-
Einrichtung zur mechanischen Verstellung der Laufrad- oder Leitschaufeln
bzw.
-
Jalousieklappen von Strömungsmaschinen, insbesondere Axialventilatoren
Bei Strömungsmaschinen aller Art, wie Pumpen, Turbinen und Ventilatoren, werden
bekanntlich zur Leistungsregelung oder auch zur Erzeugung einer Drallströmung die
Laufradschaufeln oder die Leitschaufeln bzw. die jalousieklappen um ihre Längsachse
drehbar angeordnet. Zu diesem Zweck hat man bisher entweder. unmittelbar auf jeden
Schaufeldrehzapfen ein Kegelrad aufgesteckt und dann alle Kegelräder durch ein zur
Antriebswelle des Ventilators zentrisch gelagertes gemeinsames Sonnenrad angetrieben,
oder es wurden für die einzelnen Schaufeldrehzapfen Hebelantriebe angeordnet und
deren Hebel von einem gemeinsamen Verstellring verstellt.
-
Derartige Schaufelverstelleinrichtungen sind in ihrem Aufbau kompliziert.
So bedingt eine Kegelradverstellung an sich schon einen verhältnismäßig großen Aufwand
an Material, und außerdem müssen die Zahnflanken der Zahnräder besonders bearbeitet,
beispielsweise gefräst werden, sofern ein einwandfreies Arbeiten dieser Zahnräder
erreicht werden soll. Hierzu kommt noch die besonders sorgfältige Lagerung insbesondere
des gemeinsamen Sonnenrades, so daß eine derartige Schaufelverstellung teuer ist,
was sich besonders bei Strömungsmaschinen mit kleinen Leistungen sehr ungünstig
auswirkt.
-
Ä'hnlic'h verhält es sich bei einer Schaufelverstellung mittels Hebelantrieb.
Auch hier sind für die einzelnen Hebel besonders ausgebildete Lagerstellen notwendig,
und außerdem muß hierbei dem Umstand Rechnung getragen werden, daß der Verstellring
beim Verdrehen der Schaufeln eine Bahn beschreibt, die auf einem Zylindermantel
liegt, während sich die Hebel in einer Ebene bewegen. Eine derartige Kinematik ist
also fehlerhaft und muß durch zusätzliche Mittel, beispielsweise durch zwischengeschaltete
Lenker. Gleitsteine od. dgl., korrigiert werden.
-
Durch die Erfindung wird eine wesentlich einfachere und trotzdem sehr
genaue Einrichtung zur mechanischen Verstellung der Laufradschaufeln oder Leitschaufeln
bzw. Jalousieklappen von Strömungsmaschinen, insbesondere von Axialventilatoren,
vorgeschlagen, bei der alle Schaufeln von einem gemeinsamen, in der Nabe des Schaufelrades
gelagerten Verstellring verstellt werden, der als Wendelseil ausgebildet ist.
-
Die Anwendung eines Wendelseiles zur übertragun.g von Verstellkräften
ist zwar an sich bekannt, doch hat sie sich bisher stets auf die Umlenkung nur einer
Längs- oder Drehbewegung beschränkt. Nunmeh-r wird aber ein Wendelseil als ein Ring
ausgebildet und zum gleichzeitigen Verstellen aller Schaufeln einer Strömungsmaschine
angewendet. Eine derartige Verstelleinrichtung ist sehr einfach in ihrem Aufbau,
und sie hat nur wenig Kraftübertragungsstellen, nämlich den Übergang etwa von einem
Handrad zum Verstellring und von diesem unmittelbar zum Verstellzapfen. Außerdem
erfordert diese Verstelleinrichtung geringen Raum, was besonders beim Einbau in
die Nabe von Strömungsmaschinen mit kleinen Leistungen von Vorteil ist.
-
Wenn das Wendelseil für die vorstehend geschilderte Verwendung als
Verstellring besonders hergestellt wird, dann genügt es, dieses Seil lediglich auf
die Länge entsprechend ausbilden, welche für die jeweilig vorgesehene Sdhaufelverstellung
notwendig ist.
-
Den Schaufeldrehzapfen selbst kann man für die Schaufelverstellung
etwa aufrauhen oder ihn mit einer eingefrästen Verzahnung oder Wendel ausbilden.
-
Die Wendelseillagerung ist von der jeweiligen Ausbildung des Ventilatorbauteiles
abhängig, an dem das Seil gerade verwendet wird. So ist es zweckmäßig, bei Anordnung
des Seiles im Nabenkranz eines beispielsweise gegossenen Ventilatorlaufrades dieses
Seil dort in einem zentrisch zur Laufradachse angeordneten eingegossenen Ringkanal
zu lagern. Ist das Venti.latorlaufrad, in achssenkrechter Richtung gesehen, zweiteilig
ausgebildet, so wird etwa an einer oder beiden Stirnseiten der aneinanderstoßenden
Nabenteile eine Ringnut eingedreht und dort das Wendelseil gelagert. Je nach der
Konstruktion der Laufradnabe kann es aber auch genügen, das Wendelseil in einem
Rohr oder ii: einzelnen Rohrstücken zu führen.
-
Werden die Laufradschaufeln eines Ventilators nur bei dessen Stillstand
verstellt, so genügt es, das Verstellseil durch ein an geeignetem Platz des Nabenkörpers
gelagertes Zahnrad, einen Exzenter od. dgl. zu verdrehen. Sollen dagegen die Schaufeln
während ihres Umlaufes verstellt werden, dann werden die freien Enden des in der
Nabe einen offenen Ring bildenden Wendelseiles vorzugsweise durch die hohle
Laufrad-welle
hindurch nach außen geführt und dort in an sich bekannter Weise mit einer Steuervorrichtung
verbunden.
-
Um die Montage des Ventilators zu erleichtern, insbesondere zum Zweck
des Ausrichtens der Schaufeln unabhängig vorn Wendelseil, wird in weiterer Ausbildung
der Erfindung vorgeschlagen, den etwa mit rillenförmigen Vertiefungen versehenen
Eingriffteil der Schaufeldrehzapfen an diesen Zapfen lösbar anzuordnen. Hierbei
besteht eine günstig.- Ausführung darin, den Eingriffteil als eine auf dem Schaufeldrehzapfen
lose angeordnete Hülse auszubilden, die mit dem Schaufeldre:hzapfen vorzugsweise
durch Verschraubung auf Drehung starr verbunden ist.
-
Eine andere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß der Schaufeldrehzapfen
quer zu seiner Drehachse in zwei miteinander verbindbare Teile unterteilt ist, von
denen der eine Zapfenteil fest an der Schaufel sitzt, während der andere Zapfenteil
als Eingriffteil, beispielsweise als Rillenscheibe, ausgebildet ist. Die Verbindung
von jeweils zwei zusammengehörigen Zapfenteilen erfolgt am besten mittels Schrauben.
So ist es zweckmäßig, den lösbaren Schaufelzapfenteil durch eine zum Zapfen koaxiale
Schraube mit dem an der Schaufel festen Zapfenteil zu verbinden und die Schrauben
durch von außen verschließbare Öffnungen im Gehäuse zugängig zu machen.
-
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Verstellanordnung
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ventilatorlaufrad
mit Wendelseilverstellung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1, Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 1, Fig. 4 die schematische Darstellung
der Wendelseilführung für eine während des Ventilatorumlaufes steuerbare Schaufelverstellung
und Fig. 5 einen Axial.schnitt durch eine Leitschaufellagerung, bei welcher der
Schaufeldrehzapfen quer zu seiner Drehachse in zwei miteinander verbindbare Teile
unterteilt ist.
-
Bei der Wendelseilvers.tellung nach Fig. 1 sind die Ventilatorflüge-1
2 in Zapfen 1 am Umfang einer hier speichenförmig ausgebildeten Laufradnabe 3 drehbar
gelagert. Der Flügelzapfen 1 hat eine eingedrehte oder verzahnte Rille 4, in die
das Wendelseil 11 eingreift. Das Wendelseil 11, dessen aus einem Draht mit rundem
oder rechteckigem Querschn.i.tt bestehende Wendel gleich bei der Herstellung des
Seiles mit eingeflochten wird, ist im Bereich der Eingriffstelle mit dem Flügelzapfen
jeweils in einer Nut 12 der Zapfenlage-stelle 13 und im offenen Zwischenraum 16
zwischen je zwei Speichen 30 in einem Rohrbogen 17 geführt. Durch letzteren wird
ein Ausknicken bzw. ein Geradespannen des Wendelseiles beim Verstellen und auch
ein Klemmen des Wendelseiles insbesondere an den Eintrittsstellen in die Führungsnuten
12 verhindert. Da bei dieser Anordnung die Flügel bei Stillstand des Ventilators
verstellt werden, so bildet das '\fendelsei111 einen in sich geschlossenen Ring,
der durch ein im Laufradnabenkörper auf einer verdrehbaren Achse 18 gelagertes Zahnrad
oder Reibrad verstellt wird.
-
Die linksseitig in der Fig. 1 dargestellte Schaufellagerung zeigt
ein Ausführungsbeispiel eines gegenüber dem Schaufelzapfen lösbaren Eingriftteiles
für das Wendelseil. Hier ist durch beide Lagerstellen 13 und 130 des Nabenkörpers
3 eine Hülse 31 hindurchgeführt und dort drehbar gelagert. An der Eingriffstelle
mit dem Wendelseil weist die Hülse eine Rille 4 auf. Innerhalb dieser Hülse ist
ebenfalls drehbar der Schaufelzapfen 100 gelagert. Er kann zunächst unabhängig von
der Wendelseilverstellung beliebig gedreht werden. Das Zapfenende ragt aus dem Lager
und dem Hülsenende heraus und ist mit einem Gewinde 32 versehen. Erst durch Anziehen
der auf das Zapfengewinde 32 aufgeschraubten Mutter 33 wird eine starre Verbindung
zwischen der Hülse 31 und der Schaufel 2 hergestellt und damit die Schaufel kraftschlüssig
mit dem Wendelseil 11 verbunden.
-
In Fig. 2, die einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 zeigt,
sind mit 3a und 3b die beiden Hälften des nveiteiligen Nabenkörpers mit dazwischengelagerten
Drehzapfen 1 für die Ventilatorflügel 2 bezeichnet.
-
Das Wendelseil 11 ist hier in einer aus der hTabenhälfte 3b ausgefrästen
Nut 12 gelagert und greift mit seiner. Wendeln in die verzahnte Rille 4 des Schaufelzapfens
1 ein.
-
Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1. Hier ist
die Eingriffstelle des in einem Rohr 17 gelagerten Wendelseiles 11 mit den Schaufeldrehzapfen
1 in etwas vergrößertem Maßstab dargestellt. Das Rohr 17 ist an der Durchtrittstelle
19 des Schaufelzapfens 1 für den Eingriff des Wendelseiles 11 in die Verzahnung
4 wie ersichtlich kreisbogenförmig ausgefräst.
-
In Fig.4 ist schematisch die Herausführung der beiden Enden 1111,
11b des Z?#rendelseiles 11 aus der Ringnut 12 und die Weiterleitung in die hohle
Antriebswelle 20 des Laufrades dargestellt. An der Austrittstelle aus der Hohlwelle
werden dann die Seilenden mit einer an sich bekannten Steuervorrichtung, beispielsweise
mit einem durch ein Gestänge hin- und herbewegba-ren Verstellring, verbunden.
-
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer einzeln verstellbaren
Ventilatorleitschaufel, und zwar diesmal mit quer-, eteiltem Schaufelzapfen, dargestellt.
-
Der Drehzapfen der Leitschaufel 21 ist im Bereich des Wälzlagers 23
quer unterteilt, wobei der eine Zapfenteil 22a fest mit der Leitschaufel verbunden
ist, während der andere Zapfenteil 22b als Rillenscheibe 24 für das Wendelseil
11 ausgebildet ist. Beide Zapfenteile 22a und 22b sind durch eine Schraube 25 miteinander
verbunden. Sie weisen am Umfang schulterartige, den. Wälzlagerinnenring 23a aufnehmende
Ausdrehungen 26 auf, zwischen denen beim Anziehen der Schraube 25 der Innenring
festgeklemmt und so eine starre Verbindung beider Zapfenteile erreicht wird. Der
Außenring 23b des Wälzlagers sitzt fest in einer am Strömungsrohr 27 befestigten
Dose 28.
-
Bei der Montage dieses Leitschaufelkranzes wird folendermaßen vorgegangen:
Zunächst wird die Dose 28 am Strömungsrohr 27 befestigt, beispielsweise angenietet.
Danach werden die Rillensche ibe 24 sowie das Wälzlager 23 in die Dose 28 eingesetzt
und letzteres durch einen Spreizring 39 festgehalten. Dann wird die Schaufel 21
mit ihrem Zapfenteil 2211 in den Lagerinnenring 23a gesteckt. Anschließend werden
mittels der Schraube 25 die beiden Zapfenteile 22a und 22b vorerst lose miteinander
verbunden. Der Durchmesser des Innenringes 23a ist dabei so bemessen, daß Schaufel
und Rillenscheibe gegeneinander leicht verdreht und so die Schaufeln ausgerichtet
werden können. Danach wird die Schraube 25 angezogen und so durch Anpressen der
Schultern beider Zapfenteile an den Lagerinnenring eine starre Verbindung zwischen
der vom Wendelseil 11 angetriebenen Rillenscheibe 24 und der Schaufel 21 erreicht.
Schließlich wird die Abschlußschraube 29 eingeschraubt, und die nächste Schaufel
kann in der gleichen Weise montiert werden.