DE1167433B

DE1167433B - Welle zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Einphasen-Wechselstrom-Generator, von denen wenigstens eine der beiden Maschinen ein pulsierendes oder wechselndes Drehmoment hat

Info

Publication number: DE1167433B
Application number: DEL37038A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Hagedorn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-09-14
Filing date: 1960-09-14
Publication date: 1964-04-09

Description

Welle zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Einphasen-Wechselstrom-Generator, von denen wenigstens eine der beiden Maschinen ein pulsierendes oder wechselndes Drehmoment hat Der Läufer eines elektrischen Generators und die umlaufenden Teile der mit diesem Läufer verbundenen Antriebsmaschine stellen mitsamt der dazwischenliegenden Verbindungswelle ein Drehschwingungssystem dar, wobei die Verbindungswelle die Drehfeder bildet. Das pulsierende Drehmoment, sowohl des Generators als auch beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, bildet die Erregerkraft für erzwungene Drehschwingungen dieses Systems.
Um Resonanzerscheinungen innerhalb dieses Schwingungssystems mit Sicherheit zu vermeiden, ist es bekanntlich erforderlich, dafür zu sorgen, daß die sogenannte Eigenfrequenz des Schwingungssystems nicht in der Nähe der Frequenz der erregenden Kraft liegt, bzw. daß die zu vergleichenden Frequenzen nicht ein ganzzahliges Vielfaches voneinander bilden. Man erhält bei Einhaltung dieser Bedingung meist entweder kurze starke Verbindungswellen oder aber lange Verbindungswellen kleinen Durchmessers. Beides ist unerwünscht. Die kurze Welle mit großem Durchmesser muß im allgemeinen kürzer bemessen werden, als dies im Hinblick auf den Gesamtaufbau zulässig ist, während die lange Welle einen zu großen Platzbedarf des gesamten Maschinensatzes zur Folge hat.
Besonders kritisch ist das bei Bahnumformersätzen, also bei Kombinationen elektrischer Maschinen, die mit verschiedenen Frequenzen arbeiten, insbesondere mit solchen von 162/s und 50 Hz. Hier treten nämlich außer der Betriebsfrequenz weitere vier kritische Frequenzen auf. Erschwerend kommt hinzu, daß im Kurzschlußfall die dann auftretenden, besonders großen Kräfte eine außergewöhnlich sorgfältige Abstimmung des Maschinensatzes verlangen. Diese Abstimmung ist daher bei den Bahnumformersätzen besonders schwierig.
Die Verwendung federnder Wellen, die aus einer Hohlwelle und einer darin geführten, mit dieser über flanschartige Zwischenstücke drehfest verbundenen zweiten Welle bestehen, ist bekannt. Der Zweck dieser Anordnungen ist jedoch darin gesehen worden, die Räder des die Wellen verbindenden Getriebes in einem kleinen Raum anzuordnen und außerdem Resonanzerscheinungen vom Getriebe fernzuhalten.
In einem anderen ähnlichen Fall ist vorgeschlagen worden, die genannte Anordnung statt eines Flansches mit einer Kupplung auszubilden und dabei die Hohlwelle auf den beiden Enden der inneren zweiten Welle abzustützen. Damit ergibt sich aber. für beide Wellen nahezu die gleiche Biegeeigenfrequenz, außerdem werden die Reibungskräfte außerordentlich erhöht.
Bei diesen beiden bekannten Anordnungen war jedoch die Ausschaltung von Resonanzerscheinungen nicht maßgebend für ihre Dimensionierung. Da die anderen genannten Nachteile außerdem sehr groß sind, hat man diese Anordnungen auch beispielsweise bei Bahnumformersätzen nicht verwenden können.
Andererseits hat man zur Unterdrückung von Resonanzerscheinungen an längeren Wellen diese mit einer Kupplungsvorrichtung versehen, mit deren Hilfe nach Maßgabe der bei den verschiedenen Drehzahlen sich einstellenden Schwingungsverhältnisse die Arbeit über einen Wellenstrang geleitet werden kann, welcher keine kritischen Schwingungen verursacht. Man hat also nicht nur einen Wellenstrang, sondern eine ganze Reihe von Wellensträngen angeordnet und außerdem eine Kupplung vorgesehen, wodurch die ganze Anlage erheblich verteuert wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Welle zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Einphasen-Wechselstrom-Generator von vorwiegend 162/s Hz, wobei wenigstens eine der beiden Maschinen ein pulsierendes oder wechselndes Drehmoment hat und ihr Läufer auf einer Hohlwelle, in der eine Innenwelle steckt, gelagert ist, wobei die Hohl- und die Innenwelle an dem einen Ende drehfest miteinander verbunden sind, während an dem anderen Ende der Innenwelle die Energie eingeleitet oder weitergeleitet wird. Erfindungsgemäß sind beide Maschinenläufer auf Hohlwellen gelagert, deren Enden durch eine gemeinsame durchgehende Torsions-Innenwelle miteinander verbunden sind. Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Welle läßt sich die Eigenfrequenz des aus einer Antriebsmaschine und einem Generator bestehenden Maschinensatzes sehr weit verringern, obwohl der Platzbedarf in axialer Richtung außerordentlich gering ist. Die Innenwelle kann dabei zwecks Kupplung weiterer Maschinen über die Verbindung mit der hohlen Welle hinaus fortgesetzt werden.
Für den Fall, daß ein Gehäuse federnd gelagert ist, wie es bei Einphasen-Wechselstrom-Generatoren meist der Fall ist, oder die beiden Fundamente getrennt sind, ist es vorteilhaft, Hohl- und Innenwelle nicht starr, sondern über eine wohl drehsteife, aber Winkelverstellungen der beiden Wellen zulassende Kupplung, z. B. eine Zahnhülsenkupplung, zu verbinden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Wellenanordnung nach der Erfindung dargestellt, und zwar als schematische Anordnung mit jeweils auf einer Hohlwelle gelagerten Antriebsmaschine und auf einer anderen Hohlwelle gelagertem Generatorläufer, wobei die Innenwelle zwischen beiden Maschinen durch ein besonderes Lager geführt ist.
Danach ist an beiden Stirnseiten 1 und 2 der Innenwelle 3 je eine Hohlwelle 4 und 5 in einer der eben geschilderten Arten angeflanscht. Die Hohlwelle 5 kann dabei beispielsweise den Läufer 6 eines nicht dargestellten Wechselstromgenerators und die Hohlwelle 4 den Läufer 7 einer nicht dargestellten Antriebsmaschine tragen. Die Innenwelle 3 wird zweckmäßig in einem Zwischenlager 8 geführt, während zur Lagerung der Hohlwelle 4 die beiden Lager 9 und 10 sowie zur Lagerung der Hohlwelle 5 die Lager 11 und 12 dienen.

Claims

Patentanspruch: Welle zur Verbindung einer Antriebsmaschine mit einem Einphasen-Wechselstrom-Generator von vorwiegend 16'=/:; Hz, wobei wenigstens eine der beiden Maschinen ein pulsierendes oder wechselndes Drehmoment hat und ihr Läufer auf einer Hohlwelle, in der eine Innenwelle steckt, gelagert ist, wobei die Hohl- und die Innenwelle an dem einen Ende drehfest miteinander verbunden sind, während an dem anderen Ende der Innenwelle die Energie eingeleitet oder weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Maschinenläufer auf Hohlwellen gelagert sind, deren Enden durch eine gemeinsame durchgehende Torsions-Innenwelle miteinander verbunden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1750 077; schweizerische Patentschriften Nr. 172148, 219 474; britische Patentschrift Nr. 209 914; französische Patentschriften Nr. 805 626, 939 675 und Zusatz Nr. 56150 zur französischen Patentschrift Nr. 999179.