-
Regeleinrichtung zur Erzwingung eines dreähwinkelgleichen Laufes von
Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf Regeleinrichtunb n zur Erzwingung eines
drehwinkelgleichen Laufes, von Maschinen; bei der eine Drehwinkel verschiebung zwischen.
den Wellen.: der zu regelnden Maschine und eines Schrittmachers als Reägeli.mpuls
dient, insbesondere zum Synchronisieren von Schiffsmaschdn en. Als Vergleichsgetriebe
wird in an sich bekannter Weise eine SchiebehüIse benutzt, die mit zwei Verzahnungen
von verschiedener Steigung in entsprechende Gegenverzahnungen der Wellen der leiden
Maschinen oderbesonderer von den Maschinen angetriebener Wellen. in der Weise eingreift,
daß eine gegenseitige Drehwinkelärnderung der Wellen eine axiale Verschiebung ;der
Hülse bewirkt. Diese Ver:sch1ebung wird auf die Kraftstoffverstellung zur Einwirkung
gebracht.
-
Soll beispiels,#vei@s.e eine Brennkraftmaschine mit einer anderen
im GleichIauf geregelt werden, so ergeben: sich verschiedene Betriebszustände, bei
dienen der Gleichlauf vorübergehend, nicht aufrechterhalten werden. kann, beispielsweise
beim Anlassein und Abstellen der Maschine. oder im Schiffsantrieb, für .den die
Einrichtung vornehmlich in Betrachtet kommt; 'bei Überla@stwng einer Maschine durch
Ruderlegen. Das Vergleichsgetriebe muß dann ein Vor- oder Nacheilen der einen :gegenüber
der anderen Welle, gegebenenfall-s über mehrere Umdrehungen, zulassen. Anderseits
muß das, Regelgestänge währenddessen
seine Endlage beibehalten,
damit die Kraftstoffzufu;hr ini Sinne einer Wiederherstellung des, Gleichgewichtszustandes
verstellt bleibt.
-
Um .diese Bedingungen: zu erfüllen, hat man bisher neben, dem Vergleichsgetriebe
eine Rutschkupplung vorgesehen, die ein Außertrittfallen zuläßt: Eine solche Kupplung
hat unter anderem ,den, Nachteil, daß,die gewünschte gegenseitige Winkelstellung
der Wellen, ,durchs das Rutschen der Kupplung verlorengeht und"daher jedeesmal mit
Hilfe zusätzlicher Einrichtungen. wieder eingestellt werden muß.
-
Erfln,dungs:gemäß ist die Einriehtung so ausgebiledet, daß die Hülse
nach einer gewissen Versicbiebürg sowohl in, ,der einen, als auch in sder anderen
Richtung aus einer der Gegenverzahnungen ausspurt.
-
Das Ein@spuren der Hülseind sie Gegenverzahnung kann bei Wiederherstellung
des Gleichlaufes von Hand vorgenommen werden: Es geschieht jedoch vorzugsweise selbsttätig
durch Federn; die sowohl in der einen ,als auch in der anderen, Richtung auf die
Hülse einwirken und dadurch- die Hülse nach dem Ausspüren wieder einzuspuren suchen,.
Inn den Endlagern gleiten die Stirnflächen,der ,außer Einsgriff gelangten Verzahnunken'bel
verschiedener Winkelgeschwindigkeit der Maschinenwellen aufeinander. Um sdas. Einspuren
bei Wiederherstellung des Gleichlaufes zu erleichtern, werden die Stirnflächen der
sich außer Eingriff .schraubenden der und der 'betreffenden, Welle, zweckmäßig asbges#,chrägt.
-
Mit tder erfindungsgemäßen Einriehtung sind alle Andorderungen erfüllt,
die von der an das Vergleichsgetriebe gestellt werden: Jede der beiden Maschinen
kann, beliebig gegenüber der an,-deren, voreilen. Das Kraftstoffverstellgliedbehält
während der Voreilung seine Endlage bei, die es beim Aüs.spuren .dien Verzäh:nunggen
.des Vergleichsgetriebes eingenommen ihat und die auf die Wiederherstellung des
gestörten Gleichgewichtszustandes hinwirkt. Sohald eine Angleichung der Winikelgeschwirnd@igkeiten
d ser Maschinenwellen, wieder eintritt; spuren @die Verzahnungen selbsttätig ein
und geben. ,damit den Maschinenwellen zugleich die gewünschte gegenseitige Dreshwinkellage,die
normalerwei:se trotz etwaiger Belastungsschwankungen aufrechterhalte bleibt.
-
In, weiterer Ausigestaltung der Erfindung werden die Wellen dies Vergleichsgetriebes
gegenüber den Wellen. der zu- regelnden Mas,ehine uüid: des Schrittmachers ins Schnelle
übersetzt. Dadurch, wird einerseits der .nachteilige Einfluß eines unvermeid4 liehen
geringen Spiels zwischen sden Vier z:ahnungen der Schiebehülse und der Vergleichsgetriebewellen
auf di-e Genauigkeit der gegenseitigen Drehwinkellage sder -Maschinenwellen verringert
und 'werden anderseitd günstige Kraftübertragungsvenhältnisse geschaffen. Eine entsprechende
Übersetzung wst .in einsfachster Weise sn .den Zahnradgetrieben zwischen -den Maschinenwellen,
und den Vengleichsgrnetriebewelleen gegebene, d: die auf den, Maschinenwellen ssitzenden
Zahnräder an: sich schon einen verhältnismäßig großen Durchmesser erhalten werden,
und, auf diese Weise weitere Zahnräder gespart werden können.
-
Es- kann vorkommen, daß innerhalb einer ganzen Relativumdrehung der
Maschinenwellen mehr alis eine Winkelstellung zulässig ist, in der z. B. !die freien
Massenkräfte zweier S,chiffsmaschinens sich gegenseitig aufheben und so die mit
der Glei-chlaufresgelüng zu beseitigenden Erschütterungen. ,des Schiffskörpers vermieden
werden. In solchen Fällen I;önnen entweder bei eingängiger Verzahnung der Schiebehülse
die Antmie!hsübersetzungen zwischen den Wellen des Vergleichsgetriebes und' den
Maschinenwellen, ein: erstsprechendes Vielfaches darstellen, oder es ltan n eine
entsprechend mehrgängige Verzahnung vorgesehen sein. Liegen also beispielsweisse
drei zulässige Winkelstellungen zwischen,den beiden Maschinenwellen- um.je iao°
versetzt zueinander, so wiederholt sich, bei eingängiger Verzahnung und einer ini
Antrieb vorgesehenen dreifachen Übersetzueng sdireimal in einer Relätivum.drehung,der
Maschinenwellen sdie gleiche gegenseitige Stellung der Verglenchsgetriebewellien,
in der also,die Verzah, nungen einspuren. Dasselbe wird für den Fälil erreicht,
wenn, bei einer Antriebsübersetzung von i : i die ein- und ausspurenden Verzahnungen
des Vergleichsgetriebes dreigängig ausgebildet sind, so daß, die Hülse über eine
Relativumdrehung der Wellen in drei verschiedenen Stellungen einspuren kann.
-
Es 'können unter Umständen auch beide Mittel; nämlich eine Übersetzung
der Vergleichsgetriebewellen ins Schnelle und eine mehrgängige Verzahn nung, zugleich
angewendet werden. Sollen z. B. sechs Winkeelstellsungen innerhalb einer ganzen
kelativumdnehung sder Maschinenwellen zugelassen werden; so könnte man mit einer
Übersetzung der Vergleichsgetrieibewellen von 2 : i ins Schnelle watd einer dreigängigen
Verzahnung der Schiebehülse die gewünschten sechs Stellungen erreichen.
-
Falls die zulässigen mehreren. Winkelstellungen in verschiedenen Winkelabständen
über 360° verteilt sind, wind es notwendig, ,bei mehrgängiger Ausbildung -der einen
Verzahnung ,die zugehörige Gegenverzahnung einsgängig auszuführen, weil sonnst die
ungleiche Verteilung der einzelnen Gänge das Einspuren nur in einer einzigen Winkellage
zulassen würde.
-
Falls sdie Maschinen auch ohne Gleichlauf arbeiten sollen, kann sdie
Umschalfiung auf unabhängigen Betrieeb sdadurch vorgenommen werden, daß de Hülse
durch einen Schaltlebel in. ausigespurtem Zustand festgehalten wird.
-
Mit Rücksicht auf die Zwgängigkeit der Mäschinenunlage kann es z.
B. notwendig sein, das Vergleichsgetriebe in einem größeren Abstand hinter den,
Maschinen anzuordnen und -die Übertragung dies Regelvorganges ,durch ein Zugseil
vorzunehmen. In diesem Fall muß das Seil durch zusätzliche Federkraft unter Spannung
,gehalten werden. Die Federn der Schiebehülse müssen dann entsprechend ungleich
,bemessen werden, so daß möglichst gleiche Kräfte zum Einspuren in beiden Richtung
en auftreten..
In der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht.
In Abb. i sind die Schiebehülse !und die damit zusammenwirkenden Teile in, einem
Längsschnitt wiedergegeben; Abb.2 zeigt eine Abwicklung der gegenüberliegenden Verzahnungen;
im Augenblick des. Ein spuren!s. in, vergrößertem Maßstab; in Abb. 3 ist eine vollständige
Regeleinrichtung mit dem erfindÜngsa mäßen Vergleichsgetriebe schematisch dargestellt.
-
Nach Abb. i hat die Schiebehülse i in ihrem Inneren auf der linken
Seite eine achsparallele Verzahnung 2 und auf der rechten Seite eine mit derhültnis.mäßig
kleiner Steigung ausgeführte Verzahnung 3. Die beiden Verzahrnungen !greifen @in
entsprechende Gegenverzah:nungender Well@en4und 5 ein, die entweder die Wellen der
zu regelnden Kraftmaschine und des Schrittmachers selbst darstellen oder von diesen
mit @gleicher Drehgeschwindigkeit und im gleichen. Drehsinne angetrieben: werden.
Die Welle 4 ist zur 'besseren Führung @im Inneren der Welle 5 durch ein, Kugellager
6 abgestützt. Außen ist .in die Schiebehülse eine Ringnut 7 für den Eingriff des
die Regelimpulse übertragenden Hebels 8 eingedreht.
-
Die Wirkungsweiseder Einrichtung ist folgende: Wenn eigne gegenseifige
Drehwinkelverschiebung zwischen den Welsen 4 und 5 eintritt, verschiebt sich die
Hülse i in axialer Richtung entsprechend der Steigung der Verzahnung 3 in der einen
oder anderen Richtung. Falls die Winkelverschiebung größer ist oder gar ein Unterschied
der Winkelgeschwindigkeit der Wellen erhalten !bleibt, sch@rzulbt sich die Hülse
aus, der Gegenverzahnung der Welle 5 in der einen oder anderen. Richtung vollständig
heraus. Federn g und- io, die auch unmittelbar an der Hülse angreifen könnten, suchen
die Verzahnungen 3 wieder einzurücken. Die Stirnflächen der Verzahnungen 3 laufen
daher gegeneinander, so lange die Ungleichheit der Winkeldrehung vo,rham@&n
,is.t. Sobald jedoch infolge. der Kraftstoffverstellung wieder Gleichlauf eintritt,
spuren die Verzahnungen wieder ein. Falls die Regeleinrichtung ,eine Phasenrückstellung
enthält, -die also auch bei verschiedener Belastung nach einer vorübergehenden Störung
des Gleichlaufes stets dieselbe relative Winkelstellung der Wellen wiederherstellt,
soall die gezeichnete Mittellage der Hülse der gewünschten. Phasens.tellung der
Wellen .4 und 5 entsprechen. Die :gesamte axiale Verschiebung der Hülse von; der
einten in die andere Endlage ist mit abezeichnet.
-
Gemäß Abb. 2 sind idie Stirnflächen der meiner Abwicklung gezeichneten
Verzahnungen 3 derart abgeschrägt, daß das Einspuren in dler #diurch Pfeile angedeuteten
gegenseitigen- Drehrichtung erleichtert wird und der spitze Auslauf der Verzahnungen
genügend stark abgerundet werden kann.
-
In Abb. 3 sind zwei Brenukraftmaschinen i i und 12 angedeutet, von
denen die erstere den Schrittmacher darstellt und die andere in Gleichlauf und gleichbleibender
Phase gegenüber dem. Schritttnachergeregelt werden, soll. Die- Maschinenwellen 13
und i4 treiben über je ein! Kegelradpaar i 5 und i6 die Wellen 5 und 4 an, zwischen
denen -in .der in Abb. i näher dargestellten Weise die Sch.i@e!behülse i angeordnet
ist.
-
Der Hebel 8 überträgt die axiale Verschiebung der Hülse i durchein
Gestänge auf eine Einrichtung 17, die z. B. in, an sich bekannter Weise einen
Rückstellmotor und eine ,geschwindigkeitsabhängige Einrichtung zur Herstellung einer
gedämpften Regelung enthält. Die Regelbewegungen werden von hier auf das Kraftstoffverstellglieid
18 oder B-rennstoffeinspritzpumpe 1g der Maschine 12 übertragen. Der an der Hülse
i außerdem angreifende Handhebel gestattet, @die Hülse in, ausgespurtem Zustand
festzuhalten., so daß ein.- unabhängiger Betrieb derbeiden Maschinen ohne die Gleichlau.fe:inrichtung
möglich ,ist.