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Vorrichtung zur Verhütung von Wellenbrüchen Das Patent 494 581 betrifft
eine Vorrichtung zur Verhütung von Wellenbrüchen, hervorgerufen durch Resonanzschwingungen
von auf der Welle gelagerten Massen. Hierbei ist die Welle im Knotenpunkt oder in
den Knotenpunkten der Schwingungen unterteilt und durch positiv wirkende, rotierende
Flüssigkeitspumpen gekuppelt, deren die Druckräume sperrende Ventile so belastet
sind, daß sie erst bei Überschreiten eines Druckes öffnen, der etwas höher liegt
als der dem größten, ohne Berücksichtigung von Dreh-Schwingungen auftretenden Drehmoment
entsprechende Druck, so daß die Kupplung außerhalb des Bereiches kritischer Drehzahlen
als starre Kupplung wirkt.
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Gemäß der Erfindung erfolgt die Kraftübertragung zwischen den Förderorganen
(Kolben) und der die Bewegung derselben bewirkenden Exzenter- oder Kurvenscheibe
in der Weise, daß die Förderorgane unter dem Einfloß einer äußeren Rückholkraft,
z. B. eines im Flüssigkeitssammelraum herrschenden Überdruckes, kraftschlüssig mit
der Scheibe in Eingriff stehen.
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Diese Einrichtung bietet neben dem Vorzug der Einfachheit die Möglichkeit,
die Kupplung als ausrückbare Kupplung auszubilden. Der hierdurch erzielte Vorteil
kommt vor allem zur Geltung bei der üblichen Anordnung von mehrzylindrigen Antriebsmaschinen
in Verbindung mit irgendwelchen Arbeitsmaschinen, bei welcher in den meisten Fällen
der Knotenpunkt der Hauptschwingung in der Nähe des Kupplungsflansches der Kurbelwelle
liegt. In Abb. r ist eine sechszylindrige Maschine, welche eine DynamoD oder eine
andere auf der Welle festsitzende Masse antreibt, schematisch zur Darstellung gebracht.
S ist das, Schwungrad der Antriebsmaschine; der Linienzug X zeigt den Verlauf der
Schwingungsform mit den Schwingungsausschlägen A. Der Knotenpunkt K der Hauptschwingung
liegt dicht bei dem Schwungrad, d. h. an der Stelle, an welcher sich zumeist der
Kupplungsflansch der Kurbelwelle befindet.
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Um nun bei der erfindungsgemäßen Ausführung die angetriebene Maschine
von. der treibenden Maschine abkuppeln zu können, ist es lediglich erforderlich,
die Rückholkraft, welche die Förderorgane der Pumpe gegen die Exzenter- oder Kurvenscheibe
drückt, auszuschalten, so daß die Förderorgane in ihren äußeren, durch die Exzenter-
oder Kurvenscheibe unbeeinflußten Stellungen verbleiben.
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Die beiliegenden Abb. a bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes,
und zwar
Abb.2 eine Ausführungsform im Querschnitt, Abb. 3 einen
Axialschnitt zu Abb. 2, Abb. q. eine zweite Ausführungsform in Teilansicht, Abb.5
eine dritte Ausführungsform im Axialschnitt, Abb.6 eine vierte Ausführungsform in
Teilansicht.
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Gemäß Abb. 2 und 3 trägt der Wellenteil a eine Exzenterscheibe zt,
auf welcher die Kolben f der sternförmig angeordneten Zylinder e mit Rollen o aufsitzen.
Das Gehäuse c, in welchem die Zylinder c befestigt sind, ist durch Wellenteil b
getragen. In dem Zylinderdeckel befindet sich je ein federbelastetes, nicht gesteuertes
Ansaugventil i und ein Auslaßventil k. Die Zylinderdeckel sind durch Leitungen 1
miteinander verbunden, wodurch ein gemeinsamer Sammelraum geschaffen wird. Dieser
Sammelraum sowie die Zylinderräume zwischen Kolben und Zylinderdeckel sind mit einer
Flüssigkeit (z. B. Schmieröl) gefüllt. Die Federn der Druckventile h sind so stark
gespannt, daß diese sich erst bei einem Druck öffnen, der höher ist als der dem
größten zu übertragenden Drehmoment entsprechende Druck. Bei Drehung des Wellenteiles
a nehmen daher die Kolben f die Zylinder e und damit das Gehäuse und die mit letzteren
verbundene Welle b mit, solange das durchgeleitete Drehmoment einen Höchstbetrag,
welcher durch die Spannung der Federn der Druckventile h genau bestimmt ist, nicht
überschreitet, so daß bis zu diesem Druck die Wellen a und b praktisch starr miteinander
gekuppelt sind. Wird infolge von Massenschwingungen der Höchstbetrag des durchzuleitenden
Drehmomentes überschritten, so werden die Druckventile k geöffnet und Exzenterscheibe
zt erfährt eine Verdrehung gegenüber den Zylindern, beispielsweise in der angedeuteten
Pfeilrichtung. In diesem Fall fördern die rechts von der senkrechten Mittellinie
(Abb. 2) liegenden Kolben f kraftschlüssig nach außen. Die links von der senkrechten
Mittellinie liegenden Kolben hingegen, die sich im entsprechenden Verhältnis einwärts
bewegen müssen, werden von der Exzenterscheibe nicht zwangsläufig mitgenommen, wie
dies bei den durch Pleuelstangen am Kurbelzapfen angelenkten Kolben des Hauptpatentes
der Fall war; die Rückführung dieser Kolben erfolgt vielmehr kraftschlüssig dadurch,
daß in den Saugräumen 1 ein Druck herrscht, der ausreicht, um die Reibungswiderstände
der Kolben, den Strömungswiderstand der Flüssigkeit, die bei der Drehung von den
Kolben ausgeübte Fliehkraft und die Beschleuni= gungskräfte zu überwinden, so daß
die Kolben jeder Bewegung des Exzenters folgen müssen, ohne daß die Rollen o den
Kontakt mit diesem verlieren. Die Entkupplung der Wellenteile a und b kann somit
auf einfache Weise dadurch bewerkstelligt werden, daß man den Druck aus dem Raum
l abläßt und irgendwelche Absperrorgane in den Kompressionsräumen der Zylinder e,
z. B. die Ventile i, mittels gemeinsamen Antriebes offen hält; dann bleiben die
sämtlichen Kolben, sofern die Zylinder mit dem treibenden Teil der Welle in Verbindung
stehen, infolge der Zentrifugalkraft in ihren äußersten Stellungen, so daß die Exzenterscheibe
7t nicht mitgenommen wird. Ist die Kraftübertragung umgekehrt, d. h. ist Welle a
mit den Exzenter n der treibende Teil, so sind Zugfedern p vorzusehen, welche die
Kolben in ihre äußersten Stellungen ziehen; die Zylinder bleiben dann stehen, während
die Exzenterscheibe, ohne Widerstand zu finden, weiter umläuft.
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An Stelle von Exzenterscheiben könnerx auch, wie aus Abb. q. ersichtlich,
Kurvenscheiben r mit mehreren Nocken verwendet werden. Der Einfachheit halber sind
in dieser Abbildung nur die Laufrollen o der Kolben eingezeichnet; die übrigen Teile,
wie Kolben, Zylinder, Ventile usw., bleiben gegenüber der Anordnung der Abb. 2 und
3 unverändert.
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Gemäß Abb. 5 liegen die Achsen der Zylinder e parallel zur Wellenachse.
Die Kraftübertragung von dem Wellenteil a auf die mit dem Wellenteil b verbundenen
Zylinder erfolgt durch eine zur Wellenachse geneigte Scheibe s, deren Flächen eben
ausgebildet sind, so daß an Stelle von Laufrollen Gleitstücke t für deal
Antrieb der Kolben f treten können. Die Wirkungsweise dieser Ausführung ist
die nämliche wie die an Hand der Abb.2 und 3 beschriebene. Bei einer Bewegung zwischen
der mit dein Wellenteil a. verbundenen Scheibe s und dem Gehäuse c, das mit den
Zylindern vereinigt und auf der Welle a drehbar gelagert ist, müssen sich die Kolben
f in den Zylindern bewegen. Dies ist gemäß den obigen Ausführungen erst dann möglich,
wenn der durch die Kolben hervorgerufene Flüssigkeitsdruck so groß ist, daß die
federbelasteten Druckventile k geöffnet werden. Der Unterschied gegenüber der Ausführung
nach Abb.2 besteht darin, daß die bei der Rotation durch die Kolben hervorgerufenen
Fliehkräfte rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung der Kolben wirken und von den Zylinderwandungen
aufgenommen werden. Der Überdruck in dem Sammelraum l kann daher um den Betrag der
Fliehkräfte geringer gehalten werden. Durch Zugfedern p oder in sonst geeigneter
Weise kann auch hier dafür gesorgt werden, daß bei Abschalten
des
Flüssigkeitsdruckes im Saugraum Z und gleichzeitiger Entlastung der Druckräume der
Zylinder die Kolben in die äußerste Stellung gebracht werden, in welcher sie außerhalb
des Bereiches der Scheibe s liegen.
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An Stelle einer schrägen Scheibe mit ebenen Flächen kann, wie aus
A.bb. 6 ersichtlich, auf der Mantelfläche eines Zylinders eine mehrfach gekrümmte
Kurve Verwendung finden, wobei die Kolben mit Rollen versehen sein müssen.