-
Vorrichtung zum Ausgleichen von Veränderungen des Eingriffs in Zahntrieben
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beseitigung der häufig eintretenden
Störungen in Zahntrieben, die infolge durch Temperaturänderungen bedingter Durchmesserveränderungen
oder infolge von Herstellungsungenauigkeiten auftreten können:. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf die Rotoren von regenerativen Luftvorwärmern, die mit Umfangsantrieb
ausgestattet sind.
-
Zum Antrieb solcher Rotoren sind zwei verschiedene Systeme üblich,
nämlich der Zentralantrieb und der Umfangsantrieb. Beim ersteren wird der Rotor
in der Weise in Umdrehung versetzt, daß die Rotorwelle über ein Übersetzungsgetriebe
angetrieben wird. Bei dieser zentralen. Anordnung wirken sich die Deformationen,
die der Rotor im Betriebe erleidet, auf das Antriebsgetriebe nicht oder nur unerheblich
aus, aber die Antriebsleistung muß verhältnismäßig groß sein. Auch sind die Beanspruchungen
des Rotors in der Drehachse erheblich. Infolgedessen wird diese Antriebsart verhältnismäßig
schwer und teuer.
-
Der Umfangsantrieb; der gewöhnlich in einer am Rotormantelumfang angeordneten
Triebstoc'kverzahnung besteht, dessen Ritzel im Rotorgehäuse befestigt ist, ergibt
wesentlich geringere Rotorbeanspruchungen. Dazu kommt,,daß dieser Antrieb der Wartung
und Kontrolle besser zugänglich und auch den hohen Temperaturen in geringerem Maße
ausgesetzt ist. Dafür besteht aber bei dieser Antriebsart der Nachbeil, daß er durch
Deformationen
des Rotors, mit denen wegen des ständigen Temperaturwechsels
unbedingt gerechnet werden muß; empfindlich beeinträchtigt wird.
-
In umlaufenden Luftvorwärmern hängt die dauernde Wärmedehnung des
Rotors natürlich von der Belastung des Rotors und von .der jeweiligen Temperatur
ab. In manchen. Fällen kann eine .gewisse Verwerfung oder Unrundheit des Rotors
auch in dem Umfangsantrieb. Störungen. auslösen. Die Radius-differenzen des Rotors
bei Arbeitsbeginn und bei hoher Belastung sind beträchtlich' und schwanken gewöhnlich
zwischen io und 2o mm. Die hieraus erwachsenden Schwierigkeiten können durch Herstellungsungenauigkeiten
noch -erheblich gesteigert werden.
-
Wird bei einem solchen Antrieb das Antriebsritzel fest im Rotorgehäuse
angeordnet, dann schwankt infolge der Wärmedehnungen des Rotors, denen das Gehäuse
nicht folgt, der Zahneingriff in weiten Grenzen. Dazu kommt, daß bei den verhältnismäßig
sehr großen Durchmessern des Rotors es praktisch nicht immer gelingt, den am Rotorumfäng
angeordneten Triebstock in die genaue Kreisform zubringen.
-
Für diesen Antrieb kann man entweder Evolventen- oder Zykloidenverzahnung
wählen. Aber selbst wenn man das Evolventenprofil, das theoretisch ein. gewisses
Spiel in .der Verzahnung erlaubt, anwendet, ist damit nichts gewonnen, weil die
Rotordeformatiönen so groß sind, daß; wollte man .diese Differenzen, durch Anwendung
der Evolventenverzahnung ausschalten, ein viel zu großer Modul. gewählt werden,
müßte, was sich fertigungsmäßig ungünstig auswirkt.
-
Bei Anwendung der Zykloidenverzahnung muß bekanntlich: auf Konstanthaltung
des Zahneingriffs geachtet werden, .wenn dier Antrieb befriedigend laufen soll.
Der Achsenabstand vom Gehäusemantel schwankt zwar bei den verschiedenen Betriebstemperaturen,
jedoch nur in. so geringem Maße, daß dieser Faktor unberücksichtigt bleiben kann,
denn die Hauptschwierigkeiten ergeben sich aus der Veränderung des Verzahnungseingriffs.
-
Trotz der höheren Genauigkeit, die in dieser Hinsicht die Zykloidenverzahnung
erfordert, ist diese für den Umfangsantrieb deshalb vorzuziehen, weil sie billiger
wird, insofern man die auf dem Rotormantel anzuordnende Verzahnung als einseitige
Triebstockverzahnung ausbilden kann.
-
Eine solche Zykloidenverzahnung hat nur eine einzige Stellung, in
welcher der Rollkreis und der Teilkreis zusammenfallen, wobei das Profil der Zahnlücke
an der Zahnwurzel eine zylindrische Fläche aufweist. Die Genauigkeitsanforderungen
für die Zykloidenverzahnung bedingen, daß die für die Herstellung der Verzahnung
festgelegten Rollkreise auch in der eingebauten Verzahnung innegehalten werden,
wenn nicht Störungen und vorzeitige Abnutzung des Antriebes in Kauf genommen werden
sollen.
-
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines, insbesondere für den Umfangsantrieb
eines Luftvorwärmerrotors geeigneten Zahntriebes, welcher die bei diesen Einrichtungen
unvermeidlichen Veränderungen zwischen treibenden undi getriebenen Elementen auszugleichen
geeignet ist und erreicht dieses Ziel im wesentlichen dadurch, d,aß eins der miteinander
im Eingriff stehenden Zahntriebelemente selbsttätig dauernd zu dem Gegenelement
eingestellt wird.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung idargestellt.
Hier zeigen Fig. i die gewählte Verzahnung im Schema, Fig.2 ein Ausführungsbeispiel
der neuen Vorrichtung, Fig: 3 und 4 weitere Entwicklungen der Verzahnung.
-
In Fig: z bedeutet :2 den Teilkreis eines Antriebsritzels, 4 den Teilkreis
der Triebstockverzahnung. Die zugehörigen Radien sind mit R1 und R2 bezeichnet.
Die Drehrichtung -des Ritzels ist dem Uhrzeiger entgegengerichtet und durch den
Pfeil 5 angedeutet Zwischen den Zykloidenzähnen 6 und den zylindrischen Triebstöcken
8 verbleibt ein Spiel ro, welches gemäß der' Erfindung dadurch konstant gehalten
wird, saß eine zylindrische Scheibe i2, deren Radius. R1 gleich dem Teilkreisrad'ius
des Ritzels und auf der Achse dies Ritzels befestigt ist, gegen eine zylindrische
Gegenscheibe 14 anliegt, die den Radius R2 hat, also den gleichen Durchmesser wie
die Triebstockverzahnung. Solange diese beiden Scheiben 12 und 14 einander berühren,
ist der Zahneingriff richtig. Um: diesen Eingriff zu erhalten, wird gemäß der Erfindung
eines der Verzahnungselemente, vorzugsweise das Ritzel, mit Hilfe einer Federvorrichtung
ständig gegen den Triebstockkranz gedrückt: Infolge der ständigen Anlage der beiden
zylindrischen Scheiben 12 und 1q., welche .das richtige Verzahnungsspiel bei der
Montage gewährleisten, kann der Zahneingriff keine Veränderung erfahren, auch dann,
wenn sich etwa der Durchmesser R2 infolge Erwärmung des Rotors verändern sollte.
-
In Fig. 2 ist eine Einrichtung gezeigt, durch welche das Antriebsritzel
16 am Rotorgehäuse2g gelagert ist. Auf einem mit .der Gehäusewandung verbundenen
Bock ist um einen Zapfen 22 ein Trägerhebel 2o schwingbar gelagert, der etwa auf
der halben Länge eine Welle 18 trägt, die mit dem Ritzel 16 fest verbunden ist.
Der Trägerhebel2o wird ständig in.Richtung auf den Triebstock durch eine Feder 24
gedrückt, deren Widerlage ebenfalls am Gehäusemantel 23 befestigt ist. Auf der Welle
18 ist ferner eine mit zylindrischem Umfang ausgestattete Scheibe oder Ring 30 angeordnet,
,deren Halbmesser R1 gleich dem Teilkreishalbmesser des Ritzel.s ist. In, entsprechender
Höhe ist am Triebstock ein Ring 32 befestigt, deren zylindrische Außenfläche den
gleichen Durchmesser hat wie der Teillcreis@.der Triebstockverzahnung 2.6 des Rotora
28.
-
Treten im Betriebe, insbesondere infolge Temperaturschwankungen und:
des. ständigen Temperaturwechsels, am Rotor Durchmesserveränderungen oder Verwerfungen
ein, so können diese den korrekten Zahneingriff nicht beeinträchtigen, weil infolge
der Anordnung der beiden Führungsscheiben 30 und 32
im Zusammenhang
mit der Federung 2q. der Zahneingriff, insbesondere das Verzahnungsspiel, immer
konstant gehalten wird, wodurch unerwünschte Einflüsse und Störungen der Verzahnung
weitgehendst ausgeschaltet sind. In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Ritzelführungsscheihe
3o als Ring mit Winkelprofil ausgebildet ist, der konzentrisch zur Ritzelachse auf
den Ritzelkörper aufgesetzt ist, während der Gegenführungsring 32 ebenfalls mit
Winkelprofil ausgestattet auf dem äußeren Ring der Treibstockverzahnung befestigt
ist.
-
In -der Ausführungsform nach Fig.4 ist die Führungsscheibe 34 konzentrisch
zur Ritzelwelle 18 auf dem Nabenritzel frei drehbar gelagert. Die Führungsscheibe
34 rollt am zylindrischen Umfang des oberen Triebstockringes 36 ab, der in diesem
Falle einen Halbmesser von R2 -I- a, während dementsprechend die Ritzelführungsscheibe
34 den Halbmesser R1 - a hat. Der Erfolg ist der gleiche wie in -den Ausführungsformen
nach Fig. 2 und 3, daß nämlich die beiden Teilkreise ständig einander berühren.
Die dargestellten Ausführungen sind lediglich Beispiele des Erfindungsgedankens,
die in mannigfacher Weise abgeändert werden. können. Zum Beispiel können die beiden
aufeinander rollenden Führungsscheiben mit festem Abstand angeordnet sein, während
die Verzahnungselemente beispielsweise durch federnde Anordnung sich im Verhältnis
zu den Achsen der Zahnräderbewegen können und somit in. nachgiebigem Eingriff miteinander
stehen, wobei das Verzahnungsspiel durch den ständigen Eingriff der Führungsscheiben
konstant gehalten wird. Man kann auch die Anordnung treffen, daß die Welle des einen
Zahnrades und damit seine Verzahnung eine gewisse seitliche Bewegung ausführen kann.