DE102016110635A1 - Propeller - Google Patents

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DE102016110635A1
DE102016110635A1 DE102016110635.6A DE102016110635A DE102016110635A1 DE 102016110635 A1 DE102016110635 A1 DE 102016110635A1 DE 102016110635 A DE102016110635 A DE 102016110635A DE 102016110635 A1 DE102016110635 A1 DE 102016110635A1
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Germany
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sliding block
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propeller
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Withdrawn
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DE102016110635.6A
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English (en)
Inventor
Martin Schulz
Michael Potts
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Schottel GmbH
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Schottel GmbH
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    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/002Propeller-blade pitch changing with individually adjustable blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H3/00Propeller-blade pitch changing
    • B63H3/10Propeller-blade pitch changing characterised by having pitch control conjoint with propulsion plant control
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Propeller, umfassend ein Nabengehäuse (1) mit mindestens einem in dem Nabengehäuse (1) aufgenommenen und um eine Drehachse (D) verdrehbaren Lagerteller (3) sowie ein innerhalb des Nabengehäuses (1) angeordnetes und mittels eines Verstellantriebes zwischen zwei Endlagen entlang einer Verstellachse (V) bewegbares Verstelljoch (4), welches jedem Lagerteller (3) zugewandt eine gekrümmte Führungsbahn (400) mit Innen- und Aussenwand (401, 402) aufweist, entlang derer ein mit dem Lagerteller (3) exzentrisch verbundener Gleitstein (5) zwischen entsprechenden Endpositionen geführt ist, dergestalt, dass bei linearer Bewegung des Verstelljochs (4) eine Verdrehung des mindestens einen Lagertellers (3) bewirkt wird, wobei das Verstelljoch (4) einteilig mit eingeformten Führungsbahnen (400) ausgebildet ist und jede Führungsbahn (400) an einem ihrer Enden außerhalb der Endpositionen einen verbreiterten Einführbereich (403) zum Einfädeln des Gleitsteines (5) aufweist und anschließend an den Einführbereich (403) ein von den Endpositionen begrenzter Arbeitsbereich (405) vorgesehen ist, innerhalb dessen der eingeführte Gleitstein (5) formschlüssig entlang der Innen- und Aussenwand (401, 402) führbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Propeller, umfassend ein Nabengehäuse mit mindestens einem in dem Nabengehäuse aufgenommenen und um eine Drehachse verdrehbaren Lagerteller sowie ein innerhalb des Nabengehäuses angeordnetes und mittels eines Verstellantriebes zwischen zwei Endlagen entlang einer Verstellachse bewegbares Verstelljoch, welches jedem Lagerteller zugewandt eine gekrümmte Führungsbahn mit Innen- und Außenwand aufweist, entlang derer ein mit dem Lagerteller exzentrisch verbundener Gleitstein zwischen entsprechenden Endpositionen geführt ist, dergestalt, dass bei linearer Bewegung des Verstelljochs eine Verdrehung des mindestens einen Lagertellers bewirkt wird.
  • Derartige Propeller werden auch als Verstellpropeller bezeichnet und finden insbesondere als Schiffsantrieb vielfältige Verwendung, da sie die Möglichkeit bieten, die an den Lagertellern im Nabengehäuse befestigten Propellerblätter um ihre Längsachse zu verdrehen. Dadurch kann die Propellerblattstellung für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt optimiert werden und darüber hinaus bei Nichtgebrauch des Propellers auch eine Segelstellung angefahren werden, in welcher die Propellerblätter einen minimalen Strömungswiderstand leisten.
  • Ein gattungsgemäßer Propeller ist beispielsweise aus der EP 2 323 902 B1 bekannt und verwendet ein zweiteiliges Verstelljoch, dessen Teilungsfuge etwa mittig durch das Verstelljoch verläuft und auch die Führungsbahnen in zwei einander fortsetzende Teilabschnitte unterteilt. Durch diese Zweiteilung soll die Montage des bekannten Propellers trotz Nutzung gekrümmter Führungsbahnen, die für die Umsetzung der linearen Bewegung des Verstelljochs in eine Drehung der Lagerteller und der daran befestigten Propeller vorteilhaft ist, erleichtert werden. Der Fertigungs- und Montageaufwand des bekannten Propellers erscheint jedoch insbesondere wegen dieser geteilten Konfiguration des Verstelljochs verbesserungswürdig.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Ausgestaltung eines Propellers der eingangs genannten Art, der sich besonders einfach mechanisch fertigen und ebenso einfach montieren bzw. demontieren lässt.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Propeller gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung schlägt vor, dass das Verstelljoch einteilig mit eingeformten Führungsbahnen ausgebildet ist und jede Führungsbahn zum Zwecke der Montage an einem ihrer Enden außerhalb der Endpositionen einen verbreiterten Einführbereich zum Einfädeln des Gleitsteines aufweist und anschließend an den Einführbereich ein von den Endpositionen begrenzter Arbeitsbereich vorgesehen ist, innerhalb dessen der eingeführte Gleitstein formschlüssig entlang der Innen- und Außenwand führbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist damit das Joch einteilig ausgeführt, was entsprechende hohe Stabilität bei vereinfachter maschineller Bearbeitung mit sich bringt und weist gekrümmte Führungsbahnen für die Gleitsteine auf, so dass eine effektive Umsetzung des von dem Linearantrieb bewirkten linearen Verfahrwegs des Verstelljochs in eine Drehung der Lagerteller mitsamt der daran befestigbaren Propellerblätter bewirkt werden kann.
  • Der mittlere Krümmungsradius der Führungsbahnen kann beispielsweise dem etwa 0,3 bis 0,7-fachen des Kugeldurchmessers des Nabengehäuses entsprechen.
  • Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen verbreiterten Einführbereiche zum Einfädeln der Gleitsteine ist es möglich, das Nabengehäuse mitsamt der Lagerteller und daran befestigten Gleitsteine vorzumontieren und anschließend entlang der Verfahrachse das Verstelljoch in das Nabengehäuse über eine geeignete Öffnung desselben einzuführen, wobei die vormontierten Gleitsteine zunächst in den verbreiterten Einführbereich eintreten, der ausschließlich für die Montage und Demontage von den Gleitsteinen durchfahren wird, wohingegen die Gleitsteine bei montiertem Propeller in den unterschiedlichen Betriebsstellungen desselben einen von den Endpositionen begrenzten Arbeitsbereich durchlaufen, der vom Einführbereich räumlich getrennt ist bzw. sich an diesen anschließt. Auf diese Weise ist die Verwendung gekrümmter, vorzugsweise mit konstantem Radius zumindest im Arbeitsbereich ausgebildeten Führungsbahnen möglich, die sich mit bedeutend geringerem Aufwand montieren lassen.
  • Nach einem Vorschlag der Erfindung weist jeder Gleitstein eine zentrale Lagerbohrung auf, die einen am Lagerteller vorstehenden entsprechend ausgeformten und exzentrisch angeordneten Lagerzapfen drehbar aufnimmt, so dass die gewünschte Translation der linearen Verstellbewegung entlang der Verstellachse in eine Verdrehung der Lagerteller um die Drehachse umgesetzt wird.
  • Jeder Gleitstein bewegt sich bei einer Verstellung der Propellerblätter entlang einer gekrümmten Führungsbahn mit entsprechend großer Gleit- bzw. Führungsfläche, wodurch eine nur geringe Flächenpressung hervorgerufen wird, die sich verschleißmindernd auswirkt.
  • Darüber hinaus kann jeder Gleitstein eine Ausrichtungssperre zur lösbaren Fixierung einer an den Einführbereich der zugeordneten Führungsbahn angepassten Ausrichtung aufweisen. Durch diese Ausgestaltung wird die Montage weiter erleichtert, da ein unerwünschtes Verdrehen der vormontierten Gleitsteine während des Einführens des Verstelljochs verhindert wird. Sobald die Gleitsteine ausreichend weit in den Einführbereich eingebracht sind, was aufgrund der lagefixierten geeigneten Ausrichtung der Gleitsteine leicht möglich ist, kann die Fixierung gelöst werden, damit die Gleitsteine in Bezug auf das Verstelljoch und die Lagerteller frei drehbar werden und sich beim weiteren Einführen des Verstelljochs entlang der Erstreckung der Führungsbahn ausrichten können.
  • Die Ausrichtungssperre kann beispielsweise von einander fortsetzenden Bohrungen in dem Gleitstein und dem zugeordneten Lagerteller gebildet sein, in die ein Montagestift lösbar eingebracht wird, der die gewünschte Ausrichtung des Gleitsteins fixiert und während der fortschreitenden Montage rasch entfernt werden kann.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass das Verstelljoch einen im Wesentlichen kubischen Grundkörper aufweist, wobei zwei Seitenflächen desselben senkrecht zur Verstellachse des Verstelljochs gerichtet sind und weitere Seitenflächen, vorzugsweise vier Seitenflächen jeweils einem Lagerteller zugewandt sind und eine in der Seitenfläche nutförmig verlaufende Führungsbahn aufweisen.
  • Benachbart zur Führungsbahn können nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorstehende Gleitplatten aus geeignetem Material in der Seitenfläche des Verstelljochs vorgesehen sein, die mit dem Lagerteller in Kontakt stehen und insoweit die Kontaktfläche zwischen Verstelljoch und Lagerteller ausbilden, so dass ein vollflächiger Kontakt dieser Bauteile vermieden wird und die Reibung sowie der Verschleiß zwischen den Seitenflächen und dem Verstelljoch auf die Oberfläche der Gleitplatten reduziert wird.
  • Der erfindungsgemäße Propeller ist insbesondere zur Anwendung bei Wasserfahrzeugen als Vortriebsmittel geeignet, kann jedoch auch für andere Anwendungen herangezogen werden.
  • Ein Verfahren zum Montieren eines solchen Propellers zeichnet sich dadurch aus, dass das Nabengehäuse mit darin aufgenommenen Lagertellern sowie daran angeordneten Gleitsteinen bereitgestellt werden kann, d. h. als vorgefertigte Baueinheit eingesetzt wird und nach Bereitstellen des Verstelljochs wird dieses in das solchermaßen vorgefertigte Nabengehäuse eingeführt, wobei jeder Gleitstein zunächst in den Einführbereich der zugeordneten Führungsbahn eintritt und bei weiterem Einführen in den Arbeitsbereich überführt wird. Insoweit ist zur Montage des erfindungsgemäßen Propellers lediglich eine lineare Einführbewegung des Verstelljochs in das Nabengehäuse unter Eintritt der Gleitsteine in die Einführbereiche der zugeordneten Führungsbahnen erforderlich, was besonders einfach zu bewerkstelligen ist.
  • Insbesondere kann nach einem Vorschlag der Erfindung das Nabengehäuse und das Verstelljoch vor dem Einführen jeweils so ausgerichtet werden, dass die spätere Verstellachse vertikal verläuft, so dass das Nabengehäuse über dem Verstelljoch z. B. mittels eines Krans positioniert und dann vertikal auf das Verstelljoch abgesenkt werden kann, wobei die Gleitsteine in den Einführbereich der Führungsbahnen eintreten. Da das Absenken des Nabengehäuses auf das Verstelljoch unter zwangsweiser und gleichzeitiger Einführung aller Gleitsteine in den jeweiligen Einführbereich der Führungsbahnen bewirkt wird, kann die Montage, die in diesem Falle von oben nach unten in vertikaler Richtung erfolgt, aufgrund guter Sichtverhältnisse auf den gesamten Montageprozess gut überwacht werden und läuft nahezu selbsttätig ab, bis die Nabe vollständig abgesenkt ist und anschließend weitere Teile beispielsweise ein Zylinderboden, ein Kolben des Verstellantriebes sowie ein Zylinderdeckel und dergleichen mehr an der Nabe befestigt werden kann.
  • Es versteht sich, dass die Montage auch umgekehrt ablaufen kann, d. h. das Nabengehäuse mitsamt der daran befestigten Lagerteller sowie Gleitsteine wird so positioniert, dass das Verstelljoch z. B. mittels eines Krans in das Nabengehäuse abgesenkt werden kann.
  • Die Gleitsteine können zum erleichterten Einfädeln in die Einführbereiche der Führungsbahnen vor dem Einführen in einer an den Einführbereich angepassten Ausrichtung lagefixiert werden, wobei diese Lagefixierung nach dem Eintritt in den Einführbereich aufgehoben wird und sich die Gleitsteine durch Berührung des äußeren, größeren Radius der Führungsbahn selbsttätig an diese anlegen und selbsttätig vollständig in die nutförmige Führungsbahn einfädeln können, in welcher sie zwischen der Innen- und Außenwand derselben formschlüssig im Arbeitsbereich derselben geführt werden.
  • Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • 1 in perspektivischer Darstellung eine Ansicht auf einen Teil des erfindungsgemäßen Propellers;
  • 2 das Nabengehäuse des Propellers gemäß 1;
  • 3 das Verstelljoch des Propellers gemäß 1;
  • 4 einen Lagerteller des Propellers gemäß 1;
  • 5 einen Gleitstein des Propellers;
  • 6 die Montage des erfindungsgemäßen Propellers;
  • 7a bis 7d die einzelnen Montageschritte des erfindungsgemäßen Propellers;
  • 8 den Propeller gemäß 7a bis 7d nach Abschluss der Montage;
  • 9a bis 9d schematisch die unterschiedlichen Positionen des Gleitsteines innerhalb der Führungsbahn des Verstelljochs.
  • Aus der 1 ist die Propellernabe eines Propellers gemäß der Erfindung ersichtlich, die ein Nabengehäuse 1, einen in Vortriebsrichtung zeigenden Zylinderdeckel 2 sowie mehrere Lagerteller 3 umfasst, die der Befestigung hier nicht dargestellter Propellerblätter dienen, welche mittels nicht dargestellter Schrauben in Bohrungen 30 der Lagerteller 3 befestigt werden. Mittels eines auf der dem Zylinderdeckel 2 abgewandten Seite im Bereich eines Anschlußflansches 13 angebrachten und das Nabengehäuse 1 fortsetzenden Antriebes kann das Nabengehäuse 1 in eine Rotation um die Achse V versetzt werden, so dass in an sich bekannter Weise ein Schiffsantrieb gebildet werden kann.
  • Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Propeller als Zugpropeller mit entsprechend strömungoptimiertem Zylinderdeckel 2 sowie mit insgesamt vier (nicht dargestellten) Propellerblättern ausgeführt, wobei dies lediglich beispielhaft ist. Es ist auch möglich, einen Schubpropeller derart auszubilden und/oder die Anzahl der Propellerblätter zu verändern.
  • Bei der aus der 1 ersichtlichen Propellernabe des Propellers handelt es sich ferner um eine sogenannte Verstellpropellernabe, bei der in nachfolgend noch näher beschriebener Weise die Lagerteller 3 synchron um jeweilige Drehachsen D entsprechend den eingezeichneten Pfeilen verdreht werden können, um den Anstellwinkel der in den Bohrungen 30 der Lagerteller 3 befestigten Propellerblätter z. B. für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt optimieren zu können oder aber bei Nichtgebrauch des Propellers die Propellerblätter in eine sogenannte Segelstellung zu verfahren, in der die Propellerblätter eine strömungsgünstige Position einnehmen. Es ist von daher nötig, dass eine Verdrehbarkeit von mindestens 90° um die Drehachse D gewährleistet ist.
  • Um diese Verdrehung der Lagerteller 3 und damit letztendlich der daran befestigten Propellerblätter um die Drehachsen D bewirken zu können, ist innerhalb des Nabengehäuses 1 und abgedeckt durch den Zylinderdeckel 2 ein Verstellantrieb vorgesehen, der ein innerhalb des Nabengehäuses 1 angeordnetes Verstelljoch 4, welches in näheren Einzelheiten aus der 3 ersichtlich ist, linear entlang der Verstellachse V verlagern bzw. bewegen kann, was beispielsweise hydraulisch in an sich bekannter Weise bewirkt werden kann. Durch die nachfolgend noch näher erläuterte konstruktive Gestalt des Verstelljochs 4 wird diese lineare Bewegung entlang der Verstellachse V in eine Drehung der Lagerteller 3 um ihre Drehachse D umgewandelt.
  • Zu diesem Zweck weist das aus der 2 in einer Einzelteildarstellung ersichtliche Nabengehäuse 1 an vier jeweils um die Verstellachse V umgebend angeordneten und jeweils um 90° zueinander versetzten Positionen zylindrische Aufnahmen 12 für die Lagerteller auf, während vorderseitig in Vortriebsrichtung ein Deckelsitz 10 mit einer Vielzahl von Bohrungen 11 vorgesehen ist, in die nach erfolgter und nachfolgend noch näher erläuterter Montage Schrauben 20 zur Befestigung des Zylinderdeckels 2 eingeschraubt werden können. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Anschlußflansch 13 zur Aufnahme der weiteren Drehantriebskomponenten der Propellernabe vorgesehen.
  • Die einzelnen Lagerteller 3 weisen, wie aus der 4 ersichtlich, einen korrespondierend zur Aufnahme 12 ausgebildeten zylindrischen Sitz 31 auf, der von einem überstehenden Kragen 32 begrenzt wird. Exzentrisch zur Mittelachse ist ferner ein vorstehender zylindrischer Lagerzapfen 33 vorgesehen, der bei erfolgter Montage der Lagerteller 3 in den Innenraum des Nabengehäuses 1 weist, während auf der in der Darstellung gemäß 4 nicht ersichtlichen gegenüberliegenden Seite die Befestigungsschrauben 30 für die Propellerflügel angeordnet sind, siehe 1.
  • Auf jedem der solchermaßen nach innen weisenden Lagerzapfen 33 der in die Aufnahmen 12 eingesetzten Lagerteller 3 wird ein Gleitstein 5 befestigt, der entsprechend mit einer zentralen zylindrischen Lagerbohrung 50 für die Aufnahme des Lagerzapfens 33 ausgebildet ist uns sich bei erfolgter Montage frei um den Lagerzapfen 33 drehen kann. Der Gleitstein 5 weist zwei mit 51 und 52 bezeichnete Gleitflächen auf, wobei die Gleitfläche 51 als innere Gleitfläche und die Gleitfläche 52 als äußere Gleitfläche dient und jeweils beide einen gekrümmten Verlauf aufweisen.
  • Das aus der 3 ersichtliche Verstelljoch 4, welches innerhalb des Nabengehäuses 1 positioniert wird, weist eine etwa quaderförmige Grundgestalt mit vier rechtwinklig zueinander ausgerichteten Seitenflächen 40, 41, 42, 43 auf, die jeweils einem Lagerteller 3 zugewandt sind, sowie zwei weiteren Seitenflächen 44, die senkrecht zur Verstellachse 4 stehen. In einer zentralen Bohrung 45 greift ein hier nicht näher dargestellter, jedoch innerhalb des Nabengehäuses 1 und des Zylinderdeckels 2 angeordneter, beispielsweise hydraulischer Linearantrieb an, der das Verstelljoch 4 entlang der Verstellachse V hin und her bewegt.
  • Zur Umsetzung dieser bewirkbaren Linearbewegung entlang der Verstellachse V weist das Verstelljoch 4 eine identische Gestaltung der aneinander angrenzenden Seitenwände 40, 41, 42, 43 auf, die jeweils unter Einschluss eines 90°-Winkels aneinander angrenzen und, wie bereits erwähnt, benachbart zu den Lagertellern 3 ausgerichtet sind.
  • Jede dieser Seitenflächen 40, 41, 42, 43 weist eine nutartig vertieft eingebrachte Führungsbahn 400 auf, die von einer Außenwand 401 und einer Innenwand 402 begrenzt wird, wobei der Verlauf der Führungsbahn 400 gekrümmt mit einem Krümmungsradius entsprechend dem etwa 0,3 bis 0,7-fachen des Kugeldurchmessers K des Nabengehäuses 1 entspricht. Jede Führungsbahn 400 beginnt dabei ausgehend von der in Vortriebsrichtung weisenden stirnseitigen Seitenfläche 44 in einem verbreiterten Einführbereich 403, der so dimensioniert ist, dass sich ein Gleitstein 5 leicht und selbsttätig in der nachfolgend noch beschriebenen Weise in diesen Einführbereich 403 einführen lässt, wohingegen der dann anschließende weitere Bereich der Führungsbahn 400, der auch als Arbeitsbereich bezeichnet wird und beispielsweise in der 7d mit Bezugszeichen 405 gekennzeichnet ist, so dimensioniert ist, dass der Gleitstein 5 mit seinen Gleitflächen 51, 52 formschlüssig zwischen der Innenwand 402 und der Außenwand 401 geführt ist. Es versteht sich, dass dazu die Gleitflächen 51, 52 mit dem gleichen Krümmungsradius wie die Führungsbahn 400 ausgeführt ist.
  • Zur Montage dieser aus den 2 bis 5 ersichtlichen Einzelteile zu einer Propellernabe gemäß 1 wird zunächst, wie aus der 6 ersichtlich, das Nabengehäuse 1 mit der vorgesehenen Anzahl an Lagertellern 3 in den entsprechenden Aufnahmen 12 vormontiert und auf die nach innen weisenden Lagerzapfen 33 werden die Gleitsteine 5 aufgesetzt. Sodann wird diese vormontierte Einheit so angeordnet, dass die spätere Verstellachse V, wie aus 6 ersichtlich, vertikal verläuft und auch das Verstelljoch 4 wird so positioniert, dass die durch die zentrale Bohrung 45 verlaufende spätere Verstellachse V übereinstimmend vertikal verläuft. In dieser aus der 6 ersichtlichen Konfiguration wird die vormontierte Einheit aus Nabengehäuse 1, Lagertellern 3 und Gleitsteinen 5 oberhalb des Verstelljochs 4 positioniert, wobei dann die jeweiligen Einführbereiche 403 der einzelnen Führungsbahnen 400 am vertikal oberen Ende des Verstelljochs 4 positioniert sind und die Einheit aus Nabengehäuse 1, Lagertellern 3 und Gleitsteinen 5 wird sodann gemäß Pfeilen P auf das Verstelljoch abgesenkt, dergestalt, dass das Verstelljoch 4 über den offenen Anschlussflansch 13 des Nabengehäuses 1 in dessen Innenraum eingeführt wird.
  • Wie insbesondere aus der Abfolge der 7a bis 7d ersichtlich, vollzieht sich dieser Prozess des Absenkens in Pfeilrichtung P dabei in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen, die nachfolgend weiter erläutert werden.
  • Zu Beginn des Einführvorganges werden die einzelnen Gleitsteine 5 in einer für das Einbringen in den Einführbereich der zugeordneten Führungsbahn 400 des Verstelljochs 4 geeigneten Ausrichtung lagefixiert, in welcher der die äußere Gleitfläche 52 des Gleitsteines 5 konzentrisch zur Außenwand 401 der zugeordneten Führungsnut 400 verläuft. Dies kann beispielsweise durch Anbringung von deckungsgleichen Bohrungen 53, 34 im Gleitstein sowie dem zugeordneten Lagerteller 3 und Einbringen eines Montagestiftes 6 erfolgen.
  • Beim anfänglichen Absenken gemäß Pfeil P und entsprechendem Einführen des Verstelljochs 4 in das Innere des Nabengehäuses gelangt somit der auf den Lagerzapfen 33 befestigte und an einer freien Drehung durch den Montagestift 6 gehinderte lagefixierte Gleitstein 5 in den verbreiterten Einführbereich 403 der zugeordneten Führungsbahn 400, siehe 7a, bis bei weiter voranschreitendem Absenken in Pfeilrichtung P die äußere Gleitfläche 52 des Gleitsteines 5 entsprechend der fixierten Ausrichtung auf der Außenwand 401 der Führungsbahn 400 zur Anlage kommt. In dieser in der 7b ersichtlichen Position kann sodann der Montagestift 6 entfernt werden, so dass sich der Gleitstein 5 nunmehr frei um den Lagerzapfen 33 drehen kann. Eine Fase 54 verhindert währen der Montage die Kollision mit dem benachbarten Lagerteller 3. Beim weiteren Absenken des Nabengehäuses 1 und entsprechend weiterem Einführen des Verstelljochs 4 fädelt sich sodann jeder Gleitstein 5 in der aus 7c ersichtlichen Weise selbsttätig in die Führungsbahn 400 ein und wird fortan formschlüssig entlang der inneren und äußeren Gleitflächen 51, 52 an der Innenwand 402 und Außenwand 401 der Führungsbahn 400 entsprechend dem gekrümmten Verlauf derselben geführt.
  • Bei weiterem Absenken in Pfeilrichtung P wird der Gleitstein 5 schließlich vollständig in die Führungsbahn 400 eingefädelt, wie es aus der 7d ersichtlich ist, bis auch das Verstelljoch 4 vollständig im Innern des Nabengehäuses 1 angeordnet ist. Durch die erläuterte Montage von oben durch Absenken des Nabengehäuses 1 ist eine gute Sicht auf den gesamten Montageprozess möglich, so dass alle Schritte überwacht werden können.
  • Nachdem das Nabengehäuse 1 vollständig abgesenkt worden ist, kann gemäß 8 der Zylinderboden, der Verstellantrieb und der Zylinderdeckel 2 in bzw. am Nabengehäuse 1 montiert werden.
  • Es ist somit offensichtlich, dass die Montage der Einzelteile beim Absenken des vormontierten Nabengehäuses 1 mit Lagertellern 3 und Gleitsteinen 5 auf das Verstelljoch 4 selbsttätig und zwangsweise beim Absenken in Pfeilrichtung P erfolgt und anschließend der Linearantrieb vor dem Anbringen des Zylinderdeckels 2 eingebaut werden kann.
  • Aus der 9d ist nochmals das Einfädeln der Gleitsteine 5 beim Einführen des Verstelljochs 4 in Pfeilrichtung P in die verbreiterten Einführbereiche 403 der Führungsbahn 400 ersichtlich. Wesentlich ist, dass der Gleitstein 5 den Einführbereich 403 lediglich bei der Montage bzw. Demontage durchläuft, nicht jedoch im späteren Betrieb des montierten Propellers.
  • Bei weiterem Verfahren des Verstelljochs 4 in Pfeilrichtung P ist der Gleitstein 5 innerhalb des Arbeitsbereichs 405 in einer ersten Endstellung dargestellt, die den Arbeitsbereich 405 von dem Einführbereich 403 abteilt. In dieser Position des Gleitsteines 5 werden die an den Lagertellern 3 befestigten Propeller in eine Segelstellung orientiert, in der sie geringstmöglichen Strömungswiderstand leisten. Bei weiterer Verschiebung des Verstelljochs 4 in Pfeilrichtung P nach links gleitet der Gleitstein 5 innerhalb des Arbeitsbereichs 405 entlang der Führungsbahn 400 in eine in der 9b dargestellte Position, die beispielsweise der Propellerblattstellung für die Vorausfahrt entspricht.
  • Bei noch weiterer Verlagerung des Verstelljochs 4 in Pfeilrichtung P entlang der Verstellachse V erreicht der Gleitstein 5 die in der 9a eingezeichnete zweite Endposition innerhalb des Arbeitsbereiches 405 der Führungsbahn 400, die der Propellerausrichtung bei Rückwärtsfahrt entspricht.
  • Somit ist auch ersichtlich, wie die durch einen nicht näher dargestellten Linearantrieb bewirkte lineare Bewegung Verstelljochs 4 entlang der Verstellachse V im Betrieb des Propellers die Verdrehung der Lagerteller 3 und der daran befestigten Propellerblätter um die Drehachse D bewirkt. Wie aus einem Vergleich der Positionen gemäß 9a bis 9c zur eingezeichneten Referenzlinie R ersichtlich, wird diese Linearbewegung in eine entsprechende Bewegung der Gleitsteine 5 innerhalb des Arbeitsbereichs 405 der Führungsbahn 400 zwangsweise umgesetzt, die sich aufgrund der exzentrischen Anlenkung der Gleitsteine 5 am Lagerzapfen 33 des Lagertellers 3 in eine Rotation desselben um die Drehachse D umsetzt.
  • Zur Minimierung der Reibung sowie aus Gründen des Verschleißschutzes steht dabei das Verstelljoch 4 nicht vollflächig im Bereich seiner Seitenwände 40, 41, 42, 43 mit den zugeordneten Lagertellern 3 in Kontakt, sondern weist beidseits der Führungsbahn 400 vorstehende Gleitplatten 404 auf, die in oberflächlichem Kontakt mit dem Lagerteller 3 stehen.
  • Wie insbesondere aus der Darstellung gemäß 3 ersichtlich, sind die Gestaltungen der Seitenflächen 40, 41, 42, 43 im Hinblick auf die Geometrie und Anordnung der jeweiligen Führungsbahn 400 sowie der vorstehenden Gleitplatten 404 und die Anordnung der Einführbereiche 403 identisch ausgewählt, d. h. in der vertikalen Projektion liegen alle Körperkanten der Seitenflächen 40, 41, 42, 43 übereinstimmend übereinander.
  • Der erfindungsgemäße Propeller ermöglicht daher trotz des Einsatzes von für den störungsfreien und verschleißarmen Betrieb über einen weiten Verstellbereich vorteilhaften gekrümmten Führungsbahnen über eine äußerst einfache und zwangsweise ablaufende Montagemöglichkeit, die die Herstellung und die Wartung des erfindungsgemäßen Propellers enorm vereinfacht.
  • Zum Zwecke der Demontage, etwa für die Wartung ist es lediglich erforderlich, die Propellernabe, wie aus 8 ersichtlich, vertikal auszurichten, den Zylinderdeckel 2 abzunehmen und in umgekehrter Abfolge, beginnend bei der Darstellung gemäß 7d, bis zur Darstellung gemäß 7a das Nabengehäuse 1 mitsamt der darin aufgenommenen Lagerteller 3 und den Gleitsteinen 5 entgegen Pfeil P vertikal nach oben vom Verstelljoch 4 abzuheben, bevor in der bereits beschriebenen Weise in umgekehrter Richtung die zwangsweise ablaufende erneute Montage erfolgen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2323902 B1 [0003]

Claims (10)

  1. Propeller, umfassend ein Nabengehäuse (1) mit mindestens einem in dem Nabengehäuse (1) aufgenommenen und um eine Drehachse (D) verdrehbaren Lagerteller (3) sowie ein innerhalb des Nabengehäuses (1) angeordnetes und mittels eines Verstellantriebes zwischen zwei Endlagen entlang einer Verstellachse (V) bewegbares Verstelljoch (4), welches jedem Lagerteller (3) zugewandt eine gekrümmte Führungsbahn (400) mit Innen- und Außenwand (401, 402) aufweist, entlang derer ein mit dem Lagerteller (3) exzentrisch verbundener Gleitstein (5) zwischen entsprechenden Endpositionen geführt ist, dergestalt, dass bei linearer Bewegung des Verstelljochs (4) eine Verdrehung des mindestens einen Lagertellers (3) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstelljoch (4) einteilig mit eingeformten Führungsbahnen (400) ausgebildet ist und jede Führungsbahn (400) an einem ihrer Enden außerhalb der Endpositionen einen verbreiterten Einführbereich (403) zum Einfädeln des Gleitsteines (5) aufweist und anschließend an den Einführbereich (403) ein von den Endpositionen begrenzter Arbeitsbereich (405) vorgesehen ist, innerhalb dessen der eingeführte Gleitstein (5) formschlüssig entlang der Innen- und Außenwand (401, 402) führbar ist.
  2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gleitstein (5) eine zentrale Lagerbohrung (50) zur Aufnahme eines an dem Lagerteller (3) vorstehenden Lagerzapfens (33) aufweist.
  3. Propeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gleitstein (5) eine Ausrichtungssperre zum lösbaren Fixieren einer an den Einführbereich (403) der zugeordneten Führungsbahn (400) angepassten Ausrichtung aufweist.
  4. Propeller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungssperre von einander fortsetzenden Bohrungen (53) in dem Gleitstein (5) und dem zugeordneten Lagerteller (3) sowie einem darin aufnehmbaren Montagestift (6) gebildet ist.
  5. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstelljoch (4) einen im wesentlichen kubischen Grundkörper aufweist, wobei zwei Seitenflächen (44) desselben senkrecht zur Verstellachse (V) des Verstelljochs (4) gerichtet sind und weitere Seitenflächen (40, 41, 42, 43) jeweils einem Lagerteller (3) zugewandt sind und eine in der Seitenfläche (40, 41, 42, 43) nutförmig verlaufende Führungsbahn (400) aufweisen.
  6. Propeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zur Führungsbahn (400) vorstehende Gleitplatten (404) in der Seitenfläche (40, 41, 42, 43) des Verstelljochs (4) vorgesehen sind und mit dem Lagerteller (3) in Kontakt stehen.
  7. Wasserfahrzeug mit mindestens einem Propeller gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
  8. Verfahren zum Montieren eines Propellers gemäß den vorangehenden Ansprüchen, umfassend Bereitstellen des Nabengehäuses (1) mit darin aufgenommenen Lagertellern (3), die jeweils mit einem Gleitstein (5) verbunden sind, sowie Bereitstellen des Verstelljochs (4) und anschließendes Einführen des Verstelljochs (4) in das Nabengehäuse (1), wobei jeder Gleitstein (5) zunächst in den Einführbereich (403) der zugeordneten Führungsbahn (400) eintritt und bei weiterem Einführen in den Arbeitsbereich (405) überführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabengehäuse (1) und das Verstelljoch (4) vor dem Einführen jeweils so ausgerichtet werden, dass die Verstellachse (V) vertikal verläuft, das Nabengehäuse (1) über dem Verstelljoch (4) positioniert und dann vertikal auf das Verstelljoch (4) abgesenkt wird, wobei die Gleitsteine (5) in den Einführbereich (403) der Führungsbahnen (400) eintreten.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitsteine (5) vor dem Einführen in die Führungsbahnen (400) in einer an den Einführbereich (403) angepassten Ausrichtung lagefixiert werden und die Lagefixierung nach dem Eintritt in den Einführbereich (403) aufgehoben wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020224773A1 (en) * 2019-05-08 2020-11-12 Wärtsilä Norway As A controllable pitch propeller, method of assembling and disassembling a controllable pitch propeller

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2323902B1 (de) 2008-09-17 2013-04-10 Berg Propulsion Technology AB Propeller

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