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Ausschaltvorrichtung für die Hilfsantriebsmaschine bei Arbeitsmaschinen
mit Haupt- und Hilfsantrieb Zur schnellen Inbetriebsetzung von Hochdruckanlagen,
insbesondere auf Kriegsschiffen, ist es notwendig, während des Anheizens der Kesselanlage
die für den Kesselbetrieb benötigten Hilfsmaschinen, insbesondere Kühlwasserpumpen,
Lüfter, Heizölpumpen, so lange durch einen Hilfsmotor anzutreiben, bis genügender
Dampfdruck vorhanden ist.
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Zur wirtschaftlichen Betriebsführung, insbesondere auf Kriegsschiffen
während der Marschfahrt, die wesentlich geringere Leistungen erfordert als die Gefechtsfahrt,
verwendet man ebenfalls den Antrieb mittels Hilfsmotors, da bei den geringen Leistungen
und kleinen Drehzahlen der Dampfturbinenantrieb der Hilfsmaschinen unwirtschaftlich
wird.
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Für einen solchen Maschinensatz, der aus Arbeitsmaschine, Dampfturbine
und Hilfsmotor besteht, kann beispielsweise für den Hilfsantrieb ein Elektromotor
verwendet werden. Der elektrische Hilfsmotor wird für die Marschfahrtleistung, die
nur einen Bruchteil der größten Leistung beträgt,-bemessen. Zur Erzielung günstigen
Wirkungsgrades, geringer Abmessungen und geringer Gewichte ist -es notwendig, den
für Teillastbetrieb bemessenen elektrischen Hilfsmotor mit höchstmöglicher Drehzahl
zu wählen und letztere durch Drehzahlumformer (Getriebe) an diejenige der Arbeitsmaschine
(z. B. Pumpe, Gebläse) anzupassen. Beispielsweise erfordert eine Kühlwasserpumpe
für Marschfahrt nur 1/l. der .Antriebsleistung, die für Gefechtsfahrt erforderlich
ist. Die zugehörigen Pumpendrehzahlen verhalten sich hierbei etwa wie 3 : x. Würde
nun eine starre Kupplung zwischen elektrischem Hilfsmotor und Arbeitsmaschine vorgesehen,
so müßte der elektrische Hilfsmotor bei Gefechtsfahrt und Turbinenantrieb mit der
dreifachen Drehzahl laufen. Wird der Motor für za = 4ooo/min gewählt, so würde sich
bei Gefechtsfahrt eine Drehzahl von 12 oöo/min ergeben, was einer neunfachen Beanspruchung
der umlaufenden Teile des Hilfsmotors entsprechen würde.
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Den Motor für so hohe Beanspruchung auszuführen ist unzweckmäßig.
Deshalb wird man danach streben, den Hilfsmotor bei Übergang auf Dampfbetrieb, also
bei Übergang von Marschfahrt auf Gefechtsfahrt, abzuschalten. Diese Abschaltung
des Elektromotors selbsttätig vorzunehmen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Wohl sind Anordnungen bekannt, bei denen schnell laufende Elektromotore durch Fliehkraftkupplungen
langsam laufende Elektromotore außer Betrieb setzen. Die Verwendung von Fliehkraftkupplungen
hat jedoch den Nachteil, daß solche Kupplungen Unsicherheit beim Abschalten infolge
Unbestimmtheit der Reibungszahl ,u (Reibung der Ruhe und der Bewegung verschieden,
Wirkung zufälliger Fettung) besitzen und hierdurch keine Gewähr geben, bei bestimmter
gewünschter Drehzahl eine Maschine abzukuppeln. Außerdem besitzen
derartige
Fliehkraftkupplungen erheblich größere Abmessungen und größeres Gewicht als die
weiter unten beschriebene Erfindung. Außer der genannten Schutzwirkung vor zu hohen
Fliehkräften für die drehenden Teile des Hilfsmotors ergeben sich noch folgende
Vorteile Beim Anstellen der Turbine wird deren Anlaufzeit dadurch abgekürzt, daß
der Motor über das Getrieberad schon die Turbine beschleunigt hat. In dem Leistungsbedarf
des leer mitlaufenden Turbinenrades liegt kein schwerwiegender Nachteil, da das
mit Anfahrdrehzahl (etwa ein Drittel der Vollastdrehzahl) umlaufende Turbinenrad
bei dieser Drehzahl nur geringe Pumpverluste aufweist. Beim Anfahren der Turbine
wird keine Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals für den abzustellenden Elektromotor
benötigt. Der Maschinist kann die Dampferzeugung beobachten und braucht bei mehreren
in der gleichen Weise durchgebildeten Hilfsmaschinen (Anordnung gemäß dem Patentanspruch)
nicht jede Turbine einzeln anzulassen, sondern kann Kühlwasserpumpe, Lüfter, Heizölpumpe
durch ein einziges Ventil in der Zudampfsammelleitung der Hilfsmaschinen auf Turbinenbetrieb
nehmen.
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Die Erfindung besteht deshalb darin, daß der nur beim Anfahren der
Arbeitsmaschine oder bei: Teillast den Betrieb übernehmende -Elektromotor mittels
eines an sich für Turbinen bekannten Schnellschlußreglers (labiler Regler) selbsttätig
in Abhängigkeit von der bei der Inbetriebsetzung der Dampfturbine eintretenden Drehzahlsteigerung
von der Arbeitswelle unter Verwendung eines Schaltrelais schlagartig abgekuppelt
wird.
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Auf der verlängerten Welle des Elektromotors i sitzt der Schnellschlußregler
2, der irn. wesentlichen aus einem exzentrischen Schwungring 3 und einer' Feder
q. besteht. Bei einer bestimmten Drehzahl (etwa io°/o über der Vollastdrehzahl des
Elektromotors) überwindet die Fliehkraft des Schwungrings die Federkraft und bringt
den Schwungring 3. zum Ausschlagen. Vermittels des Bolzens 5 wird über das Gelenk
6 und die Stange 7 der Klinkhebel 8 angestoßen, die Klinke g kommt außer Eingriff
und löst den Hebel io aus, der von der Feder ii nach rechts gezogen wird. Die Bewegung
bringt die Zahnkupplung i2 außer Eingriff. Durch Druck auf den Hebel 13 kann die
Klinke g auch von Hand ausgelöst werden.
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Bei der in der Abbildung dargestellten Anlage, die einen- gemeinsamen
Antrieb einer mit dem mittleren Getrieberad gekuppelten, in der Zeichnung nicht
weiter dargestellten Arbeitsmaschine durch eine Dampfturbine und einen Elektromotor
darstellt, wird also bei der Drehzahl n,Tt und Leistung N,1, der Elektromotor die
Arbeitsmaschine antreiben (die Dampfturbine läuft leer mit). Soll die Leistung der
Arbeitsmaschine gesteigert werden, so wird die Dampfturbine zugeschaltet, die Leistung
des Elektromotors fällt nach der gestrichelten Kurve (Abb. 2) ab, bis sie bei der
Drehzahl nu äuf Null herabgesunken ist. Hier löst der Schnellschluß --
die
Kupplung 12 aus, und der Motor wird von dem zugehörigen Getrieberitzel getrennt.
Mit dem Gestänge der Ausrückvorrichtung kann ein Ausschalter 1q. verbunden werden,
der nach dem Ausrücken der Kupplung den Elektromotor vom Netz trennt und stillsetzt.
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Da zwangsläufig mit der Drehzahlsteigerung bei Pumpen -und Gebläsen
auch eine Drucksteigerung des Fördermittels verbunden ist, kann man die vorstehend
erläuterte Abschaltung des Hilfsmotors auch durch einen Druckschalter vornehmen
lassen, der an Stelle des Schnellschlußreglers 2 zu treten hätte.