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In der Nabe eines Schiffspropellers, einer Kaplanturbine od. dgl.
angeordnete Vorrichtung zur Verstellung der auf der Nabe drehbar befestigten Flügel
Die Naben von Verstellpropellern für Schiffe oder von Kaplanturbinen sind im allgemeinen
zur Sicherstellung der Schmierung des in der Nabe angeordneten Verstellmechanismus
vollständig mit Öl gefüllt und stehen unter einem Druck, der ungefähr dem von außen
wirkenden Wasserdruck das Gleichgewicht hält. Werden die auf der Nabe drehbar befestigten
Flügel mit einer Stange verstellt, die durch die Hohlwelle hindurchgeht und mit
ihrem einen Ende in den Nabenraum hineinragt, so muß bei Steuerbewegungen, d. h.
Verschiebung der Verstellstange in die Nabe hinein oder aus ihr heraus,. ein Ölausgleich
stattfinden. Häufig ist zu diesem Zweck im Innern des Schiffes bzw. an einer gut
zugänglichen Stelle der Welle ein Ölzuführungsgehäuse angebracht, das den freien
Ölausgleich in einen Hochbehälter gestattet. Der Ausgleich findet dann zwischen
diesem Hochbehälter und dem Nabeninnern durch den Spalt zwischen Verstellstange
und Wellenbohrung statt.
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Bei Schiffen, insbesondere bei Zweischraubern, sind die Wellen häufig
sehr lang und liegen teilweise im kalten Wasser. Im Bestreben, den Wellendurchmesser
aufs äußerste zu begrenzen, wird der Spalt zwischen Verstellstange und Wellenbohrung
klein gehalten. Wird nun die Verstellstange aus der Nabe herausgezogen, so kann
nicht schnell genug Öl durch diesen Spalt nachströmen. Es bildet sich ein Unterdruck
in der Nabe, und da dabei gleichzeitig die Flügel bewegt werden, besteht die Gefahr,
daß durch die Dichtungen der Flügelzapfen Wasser in die Nabe eintritt. Dieses beeinträchtigt
die Schmierung und führt auch zu Korrosionen. Beim Hineinschieben der Verstellstange
in die Nabe wird Öl aus der Nabe durch den Spalt zwischen Verstellstange und Wellenbohrung
in den Hochbehälter verdrängt. Dabei entsteht ein Überdruck in der Nabe, der aber
nicht schädlich ist.
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Um dem erwähnten Nachteil zu begegnen, führt bei einer bekannten Verstellvorrichtung
die Verstellstange mit dem gleichen Durchmesser, den sie auch in der Welle besitzt,
aus der Nabe nach hinten in das freie Wasser hinaus. Bei einer Bewegung der Verstellstange
verändert sich dann das Ölvolumen in der Nabe nicht, so daß kein Ausgleich erforderlich
ist. Es besteht jedoch der Nachteil, daß sich bei dem in das Wasser ragenden Stück
der Verstellstange Schmutz und Rost ansetzen kann, der die Dichtstellen gefährdet.
Schützt man dagegen nach einem weiteren bekannten Vorschlag dieses in das Wasser
ragende Stück der Verstellstange mittels eines Membrankörpers, so besteht die Gefahr,
daß dieser Membrankörper durch Einwirkung von außen beschädigt wird oder nach kurzer
Betriebszeit infolge Ermüdung bricht. Auch wenn um den Membrankörper ein luftgefüllter
Raum geschaffen wird; besteht gleichwohl die Gefahr eines Ermüdungsbruches und damit
der Vermischung von Luft und Öl mit ihren nachteiligen Folgen.
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Die Erfindung betrifft nun eine in der Nabe eines Schiffspropellers,
einer Kaplanturbine od. dgl. angeordnete Vorrichtung zur Verstellung der auf der
Nabe drehbar befestigten Flügel, bei welcher eine in der hohlen Welle geführte Verstellstange
durch den mit Öl gefüllten Nabenraum hindurchgeht und mit ihrem Ende in einer Dichtungsstelle
zwischen einem innerhalb der Nabe angeordneten, gegen das umgebende Wasser abgeschlossenen,
separaten Raum und dem übrigen Nabenraum geführt ist und wobei dieses Ende etwa-
gleichgroßen Querschnitt hat wie die Verstellstange in der Welle. Die Ausbildung
nach der Erfindung bezweckt, die geschilderten Nachteile zu vermeiden. Dieses Ziel
wird dadurch erreicht, daß dieser separate Raum mit dem übrigen Nabenraum über ein
Rückschlagventil verbunden ist, das zwar den Übertritt von Öl aus diesem separaten
Raum in den übrigen Nabenraum, aber keinen Übertritt in umgekehrter Richtung gestattet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Die Vorrichtung dient zur Verstellung der mit Zapfen 1 auf einer hohlen
Nabe 2 drehbar befestigten Flügel 3 eines Schiffspropellers. Der Hohlraum der Nabe
ist mit 4 bezeichnet. Der Propeller wird durch eine mit der Nabe 2 fest verbundene
hohle Welle 5 angetrieben. Eine mit einem Stellmotorkolben 6 verbundene Verstellstange
7 ist in einer Dichtungsstelle 8 in der hohlen Welle geführt. Sie geht in der Längsrichtung
koaxial
mit der hohlen Welle durch diese hindurch und ragt mit ihrem einen Ende 9 in den
Nabenraum 4. Bei Verschieben der Verstellstange 7 in axialer Richtung durch Betätigung
des Stelhnotorkolbens 6 werden die Flügel 3 über ein auf dem Stangenende 9 aufgesetztes
Verstellkreuz 10 und auf den Flügelzapfen 1 aufgesetzte Hebel 11 verstellt.
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Der Hohlraum 4 der Nabe 2 ist mit Öl gefüllt. Er steht über eine Öffnung
12 der Stirnwand der Nabe 2, über den zwischen Verstellstange 7 und Hohlwelle 5
frei bleibenden Ringspalt 13 und eine in der Welle 5 vorgesehene Öffnung 14 mit
einem Ölzuführungsgehäuse 15 in Verbindung; das über eine Leitung 16 an einen Vorratsbehälter
17 angeschlossen ist. Der Ölspiegel im Behälter 17 steht so hoch, daß im Nabenraum
4 ein Überdruck mit Bezug auf das umgebende Wasser herrscht.
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Innerhalb der Nabe 2 ist ein separater Raum 18 angeordnet, welcher
mit dem übrigen Nabenraum 4 nur über ein Rückschlagventil 19 verbunden ist. Dieses
ist in einem den Raum 18 mit dem Nabenraum 4 verbindenden Kanal 20 eingebaut und
gestattet den Übertritt von Öl aus dem separaten Raum 18 in den übrigen Nabenraum
4, aber nicht in umgekehrter Richtung. Das Ende 9 der Verstellstange 7 weist einen
zylindrischen Teil 21 auf; der gleichen Durchmesser, also auch gleiche Querschnittsfläche
hat wie die Verstellstange 7 der Welle 5. Dieser Teil 21 ist dichtend in den zylindrischen
Raum 18 geführt und bildet mit diesem eine Dichtungsstelle 22 zwischen dem separaten
Raum 18 und dem übrigen Nabenraum 4.
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Die beschriebene Vorrichtung wirkt folgendermaßen: Wird bei einer
Verstellbewegung die Verstellstange 7 in axialer Richtung aus der Nabe verschoben,
so ändert sich das freie Volumen im Nabenraum 4 nicht, da die Verstellstange 7 in
der Welle den gleichen Querschnitt wie die Dichtungsfläche 22 hat. Bei Verschiebung
der Verstellstange 7 in Richtung gegen die Nabe 2 wird dagegen durch den Teil 21
des Stangenendes 9 Öl aus dem separaten Raum 18 über den Kanal 20 mit Rückschlagventil
19 in den Nabenraum 4 verdrängt, so daß eine gleiche Ölmenge aus diesem Nabenraum
4 durch den Ringspalt 13 in das Ölzuführungsgehäuse 15 ausströmen muß. Dies ergibt
eine unschädliche Druckerhöhung im Nabenraum 4.
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Das Rückschlagventil19 verhindert aber nun bei der Rückwärtsbewegung
der Verstellstange 7 von der Nabe 2 weg ein Einsaugen von Öl durch den Kanal
20
in den separaten Raum 18. Es entsteht ein Unterdruck im Raume 18; der aber,
da dieser Raum keine Dichtungsstelle aufweist, welche gegen den Wasserraum grenzt,
nichts schaden kann. Im Nabenraum 4, dessen Volumen sich bei der Verstellbewegung
nicht ändert, wird dagegen die Bildung eines Unterdruckes gänzlich vermieden.
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Es besteht somit keine Gefahr, daß durch die Dichtungsstellen der
Drehzapfen 1 der Flügel 3 Wasser von außen in den Nabenraum 4 eindringen könnte.
Bei der beschriebenen Vorrichtung ist die Stelle, an der beim Herausziehen des Verstellstangenendes
aus der Nabe Unterdruck auftreten kann, in den separaten Raum 18 verlegt, in welchem
dieser Unterdruck nichts schaden kann.
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Da die Dichtung zwischen dem zylindrischen Raum 18 und Teil 21 des
Verstellstangenendes 9 nie vollkommen sein wird, ist zu erwarten, daß sich der Unterdruck
im Raume 18 infolge Einströmens von Lecköl allmählich abbaut. Dieses Einströmen
von Lecköl aus dem übrigen Nabenraum 4 -geht aber so langsam vor sich, daß die Ersatzmenge
ohne Erzeugung eines Unterdruckes im Nabenraum 4 vom unter Überdruck stehenden ölzuführungsgehäuse
15 her nachgeliefert wird: Die Vorrichtung läßt sich sinngemäß für andere Strömungsmaschinen
mit verstellbaren Flügeln und ölgefüllter Nabe, insbesondere für Kaplanturbinen
und -pumpen, verwenden.