DE483026C - Anordnung zur Regelung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Verzweigungen eines mechanischen Leistungsflusses unter Verwendung von Zahngetrieben mit schraegen Zaehnen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Regelung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Verzweigungen eines mechanischen Leistungsflusses unter Verwendung von Zahngetrieben mit schrägen Zähnen Im Maschinenbau wird die Verzweigung eines mechanischen Leistungsflusses notwendig, wenn eine Leistungsübertragung von einer Welle auf eine zweite erfolgen soll, die mit ihr in der gleichen Achse liegt, ohne däß eine direkte Kupplung möglich ist, da beide Wellen sich verschieden rasch drehen sollen. Der Fall, daß die erste Welle mit der zweiten in derselben Achse liegt, aber nicht unmittelbar mit ihr gekuppelt werden kann, liegt z. B. beim Antrieb einer Schiffsschraube von einer in gleicher Achse liegenden Dampfturbine aus vor, oder wenn eine gegenläufige Turbine verwendet wird, bei der zwei Rotoren mit derselben Achse im Gegensinne zueinander umlaufen und ihre Leistung auf die gleiche angetriebene Maschine übertragen.
• Verwendet man zur Übertragung der Leistung statt einer einzigen eine Mehrzahl von Vorgelegewellen, so verteilt sich die Gesamtleistung auf mehrere Hilfswellen und durch die Verzweigung des Kraftflusses wird erreicht, daß die einzelnen Wellen nur für ihren Leistungsanteil bemessen zu werden brauchen.
• Bei Verzweigungen dieser Art ist keine Sicherheit dafür vorhanden, daß z. B. bei zwei Zweigen des Leistungsflusses in jedem Teil auch die Hälfte der Leistung fließt. Im Gegenteil kann der eine Zweig eine weit größere Leistung als der andere führen, und infolgedessen können die Getriebteteile dieses Zweiges unzulässig hoch beansprucht werden. Eine sehr starke und rasche Abnutzung der zu hoch beanspruchten Teile wäre die Folge.
• Als Organe zur Übertragung des Drehmomentes von einer Welle zur anderen eignen sich insbesondere schräg verzahnte Zahnräder, die praktisch geräuschlos arbeiten und einen allmählichen Eingriff ermöglichen. Hierbei macht sich jedoch die geringste Ungleichmäßigkeit in der Verzahnung in der Weise geltend, daß der Leistungsfuß auf die Vorgelegewellen in unerwünschter Art verteilt wird.
• Die Erfindung hat nun den Zweck, Anordnungen zu schaffen, in denen die geschilderten Nachteile behoben sind und mit denen es sogar möglich ist, jeden als Vorgelegewelle geführten Teil in gewünschter Weise zu belasten. Die Erfindung benutzt, um den Leistungsfluß in mehreren Vorgelegewellen zu regeln, die bekannte Erscheinung, daß bei Verwendung einfacher Schrägverzahnung in den Zahngetrieben der Wellen ein Axialschub auftritt.
• Erfindungsgemäß werden zur Aufnahme dieses Axialschubes selbsttätige hydraulische Ausgleichsvorrichtungen vorgesehen, die untereinander in Verbindung stehen. Die Ausgleichsvorrichtung selbst besteht darin, daß die Wellen mit Kolben verbunden oder kolbenartig erweitert sind, wobei der Axialschub von einem hydraulischen Druck gleicher Größe und entgegengesetzter Richtung aufgenommen wird. Da der Axialschub mit der Änderung der Leistung wechselt, so ist es nur nötig, die Druckseiten aller Ausgleichskolben miteinander durch Leitungen zu verbinden, um je nach der Kolbengröße eine bestimmte Leistung der betreffenden Welle innezuhalten. Da nun durch die Drehung des Kolbens gegen die Zylinderwand mit der Zeit Öl verlorengeht, so wird dieses wieder nachgeführt durch Steuervorrichtungen, die in Abhängigkeit von den durch den axialen Schub hervorgerufenen kleinen Axialbewegungen der Welle arbeiten und gleichzeitig die Axialverschiebung der Wellen begrenzen.
• Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. I. Hier bedeutet I eine sich drehende Welle, deren Leistung auf eine in derselben Achse liegende Welle 2 über zwei Vorgelegewellen 3 und 4 übertragen werden soll. Auf der Welle I ist ein Zahnrad 5 befestigt, das mit den Zahnrädern 6 und 7 der Wellen 3 und 4 im Eingriff steht. Die Zahnräder 5 bis 7 haben einfache Schrägverzahnung. Die Welle 2 ist ihrerseits mit einem Zahnrad 8 gekuppelt, das mit den zugehörigen Zahnrädern 9 und Io kämmt. Die Zahnräder 8 bis Io haben Stirnverzahnung. Weiterhin ist für jede Welle je eine ganz gleichartige Ausgleichsvorrichtung II und I2 vorgesehen. Diese Vorrichtung (z. B. II) besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Kammer I3, innerhalb deren sich ein dicht anschließender Kolben I4 zugleich drehen und in axialer Richtung etwas bewegen kann. Kolben I4 ist mit der Welle 3 fest verbunden, so daß er jeder Bewegung der Welle folgt. An diesem Kolben ist noch ein Steuerkolben I8 befestigt, der sich in einer Vorkammer I7 bewegt. Als Steuermittel wird Drucköl verwendet, das von einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Pumpe durch ein Rohr 25 zugeführt wird. Das Drucköl tritt in die Vorkammer durch die Öffnung I9 ein, übt aber auf den Steuerkolben keinen axialen Druck aus, da der Druckraum auf der anderen Seite von einer radialen Erweiterung der Hilfskolbenwelle selbst begrenzt wird. Im normalen Betrieb steht der Steuerkolben I8 vor der Öffnung 2I, die mit dem Zylindierraum I5 rechts vom Kolben I4 durch eine Leitung I6 verbunden ist. Die Räume links vom Kolben I4 und rechts vom Hilfskolben I8 stehen durch Abflußleitungen 2o mit der Außenluft in Verbindung. Diese Einrichtung wirkt nun folgendermaßen: Infolge der Schrägverzahnung entstehen bei irgendeiner von einer Welle zur anderen zu übertragenden Leistung axiale Schübe in Richtung der Wellenachse. Diese sind die Komponenten der Umfangskraft, die gegen die Zahnflanken der einzelnen Getriebe wirkt. Da die Drehzahl durch das Übersetzungsverhältnis eindeutig bestimmt ist, so stellt die Umfangskraft, also auch der axiale Schub, ein Maß für die zu übertragende Leistung dar.
• Wenn z. B. jede der beiden Wellen 3 und 4 die Hälfte der Gesamtleistung führt, so sind die axialen Schübe in beiden Wellen einander gleich. Diese Schübe werden nun durch den Öldruck auf die Kolben I4 aufgenommen. Die beiden Kammern, in denen der Öldruck wirkt, sind aber durch die reichlich bemessene Leitung 22 miteinander verbunden. Im Beharrungszustand muß daher - bei gleicher Kolbenfläche - auch die gleiche Leistung von beiden Wellen übertragen werden. Bei Änderung des Beharrungszustandes aber entsteht eine kleinste axiale Bewegung der Wellen und dadurch auch eine Änderung des Öldrucks im Raum I5. Die geringe axiale Bewegung der Welle verändert auch die Stellung des Steuerkolbens I8 gegenüber der Öffnung 2I und läßt hierdurch - bei Vergrößerung der zu übertragenden Leistung einer Welle - entweder frisches Drucköl in den Raum I5 treten oder gibt - bei einer Leistungsverminderung - die Verbindung zur Abflußleitung 2o frei. Hierdurch wird die Axialverschiebung der Wellen begrenzt und dadurch eine genügende Zahnbreite im Eingriff erhalten. Die reichlich bemessene Ausgleichsleitung 22 bewirkt anderseits die Gleichheit der vom Öldruck an den verschiedenen Stellen ausgeübten Kräfte, also die Gleichheit der Kräfte an den beiden Kolben I4 in jeder Ausgleichsvorrichtung.
• Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die treibende und die Arbeitswelle mit schräg verzahnten Rädern versehen ist. Jede der Vorgelegewellen ist hier zweiteilig ausgeführt; beide Teile sind durch Klauenkupplungen 3o, die eine kleine axiale Beweglichkeit der Wellenseiten gegeneinander zulassen, miteinander verbunden. Jeder Wellenteil ist auch mit einem Kolben verbunden, der einseitig vom Drucköl beaufschlagt wird. Der Zylinder 3I, in dem die beiden zu einer Vorgelegewelle gehörenden Kolben 32 und 32' sich bewegen, enthält demnach zwei Druckräume, die - bei verschiedener Neigung der auf den beiden Vorgelegewellen angeordneten schrägen Zähne - durch eine feste Zwischenwand voneinander getrennt sind. Bei gleicher Neigung der Zähne kann diese Zwischenwand wegfallen. Die Hilfskolben 33 bzw. 33' sind hier außerhalb der Achse der, Vorgelegewelle angeordnet und durch zweiarmige Hebel 34 bzw. 34' mit den betreffenden Wellen verbunden. Die Ausbildung dieser Steuerkolben in der gezeigten Form genügt der Forderung, daß axiale Kräfte auf den Steuerkolben durch das Drucköl nicht ausgeübt werden. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Steuervorrichtung dieselbe wie die bereits in Abb. I beschriebene. Reichlich bemessene Verbindungsleitungen 35 zwischen den einander zugeordneten Kammern der Ausgleichskolben sorgen für den geforderten Leistungsausgleich.
• Mit der Erfindung ist es nicht nur möglich, Leistungsgleichheit in den Vorgelegewellen herbeizuführen, sondern auch der einen Vorgelegewelle einen ganz bestimmten größeren Anteil an der Gesamtleistung zuzuweisen als den anderen und hierbei das Leistungsverhältnis während des Betriebes konstant aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck brauchen nur die dem Öldruck ausgesetzten Kolbenflächen der Ausgleichsvorrichtungen im Verhältnis des Sollwertes der zu übertragenden Leistungen bemessen zu werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur Regelung der Leistungsverteilung auf die einzelnen Verzweigungen eines mechanischen Leistungsflusses, unter Verwendung von Zahngetrieben mit schrägen Zähnen, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Leistungsübertragung der Vorgelegewellen auftretende Axialschub durch selbsttätige hydraulische Ausgleichsvorrichtungen aufgenommen wird, die untereinander in Verbindung stehen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen die Teilleistungen führenden Wellen mit Kolben verbunden sind, die in miteinander durch Ausgleichsleitungen verbundenen zylindrischen Kammern umlaufen.
3. 3. Anordnung nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch Steuervorrichtungen, die in Abhängigkeit von den Axialbewegungen der Vorgelegewellen gesteuert werden und den Ölzufluß zu den Druckausgleichvorrichtungen regeln.