DE3046209C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-PS 10 97 309 für die Verstellung der Laufradschaufeln von Schiffs­ schrauben bekannt. Derartige Verstelleinrichtungen werden auch für den Betrieb von Propellerpumpen verlangt, bei denen den Schiffsschrauben ähnliche Laufräder innerhalb eines Rohrmantels angeordnet sind. Hierzu sind die unterschiedlichsten Lösungen bekanntgeworden, die z. B. in die Pumpenwelle integrierte elektrische oder hydraulische Servomotoren vorsehen. Nachteilig bei diesen Ausführungs­ formen ist deren aufwendiger Aufbau, der im Wartungs- oder Reparaturfall sehr viel Montagezeit in Anspruch nimmt.

Eine andere mechanische Verstelleinrichtung zeigt die DE-PS 10 44 729, bei der mittels eines Planetengetriebes die Verstellung der Laufradschaufeln von Kreiselmaschinen erlangt wird. Durch den ständigen Verbund einzelner oder mehrerer Bauteile mit der rotierenden Antriebswelle unter­ liegen sie einem ständigen Verschleiß und erzeugen auch ein andauerndes Laufgeräusch. Als nachteilig sind auch die zwangsläufig vorhandenen höheren Reibungsverluste bzw. die auftretenden Schmierungsprobleme anzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende, geringe Bauhöhe aufweisende Verstell­ einrichtung für Laufradschaufeln von Kreiselarbeitsmaschinen zu entwickeln. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Einer der wesentlichen Vorteile der Konstruktion besteht darin, daß die für die Verstellung notwendigen Elemente um die aus Kupplungsflansch und Wellenschutzhülse bestehende bauliche Einheit herum angeordnet sind. Somit kann die sehr kompakte Verstelleinrichtung ohne große Schwierigkeiten auf den jeweiligen Wellenenden montiert werden. Spezielle Ausgestaltungen der Wellen entfallen somit. Für die Herstellung und vor allem für die Genauigkeit dieser Verstelleinrichtung ist es von wesentlicher Bedeutung, daß alle zu bearbeitenden Flächen in ihrer Lage auf die Wellenachse bezogen sind. Demnach können die rotierenden Paßflächen der Kupplung, der damit verbundenen Wellenschutzhülse sowie der rotierenden Teile des Traglagers in einer Aufspannung bearbeitet werden. Bei geringem Aufwand läßt sich somit ein Höchstmaß an Genauigkeit erreichen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Traglager Radiallager und Axiallager aufweist, wobei das Radiallager vor dem Axiallager zum Kupplungsflansch hin angeordnet ist und das Verstellagergehäuse das Traglager übergreift. Diese der Kompaktheit der Verstelleinrichtung dienende Ausgestaltung ermöglicht die Reduzierung der Bauhöhe auf ein Minimum. Das Verstellagergehäuse wird somit ähnlich wie ein Teleskoprohr in einer seiner Endlagen über das Traglager geschoben. Entsprechend den Raum­ verhältnissen am Einbauort kann für die Arbeitszylinder eine Einbaulage gewählt werden, die deren eventuellen Wechsel oder den Wechsel des Antriebsmotors unabhängig voneinander erlaubt. Diese Maßnahme stellt eine leichte Anpaßbarkeit der Arbeitszylinder an die jeweils gegebenen Einbauverhältnisse dar.

Um in vorteilhafter Weise einen wartungsfreien Betrieb zu ermöglichen, genügt es, für die Aufnahme der Dreh­ bewegungen staubgeschützte Wälzlager vorzusehen und für die Aufnahme der Axialbewegungen mit Buchsen versehene Kugelführungen in staubgeschützter Ausführung Anwendung finden zu lassen. Für den Fall der Anwendung von ölgeschmierten Gleitlagern sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das Verstellagergehäuse und das Traglager innerhalb eines flüssigkeitsdichten ein- oder mehrteiligen Gehäuses angeordnet sind. Diese Maßnahme erlaubt einen Betrieb innerhalb eines Ölbades und den Einsatz eines derartigen Verstellagers in staubiger Umgebung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Verstellagergehäuse kolbenförmig ausgebildet und innerhalb des ein- oder mehrteiligen Gehäuses als Arbeitskolben verschiebbar geführt ist. Auf diese Maßnahme kann bei besonders beengten Raumverhältnissen zurückgegriffen werden, wenn für außerhalb der Verstelleinrichtung angeordnete Arbeitszylinder kein Platz mehr gegeben ist.

Zur Aufnahme der vom Verstellagergehäuse auf die Arbeits­ zylinder ausgeübten Reaktionskräfte sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in Achsrichtung verlaufende, einstellbare zylindrische Stangen am Verstell­ lagergehäuse befestigt sind. Diese können aus handelsüblichem Rundmaterial hergestellt werden und erfordern im Verstellagergehäuse nur eine einfach anzubringende Bohrung und keine komplizierten Nut-Feder-Verbindungen. Und nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung führen in radialer Richtung angeordnete Vorsprünge das Verstellager­ gehäuse.

Weiterhin sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß bei senkrechter Anordnung der Welle zwischen der Wellenschutzhülse und der Welle ein Ölstaurohr angeordnet ist. Dieses Rohr, dessen oberste Kante sich immer über dem maximalen Ölstandsspiegel befindet, arbeitet berührungsfrei und ist somit ideal für den wartungsfreien Betrieb der Verstelleinrichtung geeignet. Aufwendig konstruierte und vor allem dem Verschleiß unterliegende Gleitring­ dichtungen oder Radialwellendichtringe würden in jedem Fall eine Unsicherheit bedeuten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1 eine auf einem Fundament mit einer senkrecht angeordneten Welle verbundene Verstell­ einrichtung und die

Fig. 2 eine schematische Darstellung von Antrieb, Verstelleinrichtung und Strömungsmaschine.

Die Fig. 1 zeigt, wie innerhalb der Welle 1 eine Verstellstange 2 verläuft, die am kupplungsseitigen Wellenende austritt und mit einem innerhalb eines Kupplungsflansches 3 befindlichen Joch 4 durch eine Mutter 5 verbunden ist. An den Kupplungsflansch 3 schließt eine mit ihm eine bauliche Einheit bildende Wellenschutz­ hülse 6 an, wobei das kupplungsferne Ende 7 der Wellenschutzhülse 6 in einem Traglager 8 fixiert ist. Dieses besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Axiallager 8.1 und einem Radial­ lager 8.2, wobei das Radiallager 8.2 vor dem Axiallager 8.1 und in Richtung zum Kupplungsflansch 3 hin angeordnet ist. Die Welle 1 ist mit einer Ringmutter 9 sowie mit Schrauben 10 lösbar mit dem Kupplungsflansch 3 verbunden. Alle auf die Welle 1 einwirkenden Kräfte werden somit zuverlässig auf das Traglager 8 übertragen.

Das Verstellagergehäuse 11 besteht aus einem auf der Wellen­ schutzhülse 6 nur in axialer Richtung beweglichen Stellhülse 12 sowie zwei damit verbundenen doppelt wirkenden axialen Gleit­ lagern 13. Die Stellhülse selbst wird an den soweit wie möglich auseinander liegenden Punkten X, Y auf der Wellenschutzhülse 6 geführt. Diese Maßnahme ermöglicht in einfacher Weise eine Synchronisation der Hubbewegungen der auf das Verstellager 11 einwirkenden Arbeitszylinder. Das Verstellagergehäuse 11 wird von der Stellhülse 12, den axialen Gleitlagern 13, den die Gleitlager aufnehmenden Deckel 14, 15 sowie den zwischen den Deckeln angeordneten Distanzstücken 16 gebildet, wobei den gemeinsamen Zusammenhalt Schrauben 17 sicherstellen. Eine in der Stellhülse 12 eingelassene Längsnut 18 übernimmt in Verbindung mit einer in der Wellenschutzhülse 6 eingelassenen Paßfeder 19 die Drehbewegung von der Welle 1. Es ist auch ohne weiteres möglich, andere Lagerarten, z. B. Wälzlager, Anwendung finden zu lassen.

Das Traglager 8 ist mit Schrauben 20 auf einem Lagerboden 21 befestigt, der hier weiterhin einen das Verstellagergehäuse 11 flüssigkeitsdicht umhüllenden Gehäusemantel 22 trägt. Den Abschluß des Gehäuses bildet ein Gehäusedeckel 23, wobei Zuganker 24 den Zusammenhalt zwischen Lagerboden 21, Gehäusemantel 22 und Gehäusedeckel 23 herstellen. In diesem Ausführungsbeispiel sind auf dem Gehäusedeckel 23 die Verschiebung des Verstellager­ gehäuses 11 bewirkende Arbeitszylinder 25 angeordnet; sie können aber auch ohne weiteres auf dem Lagerboden 21 befestigt sein. Dieser trägt auch noch zylindrische Stangen 26, die in Bohrungen des Verstellagers 11 eingreifen, dieses führen und die nach der Montage mittels der Schrauben 27 arretiert werden. Sie nehmen die im Verstellagergehäuse 11 aufgrund der Reibung entstehenden Umfangskräfte auf und entlasten somit die Kolbenstangen 28 der Arbeitszylinder 25 von dem Einfluß der Biegemomente. Beschädigungen der Kolbenstangendichtung werden somit vermieden. Der Gehäuse­ deckel 23 hält noch einen Zwischenflansch 29, an dem eine aus Montagegründen absenkbare bzw. verschiebbare Laterne 30 mit Schrauben 31 befestigt ist. Die Laterne 30 ist gleichzeitig mit Schrauben 32 mit einem gestrichelt dargestellten Antriebsmotor 33 verbunden. Die so gebildete, vollständig geschlossene Laterne ist in ihrem Aufbau sehr steif, wirkt damit der Entstehung von Schwingungen entgegen und nimmt die vom Antriebsmotor 33 erzeugten Reaktionskräfte und dessen Gewicht auf. Zwischen Antriebsmotor 33 und dem Zwischenflansch 29 angeordnete, am Zwischenflansch befestigte Stützen 34 dienen der Auflage des Antriebsmotors 33 bei abgesenkter Laterne 30. Ein nur schematisch und gestrichelt eingezeichnetes Fundament 41 übernimmt vom Lagerboden 21 die auf die Verstelleinrichtung einwirkenden Kräfte und leitet diese ab.

Am Lagerboden 21 ist weiterhin noch ein die Welle 1 umgebendes und innerhalb der Wellenschutzhülse 6 verlaufendes Ölstaurohr 35 dichtend befestigt. Seine axiale Länge überragt den bis zur Marke A reichenden Ölstand innerhalb der Gehäuseteile 21, 22, 23. Somit kann auf die Verschleiß unterliegenden Gleitringdichtungen bzw. Radialwellendichtungen verzichtet werden. Lediglich Staub­ schutzfunktion hat das Abdeckrohr 38, welches am Kupplungs­ flansch 3 befestigt ist und in den Gehäusedeckel 23 hineinragt. Dies dient zum Sauberhalten der Gleitbahn für die Stellhülse 12.

Die Wirkungsweise der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist wie folgt: Die Arbeitszylinder 25 verschieben das Verstellager­ gehäuse 11 auf der mit dem Kupplungsflansch 3 eine bauliche Einheit bildenden Wellenschutzhülse 6 in axialer Richtung. Die mit dem Verstellagergehäuse 11 zusammenwirkende Stellhülse 12 weist an ihrem kupplungsseitigen Ende mehrere axial verlaufende Joch­ stangen 36 auf, die durch Bohrungen in das Innere des Kupplungs­ flansches 3 geführt und durch Muttern 37 mit dem Joch 4 verbunden sind. Das Joch überträgt die Axialbewegung auf die Verstellstange 2 und damit auf einen hier nicht dargestellten Verstellpropeller einer Strömungsmaschine.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Verstelleinrichtung und deren Anordnung zwischen dem Antriebsmotor 33 und einem Verstellpropeller 40. Das Verstellagergehäuse 11, insbesondere die Stellhülse 12, sind hier so ausgebildet, daß die Axiallager 13 das Traglager 8 übergreifen. Somit kann die axiale Bauhöhe auf ein Minimum reduziert werden. Es ist hier leicht zu erkennen, daß die gesamte Verstelleinrichtung um den Kupplungsflansch 3, die damit verbundene Wellenschutzhülse 6 und das Traglager 8 herum angeordnet ist und daß diese gesamte Einheit bei der Montage ohne Schwierigkeit auf die bereits montierte Welle 2 geschoben und dort befestigt werden kann. Die Verbindung des Antriebsmotors 33 mit der Verstelleinrichtung kann durch einfaches Aufsetzen und Verschrauben erfolgen.

Claims (6)

1. Verstelleinrichtung zur Verschiebung einer innerhalb einer Antriebswelle angeordneten Verstellstange für die Verstellung der Laufradschaufeln von Strömungs­ maschinen für flüssige Arbeitsmittel, wobei die Antriebswelle mindestens eine, mit einem Hohlraum versehene Flanschkupplung aufweist, die Verstellung mittels stillstehenden, außerhalb der Antriebswelle sowie in deren Längsrichtung angeordneten Arbeits­ zylindern erfolgt, welche auf ein Verstellagergehäuse einwirken und daran angebrachte Jochstangen in den Innenraum der Flanschkupplung hineinragen und mit einem im Innenraum angeordneten, an der Verstellstange befestigten Joch verbunden sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der von den Jochstangen (36) durchdrungene Kupplungsflansch (3) und eine daran anschließende Wellenschutzhülse (6) eine drehfest mit der Antriebswelle (1) verbundene bauliche Einheit bildet, daß das dem Kupplungsflansch (3) gegenüberliegende Ende (7) der Wellenschutzhülse (6) in einem Axial- und/oder Radialkräfte aufnehmenden Traglager (8) drehbar gelagert ist, daß das auf der Wellenschutzhülse (6) axial verschiebbare Verstellagergehäuse (11) zwischen dem Kupplungsflansch (3) und dem Traglager (8) angeordnet ist und daß die Arbeitszylinder (25) im Bereich zwischen dem Kupplungsflansch (3) und dem Verstellagergehäuse (11) und/oder zwischen dem Verstellagergehäuse (11) und dem Traglager (8) angeordnet sind.

2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Traglager (8) Radiallager (8.2) und Axiallager (8.1) aufweist, wobei das Radiallager (8.2) vor dem Axiallager (8.1) zum Kupplungsflansch (3) hin angeordnet ist und das Verstellagergehäuse (11) das Traglager (8) übergreift.

3. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellagergehäuse (11) und das Traglager (8) innerhalb eines flüssigkeitsdichten ein- oder mehrteiligen Gehäuses (21, 22, 23) angeordnet sind.

4. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellagergehäuse (11) kolbenförmig ausgebildet und innerhalb des ein- oder mehrteiligen Gehäuses (21, 22, 23) als Arbeitskolben verschiebbar geführt ist.

5. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Achsrichtung verlaufende, einstellbare zylindrische Stangen (26) am Verstellager­ gehäuse (11) befestigt sind.

6. Verstelleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter Anordnung der Welle (1) zwischen der Wellenschutzhülse (6) und der Welle (1) ein Ölstaurohr (35) angeordnet ist.