Einrichtung zum Verstellen der Flügel von Propellern resp. der Schaufeln von Laufrädern. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen der Flügel von Propellern respektive der Schaufeln von Laufrädern und bezweckt eine direkte Umsteuerung von Fahr zeugen, bezw. eine Erhöhung des Leistungs wirkungsgrades von Turbinen, welche mit stark veränderlichem Gefälle, respektive Wassermengen zu arbeiten haben.
Die Einrichtung ist dadurch gekennzeich net, daB die für die Verstellung der Flügel, respektive Schaufeln nötige drehende Bewe gung durch einen oder mehrere in die Nabe des Propellers, respektive Laufrades einge baute, mit Druckkolben versehene Servomo toren erzeugt wird, welcher, respektive wel che durch ein Druckmedium betätigt werden, welches über ein Steuerventil und durch Zu- und Ableitungskanäle dem respektive den Servomotoren zugeführt, bezw. von ihm, re spektive ihnen abgeleitet wird.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsge genstandes sind auf der Zeichnung darge stellt. Fig. 1 und 2 veranschaulichen einen Pro peller, respektive ein Laufrad mit einem in deren Nabe A eingebauten, auf der Welle B des Propellers, respektive Laufrades gleiten den, geradlinig geführten, doppeltwirkenden Druckkolben C, versehen mit zwei Zahnkrän zen. Dl und D2, der eine mit rechtsgängigem und der andere mit linksgängigem Schrau bengewinde. Diese zwei Zahnkränze greifen in die Nabe von zwei Kegelrädern El und E2 ein, welche die auf den Drehzapfen F der Propellerflügel, respektive Lauf radschau- feln G sitzenden Zahnkolben H bei der Vor oder Rückwärtsbewegung des Druckkolbens C im einen oder andern Sinne in drehende Bewegung versetzen.
Entsprechend der Lage des Druckkolbens C in bezug auf seinen gan zen Weg können die Flügel, respektive Schaufeln G bis zu einem Winkel von<B>90'</B> verstellt werden.
Ist das Ganze als Propeller ausgebildet, so ist für die Umsteuerung desselben der Druckkolben C von der einen Endlage in die andere zu bringen, wobei die Flügel G die für die Umsteuerung nötige Drehung von 90 ausführen. Während der Vorwärtsbewe gung des Fahrzeuges bleibt der Druckkolben C in der Endlage, zum Beispiel auf Seite J1 stehen, indem das Druckmedium auf die ser Seite weggeleitet und auf der andern Kolbenseite J2, zugeführt wird, wo es auf den Kolben C wirkt und ihn an einer Rück bewegung verhindert.
Will man das Fahr zeug in .entgegengesetzte Fahrrichtung brin gen, so lässt man durch das Steuerventil K mit Druckkolben L das Druckmedium auf der Kolbenseite J2 durch den Kanal M2 entwei chen und gleichzeitig die andere Kolbenseite J, durch den Kanal M1 unter Druck set zen, wodurch der Kolben C in die andere Endlage getrieben und die Propellerflügel G um<B>90'</B> umgestellt werden. Nach Ausfüh rung dieser Manipulation des Umsteuerns des Propellers wird sich das Fahrzeug bei gleichbleibender Drehrichtung der Antriebs maschine, Propellerwelle und Propeller in entgegengesetzter Richtung fortbewegen.
Da die links- und rechtsgängigen Zahnkränze D1 und D2 selbsthemmend wirken, so ist es im Falle des Propellers eines Fahrzeuges, wo sich der Servomotorkolben stets in der einen oder andern Endlage zu befinden hat, nicht not wendig, dass derselbe von der andern Seite her durch das Druckmedium in der betreffen den Endlage gehalten wird, sondern er wird auch ohnedies in seiner Lage verbleiben, bis man den Propeller umsteuert und den Kol ben C zu diesem Zwecke mittelst des Druck mediums in seine andere Endlage bringt. Um den Servomotor dennoch mittelst Druck in der einen oder andern Endlage dauernd durch das Druckmedium halten zu können, kann letzteres in einem Akkumulator N aufge speichert und zum Beispiel durch einen Kol ben 0 mit äusserem Gewicht P belastet unter konstantem Druck gehalten werden.
Das Druckmedium gelangt durch die Leitung Q vom Akkumulator N zum Steuerventil K und von da abwechslungsweise durch die Leitungen M'1 und M'2 und die Kanäle M1 und M2, zum Servomotorkolben C. Das vom Servomotor abzuführende Druckmedium wird, falls hierfür eine Flüssigkeit verwen det wird, durch den Steuerkolben L und den Ablauf R frei in einen Behälter S geleitet und mittelst einer Pumpe T wieder in den Akkumulator zurückbefördert. Bei Fahrzeu gen mit Ölmotorenbetrieb, kann als Druck medium für die Umsteuerung des Propellers Druckluft aus den Anlassbehältern der Mo toren verwendet werden. Durch das Steuer ventil K kann das Druckmedium nach Belie ben abwechslungsweise durch die beiden Kanäle M1 und M2 auf die eine oder andere Seite J1 oder J2 des Druckkolbens C des Servomotors geführt oder davon abgeleitet werden.
Für die Umsteuerung des Propel lers von Fahrzeugen wird das Steuerventil K von Hand betätigt, zum Beispiel direkt im Kommandoraum. Die Nabe A des Pro pellers, respektive Laufrades kann entweder in der Mittelebene der Flügel, respektive Schaufeln senkrecht zur Welle B in zwei Hälften oder in ein Mittelstück und zwei Endteile getrennt sein. Diese Teile sind durch die am Ende der Welle angebrachte Mutter U, sowie die Zentrierschrauben V fest zusammengehalten.
Bei dem in Fig. 3 und 4 im Längs- und Querschnitt dargestellten Propeller, respek tive Laufrad sind durch den auf der Welle B geführten doppeltwirkenden Druckkolben C des Servomotors mittelst Zahnstange W und der auf den Drehzapfen F sitzenden Zahnkolben M den Flügeln respektive Schau feln G die für die Umsteuerung bezw. die Einstellung des günstigsten Winkels nötige Drehbewegung erteilt.
Fig. 5, 6 und 7 veranschaulichen einen Propeller, respektive ein Laufrad mit vier Flügeln, respektive Schaufeln, wobei für die Umsteuerung bezw. Verstellung der Flügel respektive Schaufeln nötige Bewegung durch je zwei seitlich von deren Drehzapfen F an geordnete, geradlinig geführte, gegenläufige doppeltwirkende Druckkolben Cl und C.2 mittelst entsprechender Mitnehmerzapfen X erzeugt wird. Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch den Propeller, und Fig. 5 und 7 zeigen Längsschnitte durch die Nabe A des Propel lers bezw. Laufrades.
Die Drehzapfen F sind mit Mitnehmerzapfen X versehen, wel che mittelst Kugelgelenk Y in beide Druck kolben C1 und C2 eingreifen. Der grösste Weg der beiden Kolben entspricht der für die Umsteuerung der Flügel nötigen Dre hung von 90 . Zwecks Erzeugung eines auf die Drehzapfen F wirkenden Kräftepaares sind die beiden Druckkolben C1 und C2 ge genläufig, indem jedem Druckkolbenpaar ab wechslungsweise durch ein gemeinsame Steuerventil je auf den gegenüberliegenden Saiten das Druckmedium zugeführt wird. Die Wirkungsweise ist folgende: Soll bei spielsweise der Drehzapfen F (Fig. 5) im Sinne des Uhrzeigers verstellt werden, so führt man mittelst des Steuerventils das Druckmedium durch den Kanal M, in die Räume J1 der beiden Kolben C1 und C2, wobei gleichzeitig die gegenüberliegenden Räume J2 durch den Kanal M2 entleert wer den.
Soll der Drehzapfen F in der entgegen gesetzten Richtung des Uhrzeigers gedreht werden, so werden die Räume J1 der beiden Kolben durch den Kanal M1 entleert und die Räume J2 durch den Kanal M2 mit dem Druckmedium gefüllt. Die Abdichtung der Kolben C1 und C2 kann beispielsweise durch die Manschetten Z erfolgen. Das Ganze könnte auch derart ausgebildet sein, dass neben jedem Drehzapfen nur ein Druckkol ben vorgesehen ist.
Fig. 8 und 9 veranschaulichen den Längs- und Querschnitt durch einen Propeller, re spektive ein Laufrad, wobei der auf der Welle B geführte doppelt-wirkende Druckkolben C des Servomotors mittelst je eines auf jedem Drehzapfen F angebrachten Mitnehmers a den Flügeln respektive Schaufeln G die für die Umsteuerung bezw. die Einstellung des günstigsten Winkels nötige Drehbewegung gibt. Zum Schutz der Welle B ist sie mit einer leicht ersetzbaren Büchse b versehen, auf welcher der doppeltwirkende Kolben C gleitet. Die Abdichtung des Kolbens .gegen die Nabe und die Büchse wird durch Kol benringe d oder Ledermanschetten e erreicht.
Fig. 10 und 11 zeigen den Längs- und Querschnitt durch einen Propeller respektive Laufrad mit vier Flügeln respektive Schau feln, wobei auf der Welle ein doppeltwirken der Drehkolben f angebracht ist. Die Nabe A des Propellers respektive Laufrades bil det den Zylinder des Servomotors. Der Dreh kolben f überträgt seine Bewegung mittelst des Zahnrades g auf die auf den Drehzapfen F der Flügel sitzenden Zahnkolben h, wodurch die Flügel respektive Schaufeln gedreht wer den. Der Zylinder des Drehkolbens f besitzt mehrere Kammern, welche abwechslungs weise durch das Steuerventil mittelst der Kanäle M, und M2 und dem Druckmedium gefüllt, respektive von solchem entleert wer den. Fig. 11 zeigt den Querschnitt durch einen.
Zylinder mit acht Kammern i1, i2, i3, i4, i5, i6, i7, und i8, wovon zum Beispiel i1, i3, i5 und i7 durch Verbindung mit Kanal M1 unter Druck stehen, während die Kam mern i2, i4, i6 und i8 durch Kanal M2 mit dem freien Ablauf verbunden sind. Wird durch das Steuerventil der Kanal M1 mit dem freien Ablauf in Verbindung gebracht, und M2 mit dem Druckmedium gefüllt, so fliesst das Druckmedium von den Kammern i1, i3, i5 und i7 frei ab und die Kammern i2, i4, i6 und i8 werden unter Druck gesetzt, wo durch der Kolben f und damit die Flügel bezw. die Schaufeln die nötige drehende Be wegung erhalten.
Fig. 12 und 13 zeigen einen Propeller, respektive Laufrad mit vier Flügeln, respek tive Schaufeln, wobei auf der Welle B zwei doppeltwirkende Drehkolben f, und f2 ange bracht sind, die durch ein gemeinsames Steuerventil beherrscht sind.
Um die auf den Drehzapfen F der Flügel, respektive Schau feln sitzenden Zahnkolben 1z gemeinsam an zutreiben, sind die zwei Drehkolben f, und f2 durch ihre Zu- und Ablaufkanäle M, und M, mit dem gemeinsamen Steuerventil derart verbunden, dass sie sich gegenläufig um die Age der Welle B bewegen. Der Hohlraum der Nabe A des Propellers, respektive Lauf- rades, in welchem die Zahnräder und Mit nehmer untergebracht sind, wird zwecks Schmierung der beweglichen Teile mit Öl oder Fett gefüllt. Die Abdichtung der Dreh zapfen F der Flügel respektive Schaufeln kann durch Manschetten oder Dichtungsringe erfolgen.
Fig. 14, 15, 16 und 17 zeigen einen Pro peller, respektive ein Laufrad mit vier Flü geln, respektive Schaufeln G, wobei auf deren Drehzapfen F je ein Servomoor mit doppelt wirkenden Drehkolben f angebracht ist, die durch ein gemeinsames Steuerventil betätigt werden. Der Zylinder des Servo motors hat beispielsweise vier Kammern i1, i2, i3 und i4, welche durch entsprechende Zu- und Ablaufkanäle M1 und M2 mit dem gemeinsamen Steuerventil verbunden sind. Abwechslungsweise werden je zwei gegen überliegende Kammern, zum Beispiel die Kammern i1 und i3 mit dem Druckmedium gefüllt, während die andern zwei Kammern i2 und i4 gleichzeitig durch das Steuerventil mit dem Ablauf frei verbunden und entleert werden. Durch Umstellung des Steuerventils werden die Kammern i2 und i4 mit dem Druckmedium in Verbindung gebracht, wäh rend die Kammern i1 und i3 entleert werden.
Diese auf den Drehzapfen F der Flügel oder Schaufeln G sitzenden doppeltwirkenden Drehkolben f werden durch ein gemeinsames Steuerventil beherrscht, so dass die Verstel lung der vier Flügel, respektive Schaufeln gleichzeitig erfolgt. Die Abdichtung der Drehkolben f kann - wie auf Fig. 17 dar gestellt - mittelst Manschetten k1 und k2 oder mittelst beweglicher Schieber m erfol gen, welche durch das Druckmedium gegen die Zylinderwand gepresst werden. Die Nabe A des Propellers, respektive Laufrades ist in der Mittelebene der Flügel, respektive Schaufeln G senkrecht zur Welle B in zwei Hälften getrennt, welche durch die am Ende der Welle angebrachte Mutter U, sowie die Zentrierschrauben V fest zusammengehalten werden.
Sämtliche vorstehend beschriebenen Bau arten von Propellern, respektive Laufrädern können selbstverständlich für Turbinen Ver wendung finden, bei denen das Steuerventil nicht von Hand, sondern automatisch betä tigt wird.
Fig. 18 zeigt den Querschnitt durch eine Wasserturbine mit Laufrad mit verstellbaren Schaufeln G, wobei die Einrichtung zum Verstellen der Schaufeln, wie die in den Fig. 14, 15 und 16 dargestellte ausgebildet ist. Das Druckmedium wird den in der Nabe des Laufrades eingebauten Kolben f durch die Kanäle M1 und M2 zugeführt, bezw. von ihnen abgeleitet. Als Regulierungsvorrich tung für die Leitradschaufeln ist eine der gebräuchlichsten Bauarten eingezeichnet. Das Steuerventil K wird automatisch betä tigt durch den Regulator n, welcher durch Verstellung der Leitschaufeln die durchflie ssende Wassermenge und die Tourenzahl der Turbine reguliert.
Damit der Servomotor kolben nicht stossweise von der einen End- lage in die andere pendelt, sondern sich in eine bestimmte, der Leistung und dem Druck gefälle entsprechende Lage einstellt, ist eine Rückführung vorgesehen, welche mit dem Steuerkolben L in Verbindung steht und deren Kolben o durch dasselbe Druckmedium betätigt wird. Bewegt sich zum Beispiel die Regulatormuffe p nach oben, so wird der Steuerkolben L nach unten geführt, wobei das Druckmedium durch den Kanal M, in die Servomotorkammern i, und i3 (Fig. 16) gelangt und die Drehkolben f in der dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung be wegt, um die Schaufeln des Laufrades mehr zu schliessen.
Gleichzeitig tritt durch die Verbindungsleitung q das Druckmedium ebenfalls in den Raum r, über dem Rück führungskolben o, während gleichzeitig der Raum r2 durch den Kanal s und den Steuer kolben L mit dem freien Ablauf Rin Ver bindung gebracht wird. Die Folge ist, dass der Rückführungskolben o etwas nach unten verstellt wird, wodurch die Zufuhr des Druckmediums zur Leitung q wieder gedros selt, respektive abgeschnitten wird. Gleich zeitig öffnet Kanal Dl. sich und das Druck medium gelangt auf die andere Seite der Servomotorkolben f, wodurch sie an einer Weiterbewegung und deshalb an einem Pen deln verhindert werden.
Sinkt die Regulator muffe p, so wird der Steuerkolben L geho ben und das Druckmedium gelangt durch Ka nal M3 in die Servomotorkammern i2 und i4 (Fig. 16), wodurch die Druckkolben f im Sinne des Uhrzeigers gedreht werden; um der grösseren durchfliessenden Wassermenge entsprechend die Laufradschaufeln mehr zu öffnen. Gleichzeitig tritt das Druckmedium durch den Kanal s in den Raum r2 unter dem Rückführungskolben o, wodurch letzterer ge hoben wird und den Zufluss zum Kanal M2 drosselt, respektive wieder abschliesst, so dass die Servomotorkolben f in ihrer Bewegung wieder gedämpft bezw. aufgehalten werden. Zwecks Bremsung des Rückführungskolbens o ist ferner eine Umlaufleitung t mit Dros selventil u vorgesehen.
Wird als Druckmedium eine Flüssigkeit verwendet, zum Beispiel Öl oder Glyzerin, so kann dieselbe - wie auf Fig. 18 veran schaulicht -aus dem die frei ablaufende Flüssigkeit aufnehmendem Gefäss S durch eine Pumpe T wieder ins Druckreservoir N zurückbefördert werden, wobei in gewissen Fällen dasselbe Druckmedium auch für den Servomotor w der Verstellvorrichtung für die Leitschaufeln benützt werden kann. Der Servomotor w kann durch ein separates Steuerventil v oder durch Verbindung der Kanäle xl und x2 mit den Leitungen M1 und M2 durch ein gemeinsames Steuerventil K gesteuert werden.