DE1095454B - Einrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln von Stroemungsmaschinen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln von Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln von Strömungsmaschinen, z. B. Ventilatoren, während des Betriebes mit einer mit dem Laufrad umlaufenden hydraulischen Kraftmaschine; sie besteht darin, daß als Kraftmaschine zum Antrieb der Verstelleinrichtung eine Turbine verwendet wird, welcher das Treibmittel, z. B. Preßluft, über feststehende, also nicht mit dem Laufrad umlaufende Düsen zugeführt wird, von denen je eine zur Verstellung der Schaufeln im linken bzw. rechten Drehsinn dient.
• Bekannt sind bereits Verstelleinrichtungen, die mit einem Druckmedium als Verstellenergie und Federn als Gegenkraft arbeiten, wobei aber die Schaufeln nach Abschalten des :Mediums in die Ausgangsstellung zurückgehen, das Druckmedium also auch noch zur Einhaltung der Schaufelstellung dien-en muß; bekannt sind ferner solche Verstelleinrichtungen, bei denen zur Zufuhr der Verstellenergie drehende oder aufeinander gleitende Teile verwendet werden, die dem Verschleiß unterliegen und auch Dichtungen erfordern. Manche Konstruktionen erlauben nur im Stillstand eine Schaufelverstellung. In allen Fällen ist stets die Zuführung der Verstellenergie das Hauptproblem.
• Um den Verstellmechanismus von den auf die Schaufeln oder Propellerflügel eines Schaufelrades wirkenden Kräften zu entlasten und ein selbsttätiges Verstellen des Einstellmechanismus zu verhindern, ist auch bereits vorgeschlagen worden, das Getriebe der Verstelleinrichtung für die Schaufeln vom Einstellmechanismus während des Betriebes entkuppelbar zu machen. Durch das Ein- und Auskuppeln entstehen hohe mechanische Belastungen, die hohe Herstellungs-und Materialkosten verursachen, abgesehen davon, daß leicht Blockierungen auftreten.
• Diese und andere Nachteile der mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigten Verstelleinrichtungen werden erfindungsgemäß vermieden durch eine Vorrichtung, welche keine empfindlichen drehbaren Rohrverbinder für die Zufuhr der Verstellenergie verwendet und die Energie des Mediums selbst nur für den Verstellvorgang und nicht zur Einhaltung einer bestimmten Schaufelstellung benötigt. Die Zuführung des Treibmittels zu der die Verstellvorrichtung antreibenden Kraftmaschine erfolgt über feststehende Düsen, die nicht mit dem Laufrad rotieren, und zwar für jede Drehrichtung der Kraftmaschine mindestens eine. Die Kinematik ist vollständig selbsthemmend, so daß bei Störungen der Preßluftzufuhr eine selbsttätige Verstellung nicht eintreten kann.
• Auch die Verwendung einer Turbine als Verstellmotor stellt im Vergleich zu den bisher bekannten Bauarten eine Neuerung dar, da gerade die Antriebsorgane, wie z. B. mit dem Laufrad umlaufende Elektromotoren, mehr oder weniger störanfällig sind. Insgesamt ergibt sich durch die Konstruktion eine bauliche Vereinfachung und Erhöhung der Betriebssicherheit.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt. Es bedeutet Abb. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung, Abb. 2 eine Draufsicht auf eine Verstelleinrichtung und Abb. 3 einen Teillängsschnitt durch einen Schieber in den Zuführungsleitungen für die Preßluft. Entsprechend der Darstellung in Abb. 1 ist das Laufrad 1 auf der Gebläsewelle 2 befestigt. Die Schaufeln 3 sind in bekannter Weise mit den Schaufelzapfen 4 in der Laufradnabe S drehbar gelagert, um den Anstellwinkel zu verändern. Sämtliche Schaufeln werden gemeinsam dadurch verstellt, daß die Verstellscheibe 6 in axialer Richtung parallel verschoben wird und diese Bewegung durch Laschen 7 auf die an den Schaufelzapfen befestigten Hebel 8 übertragen wird. Die genannten Einrichtungen machen die Drehbewegung des Laufrades mit.
• Die Verstellenergie zur Bewegung des Hebels 8 wird erfindungsgemäß mittels zweier fest an ein Preßluftnetz angeschlossener Düsen 9 und 10 dadurch bewirkt, daß die aus den Düsen 9 und 10 austretende Preßluft ein zur Beaufschlagung in beiden Drehrichtungen ausgebildetes Turbinenrad 11 beaufschlagt. Die Düse 9 (s. Abb. 2) ist zur Beaufschlagung des Turbinenrades 11 in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn und die Düse 10 zur Beaufschlagung im Uhrzeigersinn bestimmt. Das Turbinenrad 11 sitzt. auf der Antriebswelle eines Getriebes 12 mit größer- Übersetzung. Das Getriebe ist fest mit dem Laufrad 1 verbunden. Solange keine Preßluftzufuhr erfolgt, laufen das Getriebe 12 und das Turbinenrad 11 in gleicher Umdrehungszahl wie, das Laufrad 1. Auf .'der Antriebswelle des Getriebes 12 sitzt ein Ritze] 13, das mit drei zentralsymmetrisch angeordneten Zahnrädern 14 im Eingriff steht. Diese Zahnräder.14.,sind fest auf den Gewindespindeln 15 verkeilt. Auf 'diesen ' laufen die Spindelmuttern 16, die die Verstellscheibe 6 ,'tragen. Die Gewindespindeln 15 sind einerseits in .der Nabe 5 und andererseits im Abdeckblech 17 drehbar gelagert.
• Wird nun durch die Düse Preßluft zugeführt, so bewegt sich das Turbinenrad 11, betätigt das Getriebe 12 und das Ritze] 13, das mit den Zahnrädern 14 kämmt. Dadurch wird eine Drehung der Gewindespindel 15 ausgelöst, und die Spindelmutter 16 bewegt sich in Richtung des eingezeichneten Pfeiles in Zeichnungsebene nach unten. Dadurch wird über die Laschen 7 der Hebel 8, der am inneren -Ende der Schaufelstiele 4 sitzt, bewegt und die Schaufeln 3 verstellt.
• Wenn nun die Preßluft aus einer der Düsen unbegrenzt weiterfließen könnte, würde sich die Vers tellscheibe 6 immer weiterbewegen, bis an einer Stelle der Einrichtung eine Blockierung auftritt. Infolge der weiterströmenden Preßluft und der Trägheit des mit hoher Drehzahl laufenden Turbinenrades 11 würden die Gewindespindeln 16 derart fest angezogen werden, daß ein Lösen allein durch das Umschalten der Preßluft auf die andere Düse nicht mehr möglich wäre. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß eine Begrenzung der Preßluftzufuhr in der Weise vorgenommen, daß die Preßluftzufuhr so rechtzeitig abgeschaltet wird, daß auch nach dem langsamen Ausgleichen der Turbinendrehzahl an die Gebläsedrehzahl alle Teile der Einrichtung noch frei beweglich sind.
• Die Begrenzung und Abschaltung der Preßluftzufuhr erfolgt in der Weise, daß in die Verstellscheibe 6 drei Stangen 18 eingeschraubt werden. Diese Stangen werden durch die Zwischenräume zwischen den drei Zahnrädern 14 und durch Bohrungen im Abdeckblech 17 seitlich am Getriebe 12 und dem Turbinenrad 11 vorbei nach oben geführt und oberhalb des Turbinenrades 11 in genügend großem Abstand durch eine Scheibe 19 verbunden. Die drei genannten Stangen 18 nehmen also an der Drehung der gesamten Einrichtung teil und bewegen sich mit Laufraddrehzahl an den feststehenden Preßluftdüsen 9, 10 vorbei. Die Scheitre 19 dreht sich synchron mit dem Laufrad 1 und bewegt sich gleichzeitig zusammen mit der Verstellscheibe 6 parallel in Richtung der Laufradachse. Diese Bewegung wird über ein Kugellager 20 auf ein Gestänge 21 übertragen, das durch die Einschaltung des Kugellagers 20 nicht mehr an der Rotation teilnimmt und lediglich der Parallelverschiebung der Verstellscheibe 6 folgt. An dieses Gestänge 18 kann eine nach außen führende Anzeigevorrichtung angeschlossen werden. Die Stangen 18 werden zusätzlich durch Bohrungen 22 bzw. Ausnehmungen 23 in den zu diesem Zweck vergrößerten Flanschen 35 und 36 des Getriebes geführt. Die Bewegung des Gestänges 21 wird über Laschen 24 auf die Laschen 25 und weiter auf das Schieberblech 26 im Schiebergehäuse 29 übertragen.
• Wie es aus Abb.3 zu entnehmen ist, weist das Schieberblüch 26 zwei Langlöcher 27 und 28 auf, die so bemessen und angeordnet sind, daß sie einerseits den Preßluftström bei einer Verstellrichtung so rechtzeitig abdrosseln, daß die Schaufeln nur in einem gewünschten Bereich verstellbar sind, und andererseits den I''reßluftstro@n für die andere Verstellrichtung noch voll freilassen. Das Schiebergehäuse 29 ist im Gehäuse 30 befestigt, das einerseits über die Blechscheibe 31 fest mit dem Boden 32 der feststehenden Nabe 33 und damit auch mit dem Gebläsegehäuse verbunden ist. Das Gegenlager 34 für die Laschen 24 ist gleichfalls am Gehäuse 30 befestigt.
• Das Einstellen der Einrichtung geschieht durch Verschieben des Lagerbockes 34 und des Schiebergehäuses 29 in Langlöchern. Der Verstellbereich der Schaufeln 3 kann durch Ändern der Langlöcher 27 und 28 im Schieberblech 26 verändert werden. Durch eine entsprechende Anordnung der Langlöcher wird ein unbeabsichtigtes Verstellen in blockierende Endlage ausgeschlossen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE'. 1. Einrichtung zum Verstellen der Laufschaufeln von Strömungsmaschinen mit einer mit dem Laufrad umlaufenden hydraulischen Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine als Turbine (11) ausgebildet ist, der das Treibmittel über gegebenenfalls schwenkbare, nicht umlaufende Düsen zugeführt wird und die während des Verstellvorganges gegenüber dem Laufrad (1) eine Relativdrehung ausführt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Turbinendrehrichtung mindestens eine Düse (9, 10) vorgesehen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Turbine (11) mit einem gleichfalls mit dem Laufrad (1) umlaufenden Zahnradgetriebe (12, 13, 14) von großer Übersetzung ins Langsame und dieses mit Gewindespindeln (15) in Verbindung steht, die in bekannter Weise bei Drehung durch Muttern (16) die Parallelverschiebung einer Verstellscheibe (6) bewirken, an der die mit den Drehzapfen (4) der Schaufeln (3) fest verbundenen Verstellhebel (7) angelenkt sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelverschiebung der Verstellscheibe (6) über Stangen (18), eine Scheibe (19) und ein Lager (20) auf eine hin- und herschiebbare, nicht umlaufende Stange (21) übertragbar ist, die einen Absperr- oder Drosselschieber (29) in der Zuführungsleitung für das Treibmittel betätigt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperr- oder Drosselschieber (29) ein für die Zuleitungen beider Düsen (9, 10) gemeinsames Schieberblech (26) enthält.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebyerblech (26) mit zwei derart gegeneinander versetzten Langlöchern (27, 28) versehen ist, daß entweder nur eine oder keine der beiden Düsen (9, 10) mit Treibmittel beaufschlagt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 323641, 897904, 897 905, 1019 046; deutsche Auslegeschrift Nr. 1030504; schweizerische Patentschrift Nr. 309670.