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Leitschaufel -Verstellvorrichtung an Strömungsmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Leitschaufel-Verstellvorrichtung an Strömungsmaschinen, bei der jede
der in einer Meridianebene schräg stehenden, sternförmig angeordneten Schaufelachsen
durch Kurbel und Schubstangen mit den benachbarten Schaufelachsen so verbunden ist,
daß ein gemeinsamer Verstellkörper gebildet wird.
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Bekannt sind Leitschaufel-Verstellvorrichtungen, bei welchen der gemeinsame
Verstellkörper ein zusammenhängender Ring ist. Dieser Ring erstreckt sich um den
Ansaugestutzen, in dessen Wand die Leitschaufeln sternförmig gelagert sind. Bei
größeren Gebläsen wird der Ring daher sehr groß und schwer. Für eine gute Beweglichkeit
müssen Stutzen und Ring außerdem genau rund sein, erfordern also eine sorgfältige
Bearbeitung.
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Um auf diesen Ring verzichten zu können, werden bei einer anderen
bekannten Vorrichtung die Kurbeln auf besonderen Hilfsachsen angeordnet, die parallel
zur Laufraddrehachse verlaufen und die Eckpunkte eines mit der Laufraddrehachse
konzentrischen Vieleckes bilden. Die auf den Hilfsachsen sitzenden Kurbeln sind
untereinander durch Schubstangen verbunden, die in ihrer Gesamtheit ein zusammenhüngendes
Vieleck, also einen gemeinsamen Verstell-Körper bilden. Von den Hilfsachsen wird
die Verstellhewegung durch je ein Kegelradpaar auf die zugehörigen Leitschaufeln
übertragen. Ein solcher Übertragungsmechanismus wird besonders bei größeren Strömungsmaschinen
wegen der großen Anzahl von Hilfsachsen und Kegelradpaaren kompliziert und teuer.
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Bekannt ist weiterhin eine Leitschaufel-Verstellvorrichtung, hei welcher
der gemeinsame Verstellkörper einen vieleckförmigen Seilzug darstellt. In den Eckpunkten
dieses Seilzuges sind drehbare Bolzen mit dem Seil und den Kurbeln der Schaufelachsen
verbunden. Ein solcher Ver stellmechanismus arbeitet nicht spielfrei und nicht genügend
genau; denn der Radius des Angriffspunktes an der Kurbel, gemessen von der Mittelachse
der Verstellvorrichtung, ist mit dem Kriimmungsradius der Ellipse, die als Projektion
bei der Bewegung des Angriffspunktes in Richtung der Mittelachse der Verstellvorrichtung
entsteht, nicht identisch. Infolgedessen wird, je nach der Kurbel- und zugehörigen
Schaufelstellung, innerhalb des Verstellmechanismus ein Spiel entstehen, das sich
in verschieden starker Spannung des Seiles äußert.
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Zur Vermeidung dieser --Machteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
auf der Kurbel jeder Schaufelachse zwei Kugelgelenke auf voneinander verschiedenem
Kurbelradius anzuordnen und die Kurbeln benachharter Schaufelachsen jeweils im Wechsel
durch eine gröbere. ain großen Kurbelradius angreifende. und eine kleinere, am kleinen
Kurbelradius angreifende Schubstange miteinander zu verbinden. Die Schrägstellung
der Leitschaufelachsen und die verschiedenen Halbmesser einer Kurbel für die Angriffspunkte
der Schubstangen sind dabei so zu wählen, daß über mindestens > 90° Verstellwinkel
die Angriffspunkte, in denen die Kurbeln mit den Schubstangen verbunden sind, sich
jeweils auf Paaren von starren, in Richtung der Verstellkörperachse gesehen, elliptisch
abhängigen Bahnen bewegen, die im entgegengesetzten Sinn von der mit der Laufraddrehachse
konzentrischen Bahn abweichen. Auf diese Weise wird ein Ausgleich hinsichtlich der
Bahnlängen der Angriffspunkte der Schubstangen in Umfangsrichtung erzielt. Damit
wird die gleichmäßige Verstellbarkeit der Schaufeln gewährleistet, ohne einen gemeinsamen
Verstellring zu benutzen oder die Ungenauigkeit der Schaufelverstellung durch das
Seileck und das damit unvermeidliche Spiel in den Schaufelachsen in Kauf nehmen
zu müssen. Auch eine Abstandsänderung von Schaufelkurbel zu Schaufelkurbel und ein
Flattern der Schaufeln wird somit mit Sicherheit vermieden.
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Abb. 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Leitschaufelregelung mit
starren Schubstangen; Abb.3 und d stellen ein Ausführungsbeispiel und eine Prinzipskizze
der Erfindung dar.
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Auf der Außenseite des Saugstutzens 1 einer Strörnungsmaschine sind,
wie es AM,). 3 zeigt, Hülsen 2 angeschweißt. In ihnen sind die Achsen der Leit-=chaufeln
4 gelagert. Auf dein außenliegenden Ende jeder Achse 3 ist beispielsweise mittels
Vierkant 8 und Schraubemnutter 6 mit Sicherungsscheibe 7 eine Kurbel 5 befestigt,
die ihrerseits die Befestigungsmittel für die Schubstangen trägt. Jede Kurbel 5
ist durch eine kürzere Schubstange 12 mit der folgenden Kurbel und durch eine längere
Schubstange 13 mit
der vorhergehenden Kurbel verbunden (Abb. 4).
Die Scbubstangen 12 und 13 sind an Kugelgelenken 14 und 15 befestigt; diese sind
mittels Schraubenmuttern 16 und 17 und Sicherungsscheiben 18 und 19 all den Kurbeln
5 befestigt. Dabei verbindet jede Stange 12 bzw. 13 je zwei Gelenke mit entsprechend
gleichen Kurbelhalbmessern. An einem weiteren Kugelgelenk 20 greift die Schubstange
21 an, welche die Verstellung der Leitschaufeln bewirkt.
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Für die Ausbildung des gemeinsamen Verstellgemäß der Erfindung muß
die Voraussetzung erfüllt sein, daß bei der Drehung der Verstellvorrichtun ; zwischen
den beiden Grenzlagen die Differenzen, gebildet einmal durch den größeren Zylinder
mit dem Halbmesser Z und dem Krümmungsradius der in Ri@-litung der Verstellkörperachse
gesehenen Ellipse de, größeren Kurbelhalbmessers R der Kugelgelenke 15 in der Abb.
3, und die Differenzen, gebildet durch den kleineren Zylinder mit dem kleineren
Halbmesser und dem Kriimmungsradius der in Richtung der Verstell körperache gesehenen
Ellipse des kleineren Kurbelhalbmessers der Kugelgelenke 14 in der Abb. 3, zu#ammengenommen
angenähert Null werden. Diese Voraussetzung läßt sich durch Schrägstellen der Achsen
3 (a < 90°) und entsprechende Wahl der Stangenlängen 12 und 13 sowie der Wahl
des größeren und des kleineren Kurbelhalbmessers der Kurbeln 5 erfüllen. Als Hilfsmittel
für die Ermittlung des Winkels a und des größeren und kleineren Kurbelhalbmessers
können die Projektionen des größeren und kleineren Kurbelkreises auf die Ebene A-A
verwendet werden. Diese Projektionen stellen je eine Ellipse mit dem großen Kurbelhalbmesser
R als lange Halbachse und der Projektion b diese: Kurbelhalbmessers als kurze Halbachse
und eine dein kleinen Kurbelhalbmesser entsprechende Ellipse dar.