DE2220468C3

DE2220468C3 - Einrichtung zum Ausgleich des bei Verstellpropellern auf die Propellerblätter wirkenden Zentrifugaldrehmoments

Info

Publication number: DE2220468C3
Application number: DE2220468A
Authority: DE
Inventors: David Roberts Alveston Bristol Mcmurtry (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1971-04-27
Filing date: 1972-04-26
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2220468A1; DE2220468B2; FR2136697A5; GB1371371A; US3794442A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausgleich des bei Verstellpropellern durch die Fliehkraft in Abhängigkeit vom jeweiligen Blatteinstellwinkel auf die Propellerblätter ausgeübten Zentrifugaldrehmoments nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Umlauf eines Propellerblattes um die Propeller= M •chse wird aufgrund des Anstellwinkels und der Verwiftdüiig des Pfopellerblattes ein ZentrifUgaldrehmoment auf dieses erzeugt, das vört der jeweiligen Blatlsteigungseinstellung und natürlich auch von der Drehzahl abhängig ist und versucht, das Propellerblatf in eine Stellung mit niedrigem Anstellwinkel zU drehen. Seift Maximum erreicht dieses Zenlrifugaldrehrrioment bei einer Blattsleigüngseinstefiung Von 45" mit Bezug auf die Propellerachse. Man ist bestrebt, dieses Zentrifugaldrehmoment bei Verstellpropellern auszugleichen, um die Blattsieigungsverstelleinrichtung zu entlasten.

Bei einer aus der US-PS 25 33 358 bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art sind in Verbindung mit jedem Propellerblatt ein mit der Blattwurzel fest verbundener Kurventräger, eb an der Propellernabe angeordneter Reaktionskurventräger und vier damit zusammenwirkende, als Rollen ausgebildete Profilfolgeorgane vorgesehen. Die mit den Profilfolgerollen zusammenwirkenden Profile des Kurventrägers und des Reaktionskurventrägers sind jeweils nach Art von Nockenbahnen ausgebildet und liegen einander mit Bezug auf die Blattlängsachse axial gegenüber. Ihre Profile sind genau zueinander komplementär ausgebildet

Bei der bekannten Anordnung sind die Profilfolgerollen an der Blattwurzel angeordnet und jede Blatteinstellwinkeländerung ist von einer mit Bezug auf die Propellerachse radialen Verschiebung des betreffenden Propellerblattes begleitet, da sich die ProfilfolgeroIIen beim Abrollen auf dem an der Propellernabe angeordneten Reaktionskurventräger gleichzeitig radial mit Bezug auf die Propellerachse verschieben und das Propellerblatt demzufolge eine entsprechende Radialverschiebung ausführt.

Eine derartige Radialverschiebung der Propellerblätter mit Bezug auf die Propellerachse, wie sie bei der bekannten Anordnung blattstelleinwinkelabhängig stattfindet, kann bei einem im freien Luftstrom arbeitenden, d. h. nicht ummantelten Propeller akzeptabel sein. Bei Mantelpropellern, wie sie bei modernen Turboprop- und Zweistrom-Turboluftstrahltriebwerken Anwendung finden, ist aber eine solche, innerhalb eines gewissen Bereiches stattfindende Radialverschiebung der Propellerblätter nicht annehmbar, da sie einen übermäßig großen Blattspitzertspielraum innerhalb der Propellerummantelung bedingen wuiJe, was wiederum eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge hätte.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung liegt darin, daß deren ProfilfolgeroIIen jeweils eine genau definierte umfanpsmäßige Lage mit Bezug auf die Profile des Kurventrägers und des Reaktionskurventrägers haben müssen, wozu die ProfilfolgeroIIen jeweils mit einem Zahnritzel versehen sind, das mit am Kurventräger bzw. am Reaktionskurventräger angeordneten Zahnkränzen in Eingriff sieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu vorbessern, daß sie auch in Verbindung mit Mantelpropellern brauchbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebene Maßnahme gelöst.

Damit wird der technische Fortschritt erreicht, daß die angestrebte f-unkfion der E.nrichtung, nämlich der Ausgleich des blatteinstellwinkelabhängigen Zentnfugaldrehmoments auf die Propellerblauer, mit gegen= über der bekannten Anordnung konstruktiv einfacheren Mitteln und ohne begleitende Radiai^erschiebüng der Propellerblälter mit Bezug auf die Propellerachse erreicht wird, so daß sich die erfindungsgemäße Einrichtung für einen Einsatz in Verbindung mit Mantelpropellern eignet und dabei keine Vergrößerung des Blattspitzenspielraums in Kauf genommen zu werden braucht.

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Ein Ausführungsbeispiel der Enfindung wird nachstehend mit Bezug auf Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Triebwerk mit ummanteltem Verstellpropeller,

Fig.2 einen Schnitt durch den Verbindungsbereich zwischen einer Propellerbiattwurzel und der Propellernabe mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, und

Fig.3 eine in Richtung des Pfeiles A in Fig.2 gesehene abgewickelte, gemäß dem Verlauf der Schnittlinie B-B teilgeschnittene Ansicht, die nur die Profile des Kurventrägers und des Reaktionskurventrägers zeigt.

Das in Fig. 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk weist ein Basistriebwerk 1 auf, das über ein Getriebe 3 einen Verstellpropeller 2 antreibt. Das Basistriebwerk 1 besteht :n üblicher Weise aus einem Verdichter, einer Brennkammeranordnung und einer Turbine. Die Triebwerkshauptachse ist mit 4 bezeichnet.

Gemäß F i g. 2 ist die Blattwurzel 5 jedes Propellerblattes 2 derart in der Propellernabe gehaltert, daß das Propellerblatt 2 um seine Längsachse 6 drehbar ist. Die Propellernabe ist im Axialschnitt doppel-U-formig und weist zwei geneigte Stirnwandungen 7 auf, die jeweils radial innen in einen verdicketen Teil 8 und radial außen in einen verstärkten Rand 9 übergehen.

Die im Inneren der Propellernabe untergebrachte Blattsteigungsverstellvorrichtung weist einen Strömungsmittelmotor 10 mit einem halbrunden Außengehäuse 1 i, das sich radial einwärts erstreckende Flügel w trägt, und mit einem zylindrischen Innengehäuse 12 auf, das ebenfalls Flüge! trägt, die zusammen mit den Flügeln des Außengehäuses 11 Kammern 13 bilden, in die Hydraulikflüssigkeit unter Druck hineingepumpt werden kann. Das Außengehäuse 11 und das Innengehäuse J5 12 sind unter dem Druck der Hydraulikflüssigkeit gegenläufig relativ zueinander drehbar und mit Zahnkränzen 15 und 16 verbunden, die an zueinander diametral gegenüberliegenden Stellen mit einem Kegelritzel 17 in Eingriff stehen, das über eine Verbindungskonstruktion 18 mit der Blattwurzel 5 drehfest verbunden ist.

Zum Ausgleich des auf das Propellerblatt 2 wirkenden Zentrifugaldrehmoments, das bestrebt ist, das Propellerblatt 2 in eine Stellung mit kleinste"! Anstellwinkel zu drehen, ist jedem Propellerblatt 2 ein die Blattwurzel 5 umschließender zylindrischer Kurventräger 21, der mittels einer Keilverzahnung 24 drehfest mit der Blattwurzel 5 verbunden ist, und ein diesen Kurventräger 21 koaxial umschließender Reaktionskurventräger 20 zugeordnet, der über eine Keilverzahnung 22 mit der Propellernabe verbunden ist. Der Reaktionskurventräger 20 steht also mit Bezug auf die Propellernabe fest, während der Kunenträger 21 relativ dazu zusammen mit dem Propellerblatt 2 um die Propellerblattachse 6 drehbar ist. Ein zwischen den Kurventräger 21 und den Reaktionskurventräger 20 angeordnetes Wälzlager 25 ermöglicht diese Relativdrehung. Ein weiteres Wälzlager 26 ist zwischen dem Reaktionskurven'träger 20 und einem Teil 28 der Blattwurzel 5 angeordnet

Der Kurventräger 21 und der Reaktionskurventräger 20 sind gemäß Fig.3 mit Kurvenprofilen 31 bzw. 30 versehen, wobei mit jedem Paar einander zugeordneter Kurvenprofile 31 und 30 ein gemeinsames Profilfolgeorgan 35 in Form einer Rolle zusammenwirkt, die in einem Käfig 36 auf einem Stift 33 gelagert ist und auf den Profilen 30,31 abrollt.

Die Profile 31 und 30 des Kurventrägers 21 und des Reaktionskurventrägers 20 sind als zueinander entgegengesetzt geneigt verlaufende Führungskulissen ausgebildet und die Anordnung ist so getroffen, daß die Profilfolgeorgane 35 unter der auf sie übertragenen, am jeweiligen Propellerblatt 2 angreifenden Zentrifugalkraft Kraftkomponenten auf die je<.-. triligen Profile 31 und 30 ausüben, weiche Kurventräger 21 :.nd Reaktionskurventräger 20 gegensinnig zu drehen versuchen. Da aber der Reaktionskurventräger 20 nicht drehbar ist, wirkt die gesamte Zentrifugalkraft auf den Kurventräger 21 _nd erzeugt auf diesen je nach der jeweiligen, vom Blattanstellwinkel abhängigen Kurvenprofilneigung ein Drehmoment auf den Kurventräger 21, der dem jeweiligen Zentrifugaldrehmoment entgegenwirkt und dieses kompensiert

Da das Zentrifugaldrehmoment bei jeder Blattsteigungseinstellung verschieden ist, ist der Verlauf der Kurvenprofile 31 und 30 so gestaltet, daß das in jeder Blattsteigungseinstellung auf den Kurventräger 21 erzeugte Reaktionsdrehmoment größenmäßig dem jeweiligen Zentrifugaldrehmoment entspricht.

Aufgrund dieses Zentrifugaldrehmomentausgleichs braucht das Zentrifugaldrehmoment nicht von der Blattsteigungsverstellvorrichtung aufgenumme.i zu werden, so daß diese kleiner und leichter ausgeführt sein kann.

Außerdem kann bei der Gestaltung der Kurvenprofiie 31 und 30 auch noch das durch den Luftdruck auf die Propellerblätter ausgeübte Drehmoment berücksichtigt werden, so daß auch dieses in Abhängigkeit von der jeweiligen Blattsteigungseinstellung kompensiert wird.

Ferner können die Kurvenprofile zusätzlich so ausgeführt sein, daß das jeweils unter der Zusammenwirkung des Kurventrägers 21, des Reaktionskurventrägers 20 und der Profilfolgeorgane 35 auf das betreffende Propellerblatt 2 ausgeübte resultierende Drehmoment das Propellerblatt 2 in Segelstellung zu drehen versucht. In diesem Falle werden die Propellerblätter 2 im Falle e^;ne£ V-;rsagens der Blattsteigungsverstellvorrichtung automatisch in Segelstellung gedreht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ausgleich des bet Verstellpropeller) durch die Fliehkraft in Abhängigkeit vom jeweiligen Blatteinstellwinkel auf die Propellerblätter ausgeübten Zentrifugaldrehmomentes, mit je Propellerblatt jeweils mindestens einem Kurventräger, einem Reaktionskurventräger und einem mit diesen beiden zusammenwirkenden Profilfolgeorgan, wobei der Reaktionskurventräger an der Propellernabe angeordnet und eines der beiden Elemente Kurventräger und Profilfolgeorgan mit dem betreffenden Propellerblatt fest verbunden und das andere dieser beiden Elemente mit Bezug auf die Propellerachse radial verschieblich ist und wobei die Profile des Kurventrägers und des Reaktionskurventrägers so gestaltet sind, daß der Reaktionskurventräger über die beiden anderen Elemente jeweils blatteinstellwinkelabhängig ein dem ZentrifugaldrehmomeBt entgegengesetztes Ausgleichdrehmoment auf das betreffende Propellerblatt ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (30, 31) des Kurventrägers (21) und des Reaktionskurventrägers (20) als zueinander entgegengesetzt geneigt verlaufende Führungskulissen ausgebildet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurventräger (21) und der Reaktionskurveiiträger (20) als koaxiale Zylinder ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß e'er Kur enträger (21) mit dem betreffenden Propellerhlatt (2) verbunden und das Profilfolgeorgan (35) nur durch iie Führungskulissen geführt und ansonsten frei beweglich ist. J5

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Profile (30, 31) so gewählt ist, daß das jeweils auf das betreffende Propellerblatt (2) ausgeübte Ausgleichdrehmoment etwa gleich der Summe des Zentrifu- *o galdrehmoments und des aufgrund des Gasdruckes auf das Propellerblatt (2) wirkenden Drehmomentes ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Profile (30, 31) derart gewählt ist, daß das jeweils auf das Propelierblatt (2) ausgeübte Ausgleichdrehmoment etwas größer als das Zentrifugaldrehmoment ist, derart, daß das resultierende Moment das Propellerblatt (2) in Segelstellung zu drehen versucht.