen Seite dies Zylinders,ein Zwis@chenhebelwerk
49, 5o durch die auf Druck beanspruchte Kolbenstange 47 rechts drehend bewegt. Dieses
Zwischenhebelwerk wirkt aber durch das Verbindungsgelenk 5 i links drehend, also
leer laufend, auf den auch miit einer Rechtsschaltfeder ausgestatteten Hebel 7.
-
Beim Rückgang des Kolbens dreht sich der Hebel 6 leer laufend linksherum,
während die auf Zug beanspruchte Kolbenstange 47 den Hebel 7 und damit auch die
Welle 5 rechtsherum treibt.
-
Das verhältnismäßig kleine Kurbelgetriebe 52, 53 mit dem Schwungrad
54 dient zur Begrenzung des Kolbenhubes und zum Antrieb der Steuerorgane (Schieber,
Ventile o. dgl.).
-
Werden zwei Zylinder parallel hintereinander angeordnet, bei denen
die Kolbnbewegungen um die Hälfte des Hubes, gegeneinander versetzt sind, so erhält
man wieder ein Getriebe, dessen Wirkung dem Arbetsdiagramm (Abb.8) entspricht.
-
Das Verhältnis zwischen Kolbenhubzahl und Umdrehungszahl der Welle
5 ist auch hier wieder gleich der Hebellänge (r) mal ,s, dvi: eiert durch den Kolbenhub.
Ist z. B. der Kolbenhub 1a = i oo mm, die Hubzahl a = 6oo/Minute und
die Hebellänge R wieder = 637 MM, so ist die Umdrehungszahl der Welle 5 =6ooh:RT=6oo#ioo:637
#-3o/Minute.
-
Eine auf der Welle 5 befestigte Seiltrommel 55 von 0,480 m Durchmesser
würde dann das umgelegte Lastseil. 56 mit einer Geschwindigkeit von 30 # 0,48 #
= 45 m/Minute bzw. von 0,75 ra/Sekunde anziehen. Bei 8o mm Kolbendurchmesser
(Kolbenfläche = 5o qcm) und einem Dampfnutzdruck von 12 Aun. würde die Zugkraft
der Kolbenstange =6oo kg und diejenige des Lastseiles= 60o .637:240 =rund i,6oo
kg betragen.