DE1428100A1

DE1428100A1 - Hydraulically operated adjustment device for axial fan

Info

Publication number: DE1428100A1
Application number: DE19621428100
Authority: DE
Inventors: Graefer Dr E H Dipl-B Albrecht; Albert Jahnke
Original assignee: AMMAN GEB NUESSE; GRAEFER DIPL BERGING DR ING E; MALERI GEB NUESSE
Current assignee: AMMAN GEB NUESSE; GRAEFER DIPL BERGING DR ING E; MALERI GEB NUESSE
Priority date: 1962-07-28
Filing date: 1962-07-28
Publication date: 1969-09-25

Description

,'Hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung für Axiallüfter" Der .Anmeldungsgegenstand betrifft.eine hydraulische, während des Laufes zu betätigende Verstelleinrichtung für Axialgebläse. Derartige Verstelleinrichtungen arbeiten entweder mittels vor oder in der Laufradnabe angeordneten Ölmotoren, oder aber mit konzentrisch zur Laufachse angeordneten Stellkolben. Insbesondere bei Stellkolben sind Bremsen erforderlich, welche einmal nicht vollkommen ausgeglichene Blattmomente halten und bei Undichtigkeiten der Manschetten ebenfalls ein selbsttätiges Verschieben des Zylinders verhindern sollen."Hydraulically operated adjustment device for axial fans" The. Subject of the registration concerns.a hydraulic adjustment device to be actuated during the run for axial fans. Such adjustment devices work either by means of or oil motors arranged in the impeller hub, or else with concentric to the running axis arranged adjusting piston. Brakes are required, especially with actuating pistons, which once do not hold perfectly balanced blade torques and in the event of leaks the cuffs also prevent the cylinder from shifting by itself should.

Bei der Beaufschlagung des Kolbens zum Zwecke der Verstellung werden dann diese Bremsen gelüftet.When acting on the piston for the purpose of adjustment then these brakes released.

Bei einer anderen Art der Kolbenverstellung wird diesem über einen Folgekolben ständig Öl zugeführt. Bei Verschieben des Steuerkolbens folgt dann der Stellkolben diesem, hierbei die Blätter drehend. Der ständige Fluss des Öls ist ein grosser Nachteil.With another type of piston adjustment, this is via a Follower piston is constantly supplied with oil. When the control piston is moved, the Adjusting piston this, turning the blades. The constant flow of the oil is there a great disadvantage.

Alle diese Konstruktionen machen einen grossen baulichen Aufwand erforderlich und sind leicht störanfällig, insbesondere dann, wenn der Lüfter, wie es beispielsweise bei Grubenlüfteranlagen mit Reservelüftern der Fall ist, längere Zeit stillgestanden hat. Bei Grubenlüftern kommt noch hinzu, dass die Lüfter stark aggressive und/oder nasse Wetter fördern, die die Gleitflächen der verwendeten Dichtungsmanschetten angreifen und so zu nachfolgenden Beeinträchtigungen der Dichtigkeit führen. Störungen an Grubenlüftern können unter Umständen unübersehbare Folgen-haben.All these constructions make a great structural effort necessary and are easily prone to failure, especially if the fan, as for example for pit ventilation systems is the case with reserve fans, longer Time has stood still. In the case of pit fans, there is also the fact that the fans are strong aggressive and / or wet weather promote the sliding surfaces of the sealing sleeves used attack and thus lead to subsequent impairment of the tightness. Disruptions on pit ventilators can under certain circumstances have unmistakable consequences.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine hydraulisch betätigte Einrichtung für das Verstellender Blätter vän Axialgebläsen, die eine hohe betriebliche Sicherheit gewährleistet und zugleich auf die Ausgestaltung mit Bremsen zur Aufnahme der von dem Drehmoment der Blätter auf den Verstellmechanismus her wirkenden Kräfte verzichtet. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass die Verstellung der Blätter durch einen axial auf dem Laufrad angeordneten, in axialer Richtung beweglichen Zylinder erfolgt, dessen von ihm. umschlossener Raum durch entsprechende Ausbildung des nicht beweglichen Kolbens in eine Vollkammer und in eine Ringkammer unterteilt ist, wobei die Abdichtung der Ringkammer nach aussen durch eine Rollmembrane erfolgt, Der Erfindungsgedanke wird weiterhin dadurch verwirklicht, dass der Durchmesser des Zylinders so bemessen ist, dass der auf das Zylindergehäuse wirkende, aus der Zentrifugalkraft@der Hydraulikflüssigkeit bei der Rotation des Lüfterrades resultierende Druck gerade so gross wird, wie die von den Blättern bei kleinstem eingestellten Blattwinkel auf das Zylindergehäuse in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraft ist. Dazu wird weiterhin die Anordnung getroffen, dass. ein Doppelventil rotationssymmetrisch auf oder in dem Zylinderdeckel angeordnet ist, dessen Verbindungsleitungen zu den Kammern als Bohrungen in der Wandung des Zylinders ausgebildet sind und dass die Kammern durch eine Bohrung im Kolben miteinander verbunden sind, deren Durchmesser kleiner als der der Zuleitungen vom Doppelventil zu den Kammern bemessen ist. Mit der Anwendung der Rollmembrane an der der freien Atmosphäre zugewandten Seite der Verstelleinrichtung können an dem eigentlichen Kolben auftretende Undichtigkeiten keinen Einfluss mehr auf die gute Funktion der Verstelleinrichtung haben. Es bedeutet sogar einen Vorteil, wenn zwischen den beiden Kammern eine kleine gewollte Undichtigkeit, beispielsweise in Form einer kleinen Verbindungsbohrung, vorhanden ist. Schliesslich trägt auch noch die unterschiedlich grosse Ausbildung der Kolbenfläche zur guten Funktion der Einrichtung bei. So ist vorgesehen, dass die aus dem Zentrifugalmoment der Blätter herrührenden Kräfte von der gesamten Kolbenfläche aufgenommen werden, während zum Zurückholen des Kolbens nur eine kleine aussenliegende Ringfläche benutzt wird. Es besteht hierbei die Möglichkeit, durch entsprechende Wahl des Aussendurchmessers die Blattkräfte voll aufzunehmen, ohne dass durch Gegengewichte ein Ausgleich erfolgt. Da die Blattmomente mit den Einstellwinkeln der Funktion Md = Zahl der Blätter x ( = Winkel zwischen Profilsehne und Umlaufrichtung) folgen, verändert sich das Moment von einem Minimum zu einem Maximum. Es ist für das sichere Funktionieren vorteilhaft, den Kolbendurchmesser so zu wählen, dass bei den Minimalkräften der sich aus der Rotation der im Zylinder befindlichen Flüssigkeit bildende Druck gerade die von den Blättern herrührende Gegenkraft erreicht. In einem solchen Falle ist der Flüssigkeitsdruck zu beiden Seiten des Kolbens gleich, so dass auch bei Undichtigkeiten kein Öl überströmen kann und den Kolben verstellt. Wird der Kolben nunmehr so verstellt, dass er das Maximum des Momentes aufzunehmen hat, so ist diesem Rotationsdruck nur ein entsprechender Druck zu überlagern. Dieser Druck liegt bei absoluter Dichtigkeit des Kolbens etwas niedriger'als bei Undichtigkeit.The present invention includes a hydraulically operated device for adjusting the blades of axial fans, which ensures a high level of operational safety and at the same time dispenses with the design with brakes for absorbing the forces acting on the adjusting mechanism from the torque of the blades. It is characterized in that the blades are adjusted by means of a cylinder which is arranged axially on the impeller and movable in the axial direction. The enclosed space is subdivided into a full chamber and an annular chamber by a corresponding design of the immovable piston, the sealing of the annular chamber from the outside by a rolling diaphragm the cylinder housing acting pressure resulting from the centrifugal force @ of the hydraulic fluid during the rotation of the fan wheel is just as great as the force acting on the cylinder housing in the opposite direction from the blades at the smallest blade angle set. For this purpose, the arrangement is also made that. A double valve is arranged rotationally symmetrically on or in the cylinder cover, whose connecting lines to the chambers are designed as bores in the wall of the cylinder and that the chambers are connected to one another by a bore in the piston, the diameter of which is smaller than that of the supply lines from the double valve to the chambers. With the use of the rolling diaphragm on the side of the adjusting device facing the open atmosphere, leaks occurring on the actual piston can no longer have any influence on the good functioning of the adjusting device. It is even an advantage if there is a small, intentional leakage between the two chambers, for example in the form of a small connecting bore. Finally, the different sizes of the piston surface also contribute to the good functioning of the device. It is provided that the forces resulting from the centrifugal moment of the blades are absorbed by the entire piston surface, while only a small outer annular surface is used to bring the piston back. There is the possibility of fully absorbing the blade forces by selecting the outer diameter accordingly, without counterweights being used to compensate. Since the blade moments with the setting angles of the function Md = number of blades x (= Angle between profile chord and direction of rotation), the moment changes from a minimum to a maximum. For reliable operation it is advantageous to choose the piston diameter so that, with the minimum forces, the pressure generated by the rotation of the liquid in the cylinder just reaches the counterforce resulting from the blades. In such a case, the fluid pressure is the same on both sides of the piston, so that even in the event of leaks, no oil can overflow and adjust the piston. If the piston is now adjusted in such a way that it has to absorb the maximum of the torque, only a corresponding pressure has to be superimposed on this rotational pressure. If the piston is absolutely tight, this pressure is somewhat lower than in the case of a leak.

Die Einführung des Drucköles bzw. die Abführung des Rücköles erfolgt in bekannter Weise durch eine Einspeisung in die rotierende Achse des Zylinders.The introduction of the pressure oil or the discharge of the return oil he follows in a known manner by feeding into the rotating axis of the cylinder.

In die Zeitung von der rotierenden Achse zu den Druckkammern der Verstelleinrichtung ist rotationssymmetrisch ein Ventil geschaltet, welches bei Druckeinspeisung die beiden Durchgänge öffnet. Da dieses Ventil im günstigsten Falle fast drucklos, im ungünstigsten Falle aber nur mit dem Überlagerungsdruck belastet ist, kann es leicht dicht gehalten werden.In the newspaper from the rotating axis to the pressure chambers of the adjustment device a valve is switched in a rotationally symmetrical manner which, when pressure is fed in, the both passages opens. Since this valve is almost pressureless in the best case, in the In the worst case, however, it is only burdened with the overlay pressure, it can be easy be kept tight.

Durch die Anordnung des Ventils auf dem Zylinderdeckel und ohne gesonderte Zeitungen zu den Kammern hinter der Einspeisung ist eine weitere Unsicherheitsquelle ausgeschlossen.By arranging the valve on the cylinder cover and without a separate one Newspapers to the chambers behind the feed is another source of uncertainty locked out.

Der Anmeldungsgegenstand ist in der Figur 1 dargestellt, während Figur 2 die Druckverhältnisse in den Kammern bei Minimal- und Maximalstellung zeigt.The subject of the application is shown in FIG. 1, while FIG 2 shows the pressure conditions in the chambers at minimum and maximum positions.

1 stellt die Laufradscheibe dar, an die der Kolbenträger 2 befestigt ist. Der Kolben 3 trennt die Vollkammer 4 von der Ringkammer 5. Mit 6 ist der Zylinder bezeichnet, welcher sich auf dem Kolbenträger 2 und dem Kolben 3 verschiebt. In Ringnut 7 greifen die Mitnehmerbolzen 8 des Exzenterhebels 9 ein, bei der Bewegung das nicht gezeichnete Blatt drehend. Mit 10 ist die den Abschluss der Ringkammer nach aussen bildende Rollmembrane bezeichnet.1 shows the impeller disk to which the piston carrier 2 is attached is. The piston 3 separates the full chamber 4 from the annular chamber 5. With 6 is the cylinder denotes which moves on the piston carrier 2 and the piston 3. In The annular groove 7 engages the driving pins 8 of the eccentric lever 9 during the movement rotating the sheet not drawn. At 10 it is the end of the annular chamber outwardly forming rolling diaphragm.

Die Kugeln 11 und 12 werden durch Federn auf ihre Sitze-gedrückt. Der frei zwischen den Kugeln liegende Kolben 13 hatnach beiden Seiten stiftförmige Ansätze. Die Bohrungen 14 und-15 führen jeweils zu den Räumen zwischen den Kugeln 11_und 12 und dem Kolben .13a Oberhalb der Kugeln liegt der Verbindungs-, kanal 16, welcher zur Ringkammer, und der Kanal 17, der zur Vollkammer führt. Wird Drucköl aus der nicht dargestellten Einspeisung in die . Bohrung 15 gedrückt, so wird die Kugel 12 direkt angehoben, während Kugel 11 über Kolben 13 von ihrem Sitz gedrückt wird. Das Drucköl gelangt über Bohrung 17' in die Vollkammer 4, während das Ö1 aus Ringkammer 5 durch Bohrung 16 an Kugel 11 vorbei über Bohrung 14 nach aussen gedrängt wird. Sobald die Öleinfuhr gesperrt ist, drücken die Federn die Kugeln 11 und 12 wieder auf ihre Sitze.The balls 11 and 12 are pressed onto their seats by springs. The piston 13 lying freely between the balls is pin-shaped on both sides Approaches. The holes 14 and 15 each lead to the spaces between the balls 11_and 12 and the piston .13a The connecting channel is located above the balls 16, which leads to the annular chamber, and the channel 17, which leads to the full chamber. Will Pressure oil from the feed, not shown, into the. Hole 15 pressed, so the ball 12 is lifted directly, while ball 11 is lifted from its seat via piston 13 is pressed. The pressure oil reaches the full chamber 4 via bore 17 ', while the oil from annular chamber 5 through hole 16 past ball 11 via hole 14 is pushed outside. As soon as the oil supply is blocked, the springs press the Balls 11 and 12 back on their seats.

Sinngemäss erfolgt der umgekehrte Vorgang, wenn das Drucköl durch Bohrung 15 eingespeist wird.The reverse process takes place analogously when the pressure oil is through Hole 15 is fed.

In Figur 2 zeigt die Kurve a den örtlichen Druckverlauf p über den Radius R des Zylinders, und zwar für die Minimalstellung. Als Kolbenfläche ist R0 - R1 wirksam. Bei positiver Verstellung bis zum Maximum verschiebt sich Kurve a durch den Überlagerungsdruck bis nach a1 bei dichtem Kolben. Bei undichtem Kolben verlagert sich der Druck nach a2.In Figure 2, curve a shows the local pressure curve p over the Radius R of the cylinder for the minimum position. The piston area is R0 - R1 effective. With positive adjustment up to the maximum curve a shifts by the overlay pressure up to a1 with a tight piston. If the piston is leaking the pressure shifts to a2.

Um eine negative Verstellung zum Minimum durchzuführen genügt es im allgemeiner, durch Einspeisen von Öl bei 14 Kugel 11 direkt, und damit auch Kugel 12 über Kolben 13 anzuheben. Das Blattmoment schiebt dann das Öl aus Kammer 4 durch Bohrung 17 durch die Einspeisung nach aussen. Mit Annäherung an die Minimalstellung wird der Druck in Ringkammer 5 stetig ansteigen.In order to carry out a negative adjustment to the minimum, it is sufficient in the more generally, by feeding in oil at 14 ball 11 directly, and thus also ball 12 to be lifted via piston 13. The blade torque then pushes the oil from chamber 4 through Hole 17 through the feed to the outside. With an approach to the minimum position the pressure in the annular chamber 5 will rise steadily.

Kanal 17 wird zweckmässig klein gegen Kanal 16 gehalten, um immer einen Überdruck in Ringkammer 5 zu halten.Channel 17 is expediently kept small compared to channel 16 to always to maintain an overpressure in the annular chamber 5.

Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung einer hydraulischen Verstelleinrichtung ist bei einfachster Bauweise ein ausserordentlich sicherer Betrieb ermöglicht, auch wenn ein Lüfter sich längere Zeit im Stillstand befunden oder aggressive oder feuchte Wetter zu fördern hat.Due to the design according to the invention of a hydraulic adjusting device extremely safe operation is made possible with the simplest construction, too if a fan has been idle for a long time or is aggressive or humid Weather has to promote.

Claims

Claims Hydraulically operated device for adjustment the blades of axial fans, characterized in that the adjustment of the Leaves by an axially arranged on the] baptismal wheel, movable in the axial direction Cylinder (6) takes place, the space enclosed by it by appropriate training of the immovable piston (2,3) in a full chamber (4) and in an annular chamber (5) is divided, the sealing of the annular chamber to the outside by a rolling membrane (10) takes place.

2. Hydraulically operated device for adjusting the blades of axial fans according to claim 1, characterized in that the diameter of the cylinder (6) is dimensioned so that the acting on the cylinder housing from the centrifugal force of the hydraulic fluid resulting from the rotation of the fan wheel The pressure is just as great as that of the leaves at the smallest set Blade angle acting on the cylinder housing in the opposite direction force is.

3. Hydraulically operated device for adjusting the blades of axial fans according to claims 1 and 2, characterized in that. a double valve (11, 12,>. 3) is arranged rotationally symmetrically on or in the cylinder cover, the connecting lines (16,17) to the chambers (4,5) formed as bores in the wall of the cylinder are.

4. Hydraulically operated device for adjusting the blades of axial fans according to claims 1 '2 and 3, characterized in that the chambers (495) are connected to one another by a bore (18) in the piston (3), the diameter of which is smaller than that of the supply lines ( 96,97) from the double valve to the chambers is dimensioned,