DE712858C

DE712858C - Gear drive machine with two or more pressure stages, each consisting of two gear runners

Info

Publication number: DE712858C
Application number: DEE50813D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Brauer; Rudolf Schlotter
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1938-02-13
Filing date: 1938-02-13
Publication date: 1941-10-27

Description

Zahnradkraftmaschine mit zwei oder mehreren aus je zwei Zahnradläufern bestehenden Druckstufen Die Erfindung geht von Zahnradkraftinaschinen mit zwei oder mehreren aus je zwei Zahnradläufern bestehenden Druckstufen aus, bei welchen die Einlässe der NiMerdruckstufen mit Anzapfstellen an den Gehäuseumfängen der Hochdruckstufe oder der nächsthöheren Druckstufe durch Kanäle verbunden'sind. Gegenüber der reinen Verbundairordnung, bei welcher der Auslaß der ersten Stufe mit dem Einlaß der zweiten Stufe verbunden ist, haben die mehrstufigen Zahnraidmotoren mit Anzapfstellen für den Einlaß der Niederdruckstufen. in den Ge- häusewänden zwischen dem Einlaß und Auslaß der Hochdruckstufe den Vorteil, daß die Läufer der Niederdruckstufe nicht größer als die der Hochdruckstufe zu sein brauchen, damit die Stufenleistung überhaupt eine -Mehrleistung bei' gleichem Treibmitielaufwand bringt. Sieht man von Luftverlusten durch Undichtigkeiten ab und nennt man',in = b : a das Verhältnis von dem sekundlichen Schluckvolumen der zweiten Stufe b zum sekundlichen Schluckvolumen der ersten Stufe a, so erhält man den größten Leistungsgewinn aus der Stufenschaltung bei der reinen Verbundwirkung für den Wert m: während bei der Speisung der Niederdruckstufe aus Anzapfstellen der Gehäusewand der Hochdruckstufe die beste Leistung bereits bei einem Werte m = - i erhalten wird. Hierbei ist pl : pa das Verhältnis des Betriebsdruckes pl zum äußeren Luftdruck pa und wird im folgenden mit c bezeichnet. Mit dem Werte mt = i (a = b) wird bei der Verbundschaltung bei allen überdrücken überhaupt keine Mehrleistung erzielt, während sich die Gesamtleistung bei der -Anzapfschaltung noch wie zu der Leistung der ersten Stufe verhält, also wenigstens für alle Werte von Ic >:2 Mehrleistung ergibt. In untertägigen Betrieben des Bergb-,mes stehen meistens Betriebsdrücke von 3 bis 5atü zur Verfügung, denen c-Werte von 4 bis 6 entsprechen. Die Mehrleistung ist bei, Bestverhältnissen (liz I bis 1,45 für d94 Anzapfbetrieb bzw. IM 2 bis :2,45 bei Verbundschaltun,-) höchstens 133 bis 142 1/0 der' ersten Stufe für beide Betriebsarten, Die Bestleistung liegt somit unterhalb der bei Einzelbetrieb lleider Stufen, also bei reiner Parallelschaltung erreichbaren Leistung, denn diese ist das (m + i) fache der Leistung der ersten Stufe, al ' so das Zwei- bis Zweieinhalbfache. Nun liegen vielfach Betriebsverhältnisse vor, welche ein hohes Anfahrmoment des Motors und eine geringe Dauerleistung verlangen, beispielsweise beim Antrieb von stetigen Förderern, wie Band- oder Kratzförderern. Hierfür sind Motoren erwünscht, welche ein Anfahrrnornent von wenigstens dem doppelten Betriebsdrehmoment haben.Gear power machine with two or more pressure stages, each consisting of two gear runners The invention is based on gear power machines with two or more pressure stages, each consisting of two gear runners, in which the inlets of the lower pressure stages are connected to taps on the circumference of the housing of the high pressure stage or the next higher pressure stage through channels . Compared to the pure composite air arrangement, in which the outlet of the first stage is connected to the inlet of the second stage, the multi-stage toothed motors have taps for the inlet of the low-pressure stages. in the overall high-pressure stage häusewänden the advantage between the inlet and outlet, that the rotor of the low pressure stage than that of the high-pressure stage need not be larger, so that the stage power at all brings a -Mehrleistung at 'the same Treibmitielaufwand. If one disregards air losses through leaks and calls' in = b: a the ratio of the secondary absorption volume of the second stage b to the secondary absorption volume of the first stage a, then one obtains the greatest performance gain from the stage switching with the pure composite effect for the Value m: while when the low-pressure stage is fed from taps on the housing wall of the high-pressure stage, the best performance is already obtained at a value of m = - i. Here is pl : pa the ratio of the operating pressure pl to the external air pressure pa and is referred to below as c. With the value mt = i (a = b) , no additional power at all is achieved with the compound circuit at all overpressures, while the total power with the tap circuit is still the same is related to the performance of the first stage, i.e. at least for all values of Ic>: 2 results in additional performance. In underground mining operations, operating pressures from 3 to 5atü are usually available, to which c values from 4 to 6 correspond. The extra power is at " best ratios" (liz I up to 1.45 for d94 tapping operation or IM 2 up to: 2.45 for compound switching, -) at most 133 to 142 1/0 of the 'first stage for both operating modes. The best power is thus below the power that can be achieved with individual operation of lousy levels, i.e. with pure parallel connection, because this is (m + i) times the power of the first Stage, al 'so two to two and a half times. There are now many operating conditions that require a high starting torque of the motor and a low continuous output, for example when driving continuous conveyors, such as belt or scraper conveyors. For this purpose, motors are desired which have a starting torque of at least twice the operating torque.

Nach der Erfindung werden nun die Druckstufen von Zahnradkraftmaschinen, bei welchen die Einlässe der Niederdruckstufen mit Anzapfstellen an den Gehäusewänden der Hochdruckstufe verbunden sind, dadurch parallel geschaltet, daß den Niederdruckstufen zusätzliches Hochdrucktreibmittel durch einen von dem Einströnikanal der Hochdruckstufe abzweigenden und mit einem Hahn verschließbaren Kanal zugeführt wird, während der Auslaß der Hochdruckstufe wie derjenige der Niederdruckstufe ständig in unmittelbarer Verbindung mit der Außenluft bleibt. Durch einfaches öffnen des Hahnes werden die Einlässe beider Stufen mit Frischluftdruck beaufschlagt, so daß beiden Stufen das ganze Druckgefälle zwischen dem Frischluftdruck und dein äußeren Luftdruck zur Verfügung steht.According to the invention, the pressure stages of gear engines, in which the inlets of the low-pressure stages with taps on the housing walls the high pressure stage are connected, thereby connected in parallel that the low pressure stages additional high pressure propellant through one of the single flow duct of the high pressure stage branching and closable with a tap channel is supplied during the The outlet of the high pressure stage, like that of the low pressure stage, is always in the immediate vicinity Connection with the outside air remains. By simply opening the tap, the Fresh air pressure is applied to the inlets of both stages, so that both stages have the entire pressure gradient between the fresh air pressure and your external air pressure is available stands.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die .Leistung rnebrstufiger Maschinen mit um- laufenden, auf parallelen Wellen sitzenden Kolbenpaaren und reiner Verbundschaltung dadurch zu beeinflussen, daß mit Hilfe eines Ventils die zweite Stufe unmittelbar beauf - schlagt wird oder mehrere solcher Beaufschlagungsventile bei vielstufigen Maschinen für die dritte oder für noch weitere S tufen vorgesehen werden. Hierbei wird aber nicht nur die zweite Stufe unmittelbar mit Frischluft beaufschlagt, sondern infolge der Verbundschaltung auch der Auslaß der ersten Stufe, so daß die erste Stufe kein Druckgefälle mehr hat, sondern in dem verhältnismäßig- dichten Frischluftmittel leer umläuft. Zur richtigen Parallelschaltung aller Stufen wäre erforderlich, vor dein Beaufschlagen der nachgeschalteten Stufen mit Frischluftdruck die Verbundleitungen abzusperren und di(# Auslässe aller Stufen nur mit der freien Un-1-gebung zu verbinden. Eine derartige bisher »icht vorgeschlagene Schaltung ist aber ziein-41d# umständlich.It has already been proposed to influence the .Leistung rnebrstufiger machines with environmentally running on parallel shafts seated piston pairs and pure compound connection characterized in that the second stage immediately beauf with the aid of a valve - will beat or more such Beaufschlagungsventile with multistage machines for be provided for the third tufen further south or. In this case, however, not only the second stage is directly exposed to fresh air, but also the outlet of the first stage as a result of the interconnection, so that the first stage no longer has a pressure gradient, but runs empty in the relatively dense fresh air medium. For the correct parallel connection of all stages, it would be necessary to shut off the composite lines before applying fresh air pressure to the downstream stages and to connect the outlets of all stages only to the free area # laborious.

Nach der Erfindung wird aber die volle Varallelschaltung bereits durch die einfache Zuführung von zusätzlicher Frischluft zum Einlaß der Niederdruckstufen bei der Schaltung mit Anzapfstellen erreicht.According to the invention, however, the full Varallel circuit is already through the simple supply of additional fresh air to the inlet of the low pressure stages achieved in the circuit with taps.

Indem man die Frischluftzufuhr zu den nachgeschalteten Stufen (Niederdruckstufen) durch unvollständiges öffnen des Hahne.# und georebenenfalls auch des Hauptstenen"eiitils im Betriebszustande drosselt, erhält man einen Motor, we'lcher selbsttätig beim Anlauf das ,größtmögliche Anfahrmoment hergibt.By reducing the supply of fresh air to the downstream stages (low pressure stages) due to incomplete opening of the tap throttles in the operating state, you get a motor, which is automatic when Start that gives the greatest possible starting torque.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei Zahnradkraftmaschinen, bei welchen die Läufer verschiedener Druckstufen auf gemeinsamen Wellen sitzen, die NieAerdruckstufe auf zwei Läuferpaare verteilt, welche beiderseits der Hochdruckstufe derart angeordnet sind, daß die Anzapfstelle des einen Hochdruckläufers mit dem Einlaß der einen Niederdruckstufenhälfte, die Anzapfstelle des anderen Hochdruckläufers mit dem Einlaß der anderen Hälfte verbunden ist und die beiden von dem Einlaf.) der Hochdruckstufe nach den Einlässen der Niederdruckstufenhälften führenden Zweigkanäle in ihrcin Durchflußquerschnitt regelbar sind. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Führung der Verbindungskanäle und eine größere Regelfähigkeit, weil ja nach Bedarf nur der eine oder beide Niederdruckteile für (las Anfahren parallel geschaltet zu werden brauchen. Außerdem beschränken sich Jie Undichtigkeitsverluste der Wellenlagerungen nur auf die Durchführung in der -Niederdruckstufe nach außen.According to a further feature of the invention is in gear machines, in which the runners of different pressure levels sit on common shafts, The low pressure stage is distributed over two pairs of runners, which are on both sides of the high pressure stage are arranged such that the tap of a high pressure rotor with the Inlet of one low-pressure stage half, the tapping point of the other high-pressure rotor connected to the inlet of the other half and the two from the inlet.) branch channels leading from the high pressure stage to the inlets of the low pressure stage halves are adjustable in their flow cross-section. This arrangement enables a simple Management of the connection channels and greater ability to regulate, because yes as required only one or both low-pressure parts for (read start-up connected in parallel to will need. In addition, leakage losses in the shaft bearings are limited only to the implementation in the low pressure stage to the outside.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführmigsel beispielen. Die Abb.- i und 2 zeigen in schematischer Darstellung die zwei Schaltstellungen einer zweistufigen, umsteuerbaren Zahnradkraftmaschine nach der Erfindung. Die :VJb. 3 zeigt einen die Läuferachsen enthaltenden Längsschnitt durch eine zweistufige Maschine. Die Abb. 4 und 5 zeigen in Ansicht und Querschnitt einen bei der Schaltung nach den Abb. i und 2 verwendbaren Schieber. D;e Abb- 6 zeigt eine zweistufige Maschine mit einer auf zwei Länferpaare verteilten Nieder_ druckstufe.Further advantages emerge from the following description of examples. Figs. 1 and 2 show a schematic representation of the two switching positions of a two-stage, reversible gear motor according to the invention. The: VJb. 3 shows a longitudinal section containing the rotor axes through a two-stage machine. Fig. 4 and 5 show a in the circuit of Figures i and 2 usable slide. In elevation and cross-section. The figure 6 shows a two-stage machine with a low-pressure stage distributed over two pairs of länfer.

In den Abb. i und :2 sind wegen der besseren Übersicht die Läuferpaare der einzelnen Stufen untereinander dargestellt, wä-hrend sie in den Abb. 3 und 6 nebeneinander auf einem Wellenpaar angeordnet sind, Den Läufern - und 4 der ersten Stufe (Abb. i) wird bei 5 die Druckluft oberhalb des Zahneingriffs zugeführt. Bei dem durzli .die eingezeichneten Pfeile 6 angegebenen Drehsinn wird die in den Zahnlücken ei#lp2,schlossene Druckluft an den Anzapfstellen 7 vorbeigeführt und über die Kanäle 8 und 9 und über den Drehschieberkanal io in den Einlaß ii der zweiten Stufe geleitet, wobei si sich nach Maßgabe der hierdurch beding' ten Volumenvergrößerung entspannt, aber immer noch Überdruck gegenüber dem äußeren Raum behält und daher Arbeit an die Läufer 12 und 13 der zweiten Stufe abgeben kann.In Figs. I and: 2, the rotor pairs of the individual stages are shown one below the other for a better overview, while in Figs. 3 and 6 they are arranged next to one another on a shaft pair, the rotors - and 4 of the first stage (Fig. i) at 5, the compressed air is supplied above the tooth engagement. In the direction of rotation indicated durzli .die drawn arrows 6 , the compressed air closed in the tooth gaps ei # lp2, is led past the taps 7 and passed through the channels 8 and 9 and the rotary valve channel io into the inlet ii of the second stage, whereby si is relaxed in accordance with the resulting increase in volume, but still maintains overpressure in relation to the outer space and can therefore deliver work to the runners 12 and 13 of the second stage.

In den Gehäusezwickeln zwischen den Läufern sind als Umsteuerorgane zylindrische Drehschieber 14, 15 mit parallei zu den Läuferwellen gerichteten Achsen eingebaut, welche mit je zwei gleichartigen T-Schlitzen für die beiden Stufen versehen sind. Die Drehschlitze je-des Drehschiebers können dabei im Ouerschnitt gleich liegen (Abb. 4). In der inAb. i gezeigten Stellung verbinden auf der Gehäuseoberseite die T-Schlitze in der ersten Stufe den Frischluftkanal 16 mit dem Einlaß 5, in der zweiten Stufe den Mitteldruckkanal 9 mit *dem Einlaß i i, während auf der Gehäuseunterseite der Auslaßkanal 18 der ersten Stufe mit dem AusIaß ig und der Auslaßkanal 2o der zweiten Stufe mit dem Auslaß 21 verbunden ist. Zum Anlassen können beide Stufen in beiden Drehrichtungen parallel geschaltet werden, indem ein in dem Überströnikanal 22 zwischen dem Einlaß 5 und dem Entnahmeraum 7 angeordneter Hahn 23 geöffnet wird bzw. der Hahn 24 in dem Gberströnikanal 25 für die andere Drehrichtung. In Abb. 2 sind die Drehschieberquerschnitte in der für die umgekehrte Laufrichtung erforderlichen Stellung gezeigt. Jedem T-Querschnitt ist ein Zeiger 26, 27 zugeordnet, welcher die Schaltbewegung aus der einen in die andere Stellung verdeutlicht.Cylindrical rotary slides 14, 15 with axes directed parallel to the rotor shafts, which are each provided with two similar T-slots for the two stages, are installed as reversing elements in the casing spandrels between the rotors. The rotary slots of each rotary valve can be the same in the cross-section (Fig. 4). In the Fig. i position on the upper side of the housing the T-slots in the first stage connect the fresh air duct 16 with the inlet 5, in the second stage the medium pressure duct 9 with the inlet ii, while on the lower side of the housing the outlet duct 18 of the first stage with the outlet ig and the outlet channel 2o of the second stage is connected to the outlet 21. For starting, both stages can be switched in parallel in both directions of rotation by opening a valve 23 located in the overflow channel 22 between the inlet 5 and the extraction space 7 or the valve 24 in the Gberströn channel 25 for the other direction of rotation. In Fig. 2 the rotary valve cross-sections are shown in the position required for the reverse direction of travel. Each T-cross section is assigned a pointer 26, 27 , which illustrates the switching movement from one position to the other.

In der Abb. 3 sind die zwischen den Läuferpaaren -, 4 und 12, 13 angeordneten Trennwände 37 von etwa gleichen Außendurchrnessern wie die Läufer mit diesen zugleich in das Gehäuse eingesetzt -und durch radia,1 von außen eingeschraubte Stifte38 gegen Längsverschiebung und Verdrehung festgehalten.In Fig. 3 , the partition walls 37 , arranged between the rotor pairs, 4 and 12, 13, with approximately the same outer diameter as the rotor, are inserted into the housing at the same time - and held in place against longitudinal displacement and rotation by radia, 1 from the outside screwed in pins 38.

In der Abb.6 sind drei Läuferpaare -lo, 41, 42 auf gleichen Wellen i und 2 nebeneinander angeordnet, von denen das mittlere, 41, als erste Druckstufe und die beiden äußeren, 40 Und 42, als zweite Druckstufe dienen. Die linke Anzapfstelle der ersten Stufe ist durch einen Kanal 47 mit dein Einlaß der oberen, die rechte mit dem des unteren Lätiferpaares 4.2 durch den Kanal 46 verbunden. Ferner ist je eine Zweigleitung 43, 44 zwisehen dem Frischlufteinlaß 16 und der zweiten Stufe vorhanden, welche enger als die üb,rigen Kanäle und mit einstellbaren Drosselschrauben 45 versehen ist. Man kann null die Zweigleitung dauernd auf einen Durchfluß einstellen, - welcher beim Anfahren wenig Druckabfall, dagegen bei Elcr Betriebsdrehzahl einen Druckabfall ergibt, welcher dein Druckunterschied beider Stufen etwa gleichkommt. Die Anordnung der zweiten Stufe in zwei Räumen jo und 42 beiderseits der ersten Stufe 41 hat den Zweck, die Undichtigkeitsverluste auf den Austritt der Wellen aus der Niederdruckstufe zu beschränken.In Figure 6, three pairs of rotors -lo, 41, 42 are arranged side by side on the same shafts i and 2, of which the middle one, 41, serves as the first pressure stage and the two outer ones, 40 and 42, serve as the second pressure stage. The left tap of the first stage is connected by a channel 47 to the inlet of the upper, the right to that of the lower Lätiferpaares 4.2 through the channel 46. Further, depending on a branch line 43, 44 to the fresh air inlet 16 and the second stage zwisehen present, which is narrower than the concert, and ring channels provided with adjustable throttle screw 45th The branch line can be permanently set to zero at a flow rate - which results in little pressure drop when starting up, but at operating speed a pressure drop which is roughly equal to the pressure difference between the two stages. The arrangement of the second stage in two rooms jo and 42 on both sides of the first stage 41 has the purpose of limiting the leakage losses to the exit of the waves from the low-pressure stage.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Gear drive machine with two or more pressure stage parts, each consisting of two gear wheel rotors, in which the inlets of the low pressure stages are connected to taps on the housing parts of the high pressure stage through channels -1e.1, characterized in that the _N, low pressure stages additional high pressure propellant through one of The duct (5-) branching off the inflow duct of the high pressure stage and closable with a tap (2-3) is supplied, while the outlet of the high pressure stage and that of the low pressure stage remain in direct contact with the outside air.

2. Gear engine according to claim i, in which the runners of different pressure levels on common Shafts and the halves of the split "Zliederdrucl, zstufe on both sides of the high pressure stage are arranged, characterized in that the tapping point of a high-pressure rotor with the inlet of one low-pressure half, the tapping point of the other high-pressure rotor is connected to the inlet of the other low pressure half. and the two of that Inlet of the high pressure stage below the inlet valve (16) after the inlets of the Low-pressure halves leading branch channels in their Durchflußfluerschnitte independently are controllable from each other.