Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Verstellung der Flügel von Propellern. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur selbsttätigen Verstellung der Flü gel von Propellern und besteht im wesent lichen darin, dass die zur Verstellung der Flügel dienenden Mittel unter den Einfluss des zu übertragenden Wellendrehmomentes gesetzt sind. Die Welle ist mit den verstell baren Flügeln zwangsläufig, aber mit der Propellernabe durch ein elastisches Glied verbunden, derart, dass bei der durch den Einfluss des Drehmomentes hervorgerufenen Relativbewegung zwischen Nabe und Welle die Verstellung der Flügel um ihre Befesti gungsachse bewirkt wird.
Zur Vergrösserung des Einstellbereiches der Flügel werden zweckmässig mehrere unter dem Einfluss des Drehmomentes gleichzeitig in Wirkung tre tende elastische Glieder hintereinander an geordnet und zur Angleichung einer be stimmten Abhängigkeitskurve des Flügel winkels an das Drehmoment mehrere elasti sche Glieder derart vorgesehen, dass sie nach einander für die Flügelverstellung wirksam, werden. Innerhalb des elastischen Übertra gungsgliedes sind zweckmässig besondere Mit- tel zur Veränderung seiner innern Elastizi tät vorgesehen.
In der Zeichnung ist die Erfindung bei spielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. 1 die Vorrichtung im achsialen Schnitt, Abb. 2 einen teilweisen Querschnitt. Es bedeutet a eine hohle Welle, die an irgend einer Stelle durch eine nachgiebige Kupplung in die beiden Stücke d und e ge teilt, unterbrochen ist. Sie trägt an ihrem einen Ende die Propellerwelle b mit den Flügeln c. Diese sind mittelst Zapfen dreh bar gelagert. Die elastische Kupplung kann auch zum Beispiel in die Propellernabe ein gebaut sein und gestattet eine Relativbewe gung der beiden Wellenstücke d und e.
Die in dem angetriebenen Wellenstück e mittelst Vierkant f unverdrehbar gelagerte Regel welle g überträgt auf die durch die Kegel räder h und i bezw. i' mit ihr verbundenen Flügeln c bei einer Relativverdrehung der beiden Hauptwellenstücke eine Drehbewe gung; die ihrer Grösse nach dem Ausschlag der beiden Hauptwellenstücke gegeneinander und dem Übersetzungsverhältnis der Kegel räder entspricht.
Das elastische Übertragungsglied, das die gegenseitige Verdrehung der beiden Wellen- d und e zulässt, ist in Abb. 1 recht@ in einem Schnitt durch die Wellenachse, in Abb. 2 in einem Schnitt senkrecht zur Wel lenachse dargestellt. Die Kupplungshälfte k ist mit dem Wellenstück d fest verbunden und trägt die Blattfedern @. Die andere Kupplungshälfte m ist fest mit dem Wellen stück e verbunden und trägt die Bolzen n, an denen die Blattfedern l mit ihren lo@en Ende so anliegen, dass ein von einer Seite der Welle her eingeleitetes Drehmoment durch die Federn hindurch auf die andre Kupp lungshälfte bez@w. - )Vellenseite übertragen wird.
Die Bolzen können auch radial verschieb bar angeordnet oder als Wälzflächen so aus gebildet werden, dass die wirksame Feder länge mit zunehmender Verdrehung verä@dert wird. Dadurch ist es möglich, jede beliebige Abhängigkeitskurve des Drehwinkels vom Drehmoment einzuhalten.
Um das gleiche Modell für verschiedene Antriebsstärken, also zum Beispiel verschie den starke Motoren bei Propellern bezw. ver- sehiedene Gefälle bei Wasserturbinen, ver wendbar zu machen, kann man an den Fe dern Nachspannvorrichtungen anbringen, durch welche die Federkraft verändert wird.
In dem dargestellten Ausführungsbe@spiel kann dies zum Beispiel dadurch erreicht wer den, dass man die Hebellängen der Blatt federn bei Erhöhung der Motorstärke bezw. des Gefälles verkürzt, zum Beispiel du@ch radiale Verschiebung der Bolzen n nach aus wärts. Es kann also durch die radiale Ver schiebung der Bolzen gleichzeitig die Lösung von zwei verschiedenen Problemen erreicht werden.
Die Lösung der vorliegenden Aufgabe kann auch mit andern Mitteln durchgeführt werden, zum Beispiel können ausser Federn auch andere elastische Bindeglieder verwen det werden. So können die Federkräfte auch durch Fliehzräfte oder andere veränderliche- Kraftwirkungen ersetzt werden.
Zur Verhütung eines etwaigen Pendelns kann man selbstverständlich auch D@mp fungsorgane anbringen. Diese würden an dem Grundgedanken der Erfindung nichts ändern.
Durch gleichzeitiges Hintereinande@schal teil von mehreren gleichartigen Gleidern lässt sich eine beliebig grosse Verdrehung erreichen und jedes beliebig grosse Drehmoment auf nehmen.
Wenn man mehrere Einrichtungen der beschriebenen Art so hintereinanderschaltet, dass sie nacheinander in Tätigkeit treten, kann man auch bei grossen Leistungsaufnah men jede Abhängigkeitskurve des Schaufel- bezw. Flügelwinkels vom Drehmoment mit grösster Annäherung einhalten, indem man die Gesamtkurve in Teilkurven aufteilt.
Anstatt der in der Abb. 1 gezeichneten Regelwelle kann man auch eine Zugstange verwenden. Es muss dann nur die Drehbewe gung in eine Längsbewegung umgewandelt werden, was zum Beispiel mittelst Schraube und Mutter möglich ist.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter Propellern die Flügel- oder Schau felräder im weitesten Sinne verstanden, ins besondere Propeller von Wasser- und Wind turbinen, Pumpen, Schiffen, Luftfahrzeugen, Gebläsen, Ventilatoren, ferner auch die Schaufelkränze von Dampf- und Gasturbinen.
Es ist bekannt, die Flügel derartiger Pro peller drehbar auszubilden, damit einer ge gebenen relativen Flüssigkeitsströmung die- I jenige Flügelstellung zugeordnet werden kann, die für die gegebene Flügelform den günstigsten Nutzeffekt gewährleistet.
Die relative Flüssigkeitsströmung wird bei gegebener achsialer Durchflussgeschwin digkeit einerseits durch die Drehzahl des Propellers bestimmt, anderseits gehört zu einer gegebenen Flüssigkeitsströmung eine ganz bestimmte Leistungsaufnahme bezw. Leistungsabgabe durch den Propeller. Da nun der Quotient aus Leistung und Drehzahl proportional dem Drehmoment der Propeller welle ist, muss also zu einer bestimmten Flüs sigkeitsströmung auch ein bestimmtes Dreh moment gehören.
Umgekehrt wird also auch einem ge gebenen Wellendrehmoment eine bestimmte Flüssigkeitsströmung entsprechen, und dieser Flüssigkeitsströmung wird wiederum eine Flügelstellung zugeordnet sein, bei der der grösste Nutzeffekt erreicht wird. Also kommt beim Propeller mit verstellbaren Flügeln jedem Drehmoment eine günstigste Schaufel stellung zu. Dadurch ist eine bestimmte Ab hängigkeitskurve zwischen dem Drehmoment einerseits und der günstigsten Schaufelstel lung anderseits bedingt.
Diese Verhältnisse sind bekannt, und es wurde ihnen dadurch Rechnung getragen, dass die jeweils richtige Flügelstellung von Hand oder mittelst indirekten Reglers ein gestellt wurde.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Verstellung selbsttätig zu bewirken, ohne dass ausserhalb der Maschine liegende Kräfte dazu herangezogen werden müssen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass d@s Wellendrehmoment selbst zur Verstellung der Flügel benutzt wird. Dieser Gedanke lässt sich in verschiedenen Formen durchfüh ren, zum Beispiel kann an irgend einer Stelle zwischen dem treibenden und dem getrie benen Ende der Propellerwelle ein elastisches Glied angeordnet sein, das eine Verdrehung der beiden Wellenenden gegeneinander zu lässt. Diese Verdrehung wird dann dazu ver wendet, die Propellerflügel zu verstellen.
Method and device for the automatic adjustment of the blades of propellers. The invention relates to a process for the automatic adjustment of the wing gel of propellers and consists essentially in the fact that the means used to adjust the wing are set under the influence of the shaft torque to be transmitted. The shaft is inevitably connected to the adjustable blades, but is connected to the propeller hub by an elastic member, so that the adjustment of the blades about their fastening axis is effected during the relative movement between the hub and the shaft caused by the influence of the torque.
To increase the adjustment range of the wing, several elastic members are expediently under the influence of the torque simultaneously in effect tre tend elastic members arranged one after the other and to align a certain dependency curve of the wing angle to the torque several elastic cal members are provided so that they are successively for the Sash adjustment become effective. Special means for changing its internal elasticity are expediently provided within the elastic transmission element.
In the drawing, the invention is illustrated for example, namely: Fig. 1 shows the device in axial section, Fig. 2 is a partial cross-section. It means a hollow shaft, which is interrupted at some point by a flexible coupling in the two pieces d and e. At one end it carries the propeller shaft b with the blades c. These are rotatably mounted by means of pins. The elastic coupling can also be built into the propeller hub, for example, and allows a Relativbewe movement of the two shaft pieces d and e.
The rule shaft g, which is non-rotatably mounted in the driven shaft piece e by means of a square f, transmits to the h and i respectively through the bevel gears. i 'with its wings c connected with a relative rotation of the two main shaft pieces a Drehbewe supply; which corresponds to its size according to the deflection of the two main shaft pieces against each other and the transmission ratio of the bevel gears.
The elastic transmission element, which allows the two shafts d and e to rotate in relation to one another, is shown on the right in Fig. 1 in a section through the shaft axis, and in Fig. 2 in a section perpendicular to the shaft axis. The coupling half k is firmly connected to the shaft piece d and carries the leaf springs @. The other coupling half m is firmly connected to the shaft piece e and carries the bolts n, on which the leaf springs l rest with their lo @ en so that a torque introduced from one side of the shaft through the springs to the other coupling half of the lungs bez @ w. -) Velle side is transferred.
The bolts can also be arranged to be radially displaceable or designed as rolling surfaces in such a way that the effective spring length is changed with increasing rotation. This makes it possible to keep any curve of dependence of the angle of rotation on the torque.
In order to use the same model for different drive strengths, for example different powerful motors for propellers or To make different gradients in water turbines usable, one can attach tensioning devices to the springs, through which the spring force is changed.
In the illustrated Ausführungsbe @ game this can be achieved, for example, by the fact that the lever lengths of the leaf springs when increasing the motor strength BEZW. of the slope is shortened, for example by radial displacement of the bolts n outwards. The solution of two different problems can thus be achieved at the same time by the radial displacement of the bolts.
The present object can also be achieved by other means, for example, in addition to springs, other elastic connecting links can also be used. The spring forces can also be replaced by centrifugal forces or other variable force effects.
Of course, damping organs can also be attached to prevent any oscillation. These would not change the basic idea of the invention.
By concurrently lining up several similar garments, any amount of twist can be achieved and any amount of torque can be absorbed.
If you connect several devices of the type described one behind the other that they come into action one after the other, you can men any dependency curve of the Schaufelbezw even with large power consumption. Adhere to the wing angle of the torque as closely as possible by dividing the overall curve into partial curves.
Instead of the control shaft shown in Fig. 1, you can also use a pull rod. Then only the rotary movement has to be converted into a longitudinal movement, which is possible, for example, by means of a screw and nut.
For the purposes of the present invention, propellers are the blades or blades in the broadest sense, in particular propellers of water and wind turbines, pumps, ships, aircraft, blowers, fans, and also the blade rings of steam and gas turbines.
It is known to make the wings of such propellers rotatable so that a given relative liquid flow die- I those wing position can be assigned, which ensures the best efficiency for the given wing shape.
The relative liquid flow is determined at a given axial flow rate on the one hand by the speed of the propeller, on the other hand, a given liquid flow or a specific power consumption. Power output by the propeller. Since the quotient of power and speed is proportional to the torque of the propeller shaft, a certain fluid flow must also have a certain torque.
Conversely, a given shaft torque will also correspond to a certain liquid flow, and this liquid flow will in turn be assigned a wing position at which the greatest efficiency is achieved. So in the case of propellers with adjustable blades, each torque has a favorable blade position. As a result, a certain dependency curve between the torque on the one hand and the cheapest Schaufelstel development on the other hand is conditioned.
These relationships are known, and they were taken into account in that the correct wing position was set by hand or by means of an indirect controller.
The present invention now aims to effect this adjustment automatically, without the need to use forces outside the machine. This problem is solved in that the shaft torque itself is used to adjust the blades. This idea can be carried out in various forms, for example an elastic member can be arranged at any point between the driving and the driven end of the propeller shaft, which allows a rotation of the two shaft ends against each other. This rotation is then used to adjust the propeller blades.