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Einrichtung zur Aufrechterhaltung und zur Anzeige der räumlichen Relativlage
von drei oder mehr Wellen Wenn in einer Anlage zwei oder mehr Antriebswellen vorhanden
sind, die mit ungleichmäßigem Antriebsmoment zueinander arbeiten, .so beisteht die
Gefahr, daß von dieseln Wellen Schwingungen hervorgerufen werden. Diese Schwingungen
haben besonders dann, wenn die Wellen auf demselben Fundament montiert sind, heftige
Erschütterungen zur Folge. Bekanntlich kann man ßolche Schwingungen vermeiden, wenn
man dafür sorgt, daß die Wellen während des Betriebes eine bestimmte räumliches
Winkellage zueinander beibehalten.
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Bei eiiner bekannten Einrichtung, die zur Anzeige. einer bestimmten
räumlichen Relativlage dient, send zu dieseim Zweck mit dein Wellen Synchronhaltemaschinen
gekuppelt, die in dem Zeitpunkt, wenn die Wellen die gewünschte räumliche Relativlege
zueinander haben, sbänderseitig zusammengeschaltet werden. Bei einer anderen bekannten
Einrichtung zur Einstellung der räumlichen Relativlage von zwei Wellen wird als
Anzeigevorrichtung eines Lampe verwendet, deren Stromkreis bei Erreichen der gewünschten
räumlichen Relativlage der beiden Wellen geschlossen wird.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, mit! den Wellen Synchronmaschinen
zu kuppeln und diese Maschinen zunächst zu synchronisiieren und danach durch Umpolen
der Erregerwicklung jeweils einer der Synchronmaschinen die eine Welle gegenüber
der anderen Welle so lange zu verdrehen, bis jeweils zwei Wellen in der gewünschten
räumlichen Relativlage zueinander laufen, so daß die Schwingungen dadurch unterdrückt
sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung,
und Anzeige der räumlichen Reilativlage von drei oder mehr Wellen, die mit parallel
arbeitenden Synchronwechselstrommaschinen gekuppelt und mit je einem Impulsgeber
verbunden sind, die auf Anzeige:- oder Regelvorrichtungen -einwirken. Erfindungsgemäß
wirken hierbei die Impulsgeber aller einzustellenden Wellen gleichzeitig auf eine
Anzeige- oder Regelvorrichtung ein. Durch die gleichzeitige Anzeige der räumlichen
Relativlage von drei oder mehr Wellen zueinander kann man diejenige Lagei der Wellen,
bei der die von ihnen hervorgerufenen Schwingungen ein Minimum haben, sehr rasch
auffinden. Wenn es sich um Anlagen handelt, bei denen eine große Anzahl von einzelnen
Wellen gleichgestellt werden muß, würde die richtige Einstellung der Wellen im Gegensatz
zur Erfindung beträchtliche, Zeit erfordern, wenn die Wellen, wie es durch die bekannten
Einrichtungen nahegelegt ist, eine nach der anderen in die richtige Lage gebracht
werden. Die Erfindung bringt hier Abhilfe dadurch, daß alle Wellen ihre Relativlage
gleichzeitig anzeigen bzw: daß sich alle gleichzeitig in die gewünschte räumliche
Relativlage einstellen.
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Besondere Bedeutung hat die Erfindung in solchen Fällen, hei denen
in -einer Anlage mindestens zwei Welleingruppen vorhanden sind, deren schwingungserzeugende
Momente mit voneinander verschiedenem Takt auftreten. Die Einrichtung gemäß der
Erfindung wird in diesem Fall zweckmäßig so durchgeib,ildet, daß die von den Impulsgebern
jeder der Wellengruppen erzeugten -Impulse in der Anzeige. oder Regelvorrichtung
vereinigt werden, so daß der gewünschte relative Gleichlauf der im gleichen Takt
arbeitenden, jeweils zu einer Wellengruppe gehörigen Wellen ge@stondert ang
ge
ezeigt wird. Dieser Fall liegt z. B. vor beii Anlagen mit mehreren Antriebsaggregaten,
.in welchen jedes Antriebsaggregat zwei Wellen beeitzt, die durch mechanische oder
elektrische Kupplungsmittel zwangsläufig miteinander verbunden sind und wobei auf
jede dieser Wellen ungleichmäßige Antriebsmomnentie in verschiedenem Takt ausgeübt
werden. Das trifft beispielsweise zu- bei einem Schiffspropellerantrieb, der mit
zwei Voith-Schneider-Propellern ausgerüstet ist, von denen jeder über ein mechanisches
Übersetzungsgetriebe direkt durch einen Dieselmotor angetrieben wird. Weinn man
bei Anlagen dieser Art mit Hilfe von synchronen Gleichlaufmaschinen eine solche
Relativlage der Antriebswellen erzielen will, daß die von den Wellen hervorgerufenen
Schwingungen nach Möglichkeit unterdrückt werden, so ist die richtige Relativlage
der Wellen von folgenden Antriebsteilen abhängig, nämlich von der Anzahl der Propellerschaufeln
an jedem Voith - Schneider-Propeller, von der Anzahl der Zylinder in den Antriebsdie@selmotoren,
vom Takt der Dieselmaschinen, von der Polzahl der Gleichlaufmaschinen und vom Übersetzungsvetrhältnis
des Getriebes zwischen der Dieselwelle und der Propellerwelle. Je nachdem, wie das
Verhältnis dieser einzelnen Teile zueinander .ist, wird erst nach einer mehr oder
weniger großen Anzahl von Umdrehungen der die Gleichhalteniaschine tragenden Welle
des einen Antriebssystems gegenüber der die Gleichhaltemaschine tragenden Welle
des anderen Antriebssystems eine solche Lage vorhanden sein, bei der die von den
Wellen angeübten Schwingungen unterdrückt sind. Die Erfindung ermöglicht in diesem
Fall mit sehr einfachen Mitteln eine sichere und schnelle Einstellung der richtigen
Relativlage der Antriebswellen.
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Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung ein Zweipropeller-Schiffsantrieb,
dargestellt. Die beiden Voith-Schneider-Propeller sind mit i und 2 bezeichnet. Jeder
Propeller besitzt beispielsweise vier. Propellerflügel. Die zugehörigen Propellerwellen
3 und q. werden über entsprechende Übersetzungsgetriebe 5, 6 von den Dieselmotioren
9, io über die Wellen 7, 8 angetrieben. Mit? jeder der beiden Dieselwellen ist eine
Synchronmaschine i i bzw. 12 gekuppelt. Diesto Maschinen haben die Aufgabe, die
richtige räumliche Relativlage der Wellen `aufrechtzuerhalten. Die Statoren der
Synchronmaschinen sind über die Leitungen 13, 1q., 15 dauernd miteinander verbunden.
Um eine gewünschte räumliche Relativlage der Wellen zueinander einstellen zu können,
kann die Erregerwicklung der Synchronhaltemaschine@, 12 mit Hilfe eines Polwenders
16 umgepolt werden. Durch dieses Umpolen wird die Welle 8 gegenüber der Welle 7
jeweils um eine Pölteilung verdreht. Der Erregerstrom für die @Svnchronhaltemaschine
wird von einer .Erregermaschine 17 geliefert, die von der Welle 8 über einen Riementrieb
18 angetrieben wird.
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Zum Einschalten der Erregung der Synchronhaltemaschinen dient ein
Druckknopf 2o, der bei seiner Betätigung mittels der Brücke 2.2 die Kontakte 21
überbrückt, so daß die Erregerwicklung i9 der Erregermaschine mit dem Anker der
Erregermaschine über die Leitungen 46, 47 verbunden wird. Sobald die Spannung der
sich selbst erregenden Erregermaschine genügend hoch ist, spricht das Schütz 24
an und schließt seine Kontakte 25`, so daß die Meldelampe 26 aufleuchtet. Hieran
erkennt der Bedienungsmann, daß der Anlaßvorgang beendigt .ist. Er kann jetet den
Druckknopf 20 loslassen, da der Schützenkontakt 25 parallel zum Kontakt 21 liegt.
27 und 28 ist ein Vor- und ein Parallelwiderstand für die Erregerwicklung i9 der
Erregermaschine. Diese Widerstände sind so geschaltet, daß sie beim Betätigen des
Anlaßdruckknopfes 2o überbrückt sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Erregermaschine
sehr schnell zu erregen. Mit Hilfe eines Druckknopfes 23 kann die Erregung abgeschaltet
werden. Falls der in den Leitungen 13, 1q., 15 fließende Strom einen bestimmten
Wert überschreitet, spricht ein über einen Stromwandler 29 angeschlossenes B.imetallrelais
3o an und erregt ein Hilfsrelais 3,1, das in diesem Fall seine im Erregerstromkreis
des SChützlen 24. liegenden Ruhekontakte 32 öffnet. Auch in diesem Fall wird also
die Erregung abgeschaltet.
"Zur Anzeige der Relativlage .der Antriebswellen
sind Impulsgeber vorgesehen, und zwar ist je ein Impulsgeber den Dieselmotoren und
je ein Impulsgeber den Propellern zugeordnet. Die den Dieselmotoren zugeordneten
Impulsgeber 33 und 34 werden von den entsprechenden Steuerwellen 44, 45 der Dieselmotoren
beeinflußt. Die Impulsgeber 35 und 36 für die Propeller r und 2 werden im Ausführungsbeispiel
direkt von den Propellern aus beeinflußt. Die Impulserzeugung erfolgt auf elektromagnetischem
Wege.. Jeder Impulsgeber besitzt einen Elektromagneten, der aus dem Schiffsnetz
41, 42 erregt wird. Zum Einschalten des Erregerstromes dient ein Schalter 43. Die
Impulsgeber sind so gebaut, daß ihres Anker mit den zu vergleichenden Wellen, d.
h. mit den Steuerwellem de#r Dielselmotoren und den Propellern fest verbunden sind
und beim Vorbeilaufen an den feststehenden Elektromagneten einen Strom in den darauf
angebrachten Sekundärwicklungen erzeugen.
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Die Sekundärwicklungen der den Dieselmotoren zugeordneten Impulsgeber
33 und 34 sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weisse, parallel geschaltet.
Die von diesen beiden Impulsgebern erzeugten Impulse werden den Klemmen 38 eines
Anzeigeinstruments 48 zugeleitet. In ähnlicher Weise sind die Sekundärwicklungen
der Impulsgeber 35 und 36 derart parallel geschaltet, daß die Impulse -den Klemmen
37 des .Anzeigeinstruments 48 zugeleitet werden. Das Anzeigeinstrument selbst besitzt
zwei Meßsysteme m:iti entsprechenden Zeigern 39 und 40. Die Meßsysteme @verden so
eingestellt, daß die Zeiger beispielsweisse in der dargestellten Lagestehen, wenn
sämtliche Impulsgeber anzeigen, daß die zugehörigen Weillen die gewünschte räumliche
Relativlage besitzen. In allen anderen Fällen schlagen entweder beide Zeiger oder
ein Zeiger aus. Im praktischen Betrieb ergibt sich, daß die Zeiger in einem ganz
bestimmten Rhythmus ihre Stellung ändern, so daß der Bedienungsmann aus den verschiedenen
Anzeigen des Gleichlaufinstrume:nts 48 ohne weiteres erkennen kann, wie weit eT
mit seinen Wellen noch von der gewünschten Relativlage entfernt ist. Durch Betätigung
des Polwenders 16 kann nun in einfacher Weise die richtige Relativlage eingestellt
werden.
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Wenn eine große Anzahl von Umdrehungen der Wellen 7 und 8 relativ
zueinander -erforderlich ist, bis nach Verlassen der gewünschten räumlichen Relativlage
wieder einmal eine entsprechende Lage erreicht wird, kann man praktisch so verfahren,
daß einer der Dieselmotoren auf eine etwas höhere Drehzahl eingestellt wird als
der andere, so daß die eine Dieselwelle gegenüber der anderen voreilt. An den Ausschlägen
des Instruments 48 erkennt. der Bedienungsmann den Moment, in welchem er die Wellen
durch Einschalten deir Erregermaschine 17
svnchronisieren muß. Er braucht
dann nur auf den Druckknopf 2o zu drücken und kann, da die beschriebene Schaltung
eine sehr schnelle Erregung der Haltemaschinen ermöglicht, sogar ohne Betätigung
des Polwenders die richtige Relativlage der Wellen erzwingen.
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Abweichend von dem Ausführungsbeispiel kann man die Erfindung auch
so praktisch durchbilden, daß an 'Stelle des Anzeigeinstruments 48 ein Regelinstrument
tritt, welches: selbsttätig Impulse zur Betätigung des Polwenders 16 aus,löst, so
lange, bis die gewünschte Relativlage der Wellen erreicht ist. Ebenso ist es möglich,
daß bei genügend schneller Erregung der Haltemaschine von dem Regelgerät selbst
der Erregungsvorgang im gewünschten Moment eingeleitet wird, ohne daß eine nachträgliche
Verdrehung der Wellen in die gewünschte! Lage mit Hilfe eines Polwenders erforderlich
ist.
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Für Anlagen der im Ausführungsbeispiel beschriebeinen Art kann man
auch eine mechanisch arbeitende Regel- oder Anzeigevorrichtung verwenden, bei der
die gegenseitige, Lage der zu vergleichenden Wellen durch entsprechend gewählte:
Übersetzungsgetriebe verglichen wird. Hierbei fällt den Übersetzungsgetrieben die-
Aufgabe zu, die! Bewegung sämtlicher zu einem Antrieibsaggregat gehörigen Wellen
in eine Drehbewegung zu übersetzen, die mit Hilfe eines Differentialgetriebes; an
vorhandenen Marken erkennen läßt, wann die gewünschte Relativlage, zu der Vergleichswelle
des anderen Antriebsaggregats erreicht ist.