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Drehmomentmeßeinrichtung für pendelnd gelagerte Leistungsbremsen Die
Erfindung bezieht sich auf Drehmomentmeßeinrichtungen für pendelnd gelagerte Le£
stungsbremsen. Insbesondere ist hierbei an solche Leistungsbremsen gedacht, blei
denen die zu ermittelnde Drehkraft einer umlaufienden Maschinenw,ell,e als Rückdruckmoment
der von einem Laufrad bewegten Flüssigkeit auf ein drehbar gelagertes Gehäuse über
tragen wird und von diesem aus über Gestänge auf eine Wiegevorrichtung einwirkt,
die durch entsprechende Gegenhelastung im Gleichgewichtszustand gehalten wird. Blei
bekannten Einrichtungen dieser Art sind die zur Kraftübertragung zwischen das Gehäuse
und die Wiegevorrichtung eingeschalteten Glestänge derart mit der Wiegevorrichtung
und dem Gehäuse verbunden, daß die zu dessen den Kräfte bein Wechsel der Drehrichtung
der Maschinenwelle in entgegengesetzter Richtung auftreten.
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Um nun derartige Einrichtungen, die zunächst nur für eine Drehrichtung
der Maschinenwelle verwendbar waren, auch bei umsteuerbaren Maschinen benutzen zu
können, was vor allem bei Schiffsantriebsmaschinen erforderlich ist, hat man man,entweder
das Bremsgehäuse an zwei ieinander gegenüberliegenden Stellen nach einer Richtung
kraftschlüssig mit je einer Wiegevorrichtung verbunden oder das von dem Gehäuse
nach einer Seite sich erstreckende Gestänge auf eine wechselweise in entgegengeset2tlen
Richtungen belastbare Wiegevorrichtung einwirken lassen. Alle diese Ausführungen
sind jedoch unwirtschaftlich und teuer, und zwar die einen durch dile Anwendung
einer zweiten Wiegevorrichtung, die bei großen Anlagen nicht einmal von dem gleichen
Standort wie die erste Vorrichtung beobachtet werden kann, und die anderen durch
die besonderen Gestänge oder Befestigungen, die eine Belastung der gleichen Wiegevorrichtung
in entgegenges.etzten Richtungen ermöglichen soll.
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Man hat allerdings auch schon Lösungen gefunden, um ein Drehmoment
unabhängig von seiner Richtung immer im gleichen Sinne auf eine einzige Vorrichtung
zu übertragen. In diesem Zusammenhang ist eine Anordnung bekannt, deren auf die
Anzeigevorrichtung eines elektrischen Bnemskraftmesslers leinwirkendes Gestänge
mit dem um die angetriebene Welle frei drehbar gelagerten Polgehäuse nur an einer
Stelle nach entgegengesetzten Richtungen kraftschlüssig in Eingriff steht. Dabei
werden aber, wenn das auf das Gehäuse übertragene Drehmoment so wirkt, daß die an
ihm als Gegendrehmoment angreifende Kraft nach unten gerichtet ist, die Lager stellen
des
Gehäuses nicht nur durch sein Gewicht, sondern auch noch zusätzlich
durch das Drehmoment belastet.
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Der zuletzt genannte Nachteil würde sogar in jedem Falle eintreten,
wenn man sich nach einer auf anderem Gebiet liegenden bekannten Anordnung richten
wollte, bei der die Präzessionskräfte eines Kreisels zur Verstellung eines Steuerkolbens
ausgenutzt werden. Hier sind nämlich zwei auf gegenüberliegenden Seiten des pendelnd
aufgehängten Lagergestells des Kreisels in gleicher Richtung, nimlich nach unten
angreifende und wechselweise wirksam werdende Übertragungsglieder an spiegelbildlich
angeordneten Hebeln augelenkt; diese sind in einem gemeinsamen Gelenk zusammengeführt,
das bei beiden Drehrichtungen des Gestells gleichsinnig belastet ist und über einen
dritten Hebel mit dem Steuerkolben in Verbindung steht.
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Die Erfindung geht entsprechend dem vorstehend wiedergegebenen Stand
der Technik von einer Drehmomentmeßeinrichtung für pendelnd gelagerte Leistungsbremsen
aus, bei der je nach der Drehrichtung eines von zwei kraftschlüssig wirkenden Gestängen
eines Umkehrgetriebes in derselben Richtung auf eme einzige Wiegevorrichtung einwirkt.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Anordnung geschaffen werden, mit der alle
vorerwähnten Mängel beseitigt sind und die darüber hinaus durch ihren einfachen,
übersichtlichen Aufbau sowie die Möglichkeit jedes beliebigen Ubersetzun,gsverhältnisses
blei der Kraftübertragung besonders zweckmäßig ist.
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Dabei kommt es auf ein ZusammeEnwirlcen mehrerer, teils bekannter
Merkmale an. Die Erfindung besteht darin, daß bei der oben angegebenen Drehmomentmeßeinrichtung
zwei am Pendelgehäuse auf zwei xgegenübrerliegenden Seiten in gleicher Richtung
wechselweise wirksame Gestänge mit einer nach oben gerichteten Gegenkraft wirken
und daß diese Gestänge an zwei solchen spiegelbildlich angeordneten Hebeln angelenkt
sind, dile mit ihrem einen Hebelarm in einem gemeinsamen, in der durch die Wellenmitte
verlaufenden senkrechten Ebene liegenden Gelenkpunkt zusammengeführt sind, der bei
beiden Drehrichtungen in der gleichen Richtung vom Drehmoment belastet ist und mit
einer nur in dieser Richtung belastbaren einfachen Wiegevorrichtung in Verbindung
steht.
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Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen
Anordnungen, von denen zunächst die erste Ausführungsform nach Abb. I beschrieben
wird.
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Das in Ansicht auf eine Stirnseite gezeigte Gehäuse der Flüssigkeitsbremse
enthält den nicht sichtbaren Läufer, dessen Welle b mit der Welle der Kraftmaschine,
deren Drehkraft gemessen werden soll, gekuppelt ist.
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Das Gehäuse a ist in reibungsfreien Traglagern r um die Längsachse
der Welle b drehbar gelagert. Das zwischen das Gehäuse a und die Wiegevorrichtung
eingeschaltete Gestänge bildet mit jeweils einem Lenker e bzw. / in den Punkten
Al, A2 das Widerlager für das Gehäuse; diese Lenker greifen mit ihrem anderen Ende
an dem kürzeren Arm xt bzw. yl je eines Hebels g, k in B' und B2 gelenkig an. Diese
beiden in Cl und C2 drehbar gelagerten Hebelg,lf sind ihrerseits mit ihrem längeren
Arm x bzw. yin einem Gelenkpunkt D zusammengeführt, der eine bestimmte Drehbewegung
der bei den Hebel g, lt zuläßt und von dem außerdem ein weiterer kurzer Lenker i
ausgeht. Der Lenker i ist an seinem anderen Ende mit dem kürzeren Arm z¹ eines im
festen Gelenkpunkt E gelagerten Hebels k verbunden, von dessen längerem Arm z2 ein
Lenker 171 zum Lastarm in der Wiegevorrichtungd <1 führt. An dem Kraftarm 0 der
Wiegevorrichtung greifen in der PfeilrichtungP die das Gegendrehmoment auf das Gehäuse
a ausübenden Gewichte an.
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Wenn bei der vorstehend beschriebenen und in Abb. I dargestellten
Ausführungsform der Flüssigkeitsbremse von der Welle b aus durch eine an sich bekannte
hydraulische oder anderc Übertragung ein Drehmoment in der Pfeilrichtung L (links
herum) in das Gehäusern eingeleitet wird, so wird der Lenkere diesem Drehmoment
entsprechend der Gewichtsbelastung P der Wiegevorrichtung d im Widerlager A¹ Widerstand
leisten. Die von dem Lenker e auf das Widerlager Al in der Pfeilrichtung P' ausgeübte
Gegenkraft ist dabei um das Übersetzungsverhältnis der Hebelo z² x² längen . . größer
als die Gewichtsn z¹ x¹ belastung P der Wiegevorrichtung d. Man kann also mit einer
verhältnismäßig geringen Belastung der Wiegevorrichtung auch große Drehkräfte messen.
Die senkrechten Auflagerdrücke in den Lagerpunkten Cl und C ergeben sich aus den
Gleichgewichtsbedingungen der an den Hebeln g bzw. k angreifenden Kräfte.
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Es wird nun dem inneren Drehmoment des Gehäuses a von außen nur an
einer Stelle seines Umfanges in einer bestimmten Richtung Widerstand geleistet;
daher muß die zweite auf das Gehäuse einwirkende Kraft des Gegendrehmomentes von
den Lagerstellen des Gehäuses als Reaktionsdruck aufgebracht werden. Der auf die
Lager ausgeübte Druck hat die gleiche Größe und Richtung wie die äußere WiderstandskraftP';
er ist also senkrecht nach oben gerichtet. Damit wirkt er aber dem Eigengewicht
G des Gehäuses entgegen. Es ergibt sich also, daß die Lagerstellen
des
Gehäuses durch das Gegendrehmoment trotz einseitigen Angriftes der Widerstandskraft
keinerlei zusätzliche Belastung erfahren, sondern im Gegenteil von dem Eigden--gewicht
des Gehäuses um den Bletrag der KraftP' entlastet werden. Wenn die Kraft P' gleich
dem Eigengewicht 0 des Gehäuses ist, sind dessen Traglager sogar vollkommen entlastet.
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Das andere Widerlager A2 ist bei einem in der Pfeilrichtung L wirkenden
Drehmoment des Gehäuses wirkungslos, da es so eingerichtet ist, daß sich das Gehäuse
nach oben von dem Lenker f abheben kann. Dabei ist durch eine geeignete Führung,
z. B. durch Halslagerql,q2, ein Umkippen des betreffenden Lenkers zu vermeiden.
Auch im Lagerpunkt C2 sind in diesem Falle Beine Auflagerdrücke vorhanden, da san
dem Hebel lt keine Kräfte angreifen. Wenn das in das Gehäuse eingeleitete Drehmoment
entsprechend der anderen D rehrichtung der Maschinenweile sich gleichfalls umkehrt,
also jetzt im Sinne der Pfeilrichtung (rechts herum) wirkt, gilt das für das WiderlagerAt,
den Lenkers, den Hebel und den Lagerpunkt Ci Gesagte entsprechend für das Widerlager
A.2, den Lenker f, den Hebel lt und den Lagerpunkt C2 und umgekehrt. Die durch das
Gegendrehmoment hervorgerufene Einwirkung auf die Lageirstellen des Gehäuses ändert
jedoch ihre Richtung nicht, so daß die vorteilhafte Verminderung oder sogar vollkommene
Aufhebung der von dem Eigengewicht des Gehäuses herrührenden Belastung der Traglager
c in gleicher Weise für beide Drehrichtungen der Maschinenwelle gilt. Außerdem wird
die Wiegevorrichtung mit der bleschriebenen Gestängeanordnamg durch das Drehmoment
des Gehäuses sowohl in der Pfeilrichtung L als auch in der Pfeilrichtung R immer
im gleichen Sinne belastet. Die Bremskraft der betreffenden Kraftmaschine läßt sich
also für beide Drehrichtungen der Maschinenwelle mit einer einzigen Wiegevorrichtung
ohne irgendwelche besonderen Umsteuereinrichtungen feststellen.
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Für die zweite Ausführungsform der Flüssigkeitsbremse nach Abb. 2,
bei der die gleichen Bezeichnungen für entsprechende Teile gewählt sind wie bei
der ersten Ausführungsform, gelten auch die gleichen Vorteile. Der einzige Unterschied
besteht darin, daß einerseits die Lenker e,f an den Widerlagerpunkten A1' bzw. A2'
mit dem Gehäuse a gelenkig verbunden sind und andererseits die Hebelg, lt in ihren
LagerpunktenCt' bzw. C' nur lose aufliegen. Bei einem Drehmoment des Gehäuses in
der Pfeilrichtung L bleibt also der Lenker f mit dem Gehäuse verbunden, und der
Hebel lot kann sich von seinem-Lagerpunkt C2' abheben, während dasselbe entsprechend
für den Lenker e und den Hebel bei einem Drehmoment des Gehäuses in der Pfeilrichtung
R gilt. In diesem Falle erübrigen sich die Führungslager q1, q2 für die beiden Lenkerle,f.