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Anordnung zum Vergleich zweier Drehzahlen, insbesondere zur Anzeige
des (;leichlauis
Zur Anzeige der Drehzahlen zweier Wellen ist eine Anordnung bekannt,
bei Ider von jeder Welle ein kleiner Geberdynamo angetrieben wird, der eine der
Drehzahl dieser Welle proportionale Gleichspannung erzeugt. Die Gleichspannung kann
unmittelbar gemessen werden, und zwar ist ein Umschalter vorgesehen, der gestattet,
das zur Anzeige verwendete Drehspulvoltmeter entweder auf den einen oder anderen
Geber umzuschalten. Dieser Umschalter besitzt ferner noch eine besondere Stellung,
in Ider die Spannungen der beilden Geber gegeneinandergeschaltet sind, so daß das
gemeinsame Drehspulvoltmeter in diesem Fall die Spannungsdi fferenz, also die Drehzahldifferenz,
anzeigt.
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Für diesen Fall ist der Nullpunkt tdes Instrumentes in der Mitte der
Skala angebracht, und aus der Ausschlagsrichtung kann entnommen werden, welche der
beiden Drehzahlen zu hoch ist. Diese Anzeige wir.d benötigt, um (die beiden Wellen
mechanisch oder elektrisch während des Laufs im richtigen Augenblick kuppeln zu
können. Diese Anordnung erfordert aber, daß an jede Welle ein besonderer Gebergenerator
angebaut wi.rd, und nach der 11erstellung der vollständigen Schaltung muß eine genaue
Eichung der ganzen Apparatur durchgeführt werden, damit der Nullpunkt eindeutig
festliegt.
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In dieser Hinsicht kann nämlich durch verschiedenen Widerstand der
Verbindungsleitungen, durch
verschiedene Übergangswiderstände an
den Verbindungsstellen usw. leicht eine Verschiebung des Nullpunktes eintreten.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Anordnung zum Vergleich zweier
Drehzahlen, insbesondere zur Anzeige des Gleichlaufs zweier zu kuppelnder Wellen.
Vorausgesetzt ist dabei, daß zur Vereinfachung~ der Anordnung keine besonderen Gebermaschinen
verwendet werden sollen, sondern die beiden zu kuppelnden Wellen sind über ein Differential
mit einander verbunden. Eine wesentliche Vereinfachung der Anordnung wird erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß auf der Differentialwelle ein Widerstandsgeber so angeordnet
ist, daß an zwei darauf schleifenden Bürsten eine zwischen einem positiven und einem
negativen Maximalwert schwankende Spannung zur Speisung eines Drehspulgerätes abgegriffen
wird. Der Widerstandsgeber wird zweckmäßig an zwei diametral gelegenen Punkten von
einer Gleichspannung gespeist, so daß also lediglich eine Gleichstromquelle erforderlich
ist, deren Spannungsschwankungen im übrigen auf die richtige Anzeige ohne Einfluß
sind. in der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt,
an Hand der Fig. 2 wird die Wirkungsweise erläutert.
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In Fig. 1 bezeichnet W den Widerstandsgeber, der aus einem ringfürmigen
Widerstand besteht.
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Der Widerstandsgeber ist auf der Differentialwelle angebracht und
dreht sich demgemäß mit einer Drehzahl, die dem Drehzahlunterschied der zu kuppelnden
Wellen entspricht. Der Widerstandsgeber wird aus der angedeuteten Gleichstromquelle
über die beiden Schlieifringe S1 und S2 gespeist, und zwar so, daß die Spannung
an zwei diametral gelegenen Punkten zugeführt wird. Auf dem Widerstand schleifen
zwei Bürsten B1 und B2, die sich ebenfalls- um I900 gegenüberstehen und mit einem
Drehspulmeßgerät M verbunden sind. Das Meßgerät ist nach Art eines Schattenzeigersynchronoskops
ausgebildet, d. h. der Zeiger dieses Instrumentes befindet sich hinter einer Mattglasscheibe
und wird von einer Lampe L beleuchtet; die Lampe wird auch von der Gleichstromquelle
gespeist, und zwar über einen Schleifring S5, der aber zum Teil aus isolierendem
Material besteht und nur während einer halben Umdrehung Kontakt gibt.
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An Hand der Fig. 2 wird nun die Wirkungsweise erläutert. Hat die
Welle des Differentials die in Fig. 1 gezeichnete Stellung, so hat entsprechend
dem Anschluß des Widerstandsgebers die Bürste B1 gegenüber der Bürste B2 die größtmögliche
positive Spannungsdifferenz. Dreht sich die D.ifferentialwel le und damit der Widerstandsgeber,
so ändert sich die abgegriffene Spannung etwa gemäß fig. 2. Mit zunehmendem Drehwinkel
wird der Spannungsunterschied zwischen edlen beiden Bürsten immer geringer unid
schließlich Null, wenn sich die Anschlußpunkte des Widerstands gebers um 90° gedreht
haben. Bei der Weiterdrehung in derselben Richtung wächst die Spannungsdifferenz
zwischen den beiden Bürsten wieder an, jedoch nunmehr mit dem umgekehrten Vorzeichen.
Das Maximum des Spannungsunterschildes wird dann nach einer Drehung um 180° erreicht.
Danach beginnt der Spannungsanstieg wieder. Nun ist die Kontaktbelegung des Schleifringes
S3 so angeordnet, daß die Lampe L nur während der ersten halben Umdrehung Spannung
erhält. Demgemäß sieht man beim langsamen Umlauf der Welle im Uhrzeigersinn den
Zeigerschatten nur, wenn er z. B. von der linken zur rechten Endstellung läuft.
Dreht sich die Differentialwelle entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, so sieht man
den Schattenzeiger nur, wenn er in umgekehrter Richtung läuft. Daran kann also erkannt
werden, ob die zu kuppelnde Welle zu schnell oder zu langsam läuft.
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Steht die Differentialwelle, so ist die am Widerstandsgeber abgegriffene
Spannung konstant, und der Schattenzeiger steht still. Dies bedeutet, daß die zum
Kuppeln erforderliche Stellung erreicht ist.
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Anderungen der Speisespannung sind bei dieser Anordnung ohne jeden
Einfluß auf die GEnauigkeit der Anzeige, und die Synchronisierung kann unabhängig
davon durchgeführt werden. Eine etwaige Änderung der Speisespannung hat lediglich
einen Einfluß auf die Helligkeit der Lampe, was aber in diesem Zusammenhang unwesentlich
ist.
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Der Widerstandsgeber kann als Kollektor ausgebildet werden, dessen
vielzahlige Lamellen in entsprechender Weise an den umlafenden Spannungsteiler angeschlossen
werden. Durch geeignete Abstufung des Spannungsteilers kann man erreichen, daß der
Instrumentenzeiger im Umkehrpunkt nur stetig seine Drehrichtung ändert, was zur
Folge hat, daß das Instrument geschont wird. Ferner kann man dadurch im Umkehrpunkt
die Empfindlichkeit dre Anzeige stark erhöhen. Die beschriebene Ausbildung der Anordnung
gilt für den Fall, daß eine ganz bestimmte Stellung zwischien den beiden zu kuppelnden
Wellen vorhanden sein muß. Können die beiden Wellen in mehreren Stellungen miteinander
gekuppelt werden, so kann die Geberwelle mit einem entsprechenden Vielfachen des
Drehzahlunterschiedes der beiden Wellen umlaufen. Die Anordnung kann zur mechanischen
Kupplung von Arbeitsmaschinen beliebiger Art wie z. B. auch von Schiffsmaschinen
verwendet werden.
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Sie kann aber auch zur Synchronisierung in elek trischen Anlagen
verwendet werden, wenn die Frequ'enz der beiden zu kuppelnden Netze durch Synchronmotoren
nachgebildet wird, deren Drehzahlen über ein Differentialgetriebe miteinander verglichen
werden. In diesem Fall ist der Widerstandsgeber auf der Endwelle dieses Differentials
angeordnet.