DE883214C

DE883214C - Antrieb mit vielzylindrigen Kolbenmaschinen

Info

Publication number: DE883214C
Application number: DES3271D
Authority: DE
Inventors: Josef Tittel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-06-01
Filing date: 1939-06-01
Publication date: 1953-07-16

Description

Antrieb mit vielzylindrigen Kolbenmaschinen Bei :großen vielzylindrigen Kolbenmaschinen, z. B. bei. schnell laufenden vielzylindrigen Zweitaktdieselmotoren, wie sie etwa für Schiffsantriebe verwendet werden, liegt die kritische Drehzahl des Dieselmotors, das ist jene Drehzahl, bei der die Dreheigenschwi:ngungszahl des Kurbelsystems in Resonanz zur Impulszahl des Motors kommt, innerhalb des Betriebsdrehzahlbereichs. Bei dieser Drehzahl darf nicht gefahren werden, weil sonst die Beanspruchungen der Kurbelwelle zu groß und die Schiffserschütterungen zu stark -,werden.
Die wirksame Bekämpfung dieser Resonanzerscheinungen macht große Schwierigkeiten und ist bisher nur in solchen Fällen befriedigend gelungen, in denen die kritische Drehzahl des Dieselmotors zufällig nahe der Grenze des Fahrbereichs lag. Man konnte dann mit Hilfe zusätzlicher mechanischer Schwingungssysteme, wie z. B. das sogenannte Taylor-Pendel, durch Verstimmung .diese Drehzahl aus dem Fahrbereich hinaus verlegen. Liegt dagegen die kritische Dieseldrehzahl mitten im Fahrbereich, so konnte man mit den bisher für solche Antriebe gebräuchlichen Mitteln nur eine unvollkommene Schwingungsdämpfung erreichen, die den Schwingungsau.ssdhlag nicht einmal um die Hälfte verkleinerte. Das für Dieselantriebe Gesagte gilt sinngemäß auch für andere Antriebe, an denen Kolbenmaschinen treibend oder getrieben beteiligt sind.
Nach der Erfindung werden: mindestens die im mittleren Teil des betriebsmäßigen Drehzahlbereichs möglichen Resonanzschwingungen solcher Antriebe mit Hilfe hinzugefügter elektromechanischer Schwingungssysteme entweder aus. dem Betriebsbereich heraus verlegt oder ihr Schwingungsausschlag auf weniger als die Hälfte; vorzugsweise auf weniger als ein Viertel, gedämpft. In der Regel können die Schwingungen zugleich in einen anderen Bereich verlegt und gedämpft werden. Mit den gleichen Mitteln können daneben auch die den Grenzen .des Betriebsbereichs näherliegenden Resonanzschwingungen unschädlich gemacht werden.
Elektromechanische Schwingungssysteme sind an sich für die Dämpfung von Wellenschwingungen bereits vorgeschlagen worden, sie wurden aber bisher nicht zur Lösung der vorliegenden Aufgabe angewendet. Nach der Erfindung werden die Vorzüge elektromechanischer Schwingungssysteme gegenüber rein mechanischenSchwingungssystemen voll ausgenutzt, um .die unerwünschten Resonanzschwingungen von Kolbenmaschinen großer Leistung, also Kolbenmaschinen mit vielen Zylindern, entweder in einen weitab liegenden Drehzahlbereich zu verlegen oder in einem bisher nicht erreichten Ausmaß zu dämpfen. Die elektromechanischen Schwingungssysteme können ohne übermäßigen Aufwand so bemessen werden, daß sie diesen Bedingungen entsprechen. Sie haben hier auch den an sich bekannten Vorteil, daß man durch Änderung derErregung des in ihnen enthaltenen. elektromagnetischen Feldes .das elastische Moment des* Schwingungssystems leicht ändern und im Betrieb den vorliegenden Verhältnissen anpassen kann. Die störenden Resonanzschwingungen können also auch in den ungünstigsten Fällen, bei denen sie in der Mitte des Betriebsbereichs auftreten, verstimmt und gedämpft werden. Man kann so mit der Eigenschwingungszahl des Kurbelsystems der Impulsfrequenz der Kolbenmaschine ausweichen und den ganzen Betriebsbereich von kritischen Drehzahlen frei halten.
Das elektromechanische Schwingungssystem kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Es erhält beispielsweise die Form bekannter elektromagnetischer Kupplungen mit zwei durch eine oder mehrere Erregerwicklungen magnetisch erregten Zahnkränzen, oder es kann auch in einer gewöhnlichen Dynamomaschine bestehen. Mit der zu entstörenden Welle wird etwa ein kleiner Synchron- . generator gekuppelt, der einen getrennt aufgestellten kleinen Synchronmotor speist. Zur Erzielung einer starken Dämpfung erhält der Synchrongenerator oder der Synchronmotor öder jeder von ihnen eine stärke Dämpferwicklung: Die Erregung-einer oder beider Maschinen wird: drehzahlabhängig gesteuert.
Treibt die Kolbenmaschine einen elektrischen Generator an, so kann der zur Schwingungsdämpfung oder Schwingungsverlagerung bestimmte Hilfsgenerator mit diesem elektrisch verbunden werden, wobei der vom Hilfsgenerator gespeiste besondere Motor entfällt. Sind mehrere Hilfs-oder Hauptstromerzeuger in verschiedenen Maschinensätzen vorhanden, so können sie zur weiteren Schwingungs-dämp.fung elektrisch parallel geschaltet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Ein dieselelektrischer Schiffsantrieb hat als Primärmaschinen zwei achtzylindrige Dieselmotoren i und 6, mit denen die Hauptstromerzeuger 2 und 7 gekuppelt sind. Diese arbeiten auf je ein zugehöriges Leitungsnetz 4 bzw. 9, die durch den Schalter 5 miteinander gekuppelt -,verden können. Am Wellenende der Dieselmotoren i und 6 sitzen die zur Schwingungsdämpfung oder Schwingungsverlagerung dienenden und an die Leitungsnetze 4, 9 der zugehörigen Hauptstromerzeuger 2, 7 angeschlossenen Hilfsstromerzeuger 3 und. B. Alle Stromerzeuger sind dreiphasige Synchronmaschinen und mit Dämpferwicklüngen versehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-. r. Antrieb mit vielzylindrigen Kolbenmaschinen, insbesondere Schiffsantrieb mit vielzylindrigen Zweitaktdieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die im mittleren Teil .des betniebsmäßigen Drehzahlbereichs möglichen Resonanzschwingungen der Kolbenmaschine mit Hilfe eines hinzugefügten elektromechanischen Schwingungssystems aus dem Betriebsbereich heraus verlegt oder ihre Schwingungsausschläge auf weniger als die Hälfte, vorzugsweise auf weniger als ein Viertel; gedämpft werden.
2. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die im mittleren Teil .des betriebsmäßigen Drehzahlbereichs möglichen Resonanzschwingungen zugleich aus dem Betriebsbereich heraus verlegt und gedämpft werden.
3: Antrieb nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsverlegung oder Schwingungsdämpfung mit der Welle der Kolbenmaschine ein elektrischer Hilfsstromerzeuger gekuppelt ist, der beispielsweise auf einen elektrischen Hilfsmotor arbeitet.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, däß der Hilfsstromerzeuger derart drehzahlabhängig erregt ist, daß im betriebsmäßigen Drehzahlbereich der Kolbenmaschine keine Resonanzschwingungen auftreten.
5. Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromerzeuger mit einer Dämpferwicklung versehen ist.
6. Antrieb nach Anspruch 3 bis 5 mit elektrischer Kraftübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromerzeuger auf das Leitungsnetz des Hauptstromerzeugers der Kraftübertragung arbeitet.
7. Antrieb nach Anspruch 3 bis 6 mit mehreren aus Kolbenmaschine und Stromerzeuger bestehenden Maschinensätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerzeuger zur zusätzlichen Schwingungsbekämpfung parallel geschaltet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 610 293, 338 958, 533 984, 513 708, 307 177, 632 057 österreichische Patentschrift Nr. 81 935; Ingenieurarchiv 1934, S. 146ff.