DE627949C

DE627949C - Vorrichtung zur Beseitigung von Erschuetterungsschwingungen bei Kolbenmaschinen

Info

Publication number: DE627949C
Application number: DEM128061D
Authority: DE
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1934-07-14
Filing date: 1934-07-14
Publication date: 1936-03-26

Description

Zum Ausgleich der Massenkräfte, insbesondere derjenigen der zweiten Ordnung, von Kolbenmaschinen verwendet man Pendel oder Pendelpaare, welche getrennt und unabhängig von der Maschinenwelle angeordnet sind und von der Maschine aus mit entsprechender Drehzahl angetrieben werden. Erfolgt der Antrieb starr, so muß er für die größten auftretenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte bemessen werden; außerdem ist infolge des fortwährenden Wechsels zwischen Beschleunigungen und Verzögerungen der Gang der Antriebsmittel unruhig. Man hilft sich gewöhnlich dadurch, daß man die Ausgleichsvorrichtung elastisch antreibt; dann werden die Antriebsteile wohl bei normalem Betrieb gering beansprucht; auch ist der Gang dabei gewöhnlich befriedigend ruhig. Wenn aber bei schnellem Anfahren oder Stillsetzen oder bei sonstigen außergewöhnlichen Betriebszuständen, z. B. Aussetzern, besonders hohe Beschleunigungen oder Verzögerungen auftreten, kann der Arbeitsbereich der elastischen Zwischenglieder überschritten werden und ihre Anschläge zur Wirkung kommen; dabei treten dann Beanspruchungen auf, die ganz unberechenbar sind, sogar über das bei starrem Antrieb Mögliche hinausgehen und daher leicht zum Bruch eines Antriebsteiles führen können.

Alle diese Nachteile vermeidet man, wenn man gemäß der Erfindung den Antrieb der Schwunggewichte elektrisch vornimmt. Dies kann entweder in der Weise geschehen, daß mit der Maschine selbst ein Synchronstromerzeuger gekuppelt ist, während die Wellen der Schwunggewichte durch Synchronmotoren angetrieben werden. Man kann aber die Übertragung der Maschinenbewegung auf die Wellen der Schwunggewichte auch durch eine elektrische Welle vornehmen, die aus zwei Schleifring-Drehstromasynchronmotoren besteht, welche vom gleichen Netz erregt werden und deren Lauf er parallel geschaltet sind. Das gewünschte Übersetzungsverhältnis z\vi- 4-5 sehen treibender und getriebener Welle läßt sich durch Wahl der Polzahlen erreichen. Dabei ist es gleichgültig, ob jede Welle eines Schwunggewichtspaares durch einen eigenen Motor angetrieben wird oder ob das Paar unter sich mechanisch gekuppelt und beide ■Wellen durch, einen gemeinsamen Motor in Umdrehung versetzt werden. Der elektrische Antrieb stellt eine elastische Kupplung dar, ermöglicht also im Beharrungszustand eine gleichförmige Drehgeschwindigkeit der Schwunggewichte trotz der Schwankungen der Kurbelwellengeschwindigkeit; andererseits nimmt er beim Anfahren und Stillsetzen der Maschine die Schwunggewichte in gewünschter Weise mit. Im Falle besonders starker Beschleunigungen oder Verzögerungen kann nichts zu Bruch gehen. Es kann höchstens das Kippmoment überschritten werden, womit .dann die Motoren außer Tritt fallen. Auch Aufbau, Betrieb und Wartung der ganzen Vorrichtung gestalten sich äußerst einfach, und die Anordnung ist, im Gegensatz

zum mechanischen Antrieb, auch bei 'alten Maschinen nachträglich jederzeit leicht anzubringen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar geben die Abb. ι bis 3 zusammengehörige Ansichten im Aufriß, Grundriß und Seitenriß wieder, während Abb. 4 im Seitenriß eine etwas abweichende Durchbildung des Antriebes erkennen läßt.

Es bedeutet 1 das Gestell der Kolbenmaschine, deren Massenkräfte ausgeglichen werden sollen. In dem Gestell ist die Kurbelwelle 2 gelagert, und an dieser greift in üblicher Weise die hier nicht gezeichnete Treibstange an, mit welcher durch den Kreuzkopf Kolben und Kolbenstange verbunden sind. Die Kurbelwelle 2 ist im hinteren Totpunkt dargestellt. Die vom Triebwerk her-'-° rührenden Massenkräfte erster und zweiter Ordnung sind daher nach rückwärts gerichtet. Zum Ausgleich der Massenkräfte ist ein Schwunggewichtspaar 3-3' in einem Gehäuse 4 __ vorgesehen; die Schwunggewichte laufen um zwei parallele senkrechte Achsen 5-5' im Sinn der eingetragenen Pfeile entgegengesetzt um. (In Abb. 2 sind diese Schwunggewichte der größeren Deutlichkeit halber bei abgehobenem Gehäusedeckel dargestellt.) In der gezeichneten Stellung der Schwunggewichte liegt der Schwerpunkt derselben vor den Mitten der zugehörigen Wellen. Ihre Fliehkraft ist also der Massenkraft des Triebwerkes entgegengesetzt gerichtet und hebt diese bei richtiger Bemessung auf. Durch die besondere Anordnung des Schwunggewichtspaares ist dafür gesorgt, daß die Summe der von ihm ausgeübten Fliehkräfte immer nur in Achsrichtung der Maschine liegt. Je nachdem man das Sehwunggewichtspaartnit einfacher oder doppelter Maschinendrehzahl laufen läßt, kann man damit die Massenkräfte erster oder zweiter Ordnung ausgleichen. Selbstverständlich ist auch die Anordnung zweier Schwunggewichtspaare möglich, von welchen eines die Kräfte erster, das andere diejenigen zweiter Ordnung ausgleicht.

Der Antrieb des in der Zeichnung dargestellten Schwunggewichtspaares geschieht nun in folgender Weise: Mit der Kurbelwelle 2 ist ein Synchronstromerzeuger 6, mit beiden Wellen der Schwunggewichte sind Synchronmotoren J-J' gekuppelt, welche in üblicher "Weise elektrisch zusammenarbeiten. Die Motoren j-j', die Wellen 5-5' und damit die Schwunggewichte 3-3' folgen somit synchron, aber mit einer für den vorliegenden Fall erwünschten Elastizität den Bewegungen der Kurbelwelle, und zwar mit gleicher Drehzahl, wenn die Polzahlen des Stromerzeugers und der Motoren gleich sind (Massenausgleich erster Ordnung), und mit doppelter Drehzahl, wenn die Polzahl der Motoren nur die Hälfte von der des Stromerzeugers beträgt (Ausgleich zweiter Ordnung).

Wie schon oben gesagt, kann man statt des Synchronstromerzeugers und der Synchronmotoren auch durchweg Drehstrom-Asynchronmotoren verwenden, welche vom gleichen Netz erregt und deren Läufer parallel geschaltet werden. Auch in diesem Falle läßt sich das -gewünschte Übersetzungsverhältnis durch entsprechende Wahl der Polzahlen des Motors 6 einerseits und der Motoren J-J' andererseits erreichen.

Eine etwas abweichende Bauart des Schwunggewichtsantriebs ist in der Abb. 4 dargestellt. Hier ist statt der zwei Motoren J-J' nur ein einziger Motor 8 mit horizontaler Achse verwendet, der mittels der Kegelräderpaare 9'io und 9/-10' auf die Wellen 5-5' treibt.

Das Gehäuse 4 kann mit dem Maschinengestell ι auch unmittelbar zusammengebaut werden, oder es können zwischen diesen Teilen Spannstangen vorgesehen werden, um das Fundament von den entstehenden Ausgleichskräften zu entlasten.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Beseitigung von Erschütterungsschwingungen bei Kolbenmaschinen mittels umlaufender Schwunggewichte oder Schwunggewichtspaare, die getrennt von der Maschinenwelle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Schwunggewichte oder der Schwunggewichtspaare von der Kolbenmaschine aus auf elektrischem Wege erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Maschinenwellen Synchronstromerzeuger, mit den Wellen der Schwunggewichtspaare aber Synchronmotoren gekuppelt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch τ, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Wellen der Schwunggewichtspaare von der Hauptmaschine aus durch eine elektrische Welle erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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