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Verstellbare Laufschaufel für axiale Strömungsmaschinen B e s c
h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel für
axiale Strömungemaschinen, insbesondere Axialgebläse, die verstellbar ist; d.h.
bei der der Anströmwinkel des Schaufelprofiles entsprechend den Betriebeverhältnissen
verstellt werden kann. Dabei erfolgt die Verstellung entweder im Stillstand oder
auch während des Betriebes. Insbesondere bei solchen Schaufeln, die während des
Betriebes verstellt worden sollen, gilt die auch sonst für diees verdrehbaren Laufschaufeln
geltende Forderung, daß diese möglichst leicht aein sollen, um möglichst geringe
Pliehkräfte zu erzeugen, und daß die Pliehkräfte in zweckmäßiger Weise aufgenommen
worden können. Bei im Betrieb veretellbaren Schaufeln bereitet die 7orderun4,
die Pliehkräfte in lagern aufzunehmen, die eine leichte Vordrehbarkeit gewährleieteng
erhebliche ßchwierigkeiten.
Die erfindungsgemäße verdrehbare Laufsch
aufel für axiale ,Strömungsmaschinen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus durch
Faserstränge vers'tärktem Kunststoff insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff
- besteht, wobei das Schaufelblatt und ein die Fliehkräfte aufnehmender verdrehbarer
Zugstab aus einem Stückbestehen, und die Faserstränge in derradialen Hauptspannungsrichtung
durch Schaufelblatt und verdrehbaren Zugstab ununterbrochen durchgeji.en und im
Zugstab zu einem Querschnitt kleinsten Widerstandsmomentes gegen Verdrehung zusammengefaßt
sind.
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Durch die Herstellung der Schaufel aus faserverstärktem Kunststoff
wird ein im Verhältnis beispielsweise zu aus Metall hergestellten Schaufeln sehr
geringes spezifisches Gewicht erreicht. Die Lager, in denen die Schaufel im Kranz
der Laufradnabe geführt ist, werden durch die Aufnahme der Fliehkräfte mit Hilfe
des als Zugstab ausgebildeten Teilee vollkommen von Pliehkräften entlastet. Die
Abbildungen Pigur
1 und 2 zeigen eine beispielhafte Auaführungeform der erfindungegemäßen
Schaufel.
| In Pig. 1 ist 1 die Welle der StrÖmungemasohinet
beispielsweise |
| einen Axialgeblänen, deaaen Laufradnabe 2 darstellte
3 :ist das |
| vordrehbare Bohaufelblatt, 4 der als Sugetab.aungebildete
Teil' |
| der Bohaufel. Infolge der Zueamenfaeium der putratrano
dee, |
| tauerveretärklen Zunetetoffee in den 441ab 4 |
| nen Durchnennerg hat dieser einen sehr 4trinoi%i#Vid
'a |
ge gen Verdrehen und erleidet deshalb bei Verdrehung des Schaufelblattes
3 gegenüber dem feststehenden Befestigungspunkt der Schaufel an der Schraube
5 nur sehr geringe Beanspruchungen. Das innere Ende des Stabteiles 4 ist
zu einer Schlaufe
6 ausgebildetg die in eine Öse der Befestigungsschraube
5 an der Laufradnabe 2 eingelegt ist. Wesentlich ist dabei für die Ausführung-der
gesamten Schaufel, daß die Faserstränge vom Schaufelblatt aus durch den Zugstab
in der radialen Hauptspannungsrichtung ununterbrochen durchgehen. Der --,-leiche
Faserstrang bildet ungeteilt auch die Schlaufe
6, sodaß die Fliehkräfte ohne
Unterbrechung des tragenden Elementes aufgenommen werden können.
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Es erweist sich als vorteilhaft, in dem Zugstab 4 nicht nur die Faserstränge
auf einen möglichst kleinen Durchmesser zusammenzufassen, sondern auch die Kunststoffüllung,
die die einzelnen Fasern miteinander verbindet, möglichst zu verringern. Im äußersten
Falle, d.h. wenn eine möglichst leichte Verdrehbarkeit dieses Teiles erreicht werden
soll, kann man die Kunststoffüllung ganz weglassen. Man hat dann gewissermaßen anstelle
des Stabes ein Seil, dessen einzelne Stränge nicht miteinander verflochten sind.
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Figur 2 zeigt des näheren die AusfUhrung der Schaufel nach der Erfindung,
wobei wie in Fig. 1 das Schaufelblatt mit 3 und der ,.jugsllab mit
4 bezeichnet sind. Die Schaufel Bei in glaafaser--'
verstärktem
Kunststoff ausgeführt. Die zentralen Glasfaserstränge 21 gehen direkt in der Längsrichtung
durch das SchaufelblC-ttt und den 27jugstab durch. Unterhalb des Schaufelblattes
3
ists eine vorzugsweise aus Metall bestehende Platte 14 angebracht, die zur
Abstützung der Schaufel am Außenrand der Laufradna*#-"z-" dienen kann. In dieser
Platte sind Bohrungen 25 und 26
angeordnet. Durclut diese Bohrungen
werden die Glasfaserbündel 22:# aus den seitlichen Teilen des Schaufelblattes zunächst
von de-- Oborseite der Platte auf die Unterseite geführt und dann wieder auf die
Oterseite zurückgewunden, von wo sie mit dem Hauptstrang 21 vereinigt durch die
zentrale Bohrung in der Hauptkraftrichtung in den Zugetab weitergeleitet werden.
Durch diese Führung der seitlichen Faserstränge wird einmal die Platte 14 mit dem
Schaufelblatt 3 kraftschlüssig und formschlüssig verbunden und andererseits
eine günstige Aufnahme der Fliehkräfte der seitlichen Teile des Schaufelblattes
sowie eine sichere Überführung dieser Kräfte in,die zentrale Achse mit dem Zugstab
erreicht.
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In Figur 2 ist weiter gezeigt, daß der fast oder gänzlich nur aus
Glasfaser bestehende Stab 4 von einer Schutzhület, bei-Bpielaweiee einem Kunatstoffsohlauch
23 überzogen ist. Dieser ist durch die dargestellten Wicklungen 24 an den
Stabenden gesichert.
Bei einer Laufschaufel, die während des Betriebes,
d.h. während des Umlaufens des Rades, verstellt werden soll, bereitet die Lagerung
der Schaufel im äußeren Kranz der Laufradnabe Schwierigkeiten, auch wenn, wie bei
der erfindungsgemäßen Schaufelg diese Lagerung keine Fliehkräfte aufzunehmen.hat,
sondern lediglich Kräfte radial zur Schaufelachse führen muß. Insbesondere ist der
Schutz eines solchen Lage.rs gegen Verunreinigungen im geförderten Gas oder die
Abdichtung eines solchen Lagers gegen in der Nabe befindliches Schmiermittel, z.B.
Spritzöl, eine schwer zu lösende Aufgabe.
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Mit der erfindungsgemäßen Schaufelausführung ergab sich nun die in
Figur 3 dargestellte Ausführung als sehr vorteilhaft.
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Das Schaufelblatt ist wieder mit 3 bezeichnet, der Zugstab
mit 4, die Befestigung mit 5 und 6. Mit der Schaufelplatte 14, die
etwa der in Figur 2 entspricht, ist ein Schaft 13 verbunden, an dem der Verstellhebel
15 für die Schaufelverstellung während des Umlaufes angebracht ist. Der weitere
Verstellmechaniamus ist nicht in Figur 3 dargestellt. Der Schaft
13
ist der innere Teil eines elastischen Querlagers 11, 12, wobei der
aus Metall oder ähnlichem bestehende Teil 11 im Kranz der Nabe 2 fest gelagert
ist, während 12 ein elastisches Material, beispielsweise Gummi oder Kunststoff dargtellt.
Dieses Zwischenmaterial ist mit dein Schaft 13 bzw. der äußeren Büchse
11 festhaftend verbundeii. Es iat einerseits so weich, daL',' es einen
genügenden
Verdrehwinkel ohne zu große Beanspruchung erlaubt und andererseits aber in seiner
radialen Richtung so steif, daß es eine weitgehend zentrisch bleibende Lage der
Schaufel ermöglicht. Dieses elastische Lager hat den Vorteil, daß es keine unbestimmte
hemmende Reibung bei der Verdrehung der Schaufel besitzt und andererseitä die Durchführung
der Schaufel durch den Nabenkranz vollständig abdichtet. Die Fliehkräfte der Schaufel
bzw. der daranhängenden Verstellteile, die durch das elastisehe Querlager nicht
aufgenommen werden können, sind bei der erfindungegemäßen Schaufel über den Zugstab
4 am inneren Nabenteil abgestützt.