DE1012869B

DE1012869B - Verstellantrieb fuer die Schaufeln von Stroemungsmaschinen

Info

Publication number: DE1012869B
Application number: DEF20261A
Authority: DE
Inventors: Arno Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-05-11
Filing date: 1956-05-11
Publication date: 1957-07-25

Description

Verstellantrieb für die Schaufeln von Strömungsmaschinen Bei Verstellantrieben für die Schaufeln von Strömungsmaschinen, bei denen jede Schaufel ein Kegelrad trägt, welches mit zwei gegenläufigen Tellerkegelrädern zusammenwirkt, ist es erforderlich, die an den einzelnen Schaufeln angebrachten Kegelräder quer zur Schaufelachse beweglich anzuordnen und mit der zugehörigen Schaufel durch ein Kuppelteil kraftschlüssig zu verbinden, da andernfalls eine gleichmäßige Kraftübertragung auf und durch beide Tellerkegelräder nicht gewährleistet ist. Für die bewegliche Anordnung der Kegelräder an den Schaufeln und das Kuppelteil gibt die Erfindung eine besonders zweckmäßige Lösung.
Die Erfindung besteht in der Anwendung einer au sich bekannten Kreuzscheibenkupplung zur Kupplung des Kegelrades mit dem Schaufelfuß.
Nach der Erfindung ist in an sich bekannter Weise die Kuppelvorrichtung scheibenförmig ausgebildet und weist zwei um 90° gegeneinander versetzte Zahnungen auf, von denen die der Schaufel zugewandte mit einer entsprechenden Zahnung an der Schaufel und die dem Kegelrad zugewandte mit einer Zahnung an dem Kegelrad zusammenwirkt.
Die Erfindung ist an Hand der Abbildungen beispielsweise erläutert.
Abb. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die Wurzel und den Antrieb der Schaufel einer axial angeströmten Wasserturbine; Abb. 2 zeigt in der Draufsicht und in einer Ansicht die Kuppelvorrichtung nach der Erfindung; Abb. 3 zeigt ebenfalls eine Ansicht einer weiteren Ausbildung einer derartigen Kuppelvorrichtung.
In den Abbildungen bedeutet 1 die abgerissen dargestellte Schaufel des Laufrades einer axial angeströmten Wasserturbine. Die Wurzel t der Schaufel ist mittels des Lagers 3 in dem Nabengehäuse 4 um die Achse 5 schwenkbar gelagert. Die Schaufelwurzel 2 trägt das Kegelrad 6, welches mit den beiden gegenläufigen, um die Drehachse der Wasserturbine verstellbaren Tellerkegelrädern 7 bis 8 zusammenwirkt.
Das Kegelrad 6 ist nun nicht fest an der Schaufelwurzel 2 angeordnet, sondern mit dieser über die Kuppelvorrichtung 9 verbunden. Die Koppelvorrichtung besteht aus einer Ringscheibe, welche zur Schaufel hin die Zahnung 10 und zum Kegelrad 6 hin die Zahnung 11 aufweist. Die Zahnungen 10 und 11 sind gegeneinander um 90° versetzt. Da das Kegelrad 6 so ausgebildet ist, daß es gegenüber der Schaufelwurzel 2 Spielintervalle aufweist, ist es gegenüber der Schaufelwurzel durch die Zahnungen der Koppelvorrichtung 9 zweidimensional beweglich. Die Zahnungen 10 und 11 übertragen hierbei das Drehmoment für die Verstellung der Schaufel von dem Kegelrad 6 auf die Schaufelwurzel 2. Durch die zweidimensionale Bewegung des Kegelrades 6 kann der Mittelpunkt des Kegelrades ausweichen. Unter dem Einfluß des auf die Schaufel wirkenden Lastmomentes legen sich die Zähne des Kegelrades 6 hierdurch mit gleichem Druck an die Zähne der Tellerräder 7 und 8 an.
Im Falle der Abbildungen wird die Kuppelvorrichtung aus einer Ringscheibe gebildet. Diese Ausbildung paßt sich den beschränkten Raumverhältnissen im Innern der Nabe einer Wasserturbine besonders gut an.
Für die Erfindung ist es gleichgültig, welche Art der Verzahnung die Kuppelvorrichtung aufweist. Hierfür ist jede bekannte Art der Verzahnung denkbar. Die Zähne können einen rechteckigen, quadratischen, trapezförmigen, halbrunden oder sonstwie geformten Querschnitt aufweisen; auch kann die Verzahnung nach Art einer Schwalbenschwanzverbindung, wie sie bei Supportführungen von Werkzeugmaschinen verwendet wird, ausgebildet sein. Es ist denkbar, die Zähne der Kuppelvorrichtung mit unterschiedlichen Abmessungen auszubilden, derart, daß z. B. ein Teil der Zähne mit kleineren, der andere Teil mit stärkeren Zähnen versehen wird.
Theoretisch müßte die Verstellung des Kegelrades 6 nicht nur zweidimensional, sondern dreidimensional erfolgen, wobei sich das Kegelrad einerseits auf einem Kreisbogen um die Drehachse der Wasserturbine, andererseits in einer axial gerichteten Ebene bewegt. Wird auch bei der praktischen Ausführung, insbesondere bei guten Verzahnungen, die Bewegung des Kegelrades 6 so gering sein, daß die Bogenbewegung durch die ebene Bewegung ersetzt werden kann, so kann es doch in anderen Fällen wichtig sein, dem Kegelrad eine dreidimensionale Bewegung zu ermöglichen. Diese kann leicht dadurch erreicht werden, daß die eine Seite der Ringscheibe 9 mit einem Radius, der ihrem Abstand von der Drehachse der Wasserturbine entspricht, gewölbt und die Verzahnung als Bogenverzahnung ausgebildet wird. Diese Ausführung ist in der Abb.3 dargestellt, und zwar ist die der Drehachse zugekehrte Seite der Ringscheibe mit der Zahnung 14 konkav gewölbt. Bei der Ausbildung der Scheibe nach Abb. 2 ist auf eine Wölbung verzichtet, beide Seiten der Ringscheibe 9 sind eben ausgeführt.
Ist es auch denkbar, die Zähne der Zahnungen, die mit den Zähnen der Kuppelvorrichtung zusammenwirken, in die Schaufelwurzel selbst oder in das Material des Kegelrades selbst einzuarbeiten, so kann es doch besonders vorteilhaft sein, die Zahnungen in ein besonderes Bauteil aus hochwertigem Material einzuarbeiten und dieses Bauteil an der Schaufel bzw. an dem Kegelrad zu befestigen. Da auf diese Weise die Möglichkeit besteht, die gesamten Verzahnungsteile aus hochwertigstem Material herzustellen, kommt eine derartig ausgebildete Kuppelvorrichtung mit geringsten Abmessungen aus. Im Falle der Abb. 1 ist beispielsweise die der Schaufel zugeordnete Zahnung in die Ringscheibe 12, die dem Kegelrad zugeordnete Zahnung in die Ringscheibe 13 eingearbeitet.

Claims

PATENTANSPPOCHE: 1. Verstellantrieb für die Schaufeln von Strömungsmaschinen; bei denen jede Schaufel mittels eines an ihr quer zur Schaufelachse beweglich angebrachten und mit ihr durch eine Kuppelvorrichtung verbundenen Kegelrades und zweier mit dem Kegelrad zusammenwirkender, gegenläufiger Tellerkegelräder verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtung (9) scheibenförmig ausgebildet ist und zwei um 90° gegeneinander versetzte geradlinige Zahnungen (10, 11, 14) aufweist, von denen die der Schaufel zugewandte mit einer entsprechenden Zahnung an der Schaufel und die dem Kegelrad zugewandte mit einer entsprechenden Zahnung an dem Kegelrad zusammenwirkt.
2. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtung aus einer Vollscheibe besteht.
3. Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtung aus einer Ringscheibe (9) besteht.
4. Verstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite der Vollscheibe bzw. der Ringscheibe mit einem Radius gleich ihrem Abstand von der Drehachse der Strömungsmaschine einfach gewölbt ist und daß die dieser Seite zugehörigen Verzahnungen als Bogenzahnungen ausgebildet sind.
5. Verstellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Drehachse abgekehrte Seite der scheibenförmigen Kuppelvorrichtung konvex und die mit ihr zusammenwirkende Zahnung der Schaufel konkav gewölbt ist.
6. Verstellantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Drehachse zugekehrte Seite der scheibenförmigen Kuppelvorrichtung konkav und die mit ihr zusammenwirkende Zahnung des Kegelrades konvex gewölbt ist.
7. Verstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schaufel zugeordnete Zahnung und/oder die dem Kegelrad zugeordnete Zahnung in ein besonderes Bauteil aus hochwertigem Material eingearbeitet sind, welches seinerseits an der Schaufel bzw. dem Kegelrad befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Z. »Konstruktion« 5 (1953) 10, S. 312, Bild 10.