DE1428044C - Servomotor fur die Schaufel verstellung bei Axialgeblaselauf radern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Servomotor für die Schaufelverstellung bei Axialgebläselaufrädern, bei dem der Verstellimpuis mittels Reibradtrieb'-aus-der Drehbewegung des Läufers entnommen wird und über eine zentrale, mit dem Laufrad umlaufende Gewindespindel auf die axial bewegliche Verstellscheibe übertragen wird.

Die Verstellung der Schaufeln der Laufräder macht naturgemäß Schwierigkeiten, da die Verstellenergie von außen in das umlaufende Laufrad eingeleitet werden muß. Man hat daher für die Verstellung schon die verschiedensten Energiearten benutzt bzw. in Erwägung gezogen, wie z. B. die elektrische, pneumatische und hydraulische. Es ist auch schon bekannt, die mechanische.Energie des umlaufenden Gebläserotors selbst zu benützen. " ' ' ^? -■■■■■■

Bei vielen dieser Servomotoren für die Laufschaufelverstellung von axialen Strömungsmaschinen wird die mechanische Verstellenergie dadurch auf die einzelnen radial stehenden Schaufeln übertragen,, daß eine zentral axial bewegliche Verstellscheibe durch eine zentral angeordnete, mit der Welle umlaufende Gewindespindel verstellt wird.

Aus der deutschen Patentschrift 839 180 ist es bekanntgeworden, je eine Reibfläche wechselseitig abhängig von Steuerimpulsen mit mehreren Reibrädern in Eingriff zu bringen und die durch Abrollen auf der Reibfläche vorhandene rotierende Bewegung über eine Spindelmutter auf die Gewindespindel zu übertragen. Die Reibräder sind jedoch auf zur Maschinenachse radial stehenden Achse angebracht und besitzen entsprechend ihrer Anordnung relativ große Durchmesser, so daß sich große rotierende Massen exzentrisch zur Maschinenachse ergeben. Außerdem wird bei einem derartigen Reibradgetriebe die Verstellkraft nur durch Linienberührung übertragen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen Servomotor, bei dem die Verstellenergie aus der Drehbewegung des Läufers

ίο entnommen, wird, alle Teile mit möglichst kleinem Durchmesser zentral zur Laufradachse anzuordnen und insbesondere außerhalb der Achse umlaufende größere Massen zu vermeiden.

Der Servomotor nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Laufrädachse zwei gegeneinander gerichtete Kegelräder mit einem oder mehreren symmetrisch relativ zum Laufrad feststehenden Planetenkegelrädern angeordnet sind, wobei die beiden Kegelräder je eine Reibfläche zum Abbremsen durch eine feststehende Gegenfläche besitzen und daß eines der konzentrischen Kegelräder mit der Gewindespindel oder deren' Mutter fest verbunden, (f das andere dagegen auf der Laufradwelle drehbar angebracht ist.

Gegenüber der obengenannten Patentschrift 839 180 erfolgt die Übertragung der Kraft im Reibtrieb durch eine Reibungskupplung auf einet Kegelfläche und nicht durch ein Reibradgetriebe, mit Linienberührung. Außerdem sind bei der Erfindung diese kraftübertragenden Elemente konzentrisch zur -Drehachse des Gebläses bzw. des Servomotors angeordnet. Dadurch ergibt. sich eine sehr kompakte Bauart, die auch für hohe Umdrehungszahlen des Gebläselaufrades geeignet ist.

Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 ist die Laufradwelle des Axialgebläses, auf der das Laufrad angebracht ist, von ;dem die Scheibe 2 angedeutet ist. An dieser Scheibe sind Stifte 3 achsparallel angebracht,.die als Verdrehsicherung und axiale Gleitführung der Verstellscheibe 4

•-dienen. In die Umfangsnut5 der Verstellscheibe greifen die Gleitzapfen der im Bild nicht dargestellten Verstellhebel der einzelnen Drehschaufeln ein. ff

Die Verstellscheibe 4 gleitet ferner mit dem hohlzylindrischen Ansatz 6 auf der ebenfalls hohlzylindrischen Verlängerung 7 der Welle 1. Um den Scheibenansatz6 herum ist der als Verstellantrieb dienende

j_: Servomotor gelagert, - dessen . Gehäuseteile 8 >und 9 nicht mitumlaufen und durch die Stange 10 sowohl gegen Verdrehung gesichert als auch im Sinne der zu erreichenden Verstellung der Scheibe 4 in axialer Rich-" tung verschiebbar sind. In dem Gehäuse 9 sowie dem „Ansatz 6 der Verstellscheibe 4. ist die Verstellspindel "' Il relativ zu diesen verdrehbar gelagert. Auf dieser Spindel sitzt das Kegelrad 12, das durch die Feder 13 gegen Verdrehung relativ zu ihr gesichert ist. Das Kegelrad 12 trägt außen einen Reibring 14, der mit seiner kegeligen Reibfläche an der Gegenfläche im Gehäuse 9, gegen das im Beharrungszustand eine ReIativbewegung besteht, abgebremst werden kann. Mit -¹ der Verzahnung diesem Kegelrad entgegengerichtet steht das Kegelrad 15, das durch Kugellager auf dem ,' Ansatz 6 der Verstellscheibe relativ zu diesem dreh- ■ bar angebracht ist. Dieses trägt einen Reibring 16, ,',.', dessen kegelige Reibfläche an der Gegenfläche im Ge- J₁ häuse8 des Servomotors zum Eingreifen kommen kann. Zwischen den beiden gegeneinander gerichteten ^· Verzahnungen der Kegelräder 12 und 15 sitzen ein Γ'

oder mehrere kegelige Planetenräder 17, die in einem Ring 18 gelagert sind, der durch eine Feder 19 mit dem Ansatz 6 der Verstellscheibe 4 verdrehungssicher verbunden ist.

Die Wirkungsweise dieses mechanischen Verstellmotors ist folgende: Die Laufradwelle 1 des Axialgebläses dreht sich in dem eingezeichneten Drehsinn. Im Beharrungszustand, d.h., wenn kein regelnder Eingriff erfolgt, sind die Reibkegel 14 und 16 außer Eingriff mit den Gegenflächen der Gehäuseteile 8 und 9. xo Die Kegel dieser Flächen sind entgegengesetzt gerichtet, und zwischen den zugehörigen Rächen befindet sich jeweils ein schmaler Spalt. Bei einem Regeleingriff wird die Verstellstange 10 in axialer Richtung bewegt. Diese Bewegung erfolgt beispielsweise in Riehtung des eingezeichneten Pfeiles, d. h. nach rechts. Dann kommt der Reibring 16 auf dem Kegelrad 15 mit dem sich nicht mitdrehenden Gehäuse 8 in Eingriff und wird abgebremst. Dadurch dreht sich das Kegelrad 15 relativ zu der Laufradwelle im Sinne des ao eingezeichneten Pfeiles, d.h. bei Betrachtung vom Servomotor ^auf das Laufrad zu entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne. Über das Planetenrad 17 wird dementsprechend das Kegelrad 12 relativ zu dem Laufrad im entgegengesetzten Sinne gedreht, wie durch den as eingezeichneten Pfeil angedeutet wird. Die Spindel 11 des Kegelrades 12 wird mitgedreht, und über das Linksgewinde 20 mit der Mutter 21, die am Wellenzapfen 7 fest verankert ist, wird die Verstellscheibe 4 nach rechts bewegt, da diese über den Ansatz 6 und das Axiallager 22 in axialer Richtung mit der Spindel 11 fest verbunden ist.

Der umgekehrte Vorgang läuft ab, wenn die Regelstange 10 in umgekehrter Richtung betätigt wird. Bei dem jeweiligen Anlaufvorgang der Reibkegel mit ihren Gegenflächen erfolgt die Bewegung so, daß die Reibfläche auf dem Kegelrad von der Gegenfläche im feststehenden Gehäuse wegläuft, d. h., die umlaufenden Teile in dem Servomotor folgen zusammen mit der Verstellscheibe 4 genau der axialen Bewegung der Regelstange 10. Die hierfür erforderliche Energie, die, insbesondere bedingt durch die Verstellkräfte an den Drehschaufeln, relativ groß ist, wird durch die Drehbewegung des Laufrades aufgebracht. Im Verhältnis zu der Antriebsleistung des Gebläselaufrades ist natürlich die Verstelleistung relativ klein, so daß von ersterer kein nennenswerter Betrag verlorengeht.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es sind natürlich konstruktive Änderungen im Rahmen der Erfindungsmerkmale möglich. Zweckmäßig werden — wie in der Zeichnung dargestellt — konische Reibflächen zum Abbremsen der Kegelräder im Gehäuse verwendet. Durch Änderung der Neigung dieser Reibflächen und des Spaltes zwischen den feststehenden und umlaufenden Flächen kann das Ansprechen und das Folgeverhalten des Servomotors weitgehend verändert werden.

Die Drehgeschwindigkeit der Gewindespindel 11 ist bei der beschriebenen Anordnung relativ hoch. Es kann unter Umständen erwünscht sein, mit Rücksicht auf die geforderten Regeleigenschaften diese Drehgeschwindigkeit herabzusetzen. Cs wurde nun gefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Servomotor eine vorteilhafte Möglichkeit zur Herabsetzung der Verstellgeschwindigkeit darin besteht, daß zwischen dem antreibenden Kegelrad 12 und der Gewindespindel 11 ein ins Langsame übersetzendes Getriebe konzentrischer Bauart angeordnet wird. Solche Getriebe werden mit hoher Übersetzung vor allem auch ins Langsame serienmäßig gebaut. Sie fügen sich sehr vorteilhaft in die konzentrische Bauart des Servomotors ein und ermöglichen es, eine fast beliebige Übersetzung der relativ schnellen Drehbewegung des Kegelrades 12 in die Verstellbewegung der Gewindespindel 11 herbeizuführen.

Die Erfindung schafft einen Servomotor für die Schaufelverstellung bei Axialgebläselaufrädern, der keinerlei von außen zugeleitete Energie benötigt. Dabei ist die Konstruktion des mechanisch wirkenden Servomotors so ausgeführt, daß alle Teile zentral zu der Laufradachse angeordnet sind, und daß außerhalb der Achse umlaufende größere Massen vermieden sind. Die Hauptelemente des Servomotors, nämlich die Kegelräder 12 und 15, werden direkt einerseits von dem Verstellgehäuse durch Abbremsen betätigt. Andererseits sitzt das Hauptkegelrad 12 direkt auf der Gewindespindel für die axiale Verstellbewegung. Es ergibt sich somit eine sehr einfache betriebssichere Verstellvorrichtung, die auch bei hohen Umdrehungszahlen des Gebläselaufrades betriebssicher arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Servomotor für die Schaufelverstellung bei Axialgebläselaufrädern, bei dem der Verstellimpuls mittels Reibradtrieb aus der Drehbewegung des Läufers entnommen wird und über eine zentrale, mit dem Laufrad umlaufende Gewindespindel auf die axial bewegliche Verstellscheibe übertragen wird, .dadurch.gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Laufradachse zwei gegeneinandergerichtete Kegelräder (12, 15) mit einem oder mehreren relativ zum Laufrad feststehenden Planetenkegelrädern (17) angeordnet sind, wobei die beiden Kegelräder (12, 15) je eine-Reibfläche zum Abbremsen durch eine feststehende Gegenfläche besitzen, und daß eines der konzentrischen Kegelräder mit der Gewindespindel (11) oder deren Mutter fest verbunden, das andere dagegen auf der Laufradwelle drehbar angebracht ist.., ^

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelräder (12, 15) am Umfang entgegengesetzt gerichtete konische Reibflächen (14, 16) besitzen und daß die zur Abbremsung dienenden konischen Gegenflächen in einem Gehäuse (8, 9) angebracht sind, das nicht drehbar gelagert ist und durch das Verstellgestänge (10) in axialer Richtung verschoben wird.

3. Servomotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem antreibenden Kegelrad (12) und der Gewindespindel (11) ein ins .Langsame übersetzendes Getriebe konzentrischer Bauart angeordnet ist"! '