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.