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Hydraulische Drehvorrichtung für Läufer von Maschinen Die Erfindung
betrifft eine Drehvorrichtung für Läufer von Maschinen aller Art, bei welcher die
Drehung der Läufer durch mit Schaltklinken versehene,. hydraulisch bewegte Kolben
bewirkt wird. Eine bekannte Ausführung einer solchen Drehvorrichtung ist so ausgebildet,
daß sie eine in ihrem Ausmaß mehr oder weniger willkürliche Bewegung erzeugt und
sich somit nicht für solche Maschinen eignet, bei denen es, wie z. B. beim Indizieren
der beiden Läufer einer radial beaufschlagten Gegenlaufturbine, notwendig ist, gewisse
hinsichtlich ihrer Größe genau bestimmte Drehungen zu bewirken.
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Die Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung einer hydraulischen
Drehvorrichtung, welche bei jedem Arbeitshub dengleichen Drehungswinkel erreicht
und somit z. B. auch zur Indizierung einwandfrei verwendbar ist. Gemäß der Erfindung
wird die Wirkung des hydraulischen Druckmittels auf die Kolben am Ende des. Arbeitshubes
der Kolben dadurch selbsttätig aufgehoben, daß durch dauernde Zuführung des Druckmittels
eine Drucksteigerung hinter dem in der Enidlage stillstehenden Kolben erzeugt wird,
die zur zwangsläufigen Herstellung einer Rückflußverbindung für das Druckmittel
benutzt wird. Zweckmäßig ist in das Leitun gs-system des Druckmittels ein bei der
Drucksteigerung in Wirkung tretendes Sicherheitsventil eingeschaltet. Ferner wird
vorteilhaft die Schaltklinke nahe dem Ende des Rückwärtshubes des Kolbens vom Schaltrad
zwangsläufig abgehoben und beim Beginn,des Arbeitshubes wieder mit dem Schaltrad
in Eingriff gebracht.
In zweckentsprechender Weiterausbildung ermöglicht
ferner die Einrichtung nach der Erfindung eine selbsttätige Schmierung der Lager
-der Läuferwelle während der Drehung. Wenn man das zum Schmieren der Lager dienende
Öl unter einem hohen Druck zuführt, dann wirkt das C51 auf ein Anheben der Welle,
so daß letztere gewissermaßen auf einer Ölschicht ruht. Dieser Umstand hat eine
Herabsetzung der ruhenden Reibung zur Folge, wodurch die Drehung leichter erfolgen
kann und .die Lager geschont werden. Ein weiteres Ergebnis dieses Umstandes ist;
daß ,die Abmessungen der Drehvorrichtung kleiner gewählt werden können, so diaß
sie einen kleineren Raum in Anspruch nimmt und ihre Herstellung wählfeiler wird.
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Die Zeichnungen stellen zwei Ausführungsformendes Erfindungsgegenstandes
dar.
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Fig. i ist eine schematische Darstellung der einen Ausführungsform;
Fig.2 und 3 sind Längsschnitte durch ein zu dieser Ausführungsform gehöriges Wechselventil
in zwei verschiedenen Einstellagen; Fig. q. ist eine schematische Darstellung der
zweiten Ausführungsform, und Fig. 5 und 6 sind Längsschnitte durch ein zu dieser
Ausführungsform gehöriges Wechselventil in zwei verschiedenen Einstellagen.
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Im oberen Teil der Fig. i bezeichnet die Bezugsziffer l einen zu drehenden
Läufer, dessen Welle in den Lagern 3 und 4 ruht. Auf der Welle rz:: sitzt ein verzahntes
Schaltrad 5, mit dem zwei durch die kleinen Kreise 7 und 8 angedeutete SchaltgIieder
zusammenrvilrlcen.
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n dem Übrigen Teil der Fig. i ist die Welle 2 im Querschnitt, das
Schaltrad 5 in Stirnansicht und die Schaltglieder 7 und 8 im Längsschnitt dargestellt.
In der Figur ist noch eine weitere Drehvorrichtung dargestellt, die auf .de Welle
2' eines nicht dargestellten- Läufers wirkt. Die beiden Wellen 2 und L' gehören
z. B. zu einer radial beaufschlagten Gegenlaufturbine. Die zweite Drehvorrichtung
besteht aus einem fest auf der Wello 2' sitzenden Schaltrad 6 und zwei mit diesem
zusammenwirkenden Schaltgliedern 9 und 110.
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Die dargestellten vier Schaltglieder 7, 8, 9, Lo sind gleicher Bauart.
Sie bestehen aus je einem Zylinder, in dem ein Kolben w hin und her beweglich ist.
Die fest mit dem-Kolben verbundene Kolbenstange-13 trägt an-ihrem-äußeren n Ende
eine geleiill:ig mit der Kolbenstange verbundene Schaltklinke 1q., Die beiden Schaltklinken
jeder Drehvorrichtung wirken gemeinsam- auf das zugehörige Schaltrad. Der Arbeitshub
des Kolbens wird durch die '\N'!irl"ung - eines D-ruclcmittels ausgeführt, der Rückwärtshub
durch die Wirkung einer im Zylinder eingeschlossenen Feder 7. Das Druckmittel, z.
B. C)1, - wird durch die Pumpe .12 dem Vorrat 21 entnommen und über die Druckleitung
16 der -Pumpe, das Wechselventili15 und die Leitungen 23 den einzelnen Zylindern
-zugeführt. Zur Ausführung ges Rückwärtghubes.wird, nachdem die Kälben, Tii durch
die Wirkung des Druckmittels ihre vorderen Totlagen -erreicht haben, das Wechselventil
15 von Hand umgesteuert, wodurch dem in den Zylindern und den Leitungen 23 befindlichen
01 die Möglichkeit gegeben wird durch die Leitung 2i? nach dem Vorrat 121
zurückzufließen. Hierdurch wird der Druck hinter den Kolben aufgehoben, so daß die
Federn 117 die Kolben unter gleichzeitigem Verdrängen des 01,s aus .den Zylindern
wieder in ihre Ruhelagen bewegen können. Während des Rückwärtshubes der Kolben gleiten
die Schaltklinken auf den Rädern 5, 6; ohne diese zudrehen. Kurz vor der Beendigung
ges Rückwärtshubes der Kolben tritt ein am hinteren Ende jeder Schaltklinke vorgesehener
Nocken 1:8 mit einem am vorderen Ende des betreffenden Zylinders befindlichen Bremsvorsprung
q.7 in Eingriff, der die Schaltklinke während des letzten Teiles des Rückwärtshubes
vom Schaltrad abhebt, wie im rechten Teil der Fig. i dargestellt ist. Wenn der Kolben
wieder in seine Ruhelage zurückgekehrt ist, kann man durch erneute Umsteuerung des
Wechselventils 15 einen weiteren Arbeitshub der Kolben bewirken. Federn i,9,dien-en
dazu, die Schaltklinken beim Beginn des Arbeitshubes wieder mit den Schalträdern
in Eingriff zu bringen.
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In der in Fi:g..i dargestellten Lage der einzelnen Schaltglieder 7
bis .io erfolgt die durch die Schaltglieder bewirkte schrittweise Drehung der Wellen
ä und 2' im Uhrzeigersinne, wie durch Pfeile angedeutet ist. Eine Drehung der Wellen
in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, wenn man die Schaltglieder umgekehrt
anordnet, als in der Zeichnung dargestellt Durch die Einschaltung von Absperrventilen"24,
25 in die zu den einzelnen Drehvorrichtungen führenden Leitungen 23 kann man jede
Drehvorrichtung für sich unter Ausschaltung der anderen wirken lassen, wenn nur
einer der Läufer gedreht werden soll.
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Bei Turbogeneratoren können die Drelivorrichtüngen zweckmäßig an den
Endkappen der. Generatoren befestigt werden, die dann mit Befestigungsmitteln für
beide Drehrichtungen ausgerüstet werden, so daß eine Umstellung für die eine oder
andere Drehrichtung leicht vor sich gehen kann. Die Verzahnung der Schalträder 5
und 6 ist so gewählt, däß die Schaltklinken in beiden Drehriehtunben -gleich gut
wirken: Zwecks Schonens der Lager der Läufer während der Drehung ist eine Schmierung
der Lager zu empfehlen. Diese. Schmierung kann selbstverständlich durch ein besonderes
Schmiersystem erfolgen, sie kann aber auch der Erfindung gemäß selbsttätig bewirkt
werden. Zu diesem Zwecke führt ein; Zweigleitung 2o von einer der Leitungen, 23
nach den. Lagern. In Fig.,i ist dies für die Lager 3 und d. gezeigt. Durch die Leitung
2o wird den Lagern 3 und - q. während des Arbeitshubes der Kolben ri Schmieröl zugeführt.
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Das in Fig. i nur angedeutete Wechselventil 15 kann gemäß Fig. 2 und
3 gebaut sein. In das Gehäuse des Ventils münden die Leitungen 16,,2i2 und 23 ein.
Die Verbindung zwischen den Leitungen
wird durch zwei kolbenähnliche
Ventilkörper 26' und 26" gesteuert, die aus einem Stück mit .der Ventilstange 1,,6
hergestellt sind. Die Ventilstange kann mit Hilfe des Handgriffes 28 betätigt «-erden.
In der Ruhelage (FinG. 2) hält eine Feder 2!7 die Ventilstange gegen den Boden des
Ventilgehäuses gedrüdl;t. In dieser Lage steht die Leitung 1.6 mit der Rückflußlei.tung
22 in Verbindung. während die Leitung 23 von den Leitungen 1!6 und :212 abgesperrt
ist und mit einer besonderen Ableitung 34 in Verbindung steht. In dein hohl ausgebildeten
Ventilkörper 26' ist ein Sicherheitsventil 29 in Gestalt eines Kolbens verschiebbar
gelagert. Dieses Ventil steuert eine Reihe von seitlichen Bohrungen 31 in der Wand
des hülsenähnlichen Ventilkörpers 26'. Zu der oberen Endfläche des Ventils 29 führen
Kanäle 30, die von der die Ventilstange umgebenden Bohrung des Ventilgehäuses 't
5 ausgehen. Auf die untere Endfläche des Ventils 29 wirkt eine im Hohlraum des Ventillzörpers
26' eingeschlossene Feder 32. Das untere Ende der Feder 32 ruht auf einem in den
unteren Teil des Ventilkörpers. 26 eingeschraubten Pfropfen 33.
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In der Ruhelage (Fig.2) des Wechselventils wird die durch die Leitung
16 eintretende Ölmenge durch die Leitung,2i2 wieder abgeleitet. Die etwa in den
Leitungen 23 vorhandene Flüssigkeit kann durch hie Ableitung 34. nach dem Vorrat
zurückkehren. Wenn man eine Drehung der Wellen: -2 und 2' oder einer derselben zu
bewirken wünscht, dann hebt man den Handgriff 128 bis in die in Fig. 3 dargestellte
Lage. Hierdurch wird die Verbindung zwischen 16 und 22 durch den Ventilkörper 26'
und die Verbindung zwischen 23 und 3.1 durch den Ventilkörper 26" unterbrochen und
die Druckleitung 1,6 der Pumpe 112 mit den Leitungen ;2t3 in Verbindung gesetzt.
Die durch die PUMP-C-12 aus dem Vorrat 21 entnommene Flüssiglzeit wird jetzt den
Zylindern der Schaltwerke zugeführt und bewirkt den Arbeitshub der Kolben i i. Wenn
sich die Wellen um einen gewissen Winkel (z. B. 30°, wenn die Schalträder zwölf
Zähne besitzen) gedreht und die Kolben ihre vordere Endlage erreicht haben, nimmt
der Druck des weiter zugeführten Öles zu, so daß das Sicherheitsventil 129 nach
unten gedrückt wird, die Leitungen 16 und 23 über die Bohrungen 30, 3.i mit der
Rückflu.ßleitung 22 in Verbindung gelangen und .das Öl nach dem Vorrat 2 r zurückfließen
kann. Mit Hilfe des Schrauben-Pfropfens 33 kann man den Öffnungsdruck des Sicherheitsventils
nach Wünsch einstellen.
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Sobald die Kolben ihre vordere Endlage erreicht haben, kann man den
Handgriff 28 wieder loslassen. Die Feder 27 druckt jetzt die Ventils s tange wieder
in ihre unterste Lage (Fig. i2). Die Verbindung zwischen 2.3 und ü6 wird hierdurch
unterbrochen und die Verbindung zwischen 23 und 3.1 und zwischen 16 und -22 wiederhergestellt.
Die durch die zurückgehenden Kolben i,i aus den Zvlindern verdrängte und die durch
die dauernd arbeitende Pumpe geförderte Flüssigkeit kann somit nach dein Vorrat
21 abfließen. Etwaiges Lecköl, unter anderem von dem Sicherheitsventil 29 herrührend,
wird durch das an das untere Ende des Ventilgehäuses angeschlossene Rohr 35 abgeleitet,
vorzugsweise nach dem Vorrat 21.
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Die in Fig. -;. dargestellte Ausführung ist ebenfalls für zwei Läufer
bestimmt. Sie unterscheidet sich von der vorher beschriebenen im wesentlichen dadurch,
daß eine zwangsläufige Zuführung voll Schmieröl nach den Lagern der Läuferwellen
schon erfolgt, ehe die Drehung der Wellen anfängt, was besonders für große Läufer
voll Vorteil ist. In dieser Figur bezeichnet i den einen und 3,6 den anderen Läufer.
Die beiden Läufer können beispielsweise zu einer radial beaufschlagten Gegenlaufturhine
gehören. Jede Läuferwelle r2 bzw. 2' trägt am äußeren Ende ein Schaltrad 5 bzw.
6. An den inneren, einander zugekehrten Enden der Wellen sind Flansche 37,
38 vorgesehen, die die Beschaufelung der Turbine tragen.
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An die Lager 3 und d. der Welle 2 und die Lager 3' und .a.' der Welle
2' ist eine Schmierleitung 2o angeschlossen, die unmittelbar von dem Wechselventil
15 ausgeht, das deshalb eine entsprechend andere Bauart aufweist.
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Die Änderungen gehen aus Fig. 5 und 6 hervor. Fig.5 zeigt das Ventil
in gewöhnlicher oder ruhender, Fig.6 in wirksamer Lage. Die Ventilstange i_6 ist
mit zwei kolbenähnlichen Ventilkörpern 26' und 26" versehen. Der untere Ventilkörper
2@6' steuert wie vorher die Verbindung zwischen den Leitungen.v6. und 22. In ihm
ist jedoch kein Sicherheitsventil eingebaut. Der obere Ventilkörper 26" ist hohl
ausgebildet und enthält ein inneres, hülsenförmiges Ventil 4o, auf welches eine
Feder .1i drückt. Das Ventil ..o dient zwei Zwecken. Einerseits überwacht es die
Verbindung zwischen den Leitungen r6 und 2'3 über eine innere, durch die -d.ülse.lo
umschlossene Kammer 46 und eine äußere, die Hülse .1o umschließende, ringförmige
Kammer d.7, andererseits dient es als Sicherheitsventil. Zu der Kammer 4o führen
Bohrungen d.8 in der Hülsenwand 40 und zu der Kammer 47 Bohrungen .19 in der Wand
des Ventil -körpers 216". Die innere Kammer 46 steht durch Bohrungen 5o im unteren
Teil des hohlen Ventilkörpers 2#6" dauernd mit der die Ventilstange 26 umgebenden
Bohrung des Ventilgehäuses in Verbifidung, die ihrerseits mit der Leitung 16 dauernd
verbunden ist und mit der Rückflußleitung 221 in Verbindung gesetzt «erden 'kann.
Die durch den Ventilkörper 26" gesteuerte Bohrung 23 steht in der Ruhelage der Ventilstange
26 durch die einen kleineren Teil des Ventilkörpers 26" umgebende Bohrung -t5 des
Ventilgehäuses mit einer oberen Kammer 51 des Ventilgehäuses in Verbindung. Von
der Kammer 51 aus führt ein Kanal .4 zur Rückflußleitung 22. Die Schmierleitung
steht durch die Bohrung 2o dauernd in Verbindung mit der Druckleitung ifh der Pumpe.
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Wenn sich das Wechselventil in der Ruhelage (Fig. 5) befindet und
die Pumpe 12 in Betrieb gesetzt wird, dann strömt die durch die Leitung 16
eintretende
Ölmenge unmittelbar in die Rückfl ußleiturig 2z über und fließt durch letztere nach
dem Vorratsbehälter zurück. Durch Heben des Handgriffes-@28 kann die Ventilstange
26 nach oben bis in die in Fig. ö dargestellte Lage bewegt werden. Hierdurch wird:
der Zutritt des Öles zur Rückflußleitüng 22 unterbrochen. Wenn dauernd Öl durch
die Pumpe gefördert wird, hat das Schließen der Rückflußleitung zur Folge, daß Öl
durch die Leitung 2o den Lagern'3, 4 ,und 3', ¢' unter Druck zugeführt wird. Sobald
der gewünsohte Druck des Öles in den Lagern erreicht ist, hebt sich das innere Ventil
40 unter dem Einfluß des in der Kammer 46 auf den Ventilboden aufwärts wirkenden,
gesteigerten Öldruckes etwas von seinem Sitz; so daß das Öl, wie durch den Pfeil
P in Fig. 6 angedeutet, in die Bohrung 213 eintreten kann. Dieses Öl strömt
über die Ventile 24, 25 den einzelnen Schaltzviin@dern 7, 8, 9, 10 zu. Die Kolben
werden jetzt in Bewegung gesetzt und bewirken durch ihre Klinken eine Drehung der
Schalträder 5 und 6 in der -bereits beschriebenen Weise. Wenn die Kolben ihren Arbeitshub
vollendet haben und die Zylinder kein 01 mehr aufnehmen können; nimmt der
Druck des durch die Pumpyc fit zugeführten Öles zu, so daß das Ventil ,4:o weiter
nach oben bewegt wird und als Sicherheitsventil wirkt; da die Bohrungen 48 freigelegt
werden und Öl aus der Kammer 46 in die Kammer 51 eintreten lassen, von wo das Öl
durch -den Kanal 44 und die Rückflußleitung n2 nach dem Vorrat o1 zurückfließt.
Ein gefährlicher Llberdruck kann somit nicht entstehen.
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Wenn man den Handgriff 28 wieder losläßt, kehrt .die Ventilstange
unter dem Ei:nfluß der Feder 27 in die in Fig. 5 .dargestellte Ruhelage zurück und
stellt die Verbindung zwischen den Leiturigen 23 und der Rückflu(ßleitung 22 über
die Bohrung 4:5 wieder her: Der Druck in den Zvlindern der Schaltkolben nimmt deshalb
ab, so daß die Federn 17 die Kolben unter Verdrängung des Öles aus den Zylindern
in die Ruhelage zurückbewegen können. Bei fortgesetzter Drehung wiederholt sich
der beschriebene Vorgang.
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Zum Ableiten etwaigen Lecköles -dient die am unteren Ende des Ventilgehäuses
15 vorgesehene Öffnung 42.
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Wenn eine Drehvorrichtung einer- der oben beschriebenen Ausführungen
zum Anlassen einer Turbine dienen soll,- dann können die zu @derselben Drehvorrichtung
gehörigen beiden Schaltglieder abwechselnd auf dasselbe Schaltrad wirken. In solchem
Falle ist ein Wechselventil für jedes Schaltglied erforderlich. ' Selbstverständlich
braucht man nicht unbedingt zwei Schaltglieder für jedes Schaltrad zu verwenden,
vielmehr kann man auch mit einem Glied auskommen; dies gilt vor allem, wenn es sich
um die Diehung verhältnismäßig kleiner Läufer handelt.
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Die Bauart der Drehvorrichtung, vor allem aber die Bauart des Wechselventils,
kann ohne Abweichen von dem Wesen der Erfindung verändert werden.