DE524399C - Momenten-Maschine - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 6. MAI 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 65 a¹³ GRUPPE

Momenten-Maschine

Zusatz zum Patent 522

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Januar 1930 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 7. April 1929.

Bei. der Momenten-Maschine nach dem Hauptpatent sind zur Beschleunigung und zur Verzögerung der Schwungmassen Turbinen und Zentrifugalpumpen vorgesehen. Diese Maschinen sind für die bei der Momenten-Maschine in Frage kommenden großen Drehzahlschwankungen sehr ungeeignet, da ihr hydraulischer Wirkungsgrad sehr stark mit der Drehzahl abfällt. Ferner besteht bei dieser Anordnung der Nachteil, daß für die Beschleunigung und Verzögerung der Masse zwei getrennte Maschinensätze erforderlich sind.

Gemäß der Erfindung werden zur Beschleunigung und Verzögerung der Schwungmassen einer Momenten-Maschine eine oder mehrere Kolbenmaschinen verwendet, die bekanntlich fast ebenso günstig bei geringen wie bei hohen Umlaufzahlen arbeiten. Diese Kolbenmaschinen, die hydraulisch betrieben werden, können sowohl als Kraft- als auch als Arbeitsmaschinen laufen, so daß die Anordnung einer einzigen Maschine zur Beschleunigung und Verzögerung der Schwungmassen genügt. Zweckmäßig können diese Kolbenmaschine!! mit einem hydraulischen Akkumulator zusammenarbeiten. Die Steuerung der Kolbenmaschinen erfolgt dann derart, daß zur Ausübung eines Momentes in ein und derselben Richtung das Schwungrad von einer maximalen Umlaufgeschwindigkeit

j -j r— J durch Energieabgabe an den

Akkumulator bis zum Stillstand verzögert und dann durch Energieabgabe seitens des Akkumulators nach der anderen Richtung hin bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit

j —r—j beschleunigt wird. Für die Ausübung eines Momentes in entgegengesetzter Richtung erfolgt das Arbeitsspiel im umgekehrten Sinne. Die Kolbenmaschine läuft bei einer Verzögerung des Schwungrades als Pumpe und bei dessen Beschleunigung als Antriebsmaschine, wobei der Akkumulator aufgeladen bzw. entladen wird.

■ In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele für den Antrieb durch Kolbenmaschinen gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

In Abb. ι werden die Schwungräder 1 und 2, die auf der gemeinsamen Welle 3 an-

*) Von dem Patenlsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Hans Gerdien in Berlin-Grunewald und Dr. Hermann Hort in Berlin-Charlottenburg

geordnet sind, von der Kolbenmaschine 4 beschleunigt bzw. verzögert. Dabei arbeitet die Kolbenmaschine 4 unmittelbar auf die Schwungradwelle 3, die in diesem Falle als Kurbelwelle ausgebildet ist.

In den Abb. 2 und 3 erfolgt der Antrieb der Schwungräder 1 und 2 über Zahnradvorgelege 5, 6 von der Kurbelwelle 7 aus. Die Anordnung nach Abb. 2 bewirkt eine C'ber-Setzung ins Langsame, die in Abb. 3 ins Schnelle bzw. umgekehrt, wenn die Kolbenmaschine 4 als Pumpe läuft.

In Abb. 4 ist dann noch eine besonders zweckmäßige Ausführungsform für den Fall dargestellt, wo die Momenten-Maschine nur geringes Gewicht und wenig Raum beanspruchen darf, beispielsweise bei ihrer im Hauptpatent beschriebenen Anordnung als Stabilisator auf Schiffen. Die Schwungmassen sind zu einem Schwungring 7 vereinigt, der an seinem Außenrand auf Rollen 8 gelagert und geführt ist. Der Schwungring 7 wird über eine an seinem Innenrand angebrachte Verzahnung 9 über geeignete Ritzel ι ο von der Welle 11, auf welche die Kolbenmaschinen arbeiten, angetrieben. Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 erfolgt der Antrieb der Welle 11 durch jeweils zwei parallel zu der Welle 11 angeordnete Maschinen 12 und 13, deren Kolbenstangen 12' und 13' in bekannter Weise gegen eine schräg auf der Welle 11 befestigte Druckscheibe 14 arbeiten. Es sind mehrere, beispielsweise vier solche Maschinensätze gleichmäßig auf den Umfang des Schwungringes verteilt. Diese Anordnung hat den Vorteil gleichmäßiger und geräuschloser Momentübertragung. Die Innenverzahnung bietet weiter den Vorteil, daß die Reaktionsmomente der umlaufenden Pumpenmassen sich mit den Reaktionsmomenten des Schwungrades zusammenzählen. Zur Erzielung einer großen Momentenwirkung ist es überhaupt zweckmäßig, ein oder sogar mehrere Übertragungsgetriebe zwischen Schwungrad und Antriebsmaschine einzuschalten und so ein größtmögliches Verhältnis zwischen den Trägheitsmomenten von Schwungrad und Antriebsmotor zu erhalten. Das Schwungrad läuft dann als Langsamläufer und der Antriebsmotor als Schnellläufer. Die Steuerung der Pumpen kann in bekannter Weise durch Stampf- oder Schlingerwinkelgeschwindigkeitsmesser erfolgen, die Solenoide einschalten, welche die für ^fgewohnlich durch Federkraft in ihrer Mittelstellung gehaltenen - hydraulischen Steuerschieber aus dieser Mittelstellung herausbewegen und dadurch die Kolbenmaschine!! erfindungsgemäß so steuern, daß sie sowohl in Rechtsumlaüf als auch in Linksumlauf versetzt werden und beispielsweise während c iner vollen Schlingerbewegung zweimal als Pumpe und zweimal als Motor laufen. Betrachtet man etwa die Bewegung der rechten Bordseite des Schiffes von dem Augenblick 6j an, wo diese ihre tiefste Lage hat, so werden die Kolhenmaschinen bis zu dem Zeitpunkt, wo die rechte Bordseite durch ihre Horizontallage schwingt, so gesteuert, daß sie als Pumpen laufen und dabei die Schwungmassen 7c von —η Umdrehungen in der Minute bis zum Stillstand abbremsen; darauf werden die Kolbenmaschinen bis zu dem Augenblick, wo die rechte Bordseite ihre höchste Lage erreicht, als Motor laufen und dabei die 7; Schwungmassen in der entgegengesetzten Drehrichtung bis auf -j- η Umdrehungen in der Minute beschleunigen. Sobald die Schlingerbewegung umkehrt, werden die Kolbenmaschinen wieder so gesteuert, daß sie als 8< Pumpen laufen und die Schwungmassen bis zu dem Augenblick, wo die rechte Bordseite durch die Horizontallage zurückschwingt, bis zum Stillstand abbremsen. Im letzten Viertel der Schlingerp er io de laufen die KoIb enma- 8, schinen dann wieder als Motoren und beschleunigen die Schwungmassen von Null bis auf —/ζ Umdrehungen in der Minute. Während der ersten Hälfte der betrachteten Schlingerperiode wird also die Umdrehungs- g zahl der Schwungmassen von — η Umdrehungen in der Minute auf -f- ti Umdrehungen in der Minute verändert und dabei, wenn die Verzögerung und Beschleunigung konstant war, ein konstantes Drehmoment in ein und derselben Richtung auf den Schiffskörper ausgeübt, während in der darauffolgenden zweiten Hälfte der betrachteten Schlingerperiode ein Drehmoment in entgegengesetzter Richtung auf den Schiffskörper ausgeübt wird, n

Als hydraulische Akkumulatoren kommen bei Anordnung solcher Momenten-Maschinen auf Schiffen vorzugsweise Windkesselakkumulatoren in Betracht, während in anderen Fällen natürlich auch Gewichtsakkumulatoren Verwendung finden können.

Bei Verwendung solcher Momenten-Maschinen zur Stabilisierung von Schiffen müssen diese bei verschieden starkem Seegang Momente sehr verschiedener Größe ausüben. Diesem Erfordernis kann dadurch Rechnung getragen werden, daß. der mittlere Druck im hydraulischen Akkumulator bei schwerer See durch eine zu diesem Zweck vorgesehene Pumpe erhöht und bei ruhiger See durch Ablaßventile erniedrigt wird. Dadurch ist allerdings ein Energieaufwand bedingt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 könnte man sich aber bei gleichbleibendem Druck im Akkumulator dem jeweiligen See- 1 gang dadurch anpassen, daß die Scheibe, gegen welche die Kolben arbeiten, in vor-

schieden starker Neigung zur Wellendrehachse einstellbar wäre, wodurch der Hub der Maschinen verändert würde.

Bei Verwendung der in Abb. 4 dargestellten Anordnung auf Schiffen kann der Hohlraum des Schwungringes, der wegen der erforderlichen Schwungmomente natürlich sehr groß wird, als Durchgangsraum oder auch für andere Zwecke nützlich verwendet werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Ausübung von Drehmomenten auf um feste oder veränderliche Achsen drehbare Massen in der einen oder der anderen Richtung nach Patent 522 543, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung bzw. zur Verzögerung der auf diesen Massen drehbar gelagerten Schwungmassen hydraulisch betriebene Kolbenmaschinen vorgesehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Beschleunigung der Schwungmassen als Kraftmaschinen und bei Verzögerung der Schwungmassen als Arbeitsmaschinen laufenden Kolbenmaschinen mit hydraulischen Akkumulatoren zusammenarbeiten.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kolbenmaschinen zur Beschleunigung bzw. Verzögerung eines zwischen Laufrollen geführten Schwungringes vorgesehen sind, wobei diese Maschinen zweckmäßig symmetrisch am Umfang des Schwungringes verteilt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die einander gegenüberliegenden der auf den beiden Seiten des Schwungringes angeordneten Maschinen auf eine gemeinsame Übertragungswelle arbeiten.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Schwungringes über eine Innenverzahnung erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausübung eines Momentes in dem jeweiligen Sinne durch die Veränderung der Umlaufzahl der Schwungmassen von -J- 11 Umdrehungen in der Minute auf —11 Umdrehungen in der Minute oder umgekehrt erfolgt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über ein oder mehrere Zwischenvorgelege erfolgt, derart, daß die Kolbenmaschinen als Schnelläufer und das Schwungrad als Langsamläufer ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen