Vorrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln von Axialgebläsen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver stellen der Laufschaufeln. von Axialgebläsen.
Durch die Verstellung der Schaufeln soll bei der artigen Gebläsen der Anströmwinkel des Schaufelpro fils auf die jeweilig geforderten Betriebsbedingungen eingestellt werden. Diese Verstellung soll auch während des Laufs möglich sein. Eine solche Verstellung der Laufschaufeln ist ausser bei Axialgebläsen natürlich auch bei anderen axial durchströmten Turbomaschinen erwünscht und in der gleichen Form ausführbar wie bei Axialgebläsen.
Eine solche Verstellung der Laufschaufeln wird zweckmässig und in bekannter Weise durch einen in der Laufradachse zentral eingebauten, also mit dem Läufer umlaufenden Steilzylinder mit hydraulischem Kolben bewirkt. Durch diese Anordnung werden me chanische Übertragungsglieder von stillstehenden zu um laufenden Teilen der Maschine vermieden, was wegen der erforderlichen hohen Verstellkräfte besonders er wünscht ist.
Bei der zentralen Lage des hydraulischen Stellmotors ist die zentrale Anordnung des Steuerschie bers, mit dem der Kraftkolben im Steilzylinder gesteuert wird, besonders günstig, da bei einer solchen Anordnung auch die Überleitung der hydraulischen Steuerimpulse von stillstehenden auf umlaufende Teile vermieden wird. Eine solche Anordnung der Verstellung der Laufschau feln bei einer Kaplanturbine ist z. B. bekannt durch die Veröffentlichung auf Seite 17 des Buches von Pe- termann Strömungsmaschinen, erschienen 1960.
Der hydraulische Steilzylinder ist dort in der Nabe des Lauf rades der Turbine untergebracht, der Steuerschieber sitzt direkt in der Achse der Laufradnabe bzw. des Stellkolbens oder seiner Kolbenstange. Bei dieser be kannten Anordnung erfolgt zwar die Druckölzufuhr durch die als Hohlstange ausgeführte Verlängerung des Steuerschiebers und der Ölablauf durch den zwischen dieser Stange des Steuerschiebers und der Wellenboh rung gebildeten Hohlraum, jedoch läuft der Steuer schieber mit der Welle und Nabe um,
so dass zur Zu führung des Drucköls für die Steuerung eine Abdich- tung zwischen dem im Raum feststehenden Öldruck erzeuger und der mit der Welle umlaufenden Steuer schieber-Hohlstange erforderlich ist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einer solchen Verstellung der Laufschaufeln von Axial gebläsen die Abdichtung des Drucköls zwischen dem im Raum feststehenden Druckerzeuger und dem Steuer schieber an einer Stelle mit Drehbewegung gegenein ander zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch ge löst, dass der Steuerschieber mit Wälzlagern in der im Kolben oder in der Kolbenstange des zentral eingebau ten Stellzylinders umlaufenden Steuerbüchse gelagert ist und die Druckölzufuhr sowie der Ölablauf über den zur Steuerung nur in axialer Richtung bewegten und nicht umlaufenden Steuerschieber von der freien Seite des fliegend auf der Welle angeordneten Lauf rades aus erfolgt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungs gegenstandes ist auf einem Zapfen des Steuerschiebers ein Wälzlager angebracht, dessen Aussenring durch An schlag an entsprechenden Flächen in der Kolben- oder Kolbenstangenbohrung den Hub begrenzt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil des Laufrades sowie den Steilzylinder und den Steuerschie ber darstellt und Fig. 2 die Wirkungsweise des Steuer schiebers in grösserem Massstab erläutert.
In Fig. 1 ist 1 ein scheibenförmiger Teil der Lauf radnabe. Mit 2 ist der innere Teil der Lagerung einer Laufschaufel angedeutet, auf deren Welle der Verstell hebel 3 sitzt, der durch die Axialverschiebung der Scheibe 4 zur Verstellung der Laufschaufel eine Schwenkbewegung erfährt. Die Scheibe 4 sitzt auf der Stange 5 des Kolbens 6. Dieser läuft in dem zentral an geordneten Zylinder 7, der mit dem Laufradnabenteil 1 durch einen Flansch verbunden ist, also die Drehbewe gung des Laufrades ebenso wie der Kolben 6 mitmacht.
Im Kolben bzw. in der Nabe oder Stange des Kolbens ist der Steuerschieber 8 angebracht, der sich also zen- tral in der Achse des Laufrades befindet. Der Steuer schieber ist durch Wälzlager - hier als Nadellager 9 und 10 dargestellt - in dem Kolben gelagert, da der Steuer schieber an der Drehbewegung des Laufrades und da mit des Kolbens nicht teilnimmt. Die Versorgung des Steuerschiebers mit Drucköl bzw. der Ablauf des zur Steuerung benötigten Öls erfolgt nach Fig. 1 von der rechten Seite des Steuerschiebers aus.
Das nur teilweise dargestellte Laufrad ist fliegend auf der Gebläsewelle angebracht und diese Wellenbefestigung bzw. Welle er streckt sich links von dem dargestellten Ausschnitt. Die rechte Seite ist also frei zur Zu- und Abführung des Drucköls.
Beim Austritt des Steuerschiebers aus dem Verstell kolben ist eine Dichtung 11 angeordnet, die lediglich druckloses Spritzöl abzudichten hat. Die Zuführung des Drucköls erfolgt über den Anschluss 12 in Richtung des angedeuteten Pfeiles, der Ölablauf durch den Anschluss 13. Diese Anschlüsse können in einfachster Weise ange bracht werden, da der Steuerschieber nicht umläuft und lediglich die axiale Hubbewegung mitmacht, die der Kolben 6 ausführen soll, da die Kombination als Folge steuerung arbeitet, bei der die Verstellbewegung, des Kolbens 6 der Hubbewegung des Steuerschiebers 8 folgt. Es ist nicht dargestellt, wie die Steuerbewegung in den Steuerschieber eingeleitet wird.
Dies kann in ein facher Weise mechanisch erfolgen, da das Kopfende 14 zugängig ist und keine Drehbewegung ausführt.
Die Wirkungsweise der Verstellung ist aus Fig. 2 zu ersehen, wobei der Steuerschieber zur Einleitung einer Bewegung des Kolbens 6 nach rechts in dieser Richtung um das Mass a aus der Mittellage verschoben ist. Die Steuerkanten 21 und 22 mit entsprechenden Gegenkan ten in der Kolbenbohrung steuern das durch die Bohrung 23 zugeführte Drucköl. Im vorliegenden Fall wird in folge der Verstellbewegung des Steuerschiebers nach rechts das Drucköl aus dem Raum 24 in die Bohrung 25 und den Zylinderraum 26 links von dem Kolben 6 ge leitet.
Gleichzeitig wird aus dem Raum 27 rechts des Kolbens durch die eingeleitete Rechtsbewegung das Öl über die Bohrung 28 und die jetzt öffnende Steuerkante 29 in die Ringnut 30 in den die Steuerbüchse dar stellenden Kolbenteil geleitet, von wo es durch die Boh rung 31 im Steuerschieber in Richtung des eingezeich neten Pfeiles zu der Ablaufleitung 13 gelangt. Die Be wegung des Kolbens 6 hält durch die eingestellte Druck differenz des öls so lange an, bis der Steuerschieber wieder relativ zu den Nutenkanten in der Steuerbüchse die Mittelstellung erreicht hat, wie sie in Fig. 1 darge stellt ist. Der Kolben 6 folgt also genau der Bewegung des Steuerschiebers.
Durch die Anordnung des Steuer schiebers in dem zu bewegenden Kolben selbst ist auto matisch die erforderliche Rückführung gegeben. Genau der gleiche Vorgang, nur in entgegengesetzter Richtung, erfolgt natürlich, wenn der Steuerschieber 8 statt nach rechts, wie in Fig. 2 dargestellt, nach links aus der Mit tellage verschoben wird. Um den Hub des Steuerschiebers gegenüber dem Kolben zu begrenzen, ist, wie Fig. 1 zeigt, auf dem Zapfen 15 des Steuerschiebers ein Wälzlager 16 ange ordnet, das mit seinem Aussenring an den Flächen 17 bzw. 18 im Kolben bzw.
in der Kolbenstangenbohrung anschlägt. Dadurch wird eine Hubbegrenzung bewirkt, bei der eine Relativbewegung zwischen den Anschlag flächen selbst und damit unzuträgliche Reibungen oder Fresserscheinungen trotz der Drehbewegung zwischen Steuerschieber und Kolben vermieden werden.
Durch die im vorstehenden beschriebene Erfindung wird also eine Vorrichtung zum Verstellen der Lauf schaufeln von Axialgebläsen geschaffen, bei der zu nächst in an sich bekannter Weise alle mechanischen Verstellglieder zur Übertragung der Bewegung von einem Verstellmotor auf das umlaufende Laufrad ver mieden werden. Da der Steuerschieber nach dem Prinzip der Folgesteuerung arbeitet und zentral in dem Servo motor bzw. dem Stellmotor angeordnet ist, entfallen auch alle Verbindungshebel oder Leitungen, die der Rückführung zwischen Steuerschieber und Stellmotor dienen.
Der wesentliche Fortschritt, der mit der vor liegenden Erfindung erreicht wird, besteht aber darüber hinaus darin, dass die Druckölzufuhr direkt zu dem nichtumlaufenden Steuerschieber erfolgt, ohne -dass Drucköldichtungen zwischen feststehenden und umlau fenden Teilen erforderlich sind. Die Überleitung des Drucköls vom stillstehenden Teil der Steuerung zum sich drehenden Laufrad erfolgt hier vielmehr an der Steuerkante des Steuerschiebers selbst, wobei dieser mit der jeweils schliessenden Steuerkante die Abdichtungs funktion selbst übernimmt.
Die Verstellvorrichtung nach der Erfindung ist daher an Einfachheit der Ausführung und Betriebssicherheit nicht zu übertreffen.
Device for adjusting the blades of axial fans The invention relates to a device for adjusting the blades. of axial fans.
By adjusting the blades, the angle of incidence of the blade profile should be adjusted to the respective required operating conditions in the case of such blowers. This adjustment should also be possible during the run. Such an adjustment of the rotor blades is, of course, not only desirable in the case of axial fans, but also in other turbomachines with axial flow, and can be carried out in the same form as in the case of axial fans.
Such an adjustment of the rotor blades is expediently and in a known manner brought about by a vertical cylinder with hydraulic piston installed centrally in the rotor axle, that is to say rotating with the rotor. This arrangement avoids mechanical transmission links from stationary to running parts of the machine, which is particularly important because of the high adjustment forces required.
In the central location of the hydraulic servomotor, the central arrangement of the control slide switch, with which the power piston is controlled in the steep cylinder, is particularly favorable, since in such an arrangement the transfer of the hydraulic control pulses from stationary to rotating parts is avoided. Such an arrangement of the adjustment of the blades fels in a Kaplan turbine is z. B. known from the publication on page 17 of the book by Petermann Fluid Machines, published in 1960.
The hydraulic cylinder is housed there in the hub of the impeller of the turbine, the control slide sits directly in the axis of the impeller hub or the actuating piston or its piston rod. In this known arrangement, the pressure oil is supplied through the extension of the control slide, which is designed as a hollow rod, and the oil drains through the cavity formed between this rod of the control slide and the shaft hole, but the control slide rotates with the shaft and hub,
so that in order to supply the pressure oil for the control, a seal is required between the oil pressure generator, which is fixed in the space, and the control slide hollow rod rotating with the shaft.
The invention has the task of avoiding the sealing of the pressure oil between the pressure generator fixed in the room and the control slide at a point with rotary movement against each other in such an adjustment of the blades by axial blower.
According to the invention, this object is achieved in that the control slide is mounted with roller bearings in the control sleeve rotating in the piston or in the piston rod of the centrally installed actuating cylinder and the pressure oil supply and the oil drain via the control slide, which is only moved in the axial direction and does not rotate the free side of the overhung wheel on the shaft takes place.
In a further embodiment of the subject of the invention, a roller bearing is attached to a pin of the control slide, the outer ring of which limits the stroke by impact on corresponding surfaces in the piston or piston rod bore.
1 and 2 show an embodiment, Fig. 1 is an axial section through part of the impeller and the steep cylinder and the control slide and Fig. 2 explains the operation of the control slide on a larger scale.
In Fig. 1, 1 is a disc-shaped part of the running wheel hub. With 2, the inner part of the bearing of a blade is indicated, on the shaft of which the adjustment lever 3 sits, which experiences a pivoting movement due to the axial displacement of the disk 4 to adjust the blade. The disc 4 sits on the rod 5 of the piston 6. This runs in the centrally arranged cylinder 7, which is connected to the impeller hub part 1 by a flange, so the Drehbewe movement of the impeller as well as the piston 6 participates.
In the piston or in the hub or rod of the piston, the control slide 8 is attached, which is therefore located centrally in the axis of the impeller. The control slide is supported by roller bearings - shown here as needle bearings 9 and 10 - in the piston, since the control slide does not participate in the rotation of the impeller and there with the piston. The supply of the control slide with pressure oil or the drain of the oil required for the control takes place according to FIG. 1 from the right side of the control slide.
The only partially shown impeller is overhung on the fan shaft and this shaft attachment or shaft it extends to the left of the section shown. The right side is therefore free to supply and discharge the pressure oil.
When the control slide exits the adjustment piston, a seal 11 is arranged, which only has to seal pressureless spray oil. The pressure oil is supplied via connection 12 in the direction of the indicated arrow, the oil drain through connection 13. These connections can be made in the simplest way, since the control slide does not rotate and only takes part in the axial stroke movement that the piston 6 is supposed to perform Since the combination works as a sequence control, in which the adjustment movement of the piston 6 follows the stroke movement of the control slide 8. It is not shown how the control movement is initiated in the control slide.
This can be done mechanically in a number of ways, since the head end 14 is accessible and does not perform any rotary movement.
The mode of operation of the adjustment can be seen in FIG. 2, the control slide being displaced from the central position by the amount a to initiate a movement of the piston 6 to the right in this direction. The control edges 21 and 22 with corresponding Gegenkan th in the piston bore control the pressure oil supplied through the bore 23. In the present case, the pressure oil from the chamber 24 into the bore 25 and the cylinder chamber 26 to the left of the piston 6 is directed ge in consequence of the adjustment movement of the control slide to the right.
At the same time, the oil through the bore 28 and the now opening control edge 29 into the annular groove 30 in the piston part representing the control bushing is passed from the chamber 27 to the right of the piston through the initiated rightward movement, from where it is directed through the drilling 31 in the control slide of the arrow drawn in to the drain line 13 arrives. Be the movement of the piston 6 stops by the set pressure difference of the oil until the control slide has reached the center position again relative to the groove edges in the control sleeve, as shown in Fig. 1 is Darge. The piston 6 follows exactly the movement of the control slide.
By arranging the control slide in the piston to be moved itself, the required feedback is automatically given. Exactly the same process, only in the opposite direction, takes place, of course, when the control slide 8 is shifted to the left from the tellage instead of to the right, as shown in FIG. In order to limit the stroke of the control slide relative to the piston, as FIG. 1 shows, a roller bearing 16 is arranged on the pin 15 of the control slide, which with its outer ring on the surfaces 17 and 18 in the piston or
strikes in the piston rod bore. This causes a stroke limitation in which a relative movement between the stop surfaces themselves and thus undesirable friction or seizure phenomena are avoided despite the rotary movement between the control slide and piston.
By the invention described above, a device for adjusting the running blades of axial fans is created in which all mechanical adjusting members for transmitting the movement of an adjusting motor to the rotating impeller are avoided ver next in a known manner. Since the control slide works on the principle of sequential control and is arranged centrally in the servo motor or the servomotor, there are also no connecting levers or lines that are used for the return between the control slide and servomotor.
The essential advance that is achieved with the present invention, however, is that the pressure oil supply takes place directly to the non-rotating control slide without pressure oil seals between stationary and rotating parts are required. The transfer of the pressure oil from the stationary part of the control to the rotating impeller takes place here rather at the control edge of the control slide itself, with the latter taking on the sealing function itself with the respective closing control edge.
The adjustment device according to the invention is therefore unbeatable in terms of simplicity of execution and operational reliability.