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Vorrichtung zum Verstellen der Laufradschaufeln von Strömungsma s chinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verstellen der Laufradschaufeln von Strömungmaschinen, insbesondere während des Ganges, mit Hilfe eines Verstellringes, der gleichachsig mit der Laufradwelle gelagert ist.
Die bekannten Ausführungen solcher Maschinen sind zum Verdrehen der Schaufeln während des Ganges mit Zahnrädern, Seilen, verschiedenen Gelenk- und Hebelmechanismen ausgestattet. Diese Lösungen der stufenlosen Regelung sind kompliziert und erfordern eine grosse Genauigkeit in der Fertigungstechnik.
Derartige Regelvorrichtungen stellen erhöhte Ansprüche an ihre Instandhaltung. Nachdem die Bestandteile solcher Betätigungsvorrichtungen ziemlich weit von der Welle der Strömungsmaschine liegen, muss das Laufrad zusammen mit diesen Bestandteilen wegen einer beträchtlichen Fliehkraftwirkung genau ausgewuchtet werden.
Die angeführten Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, was dadurch erreicht wird, dass ein verdrehbarer Verstellring zum Verschwenken der Laufradschaufeln unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung von weiteren Elementen, mit den Drehzapfen der Schaufeln durch biegsame Wellen verbunden ist. Ihr anderes Ende ist mit der Umfangsfläche des Verstellringes verbunden. Der Verstellring kann ausser einer Drehbewegung gegenüber der Laufradwelle auch eine Verschiebung in axialer Richtung erfahren.
Die erfindungsgemässe Schaufelverstellvorrichtung weist eine sehr vereinfachte Konstruktion auf und
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Ganges stufenlos regelbare Schaufeln.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von einigen Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 den Grundgedanken der Erfindung, Fig. 2 das Laufrad eines Radialgebläse im Radialschnitt mit einer mechanischen Schaufelverstellvorrichtung im Inneren des Ventilators, Fig. 3 einen Längsschnitt bzw. eine Draufsicht einer mechanischen Schaufelverstellvorrichtung, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 3, Fig. 5 das Laufrad eines Radialgebläse, jedoch mit einer andern Schaufelverstellvorrichtung, Fig. 6 das Laufrad eines Axialgebläses im Radialschnitt mit hydraulischer Verstellung der Schaufeln, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 6 und Fig. 8 das Laufrad eines Diagonalventilators in einer der Fig. 6 ähnlichen Ausführung.
In Fig. 1 ist ein um eine Laufradwelle 1 verdrehbarerVerstellring 2 mit den an ihm befestigten Enden der biegsamen Wellen 3 ersichtlich. Die Erfindung beruht nun in der Erkenntnis, dass bei einer Verdrehung des Verstellringes 2 um die Welle 1 um einen Winkel 0/. das Ende der am Verst ll- ring 2 befestigten biegsamen Welle 3 von der Lage a in die Lage b gelangt und nachdem das andere, nicht dargestellte Ende der biegsamen Welle mit dem Laufschaufel-Drehzapfen gleichachsig verbunden ist, verdreht sich auch dieses Wellenende um den gleichen Winkel a um seine Achse.
Die Bewegung des einen Wellenendes der biegsamen Welle um den Winkel a ruft somit am andern Wellenende eine Verdrehung um den gleichen Winkel hervor, nachdem jede Längsfaser der biegsamen Welle bestrebt ist, ihre ursprüngliche Länge beizubehalten.
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Fig. 2 stellt das Laufrad 4 eines Radialventilators samt Laufschaufeln 5 dar, das auf seiner
Welle 1 aufgekeilt ist. Der Einfachheit halber ist bloss eine Schaufel mit der dazugehörigen bieg- samen Welle 3 dargestellt, von der ein Ende mit dem Drehzapfen 6 der Schaufel 5 gleichachsig verbunden ist, wogegen das andere Ende mit dem Verstellring 2 fest verbunden ist.
Eine Gesamtanordnung der Schaufelverstellvorrichtung ist aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. In der hohlen Laufradwelle 1 befinden sich zwei schraubenlinienförmige Schlitze 8. Diese Schlitze-wer- den von den Enden eines Stiftes 9 durchsetzt, die gleichzeitig in die geraden Längsnuten 10 des
Verstellringes 2 hineinragen. Der Stift 9 ist an einem Ende der Zugs tange 11 befestigt. Der Ver- stellring 2 ist gegen axiale Verschiebung beiderseits mit Flanschen 12 gesichert, die am hohlen
Ende der Welle 1 befestigt sind. Das hicht dargestellte andere Ende der Zugstange 11 befindet sich in einer Lagerung, welche eine Verdrehung sowie eine axiale Verschiebung ermöglicht. Die Zugstange endet in einer Betätigungsvorrichtung, deren axiale Verschiebung durch bekannte Mittel, z. B. mechanisch, hydraulischod. ähnl.. erfolgt.
Die Form der biegsamen Welle 3 wird durch eine gelenkige Fassung 13 bewahrt, die in die Tragscheibe 14 des Laufrades 4 eingebaut ist, wie z. B. in Fig. 2 dargestellt ist.
Bei axialer Verschiebung der Zugstange 11, die sich mit der Laufradwelle 1 mitdreht, wird derVerstellring 2 um die Welle 1 verschwenkt, wodurch die Verschwenkung der Schaufeln 5 um ihre Drehachse erreicht wird.
Eine abgeänderte Form der mechanischen Betätigung der Schaufeln 5 ist in Fig. 5 dargestellt. Auf derLaufradwelle 1 ist eine Hülse 15 mittelsdesKeiles 16 festgekeilt. In die Ringnut. dieser Hülse ragt ein Flansch 17 des Verstellringes 2 derart ein, dass letzterer sich um die Laufradwelle 1 ohne axiale Verschiebung verdrehen kann.. Im Verstellring 2 befinden sich schraubenlinienförmige Schlitze 8, ähnlich wie in den Fig. 3 und 4. In diese Schlitze ragen die mit einer Schiebehülse 18 fest verbundenen Stifte 9. Die Schiebehülse 18 ist mittels der Feder 19 geführt und hat an einem Ende eine Ringnut 20, in welche die Enden einer nicht dargestellten Verstellgabel ragen.
Bei axialer Verschiebung der Hülse 18 verdreht sich derVerstellring 2 ähnlich wie bei der Ausführung nach den Fig. 2, 3 und 4.
In den Fig. 6 und 7 ist eine hydraulische Verstellvorrichtung für die Laufradschaufeln eines Axialventilators veranschaulicht. Am Ende der Laufradwelle 1 ist ein abgedichteter Drehkolben 21 aufgekeilt, und um ihn ist der Verstellring 2 drehbar gelagert, der in diesem Falle eine abgedichtete radiale Scheidewand 22 hat. Zwischen dem Drehkolben 21 und der Scheidewand 22 befinden sichabgedichtetikammem 23und24, inwelchedurchdiekanäle 25urd26 Druckflüssfgkeitein- geführt. wird. Die Kanäle 25 und 26 sind Fortsetzungen der Rohrleitung 27, die durch eine Scheide- wand oder durch ein konzentrisches Rohr in zwei Kanäle geteilt ist. Durch Einführung der Druckflüssigkeit in die Kammer 23 oder 24 verdreht sich der Verstellring 2 relativ zur Laufradwelle 1 und Drehkolben 21 nach links oder rechts um den erforderlichen Winkel.
In Fig. 8 ist ein'Halbaxialgebläse mit einer hydraulischen Schaufelverstellvorrichtung, ähnlich der wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt.
Ausser den oben beschriebenen mechanischen und hydraulischen Betätigungsarten des Verstellringes 2 sind allerdings auch andere Lösungen möglich. So z. B. kann der Verstellring 2 elektrisch betätigt werden. Der Verstellring bildet in diesem Falle den Stator eines Selsyn-Empfängers, dessen stabiler Geber mit dem sich drehenden Empfänger durch Schleifringe und Bürsten elektrisch verbunden ist. Der Rotor des Empfängers ist mit der Laufradwelle 1 fest gekuppelt. Die Vorteile der erfindungsgemässen Aus- füi1 ! ungen sind :
Sie eignen sich fur jede Art von Laufradern, d. h. fur Radial-, Axial-und Halbaxial-SchaufeIrader.
Der Schaufelverdrehwinkel ist praktisch unbegrenzt und kann somit auch negativ sein. Dies konnte bisher nur bei den Axial-Strömungsmaschinen erreicht werden. Die erfindungsgemässe Ausführung ermöglicht die einfachste Impulsübertragung zum Verstellen der Schaufeln durch den Verstellring ohne verwickelte Gelenk- oder Hebelmechanismen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Ausführung ist, dass die fliegend ange-
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auch für die feste Einstellung derselben beim stehenden Laufrad in der gleichen Ausführung hergestellt werden kann. Als biegsame Welle eignet sich z. B. die bei Schleifmaschinen übliche Ausführung.
Die Hauptbestandteile der Schaufelverstellvorrichtung sind in der nächsten Nähe der Laufradwelle konzentriert, was in dynamischer Hinsicht sehr günstig ist.