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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verstellen der
Flügel von Axialventilatoren während des Betriebes.
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Solche Verstelleinrichtungen bestehen üblicherweise aus einer koaxial
zur Laufradwelle angeordneten und mit dieser umlaufenden Welle, die durch zwischengeschaltete
Stellglieder auf die Flügeleinstellung einwirkt. Es finden dabei insbesondere drei
verschiedene Ausführungsformen Anwendung.
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Eine dieser bekannten Ausführungsformen sieht ein besonderes Stellgetriebe
vor, das außerhalb des Laufrades im allgemeinen auf dem Gebläsefundament aufgebaut
ist. An dieses Getriebe ist der Antriebsmotor direkt angeflanscht, und die Motordrehzahl
wird über ein Schneckenradgetriebe auf einen Kurbelantrieb übertragen. Die Schubstange
des Kurbelantriebes wirkt auf einen auf der Laufradwelle angeordneten Regelmechanismus,
der eine Axialverschiebung gegenüber dem Laufrad ausfährt. Die Axialverschiebung
wird über eine Verstellscheibe und Gleitstücke auf Verstellhebel der einzelnen Laufschaufeln
übertragen.
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Eine andere ähnliche Ausführung erzeugt diese Längsverschiebung mittels
eines verschiebbaren hydraulischen Zylinders und eines feststehenden Kolbens. Hierbei
wird das Drucköl durch ein feststehendes Zuführungsgehäuse in die Welle mittels
eines komplizierten Dichtungselementes gefördert.
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Gegenüber der Verstellung mittels einer axialen Verschiebebewegung
ist eine weitere Ausführung bekanntgeworden, bei der die Drehbewegung eines am Laufrad
befestigten Differentialgetriebes unter Zwischenschaltung weiterer Untersetzungsgetriebeelemente
auf die Laufschaufeln übertragen wird. Das Differentialgetriebe besteht aus zwei
axial angeordneten Kegelrädern, die mit einem dazwischenlaufenden kegeligen Planetenrad
im Eingriff stehen. Die Achsen der axial zum Laufrad angeordneten Kegelräder sind
nach außen durchgeführt und tragen je eine Bremsscheibe, die durch eine Wirbelstrombremse
einzeln für sich abgebremst werden können. Die beim Abbremsen entstehende Relativbewegung
wird über das Planetenrad auf ein ebenfalls am Laufrad befestigtes Schneckengetriebe
übertragen. Dieses Schneckengetriebe ist außerhalb des Laufradgehäuses angeordnet,
und die Abtriebswelle des Schneckenrades führt in das innere Laufradgehäuse, in
dem ein anschließendes Stirnradgetriebe eingebaut ist. Das Stirnradgetriebe selbst
besteht aus einem Antriebsritzel und einem auf der Laufradwelle sitzenden zentralen
größeren Stimrad, das mit ebenso -vielen Abtriebsstirnrädem im Eingriff steht, wie
Laufschaufeln vorhanden sind. Die Abtriebsstirnräder sind auf besonderen Verstellspindeln
gelagert, ,die jeweils Verstellmuttem tragen. Von diesen Verstellmuttern wird über
je einen Gabelhebel, der auf jeder Schaufelachse sitzt, die Schaufelverdrehung
bewirkt.
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Alle diese bekannten Verstelleinrichtungen haben grundsätzlich zuni
Ziel, eine möglichst hohe Untersetzung der Verstellbewegung zu verwirklichen, damit
die Laufschaufelverstellung mit geringer Kraft und entsprechend niedriger Antriebsleistung
erfolgen kann. Ein Nachteil dieser bekannten Einrichtungen ist die Vielzahl von
komplizierten Zwischengliedern, die zur Verstellung dienen. Bei der einen bekannten
Ausführung wird die Axialverschiebung in Richtung der Laufradwelle über ein Kurbelgetriebe
eingeleitet, das von einem Schneckenradantrieb betätigt wird. Hinter dem Kurbeltrieb
ist ein weiterer Hebeltrieb mit Gelenkwelle zwischengeschaltet. Er setzt die erzeugte
Drehbewegung in die axiale Verschiebung um. Diese vielen Einzelteile ergeben eine
komplizierte und teure Fertigung. Ein grundsätzlicher Nachteil ist auch in allen
Fällen, in denen eine axiale Verschiebung in die Welle eingeleitet wird, die hohe
Axialbelastung der Lager.
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Bei der Einleitung der Axialverschiebung mittels feststehenden Hydraulikkolbens
und axial verschiebbaren Zylinders wird wohl der Nachteil der Axialbelastung ausgeschaltet.
Die hydraulische Betätigung ist aber insofern unvorteilhaft, als das Drucköl von
einem stationären Übergangsgehäuse in die Welle eingeleitet werden muß. Es ist hierbei
die Abdichtung schwierig, besonders wenn mit größeren Temperaturschwankungen gerechnet
werden muß. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß die Einstellung mittels
Hydraulikzylinder nicht selbsthemmend ist. Sie muß durch eine besondere Bremse fixiert
werden. Hierzu kommt auch die aufwendige Fertigung der einzelnen Hydraulikteile.
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Die direkte übertragung der Drehbewegung von einem Kegelradplanetengetriebe,
das an der Laufradwelle angeordnet ist, wird ebenfalls kompliziert durch die Tatsache,
daß eine hohe übersetzung in dem Differentialgetriebe nicht direkt erreicht werden
kann. Es sind deshalb zusätzlich ein Schneckentrieb, ein nachgeschaltetes Stimradgetriebe
und eine große Anzahl von einzelnen Gewindespindeln mit Verstellhebeln an jeder
Laufschaufel erforderlich. Auch die Fertigung des Rades wird dadurch kompliziert,
daß alle diese Teile im Laufradgehäuse gelagert werden müssen und daß sie eine hohe
Bearbeitungsgenauigkeit erfordern. Es ist bei dieser Anordnung auch nachteilig,
daß ein Teil der Untersetzung in den Gewindespindeln erfolgt, da die Anzahl der
Verstellspindeln der Zahl der Schaufeln entspricht und somit dieser Anteil der Getriebeelemente
in zu großer Zahl benötigt wird.
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Beispielsweise werden durchschnittlich etwa 18
bis 20 Laufschaufeln
vorgesehen und ebenso viele Spindeln mit je einer Mutter und einem Getriebestirnrad
benötigt. Auch diese Teile sind mit ihren Lagerungen unmittelbar im Laufradgehäuse
eingebaut und ergeben somit eine unnötige Komplizierung in der Bearbeitung des Laufradgehäuses.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine sehr hohe Untersetzung
des Verstellgetriebes der eingangs erwähnten Einrichtung zum Verstellen der Flügel
von Axialventilatoren mit einfachsten Mitteln zu erreichen. Dies wird gemäß der
Erfindung dadurch erreicht, daß die gesamte Untersetzung der Verstelleinrichtung
allein in einem für alle Laufradgrößen einheitlichen Getriebemotor erfolgt, der
als Zulieferungsteil koaxial an der dem Antrieb des Laufrades abgekehrten Laufradseite
angeflanscht ist.
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Gegenüber den bisher bekannten Einrichtungen, bei denen teilweise
das Verstellgetriebe am Fundament des Ventilators angeordnet ist, befinden sich
bei der Ausführung des Getriebemotors nach der Erfindung keinerlei Verstellelemente
außerhalb des Laufrades.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Getriebemotor als
Planetengetriebemotor ausgebildet, bei dem eine beliebig hohe Untersetzung durch
geringen Unterschied der Zähnezahl des
Abtriebsrades zur Zähnezahl
der Gehäuseinnenverzahnung erreicht wird.
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Ein grundsätzlicher Vorteil ist hierbei der rotationssymmetrische
Aufbau des Planetengetriebes, wodurch sich keinerlei zusätzliche Unwucht am Laufrad
ergibt. Die Verstellung ist sehr feinstufig regelbar infolge der außerordentlich
hohen Untersetzung.
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Durch die Zusammenfassung der gesamten Untersetzung im Planetengetriebe
ergibt sich ein Zwanglauf in der Verstellung, während bei den bekannten Einrichtungen,
bei denen der Stellantrieb teilweise am Unterbau des Ventilators gelagert ist, Relativbewegungen
durch Vibrationen, Wärmedehnungen und Elastizität des Unterbaues sich auf die Verstellung
auswirken können.
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Durch die einheitliche Ausführung des Planetengetriebes für alle Laufradgrößen,
bei der lediglich die Stellscheibe in passenden Abmessungen hergestellt werden muß,
ergibt sich eine besonders einfache Fertigung der Verstelleinrichtung und des gesamten
Gebläses, weil der Planetengetriebemotor sowie die genormten Winkelhebel fertig
von Spezialfirmen als Zulieferung bezogen werden können.
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Eine Verwirklichungsform der Erfindung ist schematisch und beispielhaft
in der Zeichnung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt den Teil eines Längsschnittes durch das Laufrad
mit eingebautem Getriebemotor, bestehend aus dem Planetengetriebe mit angeflanschtem
Antriebsmotor; F i g. II ist ein teilweiser Schnitt längs der Linie
A -B der F i g. 1;
F i g. III zeigt die Ansicht
der Verstellscheibe.
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In dem Laufrad 1 sind die Schaufeln 2 drehbar gelagert. Das
Laufrad ist auf der Antriebswelle 3 verkeilt. Konzentrisch zum Laufrad
1 in Verlängerung der Welle 3 ist das Planetengetriebe 4 befestigt,
das mit dem Laufrad 1 umläuft. Das Planetengetriebe 4 ist als zweistufiges
Getriebe ausgeführt, wobei eine sehr hohe Übersetzung in der Weise erreicht wird,
daß die Zähnezahl des Abtriebsrades in jeder Stufe nur geringfügig sich unterscheidet
von der Zähnezahl der Gehäuseinnenverzahnung. Auf diese Weise wird mit einem sehr
kleinen Getriebe eine unbegrenzte hohe Untersetzung erreicht, wodurch sich zugleich
der große Vorteil ergibt, daß bei dieser hohen Untersetzungszahl die Antriebsleistung
außerordentlich gering wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich zwangläufig aus der
überaus geringen Antriebsleistung, und zwar insofern, als alle Planetenräder freilaufend
ausgeführt und über einfache Lagerringe abgestützt werden können. Es ergibt sich
somit eine äußerst kompakte Ausführung für das Planetengetriebe 4. Der Abtrieb des
Planetengetriebes ist als Stellring 5 ausgebildet. An diesen wird eine der
Größe des Laufrades entsprechende Verstellscheibe 6
angeflanscht. Von der
Verstellscheibe 6 aus wird die Drehbewegung mittels handelsüblicher Winkelgelenke
7 auf die an den Schaufelzapfen befestigten Verstellhebel 8 übertragen.
Die konzentrische Halterung des Getriebemotors im Laufrad erfolgt über eine beidseitig
zentrierte Laterne 9. Der elektrische Strom wird dem Verstellmotor über Schleifringe
zugeführt.
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Die Verstellscheibe 6 kann als einfacher Flanschring mit zwei
konzentrischen Lochkreisen a und b
ausgebildet werden, wobei der innere Lochkreis
a zur Verschraubung mit dem Abtriebsring 5 des einheitlichen Planetengetriebes
4 dient und für alle Laufradabmessungen gleichen Durchmesser und die gleiche Anzahl
Bohrungen aufweist, während der äußere Lochkreis b der Größe des jeweiligen
Laufraddurchmessers angepaßt ist und eine der Schaufelzahl entsprechende Anzahl
von Bohrungen besitzt, in welchen die genormten Winkelgelenkhebel 7 befestigt
werden, die zur Verbindung mit den Verstellhebeln 8 auf den Schaufelzapfen
10 dienen.