DE2458061A1

DE2458061A1 - Vorrichtung zur veraenderung des einstellwinkels von rotorblaettern mit verschiedener geschwindigkeit

Info

Publication number: DE2458061A1
Application number: DE19742458061
Authority: DE
Inventors: Merritt Benton Andrews
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1975-10-09
Also published as: GB1492390A; US3876334A; FR2266630A1; FR2266630B3

Description

j Die Erfindung bezieht sich auf einstellbare Rotorblätter eines ', ummantelten Vortriebsgebläses und insbesondere auf eine Vorrich-I tung zur Veränderung des Einstellwinkels der Rotorblätter mit verschiedener Geschwindigkeit. · I

! Für einen Rotor mit einstellbaren Rotorblättern ist es seit jeher i erwünscht den Einstellwinkel der Rotorblätter mit verschiedener : I Geschwindigkeit zu ändern. Die Veränderung des Einstellwinkels j

j der Rotorblätter mit verschiedener Geschwindigkeit gestattet

eine schnelle Umkehrung bei einer minimalen Leistungszuführung ' für die Einstellwinkelveränderung. Dadurch erhält man eine kleine-I re Antriebsvorrichtung und dementsprechend eine verminderte Wärmei entwicklung sowie ein geringes Gewicht und ein kleineres Einbauj volumen. Zum Erreichen dieses Zieles werden in üblichen Rotorblatt-■ verStellvorrichtungen nichtlineare Nocken in der Haube der Be-

ί ; tätigungsvorrichtung verwendet. Neuzeitlichere Betätigungsvorrich-

; tungen beruhen auf der Anwendung eines Joches durch Befestigung ι eines Rollenzapfens an dem Rotorblatt. Bei dieser Anordnung verändert sich der effektive Hebelarm des Rollenzapfens im wesentlichen umgekehrt mit der Blattmomentreaktion, so dass man bei konstan ter Antriebsleistung eine verschiedenartige Bewegungsgeschwindigkeit der Rotorblätter, erhält. Bei anderen bekannten Anordnungen

S09841/0199

wird der Querschnitt der Betätigungsvorrichtung vermindert zum Verkleinern des Anstellwinkels. Dadurch erhält man verschiedene Bewegungen der Rotorblätter beim Vergrössern des Anstellwinkels. Obschon es sich dabei nicht um eine typische sinusförmige Rotorblattmomentreaktion, wie bei der Ausführung mit dem Nocken und dem Joch handelt, kann aber ein bestimmter Vorteil erreicht werden.

'Diese besonderen Merkmale, d.h. Veränderung des Einstellwinkels ^:der Rotorblätter mit verschiedener Geschwindigkeit kann besonders vorteilhaft sein für ein Vortriebsgebläse, welches unter der

TM
I Bezeichnung Q-Fan ^on der Hamilton Standard Division der United Aircraft Corporation hergestellt wird. Eine Beschreibung eines ,solchen Vortriebsgebläses kann aus der U.S. Patentschrift 3.747.343 ientnommen werden. ί

:Diese Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem j Rotor wobei die Rotorblätter einen Ausfüllungsgrad grosser als 1 j haben, d.h. wobei die nebeneinander liegenden Rotorblätter einander berühren würden falls man sie gleichzeitig durch die Nullstellung bewegenwürde. Dementsprechend ist die übliche Einstell- ;winkelumkehrung bei solchen Rotorblättern nicht möglich. _:

;Erfindungsgemäss wird dieses Problem unter Beibehaltung der oben .erwähnten Vorteile dadurch gelöst, dass der Einstellwinkel jedes izweiten Rotorblattes zeitlich nach dem Einstellwinkel der benach-

:barten Rotorblätter umgekehrt wird. Dementsprechend lässt sich 'die Umkehrung durch die Nullstellung bei Rotorblättern deren ;Ausfüllungsgrad grosser als 1 ist durchführen. Die Erfindung betrifft eine einfache Vorrichtung, welche eine kleine Antriebsleistung sowie ein geringes Einbauvolumen benötigt zur Veränderung 'des Einstellwinkels von Rotorblätter mit verschiedener Geschwindig-

Entsprechend der Erfindung hat die Vorrichtung zur Veränderung

.des Einstellwinkels von Rotorblättern mit verschiedener Geschwindigkeit ein drehbares Ringrad mit einer vorbestimmten wellenähnlichen Form, welches mit nicht kreisförmigen Zahnsegmenten kämmt zur Rotation der Rotorblätter um ihre Einstellwinkelachse.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben , es

509841/0 199

— ο —

zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, zur scheraatischen Darstellung der Erfindung.

Figur 2A eine projizierte Darstellung der nebeneinander liegenden kotorblätter in Startstellung. ;

Figur 2B eine projizierte Darstellung der nebeneinander liegenden Rotorblätter während dem Übergang vom positiven zum negativen

Einstellwinkel. ' '

i -■'■'"' ;

Figur 2C eine projizierte Darstellung der nebeneinander liegenden ¹ Rotorblätter in Umkehrstellung mit negativem Einstellwinkel.

; I

ΊIn den Figuren 1, 2A, 2B und 2C ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Vortriebsgebläse entsprechend

j t

der U.S. Patentschrift 3.747.343 dargestellt. Das erwähnte ·;

TM
ιQ-Fan Gebläse hat mehrere Gebläserotorblätter,die in Umfangs-• richtung an einer Nabe für eine Einstellwinkelveränderung gelagert j sind. Entsprechend dieser Erfindung kann jede bekannte Ausführung ;eines rotierenden Betätigers verwendet werden zur Veränderung des . Einstellwinkels. Obschon viele solche rotierende Betätiger zur > ,Veränderung des Einstellwinkels bekannt sind, eignet sich die Ausführung entsprechend der US Anmeldung 334.334 vom 21.Februar 1973 insbesondere zur Anwendung bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel, ^!Wie schematisch in Figur 1 dargestellt ist, ist der Schaft oder

die Wurzel 10 des Gebiäserotorblattes 12 drehbar für eine Bewegung ^;um die Achse 14 zur Einstellwinkelveränderung in der drehenden ■Nabe 16 in geeigneter Weise gelagert. Entsprechend der Erfindung ist ein nicht kreisförmiges Zahnsegment 18 am Schaft· 10 in geeigneter Weise befestigt und kämmt mit dem Ringrad 20. Das Ringrad 20 ■ist am rotierenden Betätiger (nicht dargestellt) befestigt und \ wird im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn in Bezug auf die Zahnsegmente 18 bewegt zur Veränderung des Einstellwinkels der Rotorblätter.

Der Radius des Zahnsegmentes 18 nimmt in Bezug auf die Einstellwinkelachse in radialer Richtung zu bzw. ab. Dadurch erhält man bei einer Bewegung des Ringrades 20 mit konstanter Geschwindigkeit eine sich verändernde Bewegung der Rotorblätter um die' Einstellwinkelachse. Die Fläche 22 des Ringrades 20, welche komplementär

'509841/0199

zur Form der nicht kreisförmigen Zahnsegmente 18 ausgebildet ist

gewährleistet, dass die zugeordneten Zähne immer in Eingriff sind.

Die Fläche 22 ist, in einer Ebene quer zur Achse 24 betrachtet, wellenähnlich oder sinusförmig.

Der Zusammenhang von benachbarten Rotorblättern ist am besten in ' den Figuren 2A, 2B und 2C veranschaulicht worin eine Bewegung ,aus der Startstellung (Figur 2A) durch die Nullstellung (Figur 2B) ι in die Umkehrstellung (Figur 2C) dargestellt ist. Bei Betrachtung

i I

:der Figur 2 kann man erkennen, dass der kleinste Radius des nicht

1 I

'kreisförmigen Zahnsegmentes 18 dem höchsten Punkt des Ringrades

_i [

,20 zugeordnet ist. Da der Eingriffspunkt der Zahnsegmente benachbarter Rotorblätter mit dem Ringrad sich in verschiedenem Abstand j vor. der Einstellwinkelachse befindet ergibt sich eine verschiedene ^!Bewegungsgeschwindigkeit der benachbarten Blätter bei Veränderung ,des Einstellwinkels. Dementsprechend bewegen sich benachbarte ', \Blätter zu verschiedenem Zeitpunkt durch die Nullstellung wodurch 'bei Rotorblättern mit einem Ausfüllungsgrad grosser als 1 eine Be- ;rührung der Blattvorderkanten mit den Blatthinterkanten (Figur 2B) 'verhindert wird. Zwischen den in der Figur 2 eingezeichneten Winkeln

! 2

!besteht folgender Zusammenhang: B¹ und B sind nicht gleich jedoch 'ist o(' gleich O^ und·©¹ gleich-^. Es sei noch erwähnt, dass 'der Erfindungsgedanke nur anzuwenden ist falls eine gerade Blatt- ;zahl vorliegt. j

!Bei einem Ausfallen der Betätigungsvorrichtung zur Veränderung des Blatteinstellwinkels bewegen sich die Rotorblätter auf unerwünschte Weise in Richtung zur Nullstellung und dadurch tritt bei den bekannten Ausführungen- eine Überdrehzahl auf. Entsprechend ■ einem weiteren Vorteil der Erfindung ist diese Überdrehzahl da-I durch begrenzt, dass die Hälfte der Rotorblätter ein Drehmoment im Uhrzeigersinn und die andere Hälfte der Rotorblätter ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn erzeugt. Der Erfindungsgedanke kann ¹ natürlich auch dann angewandt werden, falls der Ausfüllungsgrad der Rotorblätter kleiner als 1 ist.

Die Erfindung schafft dementsprechend eine einfache Vorrichtung zur Veränderung des Einstellwinkels von benachbarten Gebläserotorblättern mit verschiedener Geschwindigkeit. Die nicht kreisförmigen Zahnsegmente an dem Schaft eines jeden Rotorblattes kämmen mit einem gemeinsamen mit Zahnrampen versehenem Ringrad, das von

509841/0199

einem rotierenden Betätiger angetrieben wird. Eine konstante Bewegungsgeschwindigkeit des Ringrades bewirkt eine verschiedene Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter in einfacherer und zuverlässiger Art und Weise. i

5 09 8 41/0 199

Claims

( IJ Vorrichtung zur Veränderung des Einstellwinkels von in einer drehbaren Nabe gelagerten Rotorblättern, mit einem Betätiger zur Veränderung des Einstellwinkels der Rotorblätter,dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (18,20) vorgesehen ist, um ,den Einstellwinkel benachbarter Rotorblätter (12) mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu verändern.

,2. Vorrichtung zur Veränderung des Einstellwinkels von Rotorblättern, dadurch gekennzeichnet, dass der Betatiger an einem Ringrad ι

(20) mit ungleichförmiger Fläche befestigt ist, dass an jedem Rotorblatt (12) ein nicht kreisförmiges Zahnsegment (18) vorgesehen j ist, welches mit in der ungleichförmigen Fläche des Ringrades 'ausgebildeten Verzahnungen (22) kämmt und dass der Eingriffspunkt :der nicht kreisförmigen Zahnsegmente der Rotorblätter mit dem Ring- ;rad abwechselnd den gleichen Abstand von einer senkrecht zur Drehachse (24) des Ringrades stehenden und durch die Drehachsen der j nicht kreisförmigen Zahnsegmente verlaufenden Querebene hat.

•3. Vorrichtung zur Veränderung des Einstellwinkels von Rotorblät- !tern nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die ungleiche !Fläche des Ringrades (20) sinusförmig ist.

509841/0199

Leerseite