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Gleichlaufantrieb
Seit einigen Jahren wird bei Wehr anlagen - sofern der Antrieb mittels einer elektrischen'Welle erfolgt-angestrebt, die in die Windwerke eingeleiteten Momente zu begrenzen, um dadurch eine leichte und daher auch billige bauweise zu. erzielen. Zu diesem Zweck muss die elektrische Welle mit üblicher Dimensionierung der Hintermaschinen hinsichtlich ihrer Fähigkeit einseitige Momente hervorzubringen, die zirka das 3, 5fache des Nenamomentes betragen können, wesentlich eingeengt werden. Dazu sind verschiedene Methoden, die auf elektrischen oder mechanischen Prinzipien beruhen, empfohlen und angewendet worden.
Bei der Momentenbegrenzung mit mechanischen Mitteln handelt es sich hauptsächlich um die Verwendung von Rutschkupplungen, durch welche die Momenteneinleitung in die Getriebe begrenzt wird, wobei der Gleichlauf bis zum Stillstand aufrechterhalten bleibt. Diese Art der Momentenbegrenzung ist im allgemeinen Maschinenbau zum Schutz gegen Massenmoment seit langem üblich, jedoch ist auch bekannt, dass die Wirkung oft sehr problematisch ist. Derartige Rutschkupplungen stellen kein sehr beliebtes Element für Wartung und Betrieb dar und haben wiederholt versagt.
Für die Momentenbegrenzung auf elektrischer Grundlage gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten.
Die erste beruht darauf, dass die auftretenden Maschinenmomente mittels verschiedener Methoden entweder direkt oder indirekt gemessen werden und die Messgrösse in einen Steuer- bzw. Regelimpuls umgesetzt wird, womit entweder die Abschaltung der Motoren oder die Regelung auf konstantes Moment bewirkt werden kann ; wobei in beiden Fällen wieder der Gleichlauf bis zum Stillstand aufrechterhalten wird.
Die zweite Art der elektrischen Momentenbegrenzung beruht auf der Überlegung, die Maschinen so auszulegen, dass die zulässigen mechanischen Momente nicht überschritten werden können, wobei selbstverständlich auch wieder der Gleichlauf bis zum Stillstand sichergestellt wird.
Die bisher bekannten Lösungen dieser Art beruhen auf dem System der elektrischen Leitwelle, bei der-bei Lauf mit dem Drehfeld - die Antriebsmotoren von einem Leitgenerator gesteuert werden bzw. auf der klassischen elektrischen Welle, wobei auch deren Vordermaschinen als Schleifringläufer ausgeführt sind und die Hintermaschinen eine kleinere Typengrösse haben. Diese Maschinenanordnung stellt eine kombinierte Welle dar, weil die Vordermaschinen als vereinfachte elektrische Welle arbeiten und daher insbesondere während dem An- und Auslauf Ausgleichsmomente übertragen.
Selbstverständlich müssen sowohl bei der Leitwelle als auch bei der kombinierten Welle sämtliche Motoren entsprechend dimensioniert werden.
Alle vorangeführten Varianten der Momentenbegrenzung auf elektrischer Grundlage haben den Nachteil, dass sie mehr oder weniger komplizierte zusätzliche Geräte bzw. Besonderheiten bei Auswahl und Anzahl der Maschinen erfordern.
Weiters ist-ausgenommen bei der kombinierten Welle - auch die gewünschte Betriebssicherheit nicht gegeben, weil z. B. im Falle der Abschaltung bzw. Regelung die Funktion von einem Steuerkreis abhängt und bei der Leitwelle von einem Kabel, welches die Rotoren des Leitgenerators mit denen der Antriebsmaschinen verbindet. Bei einer Störung des Steuer- oder Regelkreises bzw. bei einem Kurzschluss
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unter ungünstigen Umständen zu Getriebeschäden führen kann.
Bei der kombinierten Welle ist zwar die Gefahr von Getriebeschäden bei entsprechender Auslegung nicht gegeben, jedoch sind die Vordermaschinen infolge der Anforderung an die Momentenbegrenzung keine Standardmaschinen mehr. Falls aber bei der kombinierten Welle die Momentenbegrenzung durch
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Widerstände im Rotorkreis der Vordermaschinen erreicht wird, so ist ebenfalls - wie bei den andern Varianten-im Störungsfalle die Sicherheit der Momentenbegrenzung nicht mehr gewährleistet. Ausserdem sind diese Lösungen meist sehr aufwendig und daher auch entsprechend teuer.
Aus diesen Gründen finden vorangeführte elektrische Methoden der Momentenbegrenzung in der Praxis wenig Anklang und haben keine Aussicht sich allgemein durchzusetzen.
Eine genaue Untersuchung der Bewegungsvorgänge von Wehrschützen der verschiedensten Konstruktionen mit beidseitigen, jedoch unabhängigen Antrieben zeigt. dass Unsymmetrien der Lastmomente hauptsächlich während des Anfahrens bzw. während des Stillsetzens auftreten. Die unterschiedlichen Reibungen in den seitlichen Führungsflächen sind zwar während der ganzen Bewegung wirksam, jedoch ist ihr prozentueller Anteil im Vergleich zu den Hubmomenten gering.
Beim Heben jedoch können beachtliche Unsymmetrien dadurch eintreten, dass auf einer Windwerksseite die Kette schlaff, auf der andern Seite
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der Wehrschütze erfolgt meist durch zwei auf beiden Wind werkssseiten angeordneto Bremsen.Es ist nun bekannt, dass beim Einfallen der Bremsen beachtliche Unsymmetrien der Bremskräfte deshalb vorkommen, weil durch die unvermeidlichen Spiele in den Bremsgestängen ungleiche Bremsbackenabnützungen usw. die Bremskräfte mit zeitlichen Unterschieden wirksam werden. Da die Bremsmomente zwecks des Still" haltevermögens etwa für die Grösse des doppelten Motormomentes ausgelegt sind, kommt es ganz auf das zeitliche Intervall des verschiedenen Einfallens sowie auf die Charakteristik der Bremsen an, welche Dif- ferenzkräfte dadurch auftreten.
Diese Differenzkräfte können sich zu der durch die unterschiedlichen Rei- bungen usw. immer vorhandenen Unsymmetrie addieren und daher besteht die Gefahr, dass die synchronisierenden Momente der elektrischen Welle überschritten werden und die Welle bricht. Die stark unterschiedliche Beanspruchung beim Bremsen ist als Begründung dafür anzusehen, warum es früher bei Wehrschützen, für welche die klassische Ausgleichswelle-bei entsprechender Auslegung der mechanischen Teile-vorgesehen wurde, üblich war, die Type der Hintermaschinen grösser als die der Vordermaschinen zu wählen {zirka l, 3fach). Das ist doch offensichtlich nur deshalb notwendig gewesen, um hauptsäch-
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zu können.
Daraus ergibt sich, dass es wohl möglich sein müsste, durch geeignete Bremsgeräte den Abbrems vorgang so ablaufen zu lassen, dass die dabei auftretenden Differenzmomente relativ gering sind, wodurch es möglich sein muss, die Hintermaschinen entsprechend kleiner zu dimensionieren.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Gleichlaufantrieb unter Verwendung einer elektrischen Ausgleichswelle mit Hintermaschinen, der zur Stillsetzung mechanisch abgebremst und über die Bremsen festgehalten wird, wobei erfindungsgemäss Bremslüfter mit stark verzögerter (gedrosselter) Abfallbewe- gung des Bremslüfterkolbens verwendet werden, so dass die volle Bremskraft mit dem Wert NuU beginnend in etwa 500-6000 m/sec erreicht wird.
An Hand der beiliegenden Zeichnungen soll der Erfindungsvorschlag näher erläutert und begründet werden.
Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer elektrischen Ausgleichswelle mit Hintermaschinen, die Fig. 2 und 3 Arbeitsdiagramme für Bremslüfter.
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sind in bekannter Weise über Ausgleichs1eitungen AL verbunden. Ihre Ständer werden aus dem Netz RST gespeist, an welchem auch die Ständer de. Antriebsmotoren A , A liegen.
An Hand der Fig. 2 und 3 soll nun die Beigründung für den erfindungsgemäRea Vorschlag, den Brems-
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Fig. 1 ist angenommen, dass die beiden Bremslüfter L,, L, wohl gleiche Arbeitscharakteristik besitzen, aber der Bremslüfter It um die Zeit t verzögert zur Wirkung kommt. Aus dem Diagramm ist zu entneh- men, dass in einem solchen Fall über die elektrische Welle ein Ausgleichsmoment in Grösse von AM-das unter Umständen nicht allzuweit vom Kippmoment Mkipp entfernt ist-zu übertragen ist, um den Gleichlauf auch beim Abbremsen aufrecht zu erhalten.
Käme der BremslüfterlS noch etwas mehr-nämlich um die Zeit t1-verzögert zur Wirkung, so wäre damit das Kippmoment zu übertragen ur-d dieAusgleichswel-
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(kippen). Verwendetschinen können also unter sonst gleichen Voraussetzungen viel kleiner dimeasioaiea : wetden. Ähnliche Überlegungen kann man auch für den rein theoretischen Fall anstellen, dass die Bremslüfter zwar gleich-
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zeitig zur Wirkung kommen, ihre Arbeitscharakteristik aber verschieden geneigt ist. Diese Verhältnisse sind in Fig. 3 dargestellt.
Auch hier sieht man, dass bei flachen Bremscharakteristiken (lu Iz') in jedem Zeitpunkt t das von der Ausgleichswelle zu übertragende Moment AM'kleiner ist als bei den steileren (L1').
Aus beiden Diagrammen ist zu entnehmen, dass bei Anwendung sanft einfallender Bremsen die Hintermaschinen der elektrischen Welle kleiner dimensioniert werden können, da die zu erwartenden Ausgleichsmomente viel geringer sind und unter sonst gleichen Umständen nur einen Teil des Kippmomentes der elektrischen Welle betragen. In gleich günstiger Weise wirkt natürlich eine flache Arbeitscharakteristik der Bremslüfter auch beim Anlauf,-ein ebenfalls für den Gleichlauf kritischer Betriebszustand-weil auch hier die Differenz der abnehmenden Bremskräfte sich zu den gegebenen Unsymmetrien addieren kann und somit die Belastungsverhältnisse beim Anlauf massgebend beeinflusst.
Man kann also bei Verwendung von sanft einfallenden Bremsen über das Kippmoment der elektrischen Welle die maximal aafbringbare Antriebsleistung beschränken und erreicht damit in einfachster Weise den angestrebten Zweck ohne komplizierte zusätzliche Einrichtung.
Als besonders zweckmässig erweist es sich, zu dem in Rede stehenden Zweck Bremslüftgeräte mit einstellbarer Arbeitscharakteristik zu verwenden und solche, die ein konstantes Lüftspiel aufrechterhalten, so dass also ungleicher Bremsbackenverschleiss mit Sicherheit vermieden wird. Ein Bremslüftgerät dieser Art ist Gegenstand der österr. Patentschrift Nr. 202738.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gleichlaufantrieb unter Verwendung einer elektrischen Ausgleichswelle mit Hintermaschinen, der zur Stillsetzung mechanisch abgebremst und über die Bremse festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass Bremslüfter mit stark verzögerter (gedrosselter) Abfallbewegung des Bremslüfterkolbens verwendet werden, so dass die volle Bremskraft mit dem Wert Null beginnend in etwa 500-6000 m/sec erreicht wird.