DE1601640A1 - Verstellbare Geblaeseschaufeln - Google Patents

Description

DlPL.-ING. CURT WALLACH

DIPL.-1 NG. GÜNTHER KOCH

DR. TINO HAiBACH

_8JAWMCHEN2f-i 5. 062,1967

UNSER ZEICHEN: 11 142

EQLLS-ROYCE LIMITED, Derby, Derbyshire» England .Verstellbare Gebläses-Ghaufeln

Di« Erfindimg bezieht sicii auf mit: iragflügelprofilen versehene Schaufeln ader Hügel,- die ao gelagert _;sind, daß ihr Anstellwinkel geändert werden kann,: und sie b.e;trifft insbesondere eine mechanische Einrichtung zinn Antreiben "bzw; Betätigen solcher Flügel oder Schaufeln.

" Eine Anwendbarice it der Erfindung is/t. insbesondere > jedoch nicht ausschließlich, bei_: Schaufeln der genannten Arit gegeben, die Bestandteile des Gebläses eines Grasiiurbinentriebwerlcs bilden.

G-emäis der Erfindung umfassen Schaufeln äer erwähnten Art mehrere mit einem Tragflügelprofil versehene Schaufeln, die von einer gemeinsamen Welle aus angetrieben werden können^; so daß sie sich um die Achse dieser Welle drehen, wobei jede Schaufel so angeordnet bzw. gelagert ist, daßmindestens ein Teil jedes Luft- oder Wasser-Tragflügelprofils lin sein& Längsachse gedreht werden kann,, wobei ein Getriebe in Antriebsverbindung Mt jedem,der genannten Schaufelteile steht» um diesen Schaufelteil um seine Längsachse zu drehen, und wobei das

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• Getriebe mindestens auf eine solche Weise betätigt werden daß es'geeignet ist, die erwähnten Soliaufelceiie um ihre Längsachse zu drehen·, und zwar derart, daß dann, neim der Mechanismus eine Gleichgewichtsstellung erreicht, jede Störung, die sich auf die Luft- oder Wasser-Tragflügelprofile auswirkt, zu einer Störung bzw. Beeinflussung der Drehbewegung der Welle führt, mittels deren das Getriebe dann so angetrieben wird, daß die Wirkung der Störung, aufgehoben wird.

Das Getriebe, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Geschwindigkeit, mit der die Iragflüge.-lprofile bzw. dia Se&au-fein auf eine. Störung ansprechen, variiert-werden üann.

Die mit einem variablen Anstellwinkel arbeitenden· Schaufeln können so ausgebildet sein, daß sie direct oder indirekt starr mit der Welle verbunden werden können, wenn sich das;· Getriebe im .Ruhezustand befindet.

Jede Schaufel kann durch einen Schaufeltragring oder eine Scheibe unterstützt werden,-und die Drehbewegung jeder· Schaufel um ihre Längsachse kann durch eine oder mehrere radiale Wellen herbeigeführt werden, die in Badiallagern gelagert sind, welche in die Scheibe bzw. den Bing eingebaut sind; die Scheibe bzw. der Bing ist so gelagert, daß er sich zusammen mit der Hauptwelle drehen kann, und an einem Ende jeder der radialen Wellen ist ein Bitzel vorgesehen; das bzw. jedes Kitzel steht in AntrieT^sverbindung mit einem die Hauptwelle umgebenden gemeinsamen Zahnkranz, dessen Achse rechtwinklig zu den Achsen der Ritzel verläuft» Das Getriebe ist vorzugsweise so ausgebildet, daß es auf unterschiedliche Weise betätigt werden kann,.

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'uiii da:: Zahnkranz mit. verschiedenen Geschwindigkeitenzu drehen-..

Weitere Einzelheiten .und Vorteile der Erfindung ergeben sioli aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der -Zeichnungen. .

Fig. 1 ist.eine teilweise weggebröchen gezeichnete schema— tische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks mit eriindungsgemäiien Scx:auf ein, deren Querschnitt einem Tragflügelprofil entspricht. ■ ■' - - ;

Fig. Z ist eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Teildarstellung der Schaufeln und der Antriebseinrichtung nach der Erfindung, wobei ein "vereinfachter Antrieb für niedrige Drehzahlen vorgesehen ist, bei denen die Schaufeln durch den Fahrtwind angetrieben werden.

i'ig. 5 zeigt in einem verkürzten Längsschnitt eine weitere erfin-iungsgemäße Antriebseinrichtung, mittels deren, die Läufer-S3üauie!,n des Gebläses eines Gasturbinentriebwerks -.-.in die Segelstellung gebracht werden können, wenn die Schaufeln durch den Fahrtwind mit einer höheren Drehzahl angetriebeil werden. ;

. I¹Ig. 4 ist eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung des fiauptteils der Antriebseinrichtung nach Fig. 3.

In Fig. T ernennt man ein insgesamt mit 80 bezeichnetes Gasturbinentriebwerk mit einem äußeren Gehäuse &1, in dem. ein Verdienter* Hd, eine nicht dargestellte .Verbrennüngseinriehtung, eine ebenfalls i^ioht gezeigte "Turbine .sowie, eine Austrittsdiise

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angeordnet sind. Der Verdichter und die Turbine stehen in Antriebsverbindung miteinander, und als erste Stufe des Verdichters ist ein Gebläse 85 vorgesehen. Dieses Gebläse umfaßt mehrere Schaufeln 84» von denen sich jede aus einem inneren Schaufelteil 1 und einem äußeren Soliaufelteil 2 zusammensetzt. Diese Sehaufelteile sind durch einen Schaufeltragring 15 miteinander verbunden, der in der Praxis die Leit- oder Vorderkante des Gehäuses 81 für das Haupttriebwerk bildet. Die Gebläseschaufeln 84 sind von einer Gebläseverjileidung 85 umgeben

Zwar wurde davon gesprochen, daß es sich, beci^-tleii Gebläseschaufeln 64 jeweils um zusammenhängende Schaufeln" handelt, doch sei bemerkt, daß die äußeren Schaufelteile 2 tatsächlich in der Umfangsrichtung gegenüber den inneren Schaufelteilen 1 so versetzt sind, daß sie sich in der Mitte zwischen benachbarten inneren Schaufelteilen 1 befinden.

Es sei bemerkt, daß dann, wenn die .Beschädigung irgendeines Bauteils zu der Wotwendigkeit führt, das Triebwerk abzustellen oder es allmählich zum Stillstand zu bringen, wenn sich das Plugzeug in der*Luft befindet, das Gebläse 83 einen Luftwiderstand erzeugt, der sich nach den geometischen Verhältnissen des Schauf.elsvstems in dem Umgehungskanal richtet. Wenn die Möglichkeit einer solchen Beschädigung berücksichtigt werden muß, ist es normalerweise erforderlich, die Leistung des Triebwerks höher ansttsetzen, doch führt diese Maßnahme zu einer Erhöhung der Herstellungskosten sowie zu einer Vergrößerung des Gerichts des eingebauten Iriebwerks. Alternativ wäre es möglich, die G-efoläsQschaufeln in die Segelstellung zu bringen.

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JSs ergeben sich zwei Hauptgründe dafür, dais die ankeren Schaufelteile 2 in die Segelstellung gebracht werden." Erstens kann man die Schaufelteile 2 teilweise in die Segelstellung bringen, um. aen Luftwiderstand beim AntrielD der öcliaufein durch den Fahrtwind herabzusetzen, wenn z.B. die Zufuhr von Kraftstoff zu deiü Triebwerij. gestört ist. Zi)^tens leonnen.die Schaufelteile 2 vollständig in die Segel st ellung gebracht Weraeii, wenn in bestimmten fallen mit einer Beschädigung des Triebwerks zu rechnen ist.

Da die Gebläseschaufeln gewöhnlich zwischen Ihirem J?um und ihrem äußeren En&e -in eiiiem erheblichen Ausmaß in sich verdreht sind, ist es u^ierwtesönt, jewe-iliS^v die ganze Schaufel in die Se gel st ellung zu bringen, denn die Tergroiiefung des Luftwiderstandes derjenigen Schaufelteile, #elche sieh im wesentlichen parallel zum Luftstrom erstrecicen, gleicht die Verringerung des Luftwiderstandes derjenigen Schaufelteile aus, die unter einem Anstellwinkel von erheblicher Größe^angeordnet sind. Daher werden.im vorliegenden Fall nur die äüaeren Sehaufelteile in die Segelstellung gebracht, wahrend die inneren Sohaufelteile 1 ihre ursprüngliche Lage beibehalten.

Die Jiinrichtung, mittels deren die äußeren Schaufelteile in die Segelstellung gebracht werden, muia gewährleisten, daia der durch den fahrtwind angetriebene Läufer zum: Stillstand kommt, vepn die Schaufeln vollständig in die Segelstelltmg gebracht worden alnd, so daß eine erhebliOhe Verringerung aes Luftwiderstandes erzielt wird.

• . Die Notwendigkeit, die Schaufeln zu unterteilen, darf nicht zu einer Beeinflussung des Luftstroms führen, der der ersten Stufe des Verdichters zugeführt wird. Daher müssen die Abmessungen der Schaufelhalterung und der Schaufelunterstützung möglichst klein gemacht werden, damit diese Teile in einen* schmalen Sing untergebracht werden können, der drehbar vor dem Verdichtergehäuse so angeordnet ist, daß der Luftstrom nicht behindert wird.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Konstruktion einer -Einrichtung, mittels deren die Schaufelteile 2 in die Segel'st'eT-lung gebracht werden können, sowie eine Antrieb seinriehtüiig für ein Geblase, das durch den Fahrtwind mit einer niedrigen Drehzahl angetrieben wird. Jeae Gebläseschaufel ist durch einen äußeren Schaufeltragring 15 in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich einen inneren Schaufelteil ! und einen äubeTen Schaufelteil 2. Da der Anstellwinicel des inneren Schaufelteils 1 normalerweise klein ist, ist es nicht erwünscht oder zweckmäßig, diese Schaufelteile in die Segelstellung zu bringen. Die verhältnismäßig kleinen Abmessungen des FutfabSchnitts an der Schäufelhalterung würden es in jedem Fall praktisch unmöglich machen,-eine geeignete mechanische Einrichtung unterzubringen. Der äuibere Schaufelteil 2 ist unter einem Anstellwinkel von erheblicher Größe angeordnet, der sich mit zunehmendein Durchmesser vergröbert; daher wird nur der äußere Schauf elteil 2 in die Segelstellung gebracht.

Die inneren Schaufelteiie 1 sind auf einein inneren Sohaufeltragring 16 angeordnet, der bei 17 φ**"⁰*¹ eine Welle 18 angetrieben wird. ·

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Der äußere Schaufelteil 2 ist !ionen Fliehkraftbeänspru-' ehungen sowohl entlang seiner Längsachse als 'auch im seine Längsachse ausgesetzt. Die Schaufelhalterung ist so ausgebildet, daß diese Kräfte aufgenommen werden können.

Der Sehaufelteil 2 kann aIs.hohles Bauteil aus Metall ausgebildet sein oder aus einem geeigneten Kunststoff von hoher Festigkeit bestehen. Im letzteren Fall ist der Kunststoff teilweise in eine aus Metall bestehende Halterung 3 eingebettet, die einen Bestandteil eines aus Metall hergestellten Lagerzapfens 4- bildet, der zur Verringerung seines Gewichts im. Inneren jiit Rippen 5 versehen ist. Zwei Axiallager 6a und 6b sowie hier nicht gezeigte fiingniuttern sowie zwei Radiallager 6c; und 6d übertragen die auf die äußeren -Schaufelteile Wirkenden Kräfte und Momente bei 7 auf entsprechende Flächen des äußeren Schaufeltragrings. Der Schaufellagerzapfen ist ferner, bei 8 mit einer Sohnec^cenraaverzahnung versehen, die mit zwei_: Schneekenrädern ya und 9b zusammenarbeitet j in Fig. 2 ist nur die Sahnecke. 9a dargestellt; die Schnecken und das Schnecicenrad bilden ein Getriebe, das mit einem hohen Untersetzungsverhältnis arbeitet.

Die auf die Lager 6a und'6b wirkende RacLialkraft wird als

Scher- bzw. Schubkraft über vier Stege 10 auf die Stirnseitigen Ränder 12 des äußeren Schaufeltragrings 15 übertragen« Diese Ränder sind so ausgebildet _s daß sie den großt©a Teil, der auf die Schaufeln, die Schaufelhalterung und a.en_rßoh&ufsiantrieb wirkenden Flielikräfte aufnehmen. Die Ränder 12 sollen in der radialen ifichtung eine möglichst kleine Breite &a"ben_s,_;i)ua dsn tand möglichst niedrig zu haltenο Gemäß: Fig»Λ sind'; , ,

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BAD ORlGINAU

die Bänder 12 auf dem gleichen Radius angeordnet wie das Geiiäuse b1 , das die ortsfesten Le it schaufeln der zweiten Stufe und der weiteren Stufen des Verdichters unterstützt.

Der Winkel zwischen den Stegen 10 ist gleich dem Winicei, innerhalb dessen die Schaufelteile 2 gedreht werden können, so daü die Stege geeignete Ansehläge bilden, durch die der Drehwinkel begrenzt wird, wenn unter normalen Plugbedingungen starke zentrifugale Drehmomente auf die Schaufelteile 2 wirken.

Ferner sind die Stege 10 mit Lagern für die SchneoKen ^a

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und yb versehen, die großen axialen Kräften sowie den normalerweise auftretenden Kräften ausgesetzt sind, welche bestrebt sind, die Teile der Schneckengetriebe voneinander abzuheben.

Das tangentiale Drehmoment, das durch die Schaufelteile übertragen wird, wird von vier Stegen 11a, 11b, 11c und 11d aufgenommen, die zwischen der Fläche 7 und zwei hier nicht gezeigten,, in der Umfangsrichtung verlaufenden inneren Stegen aufgenommen werden, welche den äußeren Schaufeltragring verstärken} in Fig. 2 ist nur der mit 11b bezeichnete Steg-zu ernennen. Die in der Umfangsrichtung verlaufenden Stege übertragen Momente, die auf das tangentiaie Drehmoment zurückzuführen sind, welches auf die Schaufelteile wirkt, auf einen Teil des Sehaufeltragrings, der in der Mitte zwischen zwei benachbarten Schaufelteilen 2 liegt, d.h. dort, wo die äußeren Enden der inneren Schaufelteile 1 an dem Schaufeltragring 15 befestigt sind. Da die Momente an diesen Stellen entgegengesetzt gleiche radiale Kräfte hervorrufen, muß nur eine ausreichende Scherfestigkeit vorgesehen werden, und d.ies wird durch den mittleren Teil der axial ver-

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laufenden Fläche 13 bewirbt, dessen Breite der .Breite der Lagei- entspricht.

Die axiale Belastung der äußeren Schaufeltelle^, die auf die Vortriebskraft zurtlckzufuhren ist, erzeugt ein Moment, das bestrebt ist, den äußeren Schaufeltragring zu verwinden. Diese Kraft vilvä nahezu vollständig dadurch ausgeschaltet, dais das iager 7 um einen kleinen Betrag nach vorn geneigt ist, wobei die radials J¹UeIItCr^ft benutzt wird, um ein Korrekturmoment zu erzeugen. Somit ist die iorslonsbeansipruehung des äußeren Schaufeltragrings gering. -Hin die torsionskraft e auf zunehmen, wird der äuaare OJragring %5 durcia. Deckplatten ;t5a nand 15h verstärkt. Der Ü-Querschnitt-des äuiögreii Schaufelteagrings gewährleistet, daä entwedeir der innere ©der der äußere Ü.eil des (Kragrings ^orsionsferärten einen gewissen Widerstanä eihtgegensertzt, so daß die durch iCorsions^eanspruchungen hervorgerufenen Beanspruchungen der stirnseitigen Bänder %2 des Schaufeltrag'rings auf ein Minimum verringert wsrden. Somit bildet der äußere Seil des Schaufeltragrings die Halterung für die äußeren Schäufelteile, und er umschließt die Einrichtung, mittels deren die äußeren Schaufelteile in die Segelstellung gebracht werden können.

Der innere -Ceil des Tragrings Ί5 Verbindet die äußeren Enden der inneren Schaufelteile mit dem äußeren !Tragring, und er verdeckt die weiter oben erwähnten Singmuttern, die den äußeren Schaufelteilen zugeordnet sind.

Der äußere Schaufertragring 15 ist möglichst leicht ausgebildet, sodaß er stark beansprucht wird. Infolgedessen wird der Tragring bei der vollen Drehzahl in einem eriieblichen Ausmaß

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BAD ORiGtNAL

'in einer radialen Sichtung verformt. Die Verformung des inneren Schaufelträgrings 16 bei 17, wo dieser Eing mit dem Antrieb 18 verbunden ist, soll gering sein und etwa einem Drittel der Beanspruchung bzw. Verformung des äußeren Schaufeltragrings entsprechen. Es ist sehr schwierig, dies zu gewährleisten, wenn die inneren Schaufalteile 1 mit dem äußeren Schaufeltragring 115 starr verbunden sind. Das Verfahren, mittels dessen die äuiseren. Schaufelteile in die Se_salstellung gebracht werlen, bedingt ferner, aaß die inneren Schaufeitaila gegenüber 4e.ii äußeren Schaufelteilen jeweils um die Hälfte des Abstanden, zwischen benachbarten Schaufeiteilen versetzt angeordnet wer— den. Eine starre Verbindung zwischen den inneren Schaufelteilen und dem äußeren Schaufeltragring würde bewirken, daß der äußere Tragring in' Blchtung seines Umfangs wellenförmig verzogen v/ird, so daß hohe Spannungen sowohl in dem äuiser en S chaufel tragring als auch längs der inneren Schaufelteile auftreten. Dies würde zu .erheblichen Sehwierigiceiten bei der Konstruktion des äuiseren Schaufeltragrings führen, una die inneren Schaufelteile wurden zu stark beansprucht, da sie sowohl einem großen tangentialen Hiegemoment als auch infolge ihres Eigengewichts einer J3ean~ .spruchung durch !Fliehkräfte ausgesetzt sind. Eine einfache Anordnung, bei der eine gleitende Berührung zwischen den äußeren Enden der inneren Scnaufeiteile und dem äußeren Schaufeltragring vorgesehen ist, würde zu erheblichen JFreßerscneinungen führen.

Das elastische Element, durch das die radiale Beanspruchung des äußeren !Eragrings und der inneren Schaufelteile auf ein Minimum verringert wird, soll in erster Linie nur einen Freiheits-

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grad haben, so daß eine starre tangentiale Antriebsverbindung zwischen den inneren Schauf ei, teil en und dem äußeren Tragring" vorhanden ist. Wenn man eine ausreichende Torsionssteifheit vorsieht, v/erden zu starke Schwingungen der äußeren Schaufel- < teile in Eichtung der Triebswerkslängsachse· begrenzt, und jede axiale Bewegung wira verhindert.-Die in Fig. 2 bei 14 gezeigte ■Kastenförmige flexible Konstruktion erfüllt diese Forderung, und zwar insbesondere deshalb, weil sie eine geringere Torsionsfestigkeit besitzt als der äußere Schäufeltragring 15, so daß die auf Torsionskräfte zurückzuführenden Beanspruchungen des Tragrings verringert werden.

Elan erkennt, daß das äußere Ende jedes inneren Schaufelteils 1 eine Seitenwand eines sicli in axialer Eichtung erstrekkenden Kastenquerschnitts bildet, dessen gegenüber liegende Seitenwand mit dem Tragring 15starr verbunden ist. Me beiden : übrigen Seiteawände sind etwas flexibel und ermöglichen e-ine geregelte Belativbewegung zwischen den inneren Schaufelteilen1 und dein Tragring 15 im wesentlichen nur .in einer radialen Biehtung. Da sich die beiden flexiblen Seil^nwände nicht verlängern oder vericürzen können, muß. jede Eelativbewegung; in der Eichtung der beiden anderen Seitenwände, d.h. in einer raäialen Eichtung, erfolgen* .."'.. ■'_'. . . . . ';■:,"; - ."- :

Zwar würde ein einziger Eing, der sich in der Unifangsricntung erstreckt und starr sowohl mit den äußeren Enden der inneren Schaufelteile als auch mit dem äußeren lüSagriiig verbunden isv,- dem fiing eine geregelte radiale BeweguBgsfjpeiheit Terleihei:,- djcL könnte diese Anordnung- zu^unerwünschtenJBiege-

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beanspruchungen der äußeren Enden der inneren Schaufelteile führen, Bei der hier gezeigten Anordnung bewegen sich die äußeren Enden der inneren Schaufelteile verzugsweise in einer radialen Bichtung gegenüber dem äußeren Tragring.

Die inneren Schaufelteixe 1 und der innere Tragring 16 bestehen vorzugsweise· aus Metall, um die Herstellung und den Zusammenbau zu erleichtern, doch könnte man gegebenenfalls auch" eine Konstruktion aus Kunststoff vorsehen, um eine Gewichtsersparnis zu erzielen. Wenn man die äußeren Schaufelteile 2 in den äußeren Tragring einbaut, bevor die inneren! Sßh.auf elteile mit dem äußeren Tragring verbunden werden, läitfk.sieh der innere Tragring 16 leichter einbauen.; die inneren Schaufelteile werden gemäß Pig. 2 in schwalbenschv/anzformige Nuten eingebaut und erforderlichenfalls eingeschrumpft.

Der innere Tragring 16 ist so ausgebildet, daß die radialen Bewegungen der flexiblen Konstruktionen 14 möglichst klein gehalten werden, um mit einer möglichst kleinen Länge auszukommen, und um die axiale Beanspruchung bei 17 zu verringern, wo der Antrieb 16 mit dem inneren Tragring 16 verbunden ist.

Die radialen flächen des Tragrings 16 verjüngen sich daher von innen nach auisen, so daß diese flächen an ihrem fua mit etwa einem Drittel der Beanspruchung des äußeren Tragringsbeansprucht werden, und daß die Beanspruchung in der Umfangsrlchtung zw@i Britteln derjenigen dee äußeren Tragrings 15 entspricht. Somit 1st derxinnere Tragring einer kritischen Beanspruchimg ©usagesetzt. . . . ' " -

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Der Antrieb 18 nimmt das AnOriebsdrehmoment, die aerodynamischen Kräfte, Kreiselkräfte und eine radiale Ausdehnung auf, so daß dieses Bauteil einer erheblichen Verformung ausgesetzt sein kann. Daher werden die Keilbahnen 19 und die lagerfläche 20 nicht kritisch "bemessen.

Weitere Einzelheiten der im folgenden beschriebenen Kraftübertragungseinrichtung ergeben sich aus der britischen Patentanmeldung 48 909/67, entsprechend der deutschen Patentanmeldung: gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung unter "Kraftühertragungseinrichtung" eingereicht.

Wenn, die Drehzahl des- durch den Fahrtwind' angetriebenen. . .

Gebläses sehr niedrig ist, erweist- sich das nachstehend beschriebene einfache Getriebe als geeignet,, da die annähernd zehnfache Erhöhung der Drehzahl der Welle 24 gegenüber dem Antrieb bzw. der Mabe 18 zugelassen werden kann. ·

Der äußere Schaufelteil 2 wird über ein Schneckenrad 8, die Schnecken 9a, 9bund Wellen 2Ta und 21b angetrieben; in JTIg. 2 ist nur die Welle 21a zu erkennen; die beiden Wellen sind flexibel mit Schneckenrädern 22a und 22b verbunden..Die beiden Schneckenräder werden in entgegengesetzten Drehrichtungen durch eine zentral angeordnete Schnecke 23 angetrieben, die dazu dient, auf jeder Seite zwei äußere Schaufelteile anzutreiben. Wenn 24 äußere Schaufelteile vorhanden sind, werden somit secha Antriebsschnecken 25 benötigt. Das UnterSetzungsverhältnis zwischen den Schnecken 9 und dem'Schneckenrad 8 ateilt einen Korn^ promiß zwischen den beiden nachstehend genahnten Extremen dar. Das Untersetzungsverhältiia soll genügenol klein sein, um zvl gewährleisten, daß ,die Sohsufeltelle 2 genügend schnell in die S'egelstellung gebracht werdeii können, und gleichzeitig soll elfte -■., 00-ftÖ-l 57 10-72."

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ausreichende Verringerung des ■ Drehmoments erzielt, werden, das auf die Lagerreibung zurückzuführen ist, wobei auch das zentrifugale Drehmoment beim Antrieb der Schaufelteile durch den Fahrtwind auf einen niedrigen Wert gebracht wird, wenn eine selbsthenmiende Vorrichtung vergesehen ist und sich für das Gewicht der flexiblen Kupplungen und der Wellen 21 in dem starken Schwerefeld ein annehmbarer Wert ergibt.

Hierdurch wird gewährleistet, daß ein relativ kleines Drehmoment über die kleinen flexiblen Kupplungen zwischen benachbarten Schaufelteilen übertragen wird, die durch eiaae gemeinsame Welle miteinander verbunden sind; außerdem wird das System für die nicht zu vermeidenden Bearbeitungsfehler weniger empfindlich.

Auch das üntersetzungsverhältnis zwischen den Schneckenrädern 22a, 22b und der Schnecke 23 stellt einen Kompromiß dar, und zwar zwischen einem Kleinsten Wert zum schnellen Verstellen der Schäufelteile und einem Drehmoment, das es ermöglicht, eine Antriebswelle 24 von ausreichender Elastizität durch die inneren Schaufelteile 1 führen zu lassen, die bei der vollen Drehzahl durch Drehmomente in einem erheblichen Ausmaß verformt werden.

Zwischen den Enden der Welle 24 können Lager vorgesehen sein,- um den Antrieb zu unterstützen, der in einem Eitzel 26 endet. Das Bitzel ist auf einem inneren Lager 27 angeordnet, das bei 28 auf geeignete Weise mit dem Lager 29 iür einen Kegelzahnkranz 50 verbunden ist, und zwar mit Hilfe einer Buchse, die unabhängig auf dem inneren Tragring 16 angeordnet ist, so daß sie durch die starken Fliehkräfte nicht beeinflußt wird.

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Es sei bemerkt, dais es diese Konstruktion den fiitzeln 26 ermöglicht, mit dem Kegelzahnkranz 30 zu kämmen, ohne in einem erheblichen Ausmaß durch eine Verformung des inneren Schaufelradrings 16 beeinflußt zu werden. Die Bitzel 26 können * daher die zugehörigen Wellen 24 in axialer Bichtung abstützen.

Im folgenden wird eine vereinfachte Ausführungsform eines Getriebes beschrieben, das nur für Gebläse geeignet ist, die durch den Fahrtwind mit niedrigen Drehzahlen angetrieben werden, da der Kegelzahnkranz 30 und die Eitzel 26 zu einer erheblichen Erhöhung der Drehzahl führen. Ein für höhere Drehzahlen des " durch den Fahrtwind angetriebenen Gebläses geeignetes Getriebe wird weiter unten an Hand von Fig. 3 und 4 beschrieben.

Gemäß Fig. 2 trägt der Ke'gelzahnkranz 30 zwei innere Lagerflächen 31 und 32 sowie eine Keilverzahnung 33 von großer Län£;e. Mit dieser Keilverzahnung arbeitet ein Schieber 34· zusammen, dessen kurze innere Keil verzahnung 35 mit" einer Außeniceiiverzahnung 19 des Antriebs 18 zusammenarbeitet; alternativ arbeitet der Schieber über eine konische Fläche 36 mit' einer dazu passenden Fläche 37 des ortsfesten Gehäuses 38s zusammen. In Jedem Fall arbeitet die Keilverzahnung 39 auf äer A-ußenseite des Schiebers 34 mit der Innenke11verzahnung 33 &es Segelaahnkranzes 30 zusammen. Der Schieber wird auf, eineia lager 40 zentriert, das sich ständig in Betrieb befindet_? während äif debläseschaufeln umlaufen. 3)er_t Schieber 3·4 kann ia.^r. axialer Biehtung durch met-rere hydraulische Zylinder 41^: bewegt-werden_e Me an dem ortsfestan Gehäuse 38'befestigt sind« 'iaf -dieae -Welse-. Yiird die Ver'/aiidung von flesiblen Leitungen"

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ist es möglich, die hyarauiisehen Zylinder 41 durch eine elektrische Betätigungsvorrichtung zu ersetzen.

Während des normalen Fluges eines durch das Triebwerk angetriebenen Flugzeugs treibt der Schieber 54 den Kegelzahnkranz 30 mit der' Drehzahl des Antriebs 18 an, da die üeilverzahnungen 19, 55, 59 und 55 zusammenarbeiten. Somit dreht sich das Eitzel 26 nicht um seine eigene Achse, und der gesamte Mechanismus mit Ausnahme des Lagers 40 und der Schnecken 9 befindet sich im Euhezustand und wird nicht beanspruchte Es sei bemerkt, daß axiale Fliehkräfte, die auf aie äuüeren Schaufelteile 2 wirken, dazu führen, daü eine erhebliche B&ibungskraft auf das relativ kleine Gleitlager 6b aufgebracht wird. In der britischen Patentanmeldung 4& 909/67 ist beschrieben, auf welche Weise diese Reibungskraft konstruktiv vorteilhaft ausgenutzt wird, um die Schneckengetriebe und deren Lager bei voller Drehzahl nur relativ wenig zu belasten, wenn das zentrifugale Drehmoment einem Maximum entspricht; zu diesem Zweck wird der Schaufelfuß teilweise verriegelt bzw. in seiner Lage gehalten. Auf diese Weise ist es möglich, mit sehr kleinen Abmessungen der Bauteile auszukommen, und die Materialien auf optimale' Weise auszuwählen, so daß nur eine geringe Abnutzung eintritt und Freiäersoheinungen vermieden werden.

Wenn das triebwerk durch den Fahrtwind angetrieben wird und der Läufer zum Stillstand gebracht werden soll, werden die hydraul!sehen Zylinder 41 betätigt, und der Schieber 34 wird in axialer Sioiitmng bewegt, so daß die konischen flächen 36 und 37 . zueaaaaeiiarbeiten« Wenn der Schieber auf diese Weise zum

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Stillstand gebracht wird, wird auch der Ke gel zahnkranz 50 zum Stillstand gebracht, so da£ sion das fiitzel 26 Jetzt um.seine eigene.Achse dreht, um aie iCraitübertragimgseinrichtiing. zu betätigen, so daß die aufs er en Schaufelteile in die■Segelstellung_" gebracht werien. Der Läufer wird daher fortschreitend Kleiner werdenden aerodynamischen Kräften ausgesetzt,; die bestrebt sma, das Gebläse anzutreiben. Y/enii .die Schaafeln in eine Stellung gedreht worden sind, bei der sie auf beiden Seiten durch ' * gleich groiSe Luftkräfte beansprucht werden, kommt der Läufer zum Stillstand, Wenn infolge äer Massenträgheit die Sehaufein über diese 6-leichge*.7ichts:Stellung hinaus gedreht werden, kehrt der Läufer seine Drehrichtung um, da .jetzt aerodynamische Kräfte auf die Bückseite der Schaufeln wirken. Hierbei ist zu erwarten, daiS ein gewisser Schlupf zwisehen den konischen Flachen 56 und 57 auftritt. Somit, arbeitet das Getriebe miteinem eigenen "Buckkopplungs^i-System, so daß der Flugzeugführer das richtige Arbeiten des Getriebes nicht zu überwachen braucht, und daß es nicht erforderlich ist, eine komplizierte Überwachungseinrichtung vorzusehen. · Man erkennt,, daß die Erfindung soaii te in Pla-r netenradsystem von außerordentlich geringem Gewicht vorsieht, das mit einem niedrigen mechanischen Wirkungsgrad arbeitet. Daher ist das Getriebe für Pende!vorgänge relativ unempfindlich, und es ist nicht erforderlich, die Bauteile innerhalb enger !Toleranzen genau zu bearbeiten.

Wenn die Schaufeln nach der Wartung des Triebwerks wieder in ihre üraprüngliöhe Stellung gebracht werden sollen, wird dei¹ läufer mit Hilf@ eines äußeren Antriebs in der Sückwärtsriohtung gedreht, wobei di@ komischen Flächen 36 jmä. 37

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anliegen^ so daß zwischen diesen Flächen ein gewisser Schlupf •auftritt, wenn die Schaufeln die Sege1stellung endgültig erreicht haben. .

Wenn man einen abgeänderten Schieoer 54 vorsieht, der um einen 'JBruchteil der Drehzahl schneller oder langsamer gedreht wird als der Antrieb 1.8, ermöglicht es der Antrieb, die Schaufeln während des Fluges in der einen oder anderen Sichtung in die Segelstellung zu bringen; hierauf wird im. folgenden näher eingegangen.

Wenn das Gebläse durch den Fahrtwind mit einer Drehzahl von über 300 ü/min angetrieben wird, ist die Vergrößerung der Drehzahl zwischen dem Kegelzahnkranz 30 und den fiitzeln 26 bei der Inbetriebsetzung des Antriebs zu hoch, und es ist erforderlich, ein mit zwei Drehzahlen arbeitendes Getriebe vorzusehen. Ein solches Getriebe ist in Fig. 3 und 4 dargestellt.

Gemäß Fig. 3 werden die Schnecken 110 durch eine Schnecke 111 angetrieben; die ,bauteile 110 und 111 entsprechen den in Fig. 2 gezeigten -Bauteilen 22 bzw. 23. Die Schnecke 111 umfaßt einen äußeren Abschnitt, der von einem Schaufeltragring 112 aus durch Lager unterstützt und durch eine Membran 113 angetrieben wird, die durch eine Keliverzahnung mit einer radial angeordneten' Antriebswelle 114 verbunden ist. Die Antriebswelle 114 erstreckt sich durch einen inneren Schaufelteil 115 zu dem Schaufeltragring 112* Der innere Schaufelteil 115 wird durch einen inneren Schaufeltragring 116 unterstützt, und die Wellen 114 ragen durch Offnungen 117 des inneren Sohaufeltragrings. Die itonatruktion dieses Teila der Kraftubertragungseinriohtung

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"is

ist mit weiteren Einzelheiten in der britischen Patentanmeldung' 54 417/67 beschrieben.. .

An ihren inneren £nde ist jede Welle 114-mit einem Kegelritzel 118 verbunden. Die Wellen TI4 sind mit diesen Bitzeln jeweils durch'eine Eesilverzahnung verbunden, und die Wellen werden jeweils durch eine Mutter TI 9 in ihrer Lage gehalten. Jedes Kegeiritzel 116 ist verstellbar in zwei Axiallagern 120a und 120b gelagert; diese Lager übertragen die auf-die Antriebswelle 114 wirkende Fliehkraft auf die Lagerhalterungen. Ferner wird jedes Kegelritzel 118 in radialer Sichtung durch zwei " Lager 121a und 121b unterstützt. ^

Die Eitzel 118 sind in einem festen radialen Abstand von der Welle 122 des Triebwerks angeordnet, welche die Hauptantriebs Arelle für die Gebläseschaufein bildet. Die Welle 122 hat einen großen Durchmesser und ist als Hohlwelle ausgebildet; in Fig. 3 ist die Welle_ 122 aus Gründen der Baumersparnis weggebrochen dargestellt. Die Welle 122 überträgt eine Antriebskraft von der Turbine des Triebwerks zu dem inneren Schaufeltragring 116, den inneren Schaufelteilen 115, dem äußeren Schau-

feltragring 112 und den äußeren Schaufelteilen* Die Welle 122 ist dtirch einen Flansch 123 mit einem zweiten Teil 124 eier Welle verbunden, der in einem Lager 125 gelagert ist, das in einen ortsfesten Schaufeltragring 126 eingebaut 1st, . :

Gleichachsig mit der Welle 122 ist ein Kegelsahnraä 12? angeordnet, das mit ©in@r jbuahsenähnlicheii axialim ftelängertmg 12.8 versehen ist, über ^:die das Zahnrad angeteieöäa-.werden kann* " Sie Yerlängerun.j 128 und das; Kegelzahnrad -12t

SAD OfIIGINAL

Badiallager 129a und 129b unterstützt. Diese Lager sind durch, einen großen Abstand voneinander getrennt, um den großen Durchmesser des Kegelzahnrades 127 zu berücksichtigen. Axial verstellbare Lager 13Oa und 130b bestimmen die Eingriffstiefe zwischen dem Kegelzahnrad i27 und den Eitzeln 118. Die Lager 13Oa und 130b sind zwischen dem Kegelzahnrad 127 und einem Haltering 131 angeordnet, der mit dem Kegelzahnrad 127 verschraubt ist; außerdem ist ein mit Gewinde versehener Ring 132 vorgesehen, der mit einem Eitzelträger 109 verschraubt ist. Ein zusätzliches Eadiallager 130c zwischen dem Kegelzahnrad 127 und den Eitzeln 118 gewährleistet einen konzentrischen Eingriff zwischen dem Kegelzahnrad und den Eitzeln.

Die Lager 129a und 129b werden durch ein rohrförmiges Bauteil 133 unterstützt, das die Welle 122 umschließt und an einem Ende fest mit der Welle verbunden ist; es sei bemerkt, daß das rohrförmige Bauteil 133 nicht durch die Drehmomente beansprucht wird, welche auf die Welle 122 wirken.

Am· Ende der buchsenähnlichen Verlängerung 128 des Kegel— Zahnrades 127 sind zwei Zahnkränze oder Verzahnungen 134 und

135 vorgesehen. Diese Verzahnungen sind auf der Außenseite der Verlängerung 128 angeordnet. Die buchsenähnliche Verlängerung 128 des Kegelzahnrades 127 wird von einer exzentrischen Buchse

136 umschlossen. Diese Buchse ist in Lagern 137a und 137b auf einer rohrförmigen Verlängerung 138 von dem ortsfesten Schaiifeltragring 126 aus gelagert, so daß ihre Drehachse parallelzur* Drehachse der Welle 122 verläuft, obwohl die Buchse exzentrisch zu der Welle 122 und damit auoh zu dem Kegelzahnrad 127 enge- ^:

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ordnet ist. Auf der Innenseite der exzentrischenBuchse1J6 ist eine Innenverzahnung 139 vorgesehen, die in Eingriff mit .jeder der Axuaenverzahnungen 134 und 135 der Verlängeriing 128 des Kegelzahnrades 127 gebracht werden kann. Eine weitere. Verzahnung 140 ist am Ende der exzentrischen Buchse 136 vorgesehen? der Radius der Verzahnung 140 ist"kleiner als der Radiusder Verzahnung 139. Die Verzahnung 140 kann mit einer Verzahnung 141 an dem rohrförmigen Bauteil 133 zusammenarbeiten, und die Verzahnungen 139 und 140 sind gegenüber den Verzahnungen 141 und 134 so angeordnet, daß dann, wenn die Verzahnung I40 mit der Verzahnung 141 kämmt, auch die Verzahnung 139in die Verzahnung 134 eingreift. "

Auf einer Absehrägung zwischen der rechten Stirnfläche der exzentrischen Buchse 136 und 'deren Timfangsfläche ist ein Kupplungsbelag 142 angeordnet, der so geformt ist, daß er mit einem zweiten Kupplungsbelag 143 zusammenarbeiten kann, der auf dem ortsfesten Sehaufelträgring 126 angeordnet ist. Die Kupplungsbeläge 142 und 143 arbeiten zusammen, wenn die exzentrische Buchse 136 so weit in axialer Richtung bewegt worden ist, daß die Verzahnung 139 in die /Verzahnung 135 eingreift. Damit die exzentrische Buchse axial verstellt werden kann,, sind mehrere hydraulische Stößel 144 vorgesehen, die über Stangen 145 mit kugelförmige Köpfe aufweisenden Stiften 146 zusammenarbeiten, welche in eine Bfut 147 der exzentrischen Buchse eingreifen. Die^; Stangen.145 werden durch einen Abstandsring I48 so festgeha3-ten_f Saß "sie gegen Biegebeansprucnungen^gesichert sind. Der Ring 148. ist flein^rseits gegen -jede Bewegung in der umfangsrichtung durch ein freiträgenäes Bauteil 158 gesiöhert, da*

durch eine dazu passende Öffnung des Rings ragt.

Um eine Antriebskraft zwischen der Welle 122 und dem Kegelrad 127 zu übertrageil, ist ein Bing 149 vorgesehen, der eine Innenkeilverzahnung 15ü aufweist, welche mit einer. Auaenkeilverzahnung 151 des rohrförmigen Bauteils 133 zusammenarbeitet. Der- Bing 149 wir α durch Lager 152a und 152b von der Innenfläche der zylindrischen Verlängerung 128 des Kegelrades 127 unterstützt. Der Bing 149 trägt vier radiale Ansätze, die sich vollständig durch axiale Schütze der zylindrischen Verlängerung 128 erstrecken und mit diesen Schlitzen zusammenarbeiten; diese Ansätze sind in Fig. 3 bei 153 dargestellt. Die vier Ansätze 153 tragen "Kommutator"-Binge 154 und 155» die auf der Außenseite, der zylindrischen Verlängerung 128 und gleichachsig mit dieser angeordnet sind; die Kommutatorringe weisen axiale Lagerflächen auf. Die Binge 154 und 155 arbeiten auf einer Seite mit einer Nut 156 zusammen, die in der exzentrischen Buchse 136 ausgebildet ist, so daß sich die Kommutaterringe 154, 155, äi^e Ansätze 153 und der Bing 149 zusammen mit der exzentrischen Buchse 136 axial bewegen" können.

Um zu verhindern, daß sich der Bing 149 bei einer axialen Bewegung verkantet und sich verklemmt, da eine Kraft auf diesen Bing nur auf einer Seite aufgebracht wird, ist eine Äegmentförmige Verlängerung 157 vorgesehen, die in die Nut 156 auf derjenigen Seite eingreift, welche von der Eingriffsstelle zwischen der Nut 156 und den Kommutatorringen 154 ^²¹^ 155 abgewandt ist. Das Verlängerungsstück 137 ist. auf einem ortsfesten freitragenden Bauteil 158 angeordnet, das von dem ortsfesten Sohaufel-

-se-

tragring 126 aus unterstützt wird, und an seinem radial am • weitesten innen liegenden Ende arbeitet es mit den Kommutatorringen 154 und 155 zusammen. ' .

Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß"die Ringe 154 und 155 in axialer Richtung durch Kräfte bewegt werden,"-die auf die Ringe an einander diametral· gegenüber liegenden Punkten wirken, so daß verhindert wird, daß sich der Ring 149 verkantet bzw. verklemmt. Wenn sich die exzentrische Buchse 136 axial bewegt, um'die Verzahnungen 139» 134 und 140, 141 in Eingriff zu bringeii, kommen die Keilverzahnungen 150 und 151 außer Eingriff, so daß keine Antriebskraft mehr zwischen der Welle 122 und dem Kegelzahnrad 127 übertragen wird.

Das vorstehend beschriebene Getriebe kann auf drei verschiedene Weisen zur Wirkung gebracht werdenj hierauf wird im folgenden Häher eingegangen. Während der normalen Betriebsweise befindet sich die exzentrische Buchse 136 in der in 3TIg. 3 gezeigten axialen Stellung. Hierbei treibt die -TI?eile 122 den inneren Schaufeltragring 116 an, wobei gleichzeitig das Kegelzahnrad 127 über die Keilverzahnungen 150, 151, den Ring 149 und die Ansätze 153 angetrieben wird, weloh letztere in die axialen Sohli1iz.e_der zylindrischen Verlängerung 128 des Kegelzahnrades 127 eingreifen. Die öffnungen 117des inneren Schaufeltragrings 116 bilden praktisch die Käfiglager eines Planötenradgetriebes. Man-erkennt, daß sieh bei dieser Betriebsweise die Ritzel 118 und das Kegelzahnrad 127 mit der gleichen WinltelgeSDhwindigkeit drehen^ und &&L· daher die Wellen 114 niciit um Ihre ÄGasen gedreht werdenj so SaJs kein .-Bestreben besteht, die-äußeren Schaufel-

teile um ihre.Achsen zu drehen.

Unter diesen Bedingungen wird nur ein kleines Drehmoment übertragen, und der einzige Zwecn der Ansätze 153 besteht darin, sin Kriechen des Kegelzahnrades 127 gegenüber dera inneren Schaufeltragring 116 zu verhindern.

£s sei bemerkt, daja bei dieser Betriebsweise keine Relativbewegung UHi irgendein Lager des Systems mit Ausnahme aes Layers 125 stattfindet, und daß daher bei der normalen Betriebsweise des Antriebs keine Abnutzung eintritt. Da die exzentrische Buchse 136 nicht durch irgendeine der Verzahnungen angetrieben wird, behält sie ihre Lage bei, wobei die kleine Reibungskraft, die an der Nut 156 auftritt, durch Reibungskräfte ausgeglichen wird, die an den mit kugelförmigen Köpfen versehenen Stiften 146 auftritt. Bei der normalen Betriebsweise der Antriebseinrichtung werden somit keine Lager abgenutzt, und die Leistung des Triebwerks wird nicht verringert.

Wenn das Triebwerk versagt, müssen die Gebläseschaufeln in die Segelstellung gebracht werden, so daß das große Gebläse durch den Fahrtwind angetrieben werden kann. Wenn ein solches Versagen eintritt, werden die inneren Teile 115 der Schaufeln nicht mehr durch ein erhebliches Drehmoment oäer Fliehkräfte belastet, so daß sich die Schaufeln und die Wellen 114 geraderichten« Der Antrieb kann dann ein erhebliches Drehmoment über die Membran 113 auf die Schnecke 111 übertragen« Auch an der Eingriffsstelle zwischen dem Kegelzahnrad 127 und den Bitzeln . 118 tritt keine wesentliche Verformung aufV Da die Schnecken, welche die äußeren Schaufelteile antreiben, keine Übertragung

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eines Drehmomentsin der GegenriGhtung zulassen, ist das gesamte Getriebe entlastet. .... .

Wenn das iriebweric versagt,/bewirkt ein hier nicht gezeigtes Steuersystem., daM die Stößel 144 die exzentrische Buchse 136 in axialer Biehtung entgegen einer in der"exzentrischen Buchse angeordneten, hier nicht gezeigten Synchronisationsvorrichtung bewegen» Diese Vorrichtung könnte in Form eines Kranzes von unter Federspannung stehenden Kugelnausgebildet sein, die in radialen Bohrungen der exzentrischen .Buchse derart festgehalten werden, dajö dann, wenn die -Buchse eine bestimmte Drehzahl erreicht, die Kugeln in die exzentrische Buchse hinein bewegt werden, so daß die Buchse ungehindert in axialer Biohtung bewegt werden kann. Die Buchse kann sich dann axial verschieben, bis die Verzahnungen159» 134 und 140, UT in Ein- . griff kommen, wobei gleichzeitig die Keilverzahnungen 150 und 15] auiäer Eingriff gebracht werden* · '

Bei diesem in Eig. 4 dargestellten Betriebszustand besteht somit keine direJcte Antriebsverbindung mehr zwischen der Welle 12£ und dem Kegelzahnrad I27. Vielmehr treibt die Welle 122 die exzentrische BuGhse 136 über die Verzahnungen T40 und I4t an, "während die exzentrische Buchse 136■das Kegelzahnrad 127 über die Verzahnungen 139 und 134 antreibt. Da sich die Verzahnungen 159 und 140 bezüglich ihres Badius unterscheiden, wijed das Kegerzahnra4 12? jetzt mit einer Drehzahl angetrieben, die sick etwas von der Drehzahl der WeXIe- 122 und damit auoh von der Drehäöhl des inneren Sehäufeltragrings t16 unterscheidet. Infolgedtesen werden die Bitzel JtS ähnlich wie¹ bei einem Plane^eh-

. radgetriebe angetrieben, so dats damit begonnen wird, die Gebläseschaufeln mit einer Geschwindigkeit in die Segelstellung zu Dringen, die zum Drehzahlunterschied zwischen der Welle und dem Kegelzahnrad 127 proportional ist. Wenn die Schaufeln beginnen, sich in die Segelstellung zu bewegen, beginnt somit die Welle 122, ihre Drehzahl zu verringern, so daß die Verstellgeschwindigkeit der Schaufeln fortschreitend abnimmt.

In Fig. 5 ist die Welle· 122 weggebrochen dargestellt,, und es sei bemerkt, daß diese Welle tatsächlich einen erheblichen Durchmesser hat. Daher macht der Unterschied zwischen den Radien der Verzahnungen 139 und· 140 nur einen sehr Kleinen Teil des Gesamtdurchmessers dieser Verzahnungen aus, so daß die Ritzel 118 sehr langsam angetrieben weraen.

Wenn sich die Drehzahl der Welle 122 auf etwa' ein Zehntel der normalen Drehzahl verringert hat, werden die Stöiaex 144 erneut betätigt, und die exzentrische Buchse 136 wird wiederum in axialer Richtung bewegt, um die Verzahnungen HO, 141 und 139» 134 außer Eingriff zu bringen, während die Verzahnungen 139 und 135 in Eingriff und die KüpplungsbeMge 142 und 143 in Berührung miteinander gebracht werden. Dadurch, daß die Kupplungabeläge 142 und 143 allmählich, in Berührung gebracht werden, wird die exzentrische Buchse 136 allmählich zum Stillstand" gebracht, so daß auch das Kegelzahnrad 127 mit Hilfe der Verzahnungen. 139 und 135 zum Stillstand gebracht wird.

Somit werden die Ritzel 1t8 schließlich ähnlich wie bei einem Planetenradgetriebe duroh das feststehende Kegelzahnrad 127 und den inneren tragring 116 angetrieben, der seinerseits

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Ton der Welle 122 ausangetrieben wird. Die Drehzahl der Bit- " ■zel 11ö wird kurzzeitig in einem erheblichen·Ausmaß erhöht, so daß die Gebläseschaufeln schneller in die - Segelsteilung gebracht werden. Schließlich kommt entweder der innere Schaufel-' tragring zum Stillstand, da die Schaufeln zum Stillstand gekommen sind, oder die.Schaufeln werden infolge der Massenträgheit des äußeren Sehaufeltragrings über ihre Segelstellung hinaus gedreht, woraufhin der Tragring seine Drehbewegung umkehrt und sich, abwechselnd in der einen und der anderen Bichtung dreht, bis er sich in die Buhestellung eingependelt hat. Jede Änderung der Geschwindigkeit des !flugzeuge führt zu einer Störung des Gleichgewichtszustandes der Schaufelstellung, so daß. die Schaufeln die Welle. 1.22 in Drehung versetzen, wobei ähnlieh wie bei einem Planetenradgetriebe eine Bückkopplungswirkung auftritt, so daß die Bitzel 118 angetrieben werden, wodurch der Anstellwinkel der Schaufeln in einer solchen Eich-' tung variiert wird, daß das System erneut ins Gleichgewicht ge bracht^ wird*

Im Gleichgewichtszustand befinden sich alle Teile'des Systems in Buhe* und es wird kein Drehmoment auf das System aufgebracht-,, so daß keine Abnutzung irgendwelcher Teile stattfindet.

Beim Zusammenbau des Getriebes muß eine bestimmte Seihenfolge der Arbeitsgänge eingehalten werden! eine erste unterbaugruppe umfaßt die. sechs ..Ritzel.T18»"die-in eis Gehäuse 1Ö-9 ein- gebaut und auf de» IjagerÄ 120 und 12.1 bezüglich 'ihrer radialen und aitialen ϊ/age eingestellt;.we3?4en* Das Gehäuse 109 mit den* eingebauten Bitzelii wiM aesm in den ^.mieic&n Sehauf©!tragring

eingebaut und in der Umfangsrichtung duroh mehrere Büchsen

160 (Fig. 4) festgelegt, die in die Öffnungen 117 dadurch eingebaut werden, daß man einen Schraubenzieher durch das Lager

161 für die Antriebswelle 114 einführt. Dann werden die inneren Schaufelteile 115 an dem inneren Schaufeltragring 116 angebracht, woraufhin der äußere Schaufeltragring 112 über die inneren Schaufelteile 115 geschoben wird. Dann werden die Antriebswellen 114 radial nach innen geschoben und mit Hilfe der mit einer Keilverzahnung versehenen Membran oder Scheibe 162 und einer Mutter 119 festgelegt. Das Zwischenlager .161 wird-durch den inneren Schaufeltragring 116 unterstützt, und die Schnecke 111 sowie die Schneckenräder 110 des äußeren Schaufeltragrings können eingebaut werden, bevor die mit Keilverzahnungen versehenen Membranen 113 angebracht werden.

Hierauf ist es möglich, die übrigen Gebläseschaufeln einzubauen.

Die zweite Unterbaugruppe umfaßt das Kegelzahnrad 127» in welches der Hing149 eingebaut ist; es kann erforderlich sein, das hintere Lager 129b-in einen Bing einzubauen, der abnehmbar ist, so daß man diese Teile montieren kann. Die Ansätze 153 werden eingebaut und"ffiit Hilfe der Binge 154 und. 155 festgelegt. Dann wird das Kegelzahnrad-Gehäuse-Lageraggregat zusammengebaut, das den Bing 132 und den Haltering 131 sowie verschiedene Zwischenlager umfaßt; diese Baugruppe wird auf geeignete Weise vorgespannt. Die segmentförmige Verlängerung 157 wird auf den BIngen; 154 und 155 angeordnet, und der Bing 136 wird über dieseBaugruppe geschoben und in axialer Sichtung duroh,".-einen Haltering

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(I¹Xg. 4) festgelegt j der auch denAbstand 156 be stimmt. Als nächstes werden .aie mit kugelförmigen Köpfen versehenen Stifte 146· und die Stangen 145 eingebaut, und der Äbstandsring 148 wird in die richtige Lage gebracht. Schließlich wird die mit einer Keilverzahnung versehene^ Buchse 133 eingeführt.'

Die dritte Unterbaugruppe umfaßt ein mit Öffnungen ver- sehen.es Gehäuse 138» das die sechs Stößel I44 trägt, und das auf dem ortsfesten Schaufeltragring 126 angeordnet werden muß, wobei die verschiedenen hydraulischen Rohrleitungen eingebaut werden. Hierauf wird das segmentförmige freitragende Bauteil 158 an dem Gehäuse 138 angebracht.

Hunmehr wird die erate Unterbaugruppe mit der zweiten Unterbaugruppe vereinigt, und das rohrförmig© Bauteil 133 wird auf der Welle 122 angeordnet. Schließlich wird das Kegelzahnrad 127 in Eingriff mit den Kegelritzeln 118 gebracht, eingestellt und mit Hilfe des Bings 132festgelegt.

Die gesamte Baugruppe mit den vollständig ausgerichteten Stangen wird Jetzt mit der ortsfesten Konstruktion vereinigt, wobei jede Stange über Öffnungen in dem Gehäuse 138 in den zugehörigen Stößel eingeführt wird. Hierbei können gemäß fig. 3 nur zum Zweck des Zusammenbaus die abgerundeten Müttern 146 in axialer Biöhtung auf geeignete Welse eingestellt werden, um zu ermöglichen,, daß die Stößel einzeln nacheinander zusammengebaut werden* "· ■■·-.. .- ■ . ...-."■"-, ·■ ' ' . ■"";. "'".". \ - ^:

SchlieJlioh wird der Wellenabschnitt 122. mit dem Wellenabsohnitt 124- an dem KLansoh 12J ver schraub*, der durch die

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'Bohrung der Welle 122 hindurch befestigt wird, woraufhin der Zusammenbau abgeschlossen ist.

Es sei bemerkt, daß-bei dem hier beschriebenen Anwendungsbeispiel für die 'Erfindung das Getriebe dazu dient, zu gewährleisten, daß sich die Kitzel 118 nicht mit einer übermäßig hohen Drehzahl zu drehen brauchen, wenn die Gebläseschaufeln in die Segelstellung gebracht werden. Zu diesem Zweck wird Ivon dem mittleren Übersetzungsverhältnis des Getriebes Gebrauch gemacht, um den ersten Teil der Verstellung der Schaufeln in die Segelstellung durchzuführen, während das dritte Übersetzungsverhältnis nur angewendet wird, wenn die Drehzahl der Welle 122 in einem hinreichenden Ausmaß zurückgegangen ist, um zu gewährleisten, daß die Bitzel 118 nicht mit einer zu hohen Drehzahl angetrieben werden.

Zwar beruht die Wirkungsweise des beschriebenen, mit verschiedenen Drehzahlen arbeitenden Getriebes auf der ausschließlichen Verwendung mechanischer Mittel in Verbindung mit zusammenarbeitenden Verzahnungen, doch sei bemerkt, daß es auch möglich wäre, eine Kupplung zu verwenden, bei der das Ausmaß des 'Schlupfes genau geregelt werden kann. Bei einer solchen Kupplung könnte z.B. ein.magnetisches_f Beibung erzeugendes Material verwendet werden, so daß das Ausmaß der Kupplungswirkung entsprechend dem aufgebrachten Magnetfeld geregelt werden kann. In diesem Fall würde es am awöckmäßigsten sein, ein· elektrisches Steuersystem zu verwenden. ^ ^

.Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung auch in anderen fällen anwenden läßt» beispielsweise könnte man Schaufeln anderer

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Art, z.B. im Wasser arbeitende Schaufeln mit Tragflügelp.rofilen, vorsehen, die mit Hilfe des erfindungsgeiüäßen Antriebs in die Segelstelluna gebracht werden können.

.In manchen Fällen, in denen die Erfindung angewendet wird, kann es vorkeimen, daL· es sich bei dem Stillstandszustand des Gebläses nicht um denjenigen Zustand handelt, bei welchem der geringste Widerstand auftritt», unter diesen Umständen kann es erforderlich sein, die Drehbewegung der Gebläsesohaufeln zu unterbrechen, bevor die Schaufeln vollständig in die Segelstellung gebracht worden, sind. In diesem Fall könnte man ein System verwenden, bei dem ein geeigneter umdrehungszähler mit der konzentrisch angeordneten -buchse 136 verbunden ist. Dieser Umdrehungszähler würde so ausgebildet sein, daß er die Zahl der Umdrehungen der Buchse 136 zählt, so daß auf indirektem "Wege die Zafel der Umdrehungen der .Kegelritzel 118 gezählt wird und es möglich ist, den Drehwinkel der Gebläseschaufeln um ihre längste Achse festzustellen. Dieser Umdrehungszähler würde mit dem hydraulischen System für die Stößel...144 verbunden werden, so daß dann, wenn die Gebläsesohaufeln in die gewünschte Stellung gedreht worden sind, bei welcher der kleinste Widerstand auftritt» die Stößel die konzentrische Buchse136betätigen, um die Verzahriungen I50 UAd 151 in Eingriff zu bringen und so erneut «ine JlntriebsTerbinäung zwischen der Welle 122 imd dem inneren Saliaufelträgring 11β iiei?£U@tellen_e

- . Wenn esί erfprderliali. ilt* die. Schaufeln föllsti,näig in , die.'Segelstellung 2ti teiÄgsn_f wüiäß; man die Einriehtttng eo eusdaß'die Stößel· "sin^iaw-aitee. Mal betitig.^ werösa können,

bo daß sie das weiter oben beschriebene Arbeitsspiel ausführen, damit die Schaufeln schließlich vollständig in die Segelstellung gebracht werden.

Es sei bemerkt, daß bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Kegelzahnrad 127 langsamer umläuft als die Welle 122. Wenn dafür gesorgt wäre, daß sich das Kegelzahnrad schneller dreht als die Welle, würde der Planetenantrieb für die Eitzel 118 umgekehrt werden, und ein solches.System könnte sich als geeignet erweisen, den Anstellwinkel der Gebläseschaufeln in beiden Eichtungen zu variieren, um das Gebläse unterschiedlichen aerodynamischen Bedingungen anzupassen. Eine solche umkehrung könnte dadurch erreicht werden, daß man auf der Verlängerung 128 eine weitere Verzahnung ähnlich den Verzahnungen 154 und 135 vorsieht, wobei diese zusätzliche Verzahnung eine andere Zähnezahl besitzt als die Verzahnung 134»

Im vorliegenden Fall liegt das Übersetzungsverhältnis! zwischen der Welle 122 und der Verlängerung 126 sehr nahe bei 1:1. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, den Antrieb dadurch umzukehren, daß die Zähnezahl der Verzahnung 139 geändert wird, so daß sich die Richtung umkehrt, in der die Eitzel 118 angetrieben werden. Tatsächlich würde eich eine solclie Umkehrung schon dann ergeben, wenn man die Zähnezahl der Verzahnung 139 um einen einzigen Zahn vergrößert. Wenn man dafür sorgt, daß die Zähnezahl des Zahnkranzes 139 variiert werden kann, ist es daher möglich, den Anstellwinkel der Gebläseschaüfeln vollstän- ' dig zu regeln, wobei der Anstellwinkel der Schaufeln in beiden Eichtungen geändert werden kann? eine geeignete Aueführungsform

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einer solchen Einrichtung Mldet den Gegenstand der"," britischen Patentanmeldung 37 147/67, . -^;

Patentansprüche;

JO9SiS/10?2

Claims (1)

1. PAiEMTANSP-RUCHE

   Verstellbare. Schaufeln mit einem Tragflügelprofil, umfassend mehrere Schaufeln, die von einer Hauptwelle aus so angetrieben werden können, daia sie um die Achse der Welle gedreht werden, wobei jede Schaufel so gelagert ist, daß mindestens ein Teil jeder Schaufel um seine Längsachse gedreht werden kann, und wobei ein Getriebe in Antriebsverbindung mit jedem der erwähnten Schaufelteile steht, damit diese Schaufelteile um ihre Längsachse gedreht werden können, dadurch g e kennzeichnet, daß das Getriebe auf mindestens eine Weise betrieben werden kann, bei welcher das Getriebe geeignet ist, die erwähnten Schaufelteile (2) derart um ihre Längsachsen zu drehen, daß dann, wenn der Mechanismus eine Gleichgewichtsstellung erreicht, jede die Schaufelteile (2) beeinflussende Störung eine Veränderung der Drehbewegung der Hauptwelle (18, 124) herbeiführt, die dann das Getriebe in einer solchen Weise antreibt, daß die Wirkung der Störung beseitigt wird.

   2. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Getriebe auf mehrere verschiedene Weisen betrieben werden kann, so daß die Geschwindigkeit des Anspreohens der Schaüfelteile (2) auf eine Störung variiert werden kann.

   3· Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et » daß diöSohaufelteile (2) mit der Welle (18_r 124) direkt oder indirekt starr verbunden werden können, wenn sich das Getriebe nicht in Betriet» befindet.

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   4. "Verstellbare"Schaufeln nach Anspruch, !,dadurch g e kennzeichnet, daß jeder Schaufelteil (2) durch einen Schaufelträgring (15, 112) unterstützt wird, und daß die Drehung jedes Schaufelteils um seine Längsachse durch mehrere radiale,Wellen (24, 114) herbeigeführt wird, wobei der Schaufeltragring so gelagert ist', daß er sich zusammen mit der Hauptwelle (16, 124) drehen kann, und wobei an einem Ende jeder der radialen Wellen ein Eitzel. (26, 118) befestigt ist, wobei dieses Bitzel unter einem rechten Winkel mit einem gemeinsamen Zahnkranz (30, 127) zusammenarbeitet, der die Hauptwelle umgibt, wobei die Anordnung der Teile derart ist, daß sie ein die Kraft unter einem rechten Winkel umlenkendes 3?ianetenradgetriebe bildet.

   5. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 4, dadurch g e kennzeichnet ,." daß das Getriebe so ausgebildet ist,, daß es auf verschiedene Weisen betrieben werden kann., um den Zahnkranz (30, 127) mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten zu drehen. - . " . ■ ■"".

   6. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 5, dadurch gek e η η z.^ve i c h η e ΐ , daß das Getriebe eine mit regelbarem Schlupf arbeitende Anordnung (136) umfaßt, mittels.,deren der Zahnkranz (30, 12?) von der Hauptwelle aus/angetrieben werden kann.

   7. Verstellbare Schaufeln naßh Anspruoii 6 ^ dadurch g e k e. n ti. ζ eic h η e t , daß keines der. Bauteile der mit regelbarem Schlupf arbeitenden Anordnung sich um seine eigene Achse mit einer Geschwindigkeit dreht, die erheblich höher ist "al« diedrehgeschwindigkeit der erwähnten Welle.

   00981B/1072

   8. Verstellbare Schaufeln, nach Anspruch 7, dadurch g e kennzeichnet , daß der erwähnte Zahnkranz (30, 127) als Kegelzahnkranz ausgebildet ist.

   9. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Kegelzahnrad (30, 127) so festgelegt werden kann, daß es sich zusammen mit der Welle dreht, zu welchem Zweck eine axial bewegbare Buchse (35, 149) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sie auf ihrer Innenseite mit einer durch die Welle unterstützten Keilverzahnung und auf der Außenseite mit dem Kegelzahnrad zusammenarbeiten kann, so daß sich die erwähnte Welle und das Kegelzahnrad ohne relativen Schlupf drehen, um die auf einen variablen Anstellwinkel einstellbaren Schaufeln festzulegen.

   10. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 9, dadurch g e -

   k e nnzeiohnet , daß die Buchse (35, 149) zum Stillstand gebracht oder abgebremst werden kann, zu welchem Zweck eine Kupplungsflache (36, 142) vorgesehen ist, die mit der Buchse verbunden ist und mit einer Kupplungsfläche (37, 143) zusammenarbeiten kann, welche durch eine feststehende Konstruktion unterstützt wird, so daß die Buchse abgebremst oder vollständig zum Stillstand gebracht werden kann, damit es möglich ist, das Kegelzahnrad dadurch abzubremsen oder vollständig zum Stillstand au bringen, daß die erwähnten Kupplungsflochen zusammenarbeiten, wobei die Anordnung nach Art eines Planetenradgetriebes arbeitet.

   009 8 15/Λ 01 %

   11. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 10, dadurch g e -

   k e η η ζ e lehne t , daß die Buchse (35) mit dem Kegel- - '■ ; .zahnrad über eine äußere Keilverzahnung (52) der Buchse, zusammenarbeitet, die in eine Innenkeilverzahnung (33) des Kegelzahnrades eingreift.

   12. - Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 10, dadurch g e -

   It e η η ζ e i c hn e t , daß die Buchse (35> 149) durch einen oder mehrere hydraulische Kolben und Zylinder (41, 144» 145)» die an dem erwähnten feststehenden Bauteil befestigt sind, bewegt und in axialer .Richtung festgelegt werden kann.

   13o Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 9,» dadurch ge k en η ζ e i c h η e t , daß die erwähnte Buchse (149) durch einen oder mehrere radiale Arme (153) bewegt werden kann, die \ durch Schlitze einer rohrförmigen Verlängerung (128) des Kegel— Zahnrades ragen und in einen exzentrisch gelagerten, mit einer Innenverzahnung versehenen Ringkörper (136) eingreifen₉ der die ·

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   Buchse umgibt. ^; ■ · ^; ' , ■ : \\

   14. Verstellbare Schaufeln nach Anspruoh 13, (44duröli g^!6;*, _t\ «

   kennzeichnet, daß der eiteöntrisol? 'gelagerte 'ßing'-i-i! ! körper fc13o) dadurch zum Stillstand gebracht oäeJ7/e>J}gebr,ej&d.t■ ,'* ■ v4* iV ι werden kann, daß bewirkt wird, daß Kupplungsflächen (142, 143) ' zusammenarbeiten, die durch den Ringkörper bzw. die feststehende Konstruktion unterstützt werden, wobei der Bingkörper in axialer Bichtung bewegbar ist, um die Kupplungsflächen zusammenarbeiten zu lassen, wobei diese axiale Bewegung durch einen oder mehrere hydraulische Eolben und Zylinder (144, 145) herbeigeführt werden kann, die duroh die feststehende Konstruktion vnte&efctttst werden. ·

   15. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 14_f dadurch g e •k ennze lehnet, daß das auf-die Kolben (145) wirkende Drehmoment dadurch wirkungslos gemacht «Ird, dab die Kolben mit einer Membran (146) zusammenarbeiten, die ihrerseits an einer freitragenden Strebe (158) angreift, wobei die freitragende Strebe auch an einem eine maximale Exzentrizität aufweisenden Punkt an den radialen Armen angreift.

   16. Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß die erwähnte Hauptwelle ein Bauteil unterstützt, das mit -einer AuB envar zahnung (141) versehen ist, die mit einer Innenverzahnung (14-^) der exzentrischen Buchse zusammenarbeiten kann, und daß eine weitere Innenverzahnung (139) durch die Buchse unterstützt wird und mit einer von zwei gleichartigen Außenverzahnungen (134_f 135) zusaMnenarbeiten kann, welche von dem Kegelzahnrad aus durch die erwähnte Verlängerung (128) unterstützt werden.

   13· Verstellbare Schaufeln nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die erwähnte Auüenverzahnung (Hl)» die durch die erwähnte Welle unterstützt wird, einen ' etwas kleineren Durchmesser hat als die damit zusammenarbeitende Verzahnung (140) der exzentrischen Buchse, und daiö die erwähnte weitere Verzahnung (139) den gleichen Durchmesser hat wie die erwähnten Außenverzahnungen (134, 135), so dau das Kegelzahnrad von der erwähnten Welle aus mit einer etwas von deren Drehzahl abweichenden Drehzahl angetrieben werden kann.

   16» Gasturbinentriebwerk, gekennzeichnet dur counter einem variablen Anstellwinkel einstellbare, mit Tragflügel- 'fa?öfilen Taraehsne Schaufeln naoh Anspruch 1;

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