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Differentialgetriebe, besonders für Turbinenantriebe Die Erfindung
bezieht sich auf ein Differentialgetriebe, dfas besonders zur Kraftübertragung von
Dampf- oder Gasturbinen mit gegenläufig drehbaren Lauf- und Leitschaufeln bestimmt
ist, jedoch auch in sonstigen Fällen Anwendung finden kann, wenn es sich darum handelt,
zwei gleichachsig gelagerte, gleichläufig oder gegenläufig rotierende Antriebe auf
eine gemeinsame Antriebswelle arbeiten zu lassen. Das Getriebe nach der Erfindung
löst diese Aufgabe mit besonders einfachen Mitteln in solcher Weise, daß sich die
Triebkräfte von gleichachsig angeordneten, gleich- oder gegenläufig umlaufenden
Antrieben an der gemeinsamen Arbeitsnwelle stets summieren. Hierdurch wird insbesondere
die Möglichkeit geschaffen, Turbinen so einzurichten, daß sie außer ihren drehbeweglichen
Laufschaufeln auch drehbar gelagerte Leitschaufelkränze erhalten können, so daß
auch der an den Leitschaufeln sich auswirkende Druck zur Antriebsübertragung zusätzlich
ausgenutzt werden kann. Hierdurch wird eine bessere Ausnutzung der zugeführten Energie
und demgemäß auch eine erhöhte Maschinenleistung erzielt.
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Das Getriebe nach der Erfindung stellt ein Paralleldifferential dar
und kennzeichnet sich dadurch, daß eine mittlere Treibwelle als Innenwelle und eine
gleichachsig dazu gelagerte, sie in Abstand umschließende zweite Treibwelle als
Außenwelle an ihren zusammenwirkenden Enden mit Getriebemitteln, vorzugsweise Zahnritzel
und Innenverzahnungskranz, versehen und durch eine auf der Innenwelle frei drehbare
Scheibe, das sogenanute Differentiallager, aneinander abgestützt sind, wobei diese
Scheibe als Läger für einen die Antriebsverbindung zwischen den Getriebemitteln
der Außenwelle und der Innenwelle herstellenden Planetentrieb
dient,
dessen in gleicher Hauptrichtung angeordnete, jedoch schräg liegende Differentialwelle
mit der in der Verlängerung der Innenwelle liegenden Arbeitswelle über eine Gelenkverbindung,
z. B. ein Kreuzgelenk, beweglich gekuppelt ist.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer, schaubildlicher Schnittdarstellung
ein Beispiel für die Ausführung des Getriebes nach der Erfindung.
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Das Getriebe ist mit einer von der linken Seite her kraftgetriebenen
Innenwelle i und einer gleichfalls von links her kraftgetriebenen Außenwelle 2 versehen,
die gleich- oder gegenläufig zur Innenwelle umlaufen kann. Die Außenwelle 2 besteht
aus einem Hohlzylinder, der gleichachsig zur Innenwelle i liegt, sie in Abstand
umschließt und etwa länger als die Innenwelle bemessen ist.
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Die Innenwelle trägt an ihrem freien Ende ein kegeliges Zahnritzel
D, während die Außenwelle an ihrem Ende eine kegelige Innenverzahnung A aufweist.
An dier Innenwelle ist ferner frei drehbar ein Differentiallager 3 angeordnet, das
sich nach Bedarf auch an der Innenfläche der Außenwelle 2 lose und frei drehbar
führt und eine außermittige Lagerung für eine schräg liegende Differentialwelle4
aufweist. Die Differentialwelle ist in dem Differentiallager 3 frei drehbar. Sie
dient als Planetentrieb und trägt zwei fest aufgesetzte Zahnräder B, C, die eine
Antriebsverbindung zwischen dem Zahnkranz A und dein Ritzel D der treibenden Hauptwellen
i, 2 herstellen. Die Differentialwelle 4 ist: über ein Kreuzgelenk 5 mit einer Arbeitswelle
6 verbunden, die sich in der Verlängerung der Innenwelle i befindet. An dem Differentiallager
3 befindet sich schließlich ein Ausgleichgewicht 7, das den Gewichtsausgleich für
die außermittig liegende Differentialwelle mit ihren Zahnrädern B und C herstellen
soll.
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Das Verhältnis der Zahnräder A : B und C : D
soll nach
Möglichkeit gleich sein.
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Es sei angenommen, daß das. Getriebe zur Kraftübertragung von einer
Turbine benutzt werden soll, die nicht nur mit drehbaren Laufschaufeln, sondern
auch mit drehbar gelagerten Leitschaufeln ausgestattet ist. Die Leitschaufeln werden
bei einer solchen Anordnung während der normalen Beaufschlagung der Turbine gegenläufig
zu den Laufschaufeln umlaufen. Die Innenwelle i soll an die Laufschaufelkränze der
Turbine, diie Außenwelle 2 an die Leitschaufelkränze angeschlossen sein.
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Die Wellen i und 2 sollen von der Turbine in Richtung der eingezeichneten
Pfeile gegenläufig gedreht werden. Die Differentialwelle 4 wird von der Außenwelle
2 über die Zahngetriebe A, B in gleicher Drehrichtung angetrieben. Außerdem
treibt auch die Innenwelle i über die Getrieberäder C, D die Differentialwelle 4
gleichfalls, in der Drehrichtung der Außenwelle 2 an, so daß sich die gegenläufigen
Antriebskräfte an der Differentialwelle 4 summieren.
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Sind die Umlaufgeschwindigkeiten der Außenwelle und der Innenwelle
und außerdem die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Zahnrädern A : B und
C : D gleich groß, so verbleibt das Differentiallager 3 in Ruhe. Seine Aufgabe
ist es, unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten der Außen-und Innenwelle auszugleichen.
Seine Wirkungsweise wird an den folgenden extremen Beispielen erläutert.
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Nimmt man an, daß die Außenwelle in Ruhe verbleibt und nur die Innenwelle
i in Linksrichtung rotiert, so wird die Differentialwelle ,4 über C, D
rechtsläufig
um ihre eigene Achse angetrieben. Durch das Abrollen des Zahnrades B auf dem in
Stillstand verbleibenden Zahnkranz A wird zugleich das Differentiallager 3 zu einer
linksläufigen Drehung gezwungen, so daß die Differentialwelle außer ihrer rechtsläufigen
Drehung um die eigene Achse zugleich eine linksläufige Präzession um die Achse der
Innenwelle ausführt.
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Nimmt man dagegen an, daß die Innenwelle in Ruhe verbleibt und die
Außenwelle rechtsdrehend umläuft, so dient die Innenwelle mit ihrem Zahnritzel D
als Widerlager für das Differential. Die rechtsläufige Drehung des Zahnkranzes A
verursacht dann gleichfalls eine rechtsläufige Drehung der Differentialwelle 4,
während durch das Abrollen von C auf D auch das Differentiallager 3 in eine rechtsläufige
Drehung versetzt wird. In diesem Falle rotiert also die Differentialwelle ,4 rechtsläufig
um die eigene Achse und führt gleichzeitig auch eine rechtsläufige Präzessionsdrehung
um die Innenwelle aus.
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Die Drehgeschwindigkeit des Differentiallagers 3 ist bei gleicher
Umlaufgeschwindigkeit der Außen-und Innenwelle gleich Null. Sie steigert sich im
gleichen Maße, wie sich die Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Wellen gegeneinander
verändern, wobei die Drehrichtung des Differentiallagers bzw. die Präzessionsrichtung
der Differentialwelle davon abhängt, welche der beiden antreibenden Hauptwellen
i oder 2 die größere Drehgeschwindigkeit aufweist. Verbleibt eine der Wellen i oder
2 im Stillstand, so ist die Drehgeschwindigkeit des Differentiallagers gleich der
Geschwindigkeit 'der umlaufenden Welle, multipliziert mit dem Quotienten aus dem
Verhältnis A : B oder C : D, je nachdem, welche der Wellen umläuft.
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Laufen die Innenwelle und die Außenwelle in gleichen Drehrichtungen
und mit gleicher Drehzahl um, so dreht sich die Differentialwelle 4 nicht um die
eigene Achse, sondern wird nur vom Differentiallager 3 in dessen Drehung mitgenommen.
In diesem Falle wirkt die exzentrisch gelagerte Differentialwelle als ein Hebel,
über den die Arbeitswelle 6 in Drehung versetzt wird. Sobald die Umlaufgeschwirndigkeiten
beider Antriebswellen bei gleichen Drehrichtungen aber unterschiedliche Werte annehmen,
vollführt die Differentialwelle neben ihrer Präzessionsbewegung auch eine Drehung
um die eigene Achse.
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Das Getriebe nach der Erfindung ist weder auf Einzelheiten seiner
konstruktiven Ausführung, noch auf bestimmte Anwendungsfälle für die Kraftübertragung
beschränkt. Je nach den übersetzungsverhältnissen zwischen den Getrieberädern lassen
sich unterschiedliche Wirkungen für die Antriebsübertragung erzielen.
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Die Erfindung umfaßt auch Turbinen aller Art
mit um
die Laufradachse drehbaren Leitschaufeln, soweit sie von einem Getriebe nach der
Erfindung für die gleichzeitige Übertragung von Antriebskräften aus den Drehbewegungen
der Laufschaufeln und der Leitschaufeln auf eine gemeinsame Arbeitswelle Gebrauch
machen.