AT357962B - Verstelleinrichtung fuer mit einer achse drehende propellerfluegel - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung für mit einer Achse drehende Propellerflügel über eine in der Achse geführte, mitdrehende, in Achsrichtung verschiebbare Verstellstange,   z. B.   bei Kaplanlaufrädern, Schiffschrauben, Windradflügeln, Flugzeugen   od. dgl.   



   Es ist bekannt, die Propellerflügel bei   Kaplanlaufrädern,   Schiffschrauben, Windradflügeln   od. dgl.   zur Änderung der Leistungsaufnahme, Leistungsabgabe oder zur Drehzahlregulierung usw. zu verstellen. Dazu wird üblicherweise eine Verstellstange verwendet, die in der sich drehenden Achse angeordnet ist und sich mitdreht. Es treten dabei sehr grosse Verstellkräfte auf, die beispielsweise bei Kaplanlaufrädern mehrere Tonnen betragen. Die Übertragung dieser Kräfte auf die sich drehende Verstellstange, die dazu noch sehr feinfühlig erfolgen soll, bereitet dabei Schwierigkeiten. Die Erfindung setzt es sich zum Ziel, eine einfache Verstelleinrichtung zu schaffen.

   Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass zwei mit der Achse mitdrehende, jedoch relativ zur Achse jeweils entgegengesetzt verdrehbare, durch ein Differentialgetriebe miteinander verbundene Verstellringe vorgesehen sind, deren Drehachse die Achse ist und Brems- oder Beschleunigungsvorrichtungen zum Abbremsen oder Beschleunigen je eines der Verstellringe relativ zur Achse vorgesehen sind, wobei mit dem Differentialgetriebe durch Verdrehung des Differentialgetriebes bei Bremsung oder Beschleunigung der Verstellringe angetrieben eine Verstellübersetzung zum Verschieben der Verstellstange vorgesehen ist. Die Verstellringe, die durch das Differentialgetriebe verbunden sind, drehen sich dabei, solange keine Verstellung vorgenommen wird, im Gleichlauf mit der Drehachse mit. 



  Sie sind über das Differentialgetriebe miteinander verbunden. Bei Abbremsen oder Beschleunigen eines der Verstellringe wird über das Differentialgetriebe der zweite Verstellring in die entgegengesetzte Richtung verdreht. 



   Dabei wird zwangsläufig das Differentialgetriebe zwischen den Verstellringen, im Ausführungsbeispiel Kegelräder, verdreht. Diese Verdrehung wird nun ausgenützt, um damit eine Verstelleinrichtung zur Bewegung der Verstellstange zu betätigen. Man kann damit durch einfaches Abbremsen eines sich drehenden Verstellringes von aussen die Bewegung der Verstellstange steuern. Durch eine entsprechende Übersetzung kann man dabei grosse Kräfte ausüben und die Verstellung langsam und kontrolliert durchführen. 



   Dazu wird weiter vorgeschlagen, dass die Verstellübersetzung aus einem Gewinde an der Verstellstange und einer Muffe mit Innengewinde auf diesem Gewinde, die von der Bewegung des Differentialgetriebes verdrehbar ist, besteht, wobei die Muffe zur Achse axial unverschiebbar aber verdrehbar auf der Achse angeordnet ist. Man erhält dadurch eine Übersetzung, deren Grösse von der Steigung des Gewindes abhängt, die man jedenfalls so gestalten kann, dass die Verstellung sehr feinfühlig und mit grossen Kräften wirkt. Besonders einfach ist diese Ausbildung durchzuführen, wenn das Gewinde im Endbereich der Verstellstange angeordnet ist. Damit die Kräfte gut übertragen werden können und keine Reibungsverluste auftreten, wird vorgeschlagen, dass das Gewinde als kugelgelagertes Gewinde ausgebildet ist.

   Dabei sind zwischen den einzelnen Gewindegängen Kugeln angeordnet, so dass die Gewindegänge sich gegenseitig nicht berühren und bei Verdrehung die Gewindegänge über Kugeln aneinander gleiten. 



   Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Differentialgetriebe aus Kegelzahnrädern, die in Zahnradkränze eingreifen, besteht. Derartige Differentialgetriebe sind an sich bekannt. Kegelzahnräder haben den Vorteil, dass kein Schub auftritt und eine sichere Verbindung gegeben ist. 



   Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Differentialgetriebe aus auf Drehachsen angeordneten Kegelrädern besteht, wobei die kleinen inneren Kegelräder in einen Zahnradkranz, der mit der Gewindemuffe verbunden ist, eingreifen und die grösseren Kegelräder in Zahnkränze, die mit den äusseren Verstellringen verbunden sind, eingreifen. Dadurch, dass die inneren Kegelräder kleiner ausgebildet sind als die äusseren Kegelräder, bekommt man eine weitere Untersetzung, so dass einer grossen Relativbewegung der Verstellringe zueinander ein kleiner Hub entspricht bzw. durch eine relativ leichte Abbremskraft bereits eine Verstellung vorgenommen werden kann und die Verstellung damit feinfühlig, aber mit grossen Kräften auf der Verstellstange und mit kleinen Bremsoder Beschleunigungskräften durchgeführt werden kann. 



   Zum Verstellen kann jede Bremsvorrichtung oder Beschleunigungsvorrichtung verwendet werden, die einen der Verstellringe oder beide Verstellringe abbremst oder beschleunigt. Die Abbremsung eines Verstellringes bewirkt eine Bewegung der Verstellstange, die entgegengesetzt der Bewe- 

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 gung ist, die durch Abbremsung des andern Verstellringes auftritt. Es ist beispielsweise möglich, dass als Bremsvorrichtung zwei auf je einen der Verstellringe wirkende mechanische Bremsen wie Backenbremsen, Bremsklötze   od. dgl.   vorgesehen sind. Es ist jedoch auch eine Wirbelstrombremse oder eine andere Bremsvorrichtung möglich.

   Besonders einfach ist es, wenn jeder Verstellring mit vorzugsweise peltonschaufelartigen Vorsprüngen ausgestattet ist und zum Bremsen eine einen Strahl auf die Vorsprünge richtende Spritzvorrichtung pro Verstellrad vorgesehen ist. 



   Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, ohne sich darauf zu beschränken. 



   In der Zeichnung ist eine am Ende einer Achse einer Kaplanturbine angeordnete Verstelleinrichtung in Seitansicht und Schnitt gezeigt. 



   In einer Achse-l-einer Kaplanturbine ist eine Verstellstange --2-- angeordnet, die an ihrem   Ende   --3-- ein Gewinde --4-- aufweist, auf welchem eine Gewindemuffe --5-- in einem Muffen-   träger --6-- mit   einem Gewinde --7-- angeordnet ist. Ein Zahnradkranz --8--, der in ein inneres Kegelrad --9-- eines Differentialgetriebes eingreift, ist mit dem   Muffenträger --6-- fest   verbunden. 



  Über Kugellager und Anschläge ist die Gewindemuffe --5--, der   Muffenträger --6-- und   der Zahn-   radkranz --8-- an   der Achse-l-axial unverschiebbar, jedoch drehbar befestigt. Die inneren   Kegelräder --9-- sind   über Achsen --10-- jeweils starr mit je einem äusseren Differentialrad - verbunden, wobei diese Zusammenstellung ein Differentialgetriebe zwischen zwei Verstellringen --12 und 13-- bildet. Die äusseren   Differentialräder-11-greifen   in   Kegelradkränze--14   bzw. 15-- der Verstellringe --12 bzw. 13-- ein. Die Verstellringe sind über Kugellager und entsprechende Vorsprünge zur Achse --1-- axial unverschiebbar, jedoch verdrehbar, auch verdrehbar relativ zum Zahnkranz --8-- gelagert.

   Durch das Differentialgetriebe, den Eingriff der äusseren   Differentialräder --11-- in   die   Kegelradkränze --14   bzw. 15-- wird eine zwangsweise Relativbewegung der Verstellringe in entgegengesetzte Richtung zueinander bei Abbremsen eines der Verstellringe zwangsläufig bewirkt, wobei bei Abbremsen eines Verstellringes --12 oder 13-- gleichzeitig über die   Kegelradzahnkränze --14, 15-- die   äusseren   Differentialräder --11-- und   über die Achse - das innere Kegelrad --9-- verdreht wird, welches weiter eine Verdrehung des Zahnradkran- zes --8-- und damit des   Muffenträgers --6-- und   der Gewindemuffe bewirkt. Über die Gewinde   - 7   und 4-- wird dadurch je nach Drehrichtung die Verstellstange --2-- aus der Achse heraus oder in die Achse hinein bewegt.

   Dadurch, dass das äussere   Differentialrad --11-- grösser   als das innere Kegelrad --9-- ist und durch die Verwendung von Gewinde sowie durch den relativ grossen Durchmesser der Verstellringe ist lediglich die Ausübung einer relativ geringen Bremskraft auf die Verstellringe --12, 13-- notwendig, um eine grosse Verstellkraft auf die Verstellstange auszu- üben, um die Verstellstange relativ zur Achse-l-axial zu verschieben und damit eine Verstellung der Schaufeln der Kaplanturbine zu bewerkstelligen. 



   Es ist zweckmässig, am Ende der Verstellstange Anschläge vorzusehen, die den Verstellweg durch Abschalten der Bremskraft auf die Verstellringe --12, 13-- begrenzen. Als Verstellkraft kann ein mechanisches Bremsmittel,   z. B.   eine Bremsbacke" ein Bremsklotz   od. dgl.   vorgesehen sein. Es ist möglich, peltonturbinenartige Schaufeln auf den Verstellringen vorzusehen und beispielsweise zum Verstellen einen Ölstrahl auf die Schaufeln zu richten. Schmieröl, welches unter Druck steht, ist ja üblicherweise bei Turbinen vorhanden. Es sind jedoch auch Wirbelstrombremsen, Flügel, auf die Pressluft gerichtet wird, usw. für die Bremsung der Verstellringe möglich.

   Die Abmessungen der Übersetzung aber auch die Ausgestaltung der Getrieberäder oder der Lager kann je nach Erfordernis im Rahmen des technischen Fachwissens geändert werden. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verstelleinrichtung für mit einer Achse drehende Propellerflügel über eine in der Achse geführte, mitdrehende, in Achsrichtung verschiebbare Verstellstange, z. B. bei Kaplanlaufrädern, Schiffschrauben, Windradflügeln, Flugzeugen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit der EMI2.1 ein Differentialgetriebe (9,10, 11,14, 15) miteinander verbundene Verstellringe (12,13) vorgesehen sind, deren Drehachse die Achse (1) ist, und Brems- oder Beschleunigungsvorrichtungen <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 schieben der Verstellstange (2) vorgesehen ist.

   2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellübersetzung aus einem Gewinde (4) an der Verstellstange und einer Muffe (5) mit Innengewinde (7) auf diesem Gewinde (4), die von der Bewegung, des Differentialgetriebes verdrehbar ist, besteht, wobei die Muffe (5) zur Achse (1) axial unverschiebbar, aber verdrehbar auf der Achse angeordnet ist.

   3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (4) im Endbereich (3) der Verstellstange (2) angeordnet ist.

   4. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde als kugelgelagertes Gewinde ausgebildet ist.

   5. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe aus Kegelzahnrädern (9, 11), die in Zahnradkränze (8, 14, 15) eingreifen, besteht.

   6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe aus auf Drehachsen (10) angeordneten Kegelrädern (9, 11) besteht, wobei die kleineren inneren Kegelräder (9) in einen Zahnradkranz (8), der mit der Gewindemuffe (5) verbunden ist, eingreifen und die grösseren äusseren Kegelzahnräder (11) in Zahnkränze (14,15), die mit den Verstellringen (12, 13) verbunden sind, eingreifen.

   7. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Bremsvorrichtung zwei auf je einen der Verstellringe (l2, 13) wirkende mechanische Bremsen, wie Backenbremse, Bremsklötze od. dgl. vorgesehen sind.

   8. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verstellring (12, 13) mit vorzugsweise peltonschaufelartigen Vorsprüngen ausgestattet ist und zum Bremsen eine einen Strahl auf die Vorsprünge richtende Spritzvorrichtung pro Verstellrad vorgesehen ist.