CH312347A - Lösbare, formschlüssige Verbindung zwischen Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen. - Google Patents

Lösbare, formschlüssige Verbindung zwischen Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen.

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CH312347A
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Bruk Aktiebolaget Finshyttans
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Finshyttans Bruk Ab
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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Description


  Lösbare, formschlüssige Verbindung     zwischen    Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung  von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen.    Die Erfindung betrifft eine lösbare, form  schlüssige Verbindung zwischen Maschinen  teilen, wobei ein annähernd zylindrisch aus  gebildetes Zapfenorgan, das zwei zu seiner  Achse mindestens annähernd parallele ebene  Abflachungen aufweist, in ein entsprechend  ausgebildetes Hülsenorgan eingreift. Eine  solche Verbindung ist besonders zur Befesti  gung von drehbaren Schaufeln an Propeller  turbinen geeignet.  



  Der Zweck der Erfindung ist die Schaf  fung einer gegen grosse, sowohl axiale als auch  drehende     Kräfte    vollkommen genügenden Ver  riegelung eines zapfenförmigen Organs in  einem Hülsenorgan mit Hilfe von Vorrich  tungen, die möglichst wenig den     Biegungs-          widerstand    des zapfenförmigen Organs ein  schränken, die wenig Raum beanspruchen und  eine einfache Zusammensetzung und Zer  legung gestatten.  



  Bei Propellerturbinen werden üblicher  weise die auf die Schaufelbefestigungen wir  kenden Fliehkräfte von den Lagerzapfen zu  einem gleichzeitig als Kurbel ausgebildeten,  hülsenförmigen Teil übertragen. Dies geschieht  dabei entweder mit Hilfe einer innerhalb der  Kurbel in eine Ringnut des Zapfens eingeleg  ten Sicherungsscheibe oder mittels     eines    auf  dem Zapfen angeschraubten Halteringes, oder  mittels lösbarer Bajonettverschlüsse oder .der  gleichen, die mit verschiedenartigen Verbin  dungen kombiniert sind, um die Drehkräfte    aufnehmen zu können.

   Bei diesen Verbin  dungen hat es sich als schwierig erwiesen,     eine     Verbindung zu schaffen, die gleichzeitig nied  rige Herstellungskosten, geringen Raumbedarf  besonders in der Zapfenrichtung und einen  einfachen Einbau und Ausbau bei ausreichen  der     Tragfähigkeit    bietet.  



  Bei den bekannten Verbindungen nach Art  vorliegender Erfindung besitzen sowohl der  Zapfen als auch der hülsenförmige Teil Ring  nuten, welche einander gegenüberliegen und  ringförmige Bohrungen begrenzen, in welche  biegsame Keile durch     tangentiale    Bohrungen  eingetrieben sind, oder es sind Stifte in     tan-          gential    zum Zapfen und Hülsenteil gebohrte  Löcher eingeschlagen. Diese Konstruktionen  haben gemeinsam, dass die Keile oder Stifte  von     Abscherkräften    beansprucht werden, die  in einen ringförmigen Schnitt wirken, der im  ersteren Falle allerdings mit dem Längsschnitt  des gebogenen Keilorgans zusammenfällt.  



  Die Verbindung gemäss der     Erfindung     kennzeichnet sich dadurch, dass     Passstifte    zwi  schen dem Zapfenorgan und dem Hülsenorgan  in entsprechend ausgebildete Bohrungen ein  getrieben sind, deren Achsen mindestens in  der Nähe der oben erwähnten Abflachungen  und mindestens annähernd senkrecht zur  Achse des Zapfenorgans liegen.  



  Mit dieser Ausbildung wird gegenüber be  kannten Konstruktionen mit geraden Stiften      und gebogener     Abscherfläche    erreicht, dass  diese Fläche über einen grossen Teil der Stift  länge mindestens annähernd mit der Mitten  ebene der Stifte     zusammenfällt    und dass die  Flächendrücke über diese Länge auf jede  Stifthälfte gleichmässig verteilt werden, wo  durch demzufolge die wirksame Länge der  Stifte vergrössert wird. Gleichzeitig     wird    ein  einfacher Zusammen- und     Auseinanderbau    der  Verbindung ermöglicht, selbst dann, wenn der  Raum begrenzt und die Verbindung nur von  der einen Seite zugänglich ist, wie es bei Pro  pellerturbinen der Fall ist.

   Mit der - erfin  dungsgemässen Verbindung werden auch Dreh  kräfte aufgenommen, und Drehmomente kön  nen zwischen dem Zapfen- und Hülsenorgan  übertragen werden. Für die Aufnahme grö  sserer Drehmomente und entsprechender Quer  kräfte,     wie    bei Propellerturbinen, können die  erwähnten Stifte mit vorzugsweise zwei zylin  drischen oder     kegeligen    Stiften kombiniert  werden, die in     Bohrungen        eingepasst    sind,  deren Achsen parallel zur Achse des Zapfen  organs und in den zylindrischen Trennflächen  zwischen dem Zapfen- und Hülsenorgan lie  gen.

   Um die Herstellungskosten herabzuset  zen und     -Passarbeiten    bei dem Zusammenbau  des Zapfen- und Hülsenorgans einzusparen,  können diese Teile ohne gegenseitige Pass  Bächen, und zwar mit einem Spiel zwischen  den zusammenwirkenden Flächen angeordnet  werden, wobei der Zapfen, um beim Bearbei  ten der Stiftbohrungen zuverlässig abgestützt  zu sein, und zwecks Aufnahme von Querkräf  ten mit einem ebenen Absatz ausgerüstet wird,  der an der ebenen Aussenseite der Kurbel an  liegt     und    eine zylindrische Führung hat, die  in eine entsprechende     Ausdrehung    in der  Kurbel     pässt.     



  Eine     Ausführungsform    der Erfindung,  welche zur Befestigung von drehbaren Schau  feln von Propellerturbinen dient, wird in der  beigefügten Zeichnung veranschaulicht.  



  Es zeigen:       Fig.    1 einen     Axialschnitt    durch eine Lauf  radnabe mit einer     SchaufelbefästigLmg,          Fig.    2 einen Querschnitt durch     Fig.1.            Fig.    3 eine Endansicht teilweise im Schnitt  nach Linie     1-I    in     Fig.    1 einer Schaufel vom  Wurzelende gesehen,       Fig.    4 eine     Endansicht    derselben Schaufel  in einer andern Lage,       Fig.    5 und 6 schaubildliche Ansichten einer  zu einem Hülsenorgan ausgebildeten Schaufel  kurbel und eines entsprechenden Zapfenorgans,  das am Ende einer Schaufel ausgebildet ist.  



  In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Schau  fel, die mit einer     Nabenscheibe    2 und einem  Lagerzapfen 3 versehen ist. Die Schaufel ist  an einem     Nabenkörper    4 in Lagern 5 und 6  gelagert, wobei der Zapfen senkrecht zu der  Längsachse     A-A    der Nabe steht     (Fig.1.).     Am Zapfen 3 ist mittels der Verbindung eine  ein Hülsenorgan bildende Kurbel 7 befestigt,  die mit einem Gelenkstück     ss    verbunden ist,  das z. B. von einem hydraulischen Servomotor  (nicht gezeigt) betätigt wird, der die Einstel  lung der Schaufel steuert.

   Die Kurbel 7 über  trägt nicht nur die Steuerbewegung auf den  Schaufelzapfen 3, sondern sie dient auch dazu,  die auf die Schaufel wirkende Fliehkraft auf  den     Nabenkörper    4 zu übertragen. Zu dem  letztgenannten Zwecke ist die rechte Stirn  fläche der Kurbel 7 als Lagerfläche ausge  führt, welche gegen eine entsprechende Lager  fläche 9 an der Büchse 6 in der Aussenwand  des     Nabenkörpers    anliegt.  



  Die Verbindung zwischen dem Schaufel  zapfen 3 und der Kurbel 7 soll neben der Zen  trierung und Festlegung dieser Teile auch  sowohl Drehmomente als auch Quer- und       Axialkräfte    zwischen den genannten Elemen  ten übertragen. Da die auf die Schaufel wir  kende Fliehkraft sehr gross werden kann, muss  die axiale Verriegelung zwischen dem Schau  felzapfen 3 und der Kurbel 7 kräftig bemes  sen sein. Gleichzeitig darf nicht die     Verriege-          lungsvorrichtung    den Widerstand des Zapfens  3 gegen die häufig sehr grossen     Biegungsbean-          spruchungen    durch die auf das Schaufelblatt  wirkenden, hydraulischen Kräfte wesentlich  herabsetzen.  



  An der gezeigten     Ausführtmgsform    erhält  man die erforderliche Verriegelung     zwischen     Schaufelzapfen und Kurbel in der Weise, dass      der Kurbelsitz des     Schaufelzapfens    3 zwischen  den Lagerstellen 5 und 6 annähernd als ein  Zylinder ausgebildet ist, der zwei zu der Zap  fenachse parallele oder annähernd parallele  ebene Abflachungen 10 aufweist, dass das  Zapfenloch der Kurbel 7 eine 'dazu passende  Form hat und dass zwei     kegelige    Stifte 11  zwischen der Kurbel 7 und den Schaufelzap  fen 3 in entsprechend ausgebildete Löcher 12  eingetrieben sind, deren Achsen mindestens  in der Nähe der ebenen Abflachungen 10 lie  gen und die Zapfenachse mindestens an  nähernd rechtwinklig kreuzen.

   Da die Stifte  11 mit einem grösseren Teil ihrer Länge mit  der einen längsverlaufenden innern Hälfte  in den Schaufelzapfen 3 und mit der andern  in der Kurbel 7 liegen, wird erreicht, dass  grosse     Axialkräfte    mit mässigen     Scherbean-          spruchungen    und Flächendrücken übertragen  werden können.

   Indem die Abflachungen 10  und die Stiftlöcher 12 annähernd parallel zur  Richtung der auf das Schaufelblatt wirkenden  resultierenden hydraulischen Querkraft F       Fig.    3 und 4) gelegt sind, wird erreicht,  dass die im Schnitt quer zum Zapfenorgan in  Ebene durch die     Stiftenachsen        zurüÜ:blei-          bende    Zapfenschnittfläche den bestmöglichen       Biegungswiderstand    ergibt.  



  Mit dieser Richtung der Stifte 11 wird auch  erreicht, dass diese von der offenen Seite des       Nabenkörpers    beim Eintreiben oder Heraus  ziehen leicht zugänglich sind.  



       Lm    Querkräfte zwischen der Kurbel 7 und  dem Schaufelzapfen 3 zu übertragen und um  die Kurbel in der richtigen Lage bei der Be  arbeitung der Stiftlöcher 12 und weiterer, im       folgenden    beschriebener Stiftlöcher 17 festzu  halten, sind auf dem Schaufelzapfen 3 ein  ringförmiger,     senkrecht    zur Achse stehender  Ansatz 13, gegen welche die benachbarte ebene  Aussenseite der Kurbel     zugepresst    wird,     iuid     eine kurze,     zylinderische    Führung 14 ange  ordnet, auf welche eine kurze, ausgedrehte       Ausnehmung    15 in der Aussenseite der Kur  bel passt.

   Diese Ausführung gestattet, dass  das Loch in der Kurbel 7, abgesehen von  der kurzen, zylindrischen Führung 15, nicht    auf eine genaue Passung gegenüber dem Kur  belsitz des Schaufelzapfens 3 bearbeitet wer  den muss, was auch die Zusammensetzung und  Zerlegung der Schaufelbefestigung erleichtert:

    Da das für die     Verstellung    der     Schaufel    er  forderliche Drehmoment meistens so gross ist,  dass die quergestellten     Axialverriegelungsstifte     11 nicht allein dasselbe übertragen können,  sind zwei Kegelstifte 16, mit     dem.    dünneren  Ende der Schaufel zugekehrt in entsprechend  ausgebildete Löcher 17     eingelegt,    die vom Zap  fenende parallel zu der Zapfenachse gebohrt  und mit ihren Achsen in den zylindrischen  Berührungsflächen zwischen dem Schaufel  zapfen 3 und der Kurbel 7 zwischen den Axial  verriegelungsstiften 11 gelegen sind. Die  Stifte 16 können mit mässigen Beanspruchun  gen grosse Drehmomente und entsprechende  Querkräfte zwischen der Kurbel 7 und dem  Schaufelzapfen 3 übertragen.  



  Eine     Schaufelbefestigung    der beschrie  benen und gezeigten Art gestattet auch ein ,ein  faches Einsetzen und Herausnehmen der  Schaufel. Beim Einsetzen wird die Kurbel 7  mit in die Lochhälften eingelegten     kegeligen          Drehverriegelungsstiften    16 in den Naben  körper 4 eingeführt, wonach der Zapfen 3  der Schaufel durch- die     äussere        Lagerstelle    6  und ferner in das Loch der Kurbel eingebracht  wird, wobei die Stifte 16 in -die Lochhälften  des Zapfens 3 eingreifen.

       Schliesslich        wird     der Führungsteil 14 des Zapfens 3 in die  kurze Führung 15 der Kurbel     hineinge-          presst,    so dass die flache Seite 13 des     Ansatzes     gegen die Aussenseite der Kurbel zum An  liegen kommt. Bei dieser letzten Phase der  Einpressung des Zapfens stützt sich die  Kurbel 7 gegen das     Aussenende    des     innern     Lagers 5. Hiernach können die     Axialverrie-          gelimgsstifte    11 in ihre Löcher.12 von der  offenen Unterseite des     Nabenkörpers    4 einge  trieben werden.

   Bei der     Herausnahme    der  Schaufel werden zuerst die Stifte 11 mittels  einer     Herausziehschraube    (nicht gezeigt) her  ausgezogen, die in Gewindelöcher in den     dik-          ken    Enden der Stifte eingeschraubt wird, wo  nach man in gleicher Weise, aber     -umgekehrt     wie bei der Zusammensetzung, verfährt,      Es soll hervorgehoben werden, dass die Vor  richtung gemäss der Erfindung nicht auf die  Verwendung bei     Schaufelbefestigungen    be  schränkt ist, sondern dass sie mit grossem Vor  teil für Zwecke verwendet werden     kann,    wo  gleichartige Probleme vorliegen.

   Als Beispiel  auf weitere Anwendungsgebiete kann der  Fall genannt werden, wo man einen Gelenk  kopf als Hülsenorgan an eine Gelenkstange als  Zapfenorgan zu befestigen hat. Die Stifte 11  und 16, obwohl am zweckmässigsten     kegelig     oder     zylindrisch,        können    andere Form, z. B.  viereckigen     Querschnitt    haben, wobei die zu  sammenwirkenden Löcher entsprechend aus  gestaltet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Lösbare, formschlüssige Verbindung zwi schen Maschinenteilen, wobei ein annähernd zylindrisch ausgebildetes Zapfenorgan, das zwei zu seiner Achse mindestens annähernd parallele ebene Abflachungen aufweist, in ein entsprechend ausgebildetes Hülsenorgan ein- greift, dadurch gekennzeichnet, dass Passstifte (11) zwischen dem Zapfenorgan (3) und dem Hülsenorgan (7) in entsprechend ausgebildete Bohrungen (12) eingetrieben sind, deren Achsen mindestens in der Nähe der erwähn ten Abflachungen (10)
    und mindestens an nähernd senkrecht zur Achse des Zapfenorgans (3) liegen. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verbindung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (12) so angeordnet sind, dass die innere Hälfte der Bohrungen bzw. der in die Bohrungen ein getriebenen Stifte (11) auf dem grösseren Teil ihrer Länge im Zapfenorgan (3) und die andere Hälfte auf ihrer ganzen Länge im Hül senorgan (7) liegt. 2.
    Verbindung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zwecks Übertra gung von grossen Drehmomenten und entspre chenden Querkräften Stifte (16) in axiale Bohrungen (17) eingelegt sind, deren Achsen in den zylindrischen Begrenzungsflächen zwi schen dem Zapfenorgan und dem Hülsenorgan liegen. 3.
    Verbindung nach Patentanspruch zwi schen einem Lagerzapfen einer Drehschaufel und einer Kurbel zur Übertragung von Flieh kräften, die von der Schaufel herrühren und von Drehbewegungen auf die Schaufel, da durch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer genauen Passung zwischen den zusam menwirkenden Flächen des Zapfens und der Kurbel der Zapfen (3) einen ebenen Ansatz (13), der gegen die benachbarte ebene Aussen seite der Kurbel anliegt und anschliessend eine zylindrische Führung (14) hat, die in eine entsprechende Ausdrehung (15) in der Kurbel passt.
CH312347D 1951-10-05 1952-09-29 Lösbare, formschlüssige Verbindung zwischen Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen. CH312347A (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009012977A2 (de) 2007-07-25 2009-01-29 Georg Hamann Vorrichtung zur erzeugung von energie aus einer fluidströmung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009012977A2 (de) 2007-07-25 2009-01-29 Georg Hamann Vorrichtung zur erzeugung von energie aus einer fluidströmung
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