CH245483A - Device for controlling axial fans with adjustable rotor blades. - Google Patents

Device for controlling axial fans with adjustable rotor blades.

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CH245483A
CH245483A CH245483DA CH245483A CH 245483 A CH245483 A CH 245483A CH 245483D A CH245483D A CH 245483DA CH 245483 A CH245483 A CH 245483A
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CH
Switzerland
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blades
adjusting
rotor
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rods
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Application number
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German (de)
Inventor
Aktiengesell Maschinenfabriken
Original Assignee
Escher Wyss Maschf Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/34Blade mountings
    • F04D29/36Blade mountings adjustable
    • F04D29/362Blade mountings adjustable during rotation

Description

  

  Einrichtung zum Regeln von     Axialgebläsen    mit verstellbaren Laufschaufeln.    Die Erfindung betrifft eine Einrichtung  zum     Regeln    von     Agialgebläsen    mit verstell  baren Laufschaufeln.  



  Erleidet die     Fördermenge    von     Agial-          gebläsen    grössere     Schwankungen,    so stellt  bekanntlich die     Verstellbarkeit    der Lauf  schaufeln eine gute Reguliermöglichkeit dar.

    Das     Bedürfnis    nach dieser stellt sich in  einem solchen Falle ein,     weil    bei wechselnder  Fördermenge das in den     Gebläsestufen    er  zeugbare Druckverhältnis mit     abnehmendem     Durchsatz bis zu einem     Höchstwert    ansteigt  und dann bei weiterem     Absinken    der Durch  trittsgeschwindigkeit einen     raschen    Abfall  infolge     Abreissens    der Strömung an der Nabe       (Pümpgrenze)    erfährt. Der     Betriebsbereich     muss auf alle Fälle oberhalb dieser Grenze  bleiben.

   Hat nun ein Gebläse     in    einem gro  ssen     R-#reich    zu arbeiten, und     sind    die Lauf  schaufeln nicht verstellbar, so lässt sich bei  den hohen Durchsätzen je Stufe nur eine ver  hältnismässig kleine     Druckerhöhung    erzeugen,  was sich häufig sehr nachteilig     auswirkt.     Besonders bei Triebwerken zum     Antrieb    von    Flugzeugen     führt    dieses Verhalten der     Agial-          gebläse    mit nicht verstellbaren Laufschau  feln zu grossen     Schwierigkeiten.     



       Will    man     in.        Agialgebläsen    bei schwan  kenden Fördermengen über     einen    grösseren  Bereich     annehmbare        Druekverhältnisse    er  zeugen, so lässt sich somit das Vorsehen ver  stellbarer Laufschaufeln nicht vermeiden.

    Solche     Schaufeln    erlauben den     Anstellwinkel          zwischen    resultierender     Anströmgeschwin-          digkeit    und     Sohaufelprofil-Bezugslinie    an  der Nabe, welcher     massgebend    für das je  weils     erzeugbare        Druckverhältnis        ist,    zu ver  ändern.     Übersehreitet    dieser     Anstellwinkel     einen bestimmten Höchstwert, so reisst die  Strömung an .der Nabe ab.

   Das grösste     Druck-          verhältnis    lässt sich erreichen,     wenn,    sich der       Anstellwinkel    diesem Maximalwert     annähert.     Es hat sich gezeigt, dass .die Anpassungs  fähigkeit an die jeweilige Fördermenge genü  gend     ist,    wenn lediglich die Laufschaufeln       verstellt    werden, weshalb davon abgesehen  werden     kann,    auch die Leitschaufeln verstell  bar einzubauen.

        Zweck der Erfindung ist nun, eine     Ein-          r        'htung    der     eingang    erwähnten       te.        's    Art zu  schaffen, welche obigen Erkenntnissen Rech  nung zu tragen gestattet.

   Zu .diesem Behufe  ist bei der Einrichtung gemäss der Erfin  dung als Impulsgeber der Regulierung min  destens ein mit dem Läufer des Axia,l  gebläses umlaufendes, strömungsempfind  liches Organ vorgesehen, das die Richtung  der aus Umfangsgeschwindigkeit .des Läu  fers und axialer Eintrittsgeschwindigkeit     des          Fördermittels    resultierenden Geschwindig  keit ermittelt und unter Zwischenschaltung  eines Servomotors den     Anstellwinkel    der  Laufschaufeln so regelt, dass ständig das  höchstmögliche     Druckverhältnis    erreicht  wird.

   Zweckmässig kann dabei der Servo  motor auf ein     Verstellorgan    einwirken, das  koaxial im Läufer verschiebbar angeordnet  und über kinematische Zwischenglieder mit  den Schaufelfüssen so verbunden ist, dass bei  einer axialen Verschiebung dieses     Verstell-          organes    eine Drehung der Laufschaufeln er  folgt.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine  beispielsweise     Ausführungsform    der Erfin  dung veranschaulicht,     und    zwar     zeigt:          Fig.    1 einen axialen Längsschnitt durch  den     vordern    Teil einer     Rückstossantriebsvor-          richtung    für ein Flugzeug, die ein mit der       erfindungsgemässenRegelungsvorrichtung    aus  gestattetes     Axialgebläse    aufweist,       Fig.    2 einen     Schnitt    nach     .der    Linie     11-II     der     Fig.    1,

         Fig.    3 einen Teil eines in .die Zeichnungs  ebene abgewickelten     Schnittes    nach der Linie       III-III    der     Fig.    1, und       Fig.    4 zeigt in einem der     Fig.    3 entspre  chenden     Schnitt    eine Abänderung einer Ein  zelheit.  



  In den Figuren bezeichnet 1 den     Eintritts-          diffusor    der     Rückstossantriebsvorrichtung    für  ein     Flugzeug,    das sich in Richtung des Pfeils  A     fortbewegt.    Ferner bezeichnet 2 den als       Trommel    ausgebildeten     Läufer    eines Axial  gebläses, der drehfest mit der Welle 3 einer  als Turbine 4 ausgebildeten     Antriebsmaschine     gekuppelt ist. Die Leitschaufeln des Axial-         gebläses    2 sind mit 5 und dessen Laufschau  feln mit 6 bezeichnet. Jeder Laufschaufel  fuss 7 ist mit einem Zapfen 10 versehen, an  welchem ein     Pleuel    11 eingreift.

   Im     andern     Ende jedes     Pleuels    11 ist ein Zapfen 12 ge  lagert, der mit einem längs der einen Seite  kerbverzahnten Gleitstück 13 verbunden ist.  Die     Gleitstücke    13 der in axialer     Richtung     in einer Flucht liegenden Laufschaufeln 6  sind in eine gemeinsame Längsnut 14 eines  im Trommelläufer 2 axial verschiebbaren, als       zylindrrisehe    Hülse 15 ausgebildeten     Ver-          stellorga.nes    eingelegt. In jede     Längsnut    14  ist noch eine auf einer Seite verzahnte, mit  Keilbahnen versehene Schiene 16     (Fig.    2  und 3) eingelegt.

   Diese kann, nach Einstel  lung der zugeordneten Laufschaufeln 6 in  die richtige relative Lage zur     Verstellhülse     15, vom einen Ende der letzteren aus mittels  einer mit Gegenkeilen versehenen Längs  schiene 17 gegen die Verzahnungen der     Gleit-          stücke    13 gepresst werden. Auf diese Weise  lassen sich die     Gleitstücke    13 relativ zur       Verstellhülse    15 festhalten, so dass einer be  stimmten Längsverschiebung der Verstell  hülse 15 eine bestimmte Drehung der Lauf  schaufeln 6 entspricht.

   Wie in     Fig.    3 ge  zeigt, können die Abmessungen der     Pleuel    11  und ihre Angriffsstellen 10 an den Schaufel  füssen 7 für jede     Gebläsestufe    verschieden  sein, so dass das Verhältnis von axialer Ver  schiebung der     Verstellhülse    15 zum Dreh  winkel der Laufschaufeln 6 von Stufe zu  Stufe verschieden ist.  



  Die     Verstellhülse    15 bildet ein Stück  mit dem Zylinder 18 eines     hydraulisch    be  tätigten     Servomotors,    dessen Kolben mit 19  bezeichnet ist. Der     Servomotorzylinder    18  ist axial verschiebbar auf dem Kolben 19,  rotiert mit dem Läufer 2 und ist mit einer       Ausflussöffnung    20 versehen, durch die       Druckflüssigkeit    aus dem Raum 27 rechts  des Kolbens 19 in einen Raum 23 im Innern  des Trommelläufers 2 überfliessen kann.

   Der       Servomotorkolben    19. der ebenfalls mit dem  Läufer 2     mitrotiert,    ist dagegen axial fest  stehend. 21 bezeichnet eine in diesem Kol  ben 19 vorgesehene     Durchflussöffnung,durch         welche der     Raum    26 links des Kolbens 19  mit dem     Raum    27 rechts -davon     verbunden     ist und welche auf die     durchfliessende    Druck  flüssigkeit     eine        Drosselwirkung    ausübt. 22  bezeichnet eine mit dem Trommelläufer mit  rotierende Ölpumpe, die mit einem     Ritzel    22'  versehen ist.

   Letzteres rollt auf einem fest  mit dem Lager 22s für die Antriebswelle 3  verbundenen Zahnkranz 222 ab. Die Pumpe  22 saugt 01     aus    dem Raum 23 im     Innern    des  Trommelläufers 2 durch einen Kanal 24 in  der Kolbenstange 19' und durch eine Leitung  241 an und fördert dieses '01, nachdem es auf  einen höheren Druck gebracht worden ist,  durch eine Leitung 25' und     einen    zweiten  Kanal 25 in der     Kolbenstange    19' in den  Raum 26 links des     Servomotorkolbens    19.  Der Raum 26     steht,    wie ;schon     erwähnt,     durch die Öffnung 21 mit dem Raum 27  rechts des Kolbens 19 in Verbindung.

   Der  Ausfluss von Drucköl aus diesem Raum 27  durch die Öffnung 20 wird von einem dreh  bar angeordneten     Fähnchen    28 beherrscht,  das vor dem ersten Kranz von Laufschau  feln 6 angeordnet     ist    und mit dem Läufer 2  umläuft. Die     Achse    des Fähnchens 28 ist  am untern Ende mit einer exzentrischen  Scheibe 29 versehen, welche     entsprechend    der       Fähnchenstellung    die     Ausflussöffnung    20  mehr oder weniger abdeckt.

   Dieses Fähnchen  28 stellt sich ständig in die Richtung der  Geschwindigkeit     ein,    die aus Umfangsge  schwindigkeit des Läufers 2 und axialer       Eintrittsgeschwindigkeit    des     Fördermittels     in den     unmittelbar    folgenden Laufschaufel  kranz     resultiert,    so dass es als Impulsgeber  für die angestrebte Regelung des Gebläses  durch Verstellen der Laufschaufeln in Ab  hängigkeit von der Fördermenge dienen kann.

    Bei einer     bestimmten    Abdeckung der Aus  flussöffnung 20 durch die exzentrische     Fähn-          chenscheibe    29     sind    die Druckkräfte beid  seitig des     Servomotorkolbens    19 im Gleich  gewicht.

       Entspricht    dagegen das in den     Ge-          bläsestufen        erzeugte    Druckverhältnis     nicht     dem     höchstmöglichen,    so wird- so lange     eine     axiale Verschiebung des     Servomotorzylinders     18 und damit der     Verstellhülse    15 veran-         lasst,    bis wieder das     Gleichgewicht        zwischen     den     Druckkräften    zu beiden Seiten des     Servo-          motorkolbens    19 hergestellt ist.

   Die axialen  Bewegungen der     Verstellhülse    15 folgen den  Bewegungen des als Impulsgeber wirkenden  Fähnchens 28 auf dem Fuss, wobei die     rück-          wirkenden    Kräfte auf dieses Fähnchen nur  gering     sind,    so dass es sich klein und leicht  (kleines     Deviationsmoment)    bauen lässt.

   Da  bei treten bei     raschen        Bewegungen    der     Fähn-          chenscheibe    29 infolge der Zähigkeit des Öls  dämpfende Kräfte auf, welche ein Flattern  des Fähnchens 28     verhindern.    Jeder     Fähn-          chenstellung    ist somit     eine        bestimmte    Stel  lung des     Servomotorzylinders    18 und damit  auch der Laufschaufeln 6 zugeordnet.  



  Die     in,    den     Fig.    1 bis 3 gezeigte Rege  lungsvorrichtung weist noch eine     1=Tberdreh-          zahlsicherung    in Form eines Fliehpendels 40  auf. Dieses Pendel erhält seinen Antrieb  über ein     Kegelrädergetriebe    41 und eine  Welle 42 vom Trommelläufer 2.

   Wird beim  Erreichen des maximal möglichen     Anstell-          winkels    der Laufschaufeln 6 oder bei Ver  sagen der     Verstellmittel    die     höchstzulässige          Gebläsedrehzahl    überschritten, so verstellt  das Fliehpendel 40 ein Ventil 43, das den       Zufluss    des von einer Pumpe 44 aus einem  Behälter 45 in eine der Turbine 4 vorge  schaltete     Brennkammer    46 beherrscht,     in     schliessendem     Sinne,    so dass dann die Lei  stungsabgabe der das Gebläse antreibenden  Turbine 4 herabgesetzt wird.  



  In     Fig.    4 ist eine     zweite    Ausführungs  form der kinematischen Zwischenglieder ge  zeigt, welche eine Wirkungsverbindung zwi  schen dem als zylindrische Hülse ausgebil  deten     Verstellorgan    und den Füssen -der Lauf  schaufeln herstellen. In dieser Figur bezeich  net 30 die Schaufelfüsse, .die in einer Ebene  senkrecht zur     Drehaxe    der zugeordneten  Schaufeln mit einer     Verzahnung    31 versehen  sind.

   In die Verzahnungen 31 der Lauf  schaufeln der     verschiedenen    Stufen, die in  der axialen Richtung des Gebläses in einer  Flucht gelegen sind, greift eine     gemeinsame     Zahnstange 32 ein, welche in einer zugeord  neten Nut der     Verstellhülse    geführt     ist    und      sich mittels einer Keilschiene 33 gegen die  Verzahnungen 31 drücken lässt, sobald die  Laufschaufeln in die richtige relative Lage  zur     Verstellhülse    ,gebracht worden sind. Da  durch werden auch in diesem Falle die Lauf  schaufeln in der richtigen relativen Lage zur       Verstellhülse    festgehalten, wobei bei. einer  Längsverschiebung der letzteren eine ent  sprechende Drehung der Laufschaufeln er  folgt.

   Wie in     Fig.    4     gezeigt,    sind die Über  setzungen der Verzahnungen 31 von Stufe  zu Stufe verschieden, so dass das Verhältnis  von axialer Verschiebung der     Verstellhülse     zum Drehwinkel der Schaufeln von Stufe zu  Stufe verschieden ist.    Um ein allfälliges Flattern des Fähn  chens zu verhindern, kann dasselbe mit einer       Dämpfungseinrichtung    versehen werden.  



  Der Servomotor, durch den die Verstell  hülse axial verschoben wird, kann grund  sätzlich hydraulisch, elektrisch oder     pneu-          matiseh    betätigt werden und ist so zu be  messen, dass .er für jedes Betriebsverhältnis  die benötigte     Leistung        aufbringt.    Bei elek  trisch betätigtem Servomotor kann das Fähn  chen diesen mittels Kontakten steuern.  



  Erforderlichenfalls können mehrere als  Impulsgeber dienende Fähnchen am gleichen  Läufer angebracht sein. Die Erfindung lässt  sich grundsätzlich auch anwenden, wenn     der     Läufer in     Scheibenbauart    ausgebildet ist. In  diesem Falle können axial verschiebbare  Stangen als     Verstellorgane    vorgesehen wer  den, wobei die Anordnung so getroffen sein       kann,

      dass die     Verstellstangen    in entsprechen  den Bohrungen der Läuferscheiben geführt       sind.    In Übereinstimmung mit einer der oben  beschriebenen Ausführungsformen lassen sich  die kinematischen Zwischenglieder zwischen       denVerstellstangen    und Schaufelfüssen auch in  diesem Falle als     Pleuel    ausbilden, und am       einen        Ende    dieser     Pleuel    kann wiederum ein  mit einem Gleitstück versehener Zapfen ge  lagert sein.

   Die verschiedenen verzahnten  Gleitstücke können längs der     Verstellstan-          gen    verschiebbar angeordnet sein und     sieb,     nach Einstellung der Laufschaufeln in die    richtige relative Lage zu den     Verstellstangen.     gegen entsprechende Verzahnungen an den       Verstellstangen    pressen lassen, so dass sie  dann relativ zu den     Verstellstangen    fest  gehalten werden und daher einer bestimmtem       Lä.ngsversehiebung    der     Verstellstangen    eine  bestimmte Drehung der Schaufeln entspricht.

    Dabei können die Abmessungen der     P1eue1     und ihre Angriffsstellen an den Schaufel  füssen für jede Stufe verschieden sein, so       da.ss    das Verhältnis von axialer Verschiebung  der     Verstellstangen    zum Drehwinkel der  Schaufeln von Stufe zu     Stufe    verschieden ist.    Bei einem in Scheibenbauart     ausgebildeten     Läufer und falls die Schaufelfüsse verzahnt  sind, kann sich das     Verstellorgan    aus Zahn  stangen aufbauen, mit denen die Schaufel  füsse im Eingriff stehen.

   Diese Zahnstangen  können in entsprechenden Bohrungen der  Läuferscheiben     axial    geführt sein und im  weiteren können die Übersetzungen der Ver  zahnungen von Stufe zu Stufe verschieden  sein, so dass das Verhältnis von axialer Ver  schiebung der Zahnstangen zum Drehwinkel  der Schaufeln von Stufe zu Stufe verschie  den ist.  



  Als Impulsgeber der Regulierung lassen  sich an Stelle von Fähnchen auch mit dem  Läufer umlaufende, auf Membranen wir  kende,     richtungsempfindliehe    Staurohre, die  als Kugel- oder     Zylinderstaurohre    ausgebil  det sein können, verwenden.



  Device for controlling axial fans with adjustable rotor blades. The invention relates to a device for controlling agial blowers with adjustable blades.



  If the flow rate of agial blowers suffers major fluctuations, it is well known that the adjustability of the blades is a good possibility of regulation.

    The need for this arises in such a case, because when the flow rate changes, the pressure ratio that can be generated in the fan stages increases with decreasing throughput up to a maximum value and then with a further decrease in the throughput speed a rapid decrease due to the flow breaking off at the hub ( Pump limit). The operating range must in any case remain above this limit.

   If a fan has to work in a large area and the blades are not adjustable, only a relatively small pressure increase can be generated at the high throughputs per stage, which is often very disadvantageous. Particularly in the case of engines for propelling aircraft, this behavior of the agial fans with non-adjustable blades leads to great difficulties.



       If one wants to generate acceptable pressure conditions in agial blowers with fluctuating flow rates over a larger range, the provision of adjustable rotor blades cannot be avoided.

    Such blades allow the angle of attack between the resulting approach velocity and the blade profile reference line at the hub, which is decisive for the pressure ratio that can be generated in each case, to be changed. If this angle of attack exceeds a certain maximum value, the flow breaks down at the hub.

   The greatest pressure ratio can be achieved when the angle of attack approaches this maximum value. It has been shown that the ability to adapt to the respective delivery rate is sufficient if only the rotor blades are adjusted, which is why it is not necessary to also install the guide blades in an adjustable manner.

        The purpose of the invention is now to conform to the initially mentioned. 's way of creating which allows the above findings to be taken into account.

   For this purpose, the device according to the invention provides at least one with the rotor of the Axia, l fan circulating, flow-sensitive organ as the impulse generator of the regulation, which determines the direction of the resulting from the circumferential speed of the rotor and the axial entry speed of the conveyor The speed is determined and, with the interposition of a servo motor, the angle of attack of the blades is regulated so that the highest possible pressure ratio is constantly achieved.

   The servomotor can expediently act on an adjusting element which is arranged coaxially displaceably in the rotor and is connected to the blade roots via kinematic intermediate elements in such a way that the rotor blades rotate when this adjusting element is axially shifted.



  An example embodiment of the invention is illustrated in the accompanying drawing, namely: FIG. 1 shows an axial longitudinal section through the front part of a recoil drive device for an aircraft, which has an axial fan equipped with the control device according to the invention, FIG. 2 shows a section according to line 11-II of FIG. 1,

         Fig. 3 shows a part of a section developed in the plane of the drawing along the line III-III of FIG. 1, and FIG. 4 shows in a section corresponding to FIG. 3 a modification of a detail.



  In the figures, 1 denotes the inlet diffuser of the recoil drive device for an aircraft that is moving in the direction of arrow A. Furthermore, 2 designates the rotor of an axial fan, designed as a drum, which is coupled in a rotationally fixed manner to the shaft 3 of a drive machine designed as a turbine 4. The guide vanes of the axial fan 2 are denoted by 5 and its blades are denoted by 6. Each blade root 7 is provided with a pin 10 on which a connecting rod 11 engages.

   At the other end of each connecting rod 11, a pin 12 is ge superimposed, which is connected to a slider 13 serrated along one side. The sliding pieces 13 of the rotor blades 6, which are in alignment in the axial direction, are inserted into a common longitudinal groove 14 of an adjusting device which is axially displaceable in the drum rotor 2 and is designed as a cylindrical sleeve 15. A rail 16 (FIGS. 2 and 3) which is toothed on one side and provided with wedge tracks is inserted into each longitudinal groove 14.

   After the associated rotor blades 6 have been set in the correct position relative to the adjustment sleeve 15, this can be pressed from one end of the latter against the teeth of the sliding pieces 13 by means of a longitudinal rail 17 provided with counter wedges. In this way, the sliders 13 can be held in place relative to the adjustment sleeve 15, so that a certain longitudinal displacement of the adjustment sleeve 15 corresponds to a certain rotation of the barrel 6.

   As shown in Fig. 3, the dimensions of the connecting rods 11 and their points of attack 10 on the blade feet 7 can be different for each fan stage, so that the ratio of axial displacement of the adjusting sleeve 15 to the rotation angle of the blades 6 from stage to stage is different.



  The adjusting sleeve 15 forms a piece with the cylinder 18 of a hydraulically operated servo motor, the piston of which is denoted by 19. The servomotor cylinder 18 is axially displaceable on the piston 19, rotates with the rotor 2 and is provided with an outflow opening 20 through which pressure fluid can flow from the space 27 to the right of the piston 19 into a space 23 inside the drum rotor 2.

   The servomotor piston 19, which also rotates with the rotor 2, is, however, axially fixed. 21 denotes a flow opening provided in this Kol ben 19 through which the space 26 on the left of the piston 19 is connected to the space 27 on the right -of it and which exerts a throttling effect on the pressure fluid flowing through. 22 denotes an oil pump which rotates with the drum rotor and which is provided with a pinion 22 '.

   The latter rolls on a ring gear 222 fixedly connected to the bearing 22s for the drive shaft 3. The pump 22 sucks in 01 from the space 23 inside the drum rotor 2 through a channel 24 in the piston rod 19 'and through a line 241 and, after it has been brought to a higher pressure, conveys this through a line 25' and a second channel 25 in the piston rod 19 'into the space 26 to the left of the servomotor piston 19. The space 26, as already mentioned, communicates through the opening 21 with the space 27 to the right of the piston 19.

   The outflow of pressurized oil from this space 27 through the opening 20 is controlled by a rotatable bar arranged flag 28, which is arranged in front of the first ring of blades 6 and rotates with the rotor 2. The axis of the flag 28 is provided at the lower end with an eccentric disk 29 which more or less covers the outflow opening 20 depending on the flag position.

   This flag 28 is constantly in the direction of the speed that results from the speed of the rotor 2 and the axial entry speed of the conveyor in the immediately following blade wreath, so that it acts as a pulse generator for the desired control of the fan by adjusting the blades in Ab depending on the delivery rate.

    With a certain coverage of the outflow opening 20 by the eccentric flag washer 29, the pressure forces on both sides of the servomotor piston 19 are balanced.

       If, on the other hand, the pressure ratio generated in the fan stages does not correspond to the highest possible, an axial displacement of the servomotor cylinder 18 and thus of the adjustment sleeve 15 is caused until the pressure forces on both sides of the servomotor piston 19 are in equilibrium again is.

   The axial movements of the adjusting sleeve 15 follow the movements of the flag 28 acting as a pulse generator on the foot, the retroactive forces on this flag being only small, so that it can be built small and light (small deviation moment).

   Because of the viscosity of the oil, when the flag disc 29 moves rapidly, damping forces occur which prevent the flag 28 from fluttering. Each flag position is thus assigned a specific position of the servomotor cylinder 18 and thus also of the rotor blades 6.



  The control device shown in FIGS. 1 to 3 also has a 1 = overspeed safety device in the form of a centrifugal pendulum 40. This pendulum receives its drive via a bevel gear 41 and a shaft 42 from the drum rotor 2.

   If the maximum permissible fan speed is exceeded when the maximum possible pitch angle of the rotor blades 6 is reached or when the adjustment means fail, the centrifugal pendulum 40 adjusts a valve 43 that sets the inflow of the pump 44 from a container 45 into one of the turbine 4 switched combustion chamber 46 controlled, in a closing sense, so that then the power output of the turbine 4 driving the fan is reduced.



  In Fig. 4, a second embodiment of the kinematic intermediate members is shown, which produce an operative connection between tween the adjustment member, designed as a cylindrical sleeve, and the feet of the running blades. In this figure, 30 denotes the blade roots, which are provided with teeth 31 in a plane perpendicular to the axis of rotation of the associated blades.

   In the teeth 31 of the barrel blades of the various stages, which are located in alignment in the axial direction of the fan, engages a common rack 32, which is guided in a zugeord Neten groove of the adjustment sleeve and by means of a wedge rail 33 against the teeth 31 can be pressed as soon as the blades have been brought into the correct position relative to the adjustment sleeve. Since the blades are held in the correct position relative to the adjustment sleeve in this case, with. a longitudinal displacement of the latter a corresponding rotation of the blades he follows.

   As shown in FIG. 4, the gear ratios of the teeth 31 are different from stage to stage, so that the ratio of the axial displacement of the adjusting sleeve to the angle of rotation of the blades is different from stage to stage. In order to prevent the flag from fluttering, it can be provided with a damping device.



  The servo motor, by means of which the adjustment sleeve is axially displaced, can in principle be operated hydraulically, electrically or pneumatically and is to be dimensioned in such a way that it provides the required power for every operating ratio. If the servomotor is electrically operated, the flag can control it using contacts.



  If necessary, several flags serving as pulse generators can be attached to the same rotor. In principle, the invention can also be used when the rotor is designed as a disk type. In this case, axially displaceable rods can be provided as adjusting elements, and the arrangement can be made so

      that the adjusting rods are guided in the corresponding holes in the carriers. In accordance with one of the embodiments described above, the kinematic intermediate links between the adjusting rods and blade roots can also be designed as connecting rods in this case, and a pin provided with a sliding piece can in turn be mounted at one end of these connecting rods.

   The various toothed sliding pieces can be arranged displaceably along the adjustment rods and, after the rotor blades have been set in the correct position relative to the adjustment rods. can be pressed against corresponding teeth on the adjusting rods, so that they are then held firmly relative to the adjusting rods and therefore a certain longitudinal displacement of the adjusting rods corresponds to a certain rotation of the blades.

    The dimensions of the P1eue1 and their points of attack on the blade feet can be different for each stage, so that the ratio of the axial displacement of the adjusting rods to the angle of rotation of the blades differs from stage to stage. In the case of a rotor designed in the form of a disk and if the blade roots are toothed, the adjusting element can be built up from toothed rods with which the blade roots are in engagement.

   These racks can be axially guided in corresponding bores in the carriers and the gear ratios of the teeth can also be different from stage to stage, so that the ratio of the axial displacement of the racks to the angle of rotation of the blades from stage to stage is different.



  Instead of flags, direction-sensitive pitot tubes running on membranes can also be used instead of flags, and they can be designed as spherical or cylindrical pitot tubes.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Regeln von Axialgeblä- sen mit. verstellbaren Laufschaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass als Impulsgeber der Re gulierung mindestens ein mit dem Läufer umlaufendes, strömungsempfindliches Organ vorgesehen ist, das die Richtung der aus Um fangsgeschwindigkeit des Läufers und axialer Eintrittsgeschwindigkeit des Fördermittels resultierenden Geschwindigkeit ermittelt und unter Zwischenschaltung eines Servomotors den Anstellwinkel der Laufschaufeln so regelt, dass ständig das höchstmögliche Druckverhältnis erreicht wird. PATENT CLAIM: Device for controlling axial fans with. adjustable rotor blades, characterized in that at least one flow-sensitive organ rotating with the rotor is provided as the pulse generator of the regulation, which determines the direction of the speed resulting from the circumferential speed of the rotor and the axial entry speed of the conveying means and, with the interposition of a servo motor, determines the angle of attack of the rotor blades regulates so that the highest possible pressure ratio is always achieved. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das strömungs- empfindliche Organ als Fähnchen ausgebil det ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das strömungs empfindliche Organ als ein, auf eine Mem brane wirkendes, richtungsempfindliches Staurohr ausgebildet ist. <B> SUBClaims: </B> 1. Device according to patent claim, characterized in that the flow-sensitive organ is designed as a flag. 2. Device according to claim, characterized in that the flow-sensitive organ is designed as a direction-sensitive pitot tube acting on a mem brane. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Servomotor auf ein Vers.tellorgan einwirkt, das koaxial im Läufer verschiebbar angeordnet und über kinematische Zwischenglieder mit den Schau felfüssen so verbunden ist, dass bei einer axialen Verschiebung .dieses Verstellorganes eine Drehung der Laufschaufeln erfolgt. 3. Device according to claim, characterized in that the servomotor acts on a Vers.tellorgan, which is arranged coaxially in the runner displaceably and is connected via kinematic intermediate members with the blade feet so that with an axial displacement .dieses adjusting a rotation of the blades he follows. 4. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem als Trommel ausgebildeten Läufer axial verschiebbare Verstellorgan als zylindrische Hülse ausgebildet ist, 4. Device according to claim and dependent claim 3, characterized in that the axially displaceable adjusting element in the rotor designed as a drum is designed as a cylindrical sleeve, ferner die kinematischen Zwischenglieder zwischen die ser Verstellhülse und den Schaufelfüssen als Pleuel ausgebildet sind und im einen Ende jeder dieser Pleuel ein mit einem Gleitstück versehener Zapfen gelagert ist, Furthermore, the kinematic intermediate links between the water adjustment sleeve and the blade roots are designed as connecting rods and a pin provided with a slider is mounted in one end of each of these connecting rods, wobei die auf einer Seite verzahnten Gleitstücke in Längs nuten der Verstellhülse verschiebbar angeord net sind und sich nach. Einstellung der Laufschaufeln in die richtige relative Lage zur Verstellhülse mittels Keilschienen gegen Verzahnungen in weiteren Schienen pressen lassen und damit relativ zur Verstellhülse festgehalten werden, so dass einer bestimmten Längsverschiebung der Hülse eine bestimmte Drehung der Schaufeln entspricht. wherein the sliding pieces toothed on one side in the longitudinal grooves of the adjusting sleeve are slidably net angeord and after. Adjustment of the blades in the correct position relative to the adjusting sleeve by means of wedge rails can be pressed against toothing in further rails and thus held in place relative to the adjusting sleeve, so that a certain longitudinal displacement of the sleeve corresponds to a certain rotation of the blades. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit dem in Scheibenbau art ausgebildeten Läufer axial verschiebbare Stangen als Verstellorgan vorgesehen sind, die in Bohrungen .der Läuferscheiben geführt sind, ferner die kinematischen Zwischen glieder zwischen den Verstellstangen und den Schaufelfüssen als Pleuel ausgebildet sind und im einen Ende jeder dieser Pleuel ein mit einem Gleitstück versehener Zapfen ge lagert ist, 5. Device according to claim and dependent claim 3, characterized in that axially displaceable rods are provided as adjusting elements in connection with the rotor designed in disk construction, which rods are guided in bores are designed as connecting rods and in one end of each of these connecting rods a pin provided with a slide is superimposed ge, wobei die verzahnten Gleitstücke längs der Verstellstangen verschiebbar an geordnet sind und sich, nach Einstellung der Laufschaufeln in die richtige relative Lage zu den Verstellstangen, gegen Verzahnungen an den Verstellstangen pressen lassen, so dass sie dann relativ zu den Verstellstangen fest gehalten werden und einer bestimmten Längsverschiebung -der Verstellstangen eine bestimmte Drehung der Schaufeln entspricht. 6. wherein the toothed sliders are slidably arranged along the adjusting rods and, after setting the blades in the correct position relative to the adjusting rods, can be pressed against teeth on the adjusting rods, so that they are then held firmly relative to the adjusting rods and a certain longitudinal displacement -the adjustment rods correspond to a certain rotation of the blades. 6th Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 3 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abmessungen der Pleuel und ihre Angriffsstellen an den Schaufelfüssen für jede Stufe verschieden sind, so dass das Verhältnis von axialer Ver schiebung des Verstellorganes zum Dreh winkel der Schaufeln von Stufe zu Stufe verschieden ist. Device according to claim and the dependent claims 3 and 4, characterized in that the dimensions of the connecting rods and their points of application on the blade roots are different for each stage, so that the ratio of the axial displacement of the adjusting member to the angle of rotation of the blades from stage to stage is different. 7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfüsse verzahnt sind und mit Zahnstangen im Eingriff stehen, die an dem in einem als Trommel ausgebildeten Läufer axial verschiebbaren, als zylindrische Hülse ausgebildeten Verstellorgan befestigt sind, und dass sich die Zahnstangen mittels Keil schienen gegen die Schaufelfussverzahnungen pressen lassen, 7. Device according to claim and dependent claim 3, characterized in that the blade roots are toothed and are in engagement with racks, which are attached to the axially displaceable in a rotor designed as a drum, designed as a cylindrical sleeve adjusting member, and that the racks by means of Wedge rails pressed against the blade root teeth, so dass die Schaufeln in der richtigen relativen Lage zur Verstellhülse festgehalten werden und bei einer Längsver schiebung der Hülse eine entsprechende Dre hung der Laufschaufeln erfolgt. B. Einrichtung nach Patentanspruch und Lnteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfüsse verzahnt sind und mit dem aus Zahnstangen sich aufbauenden V er- stellorgan im Eingriff stehen, wobei diese Zahnstangen in Bohrungen des in Scheiben bauart ausgebildeten Läufers axial verschieb bar ,geführt sind. 9. so that the blades are held in the correct position relative to the adjustment sleeve and a corresponding rotation of the blades takes place when the sleeve is shifted longitudinally. B. A device according to patent claim and sub-claim 3, characterized in that the blade roots are toothed and are in engagement with the adjusting element made up of toothed racks, these toothed racks being guided axially displaceably in bores of the rotor, which is designed as a disk. 9. Einrichtung nachPatentanspruch und den Unteransprüchen 3 und 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Übersetzungen der Verzah nungen von Stufe zu Stufe verschieden sind, so dass das Verhältnis von axialer Verschie bung des Verstellorganes zum Drehwinkel der Schaufeln von Stufe zu Stufe verschie den ist. 10. Device according to patent claim and the dependent claims 3 and 7, characterized in that the gear ratios of the toothing differ from stage to stage, so that the ratio of the axial displacement of the adjusting element to the angle of rotation of the blades is different from stage to stage. 10. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Läufer mitrotierender, axial verschiebbarer Zylinder des hydraulisch be tätigten Servomotors mit dem Verstellorgan starr verbunden- und mit einer Ausflussöff- nung für das Druckmittel versehen ist, welche vom strömungsempfindlichen Organ gesteuert wird, wobei bei einer bestimmten Abdeckung dieser Offnung die Druckkräfte beidseitig des axial feststehenden, Device according to claim and dependent claim 3, characterized in that an axially displaceable cylinder of the hydraulically operated servomotor, which rotates with the rotor, is rigidly connected to the adjusting element and is provided with an outflow opening for the pressure medium which is controlled by the flow-sensitive element, with a certain cover of this opening the pressure forces on both sides of the axially fixed, mitrotie- renden und mit einer Durchflussöffnung ver- sehenen Servomotorkolbens im Gleichgewicht sind und demgemäss jeder Stellung des Im pulsgebers eine bestimmte Stellung des Servo- motorzylinders zugeordnet ist. co-rotating servo-motor pistons provided with a throughflow opening are in equilibrium and accordingly each position of the pulse generator is assigned a specific position of the servo-motor cylinder. 11. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch ä, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber mittels Kontakten einen elektrisch betätigten Servomotor steuert, wel cher seinerseits das Verstellorgan betätigt. 12. 11. Device according to claim and dependent claim ä, characterized in that the pulse generator controls an electrically operated servomotor by means of contacts, wel cher in turn operates the adjusting member. 12. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da-ss beim Erreichen des maximal möglichen Anstellwinkels der Laufschaufeln oder beim Versagen der Ver- stellmittel eine L berdrehzahlsicherung in Form eines Fliehpendels bei Überschreiten der höchstzulässigen Gebläsedrehzahl die Leistung der Antriebsmaschine des Ge bläses herabsetzt. 1.3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet. Device according to patent claim, characterized in that when the maximum possible angle of attack of the blades is reached or the adjustment means fail, an overspeed safety device in the form of a centrifugal pendulum reduces the performance of the drive engine of the fan when the maximum permissible fan speed is exceeded. 1.3. Device according to claim and dependent claim 1, characterized. da.ss in Verbindung mit denn als Impulsgeber dienenden Fähnchen eine zur Dämpfung all fällig auftretender Flatterbewegungen dieses Fähnchens dienende Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist. da.ss in connection with the flag serving as a pulse generator, a damping device serving to dampen any fluttering movements of this flag is provided.
CH245483D 1945-06-06 1945-06-06 Device for controlling axial fans with adjustable rotor blades. CH245483A (en)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE966377C (en) * 1951-02-27 1957-08-01 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Fastening device for a guide vane ring of pumps, blowers or turbines of the axial design
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