DE3318165A1

DE3318165A1 - Leitschaufel-verstellvorrichtung fuer die vordrallregelung von kreiselmaschinen

Info

Publication number: DE3318165A1
Application number: DE19833318165
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 6203 Hochheim Oertel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: OERTEL, RUDOLF, DIPL.-ING., 6203 HOCHHEIM, DE
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1984-11-22
Also published as: DE3318165C2

Description

M.A.N. Maschinen Fabrik Augsburg-Nürnborg 3318165

Aktiengesellschaft /l,

Nürnberg, 05. Mai 198 3

Leitschaufel-Verstellvorrichtung für die Vordrallregelung von Kreiselmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitschaufel-Verstellvorrichtung für die Vordrallregelung von Kreiselmaschinen, bei denen im Ansaugkanal um Achsen senkrecht zur Strömungsrichtung drehbar angeordnete Leitschaufeln vorgesehen sind und diese über einen Antrieb und einen zwischengeschalteten Stellmechanismus verdrehbar sind.

Es ist bekannt, Kreiselmaschinen mit Leitschaufeln zur Änderung der Fördercharakteristik auszustatten. Zu diesem Zwek wird bei diesen Kreiselmaschinne mit Leitschaufelverstellung Antrieb und Getriebevorgelege ganz oder teilweise am Außenteil der Pumpe angeordnet. Bedingt dadurch wird diese Verstellvorrichtung bei Pumpen mit ausziehbaren Lauf- und Leitwerk zur Wartung der Pumpe nicht mit ausgezogen.

Es ist ferner bekannt, Antriebe, auch "Hydraulikantriebe und Feststellbremse sowie Getriebevorgelege in der Lauf- und Leitapparatnabe unterzubringen, um so bei ausziehbaren Pumpen alles warten zu können. Die dabei vorgesehenen Getriebevorgelege (Kegelräder) sowie die Notwendigkeit, alle Schaufeln festzubremsen ergaben nicht die notwendige Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Außerdem war der Platzbedarf für diese Lösung zu groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmechanismus für den Leitapparat von Kreiselmaschinen so fortzubilden, daß durch Integration des Stellmechanismus in den Leitapparat die Wartung erleichtert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe zum einen durch die dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 zu entnehmenden Merkmale gelöst.

Durch Integralion des Stellmechanismus in die Statornabe kann der S t.ellmechanismus zusammen mit dieser als geschlossener Einheit ausgebaut und gewartet werden. Dadurch wird die Wartung übersichtlicher ^unc* natürlich zeitsparender.

Zum anderen wird die gleiche Aufgabe durch die dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 zu entnehmenden Merkmale gelöst.

Gegenüber einer Lösung des Antriebes der Leitschaufelverstellung mit Elektro- oder Hydraulikmotor bietet der Kolbenantrieb eine raumsparende, kostengünstig auszuführende und zudem nahezu verschleißfreie Lösung.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Hydraulikpumpe aus kegelförmigen Segmenten eines Bremskörpers gebildet wird, daß der Bremskörper durch eine Tellerfeder belastbar ist, und daß dabei der Bremskörper auf der der Tellerfeder abgewandten Seite mit einem gleichfalls kegelig ausgebildeten Widerlager in Verbindung steht, wobei das Widerlager auf seiner Unterseite mit einem Arbeitskolben zusammenwirkt, welcher über eine Bohrung durch Parallelschaltung derselben mit der Druckleitung und der Hydraulikleitung von Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

Dadurch wird die nachträgliche Verstellung der Leitschaufel bei hydraulischer Betätigung durch unvermeidbare Lechverluste zuverlässig vermieden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist darin zu sehen, daß der elektrische- oder hydraulische Stellmotor bzw. der Hydraulikkolben oder der Druckraum über Tragrippen ihre Energiezufuhr erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel eiens Stellmechanismus für die Verstellung der Leitschaufeln an Kreiselmaschinen halbaxialer Bauart kann den Zeichnungen entnommen werden. Es zeigen:

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Fig. 1 Schnitt durch einen Leitapparat mit Stellmechanismus in einer Statornabe und hydraulischem Kolbenantrieb desselben

Fig. 2 Schnitt durch einen Leitapparat mit Stellmechanismus in der Statornabe und Antrieb desselben mittels eines elektrischen- oder hydraulischen Stellmotors

Einen Längsschnitt durch einen Leitapparat 1 zeigt Fig. 1. Der Stellmechanismus für die im Leitapparat 1 einerseits und in einer Statornabe 2 andererseits gelagerten Leitschaufeln 3 ist vollkommen in die durch Tragrippen 4 im Gehäuse des Leitapparates 1 zentrierte Statornabe 2 integriert. Der Antrieb des Stellmechanismus erfolgt durch einen Hydraulikkolben 5 für die Aufwärtsbewegung und für die Abwärtsbewegung über einen Druckraum 6. Der Druckraum 6 wird dabei von einer Spindelmutter 7 zentrisch und über eine Führungsstange 8 von oben ebenfalls zentrisch aber zugleich dichtend umschlossen. Dem Hydraulikkolben 5 wird dabei für die Aufwärtsbewegung Druckflüssigkeit über eine Hydraulikleitung 9 zugeführt, während die Druckflüssigkeit für die Abwärtsbewegung dem Druckraum 6 über eine zentrische Bohrung 10 im Hydraulikkolben 7 und einer darin gleitend und dichtend geführten Druckleitung 11 zugeführt wird. Vorteilhafterweise können Hydraulikleitung 9 und Druckleitung 11 über die hohle Tragrippe 4 nach außen geführt werden. Die durch Hydraulikkolben 5 und Druckraum 6 axial verschiebbare Spindelmutter wird durch endseits angeordnete Nutprofile 12a, 12b in der Statornabe 2 gegen Verdrehung gesichert axial geführt. Die Spindelmutter 7 weist Gewindegänge 13 von hoher Steigung auf, in welche eine Gegenmutter 14 eingreift, welche drehfest mit einem Drehteller 15 verbunden ist. Die aus Gegenmutter

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und Drehteller 15 bestehende Einheit ist radial und axial über Führungselemente 16a, 16b; bzw. 17a, 17b im Statorgehäuse 2 gegen Verschiebung gesichert. Der Drehteller 15 weist auf seiner Unterseite schalbenschwanzförmige, radial verlaufende Kulissenführungen 18 auf, in welchen Kulissensteine 19 gleitend geführt sind. Mit den Kulissensteinen 4 wiederum sind über Kugelgelenke 20 Schwenkbolzen 21 verbunden, welche gleitend in Schwenkbuchsen 22 geführt sind, wobei die Schwenkbolzen 21 bei einer Drehung des Drehtellers 15 die Schwenkbuchsen 22 und damit die über Vielnutprofil 23 mit diesen drehfest verbundenen Leitschaufeln 3 verdrehen. Die Drehung des Drehtellers 15 wird von dem oben erwähnten Hydraulikkolben ausgelöst, welcher mit der Spindelmutter 7 fest verbunden ist, und diese nach oben schiebt. Da diese gegen Verdrehung gesichert ist, wird die in die Gewindegänge 13 eingreifende Gegenmutter 14 zur Verdrehung veranlaßt und diese gibt die Drehung in der oben geschilderten Weise an die Leitschaufeln 3 weiter. Die Leitschaufeln 3 sind im Gehäuse des Leitapparates 1 und in der Statornabe 2 drehbar gelagert. Zur Anzeige des Drehwinkeis der Leitschaufeln 3 kann eine Achse 24 der Leitschaufeln 3 mit einem Drehwinkel-Meßumformer 25 verbunden sein.

Bei der Abwärtsbewegung der Spindelmutter 7 verläuft der gesamte .Drehvorgang in der am Aufwärtsvorgang geschilderten Weise, jedoch in umgekehrter Richtung-Dabei wirkt die innen zylindrisch ausgebohrte Spindelmutter 7 selbst als Kolben, der Kolbenraum (Druckraum 6) wird nach oben durch die Führungsstange 8

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abgedichtet, so daß die über die zentrische Bohrung 10 im Hydraulikkolben 5 und die Druckleitung 11 zugeführte Druckflüssigkeit die Spindelmutter 7 axial nach unten bewegt und dabei den Drehteller 15 über die Gegenmutter 14 zur Drehung veranlaßt.

Zur Abdichtung der Statornabe 2 gegenüber einer rotierenden Laufradnabe 26 sind Dichtugnselemente 27a, 27b vorgesehen.

Da die Spindelmutter 7 hohe Steigung aufweist, kann nicht mit Selbsthemmung gerechnet werden, vielmehr soll durch diese die axiale Bewegung derselben in eine Drehbewegung des Drehtellers 15 umgewandelt werden. Nach erfolgter Verstellung der Leitschaufeln 3 wäre nun deren Bestreben sich wieder zu verdrehen. Der Hydraulikkolben 5 würde dies zwar nach Abschluß der Hydraulikleitung 9 und der Druckleitung 11 verhindern, da die eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit inkompressibel ist, jedoch wären über längeren Zeitraum Schaufelverstellungen als Folge von Leckagen nicht mit der gebotenen Sicherheit auszuschließen.

Aus diesem Grund wird im Bereich des freien unteren Endes des Hydraulikkolbens 5 eine Hydraulikbremse 5a vorgesehen. Sie besteht aus einem aus Segmenten aufgebauten und nach unten zu kegelig auslaufenden Bremskörper 5b, welcher mit einem ebenfalls kegelig gestalteten Widerlager 5c zusammenarbeitet, wobei im Ruhezustand die Segmente des Bremskörpers 5b durch eine Tellerfeder 5d oder dergleichen infolge seiner kegeligen Ausbildung radial nach innen gegen den Hydraulikkolten 5 gepreßt werden und diesen arretieren.

Während der kurzen Zeiträume der Schaufelverstellung wird die Druckwirkung der Tellerfeder 5d durch einen Arbeitskolben 5c aufgehoben, welcher über eine Bohrung 5f gleichzeitig mit dem HydraulikkoLben 5 mit Druck-

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flüssigkeit beaufschlagt wird, so daß sich die Hydraulikbremse 5a löst und die Axialbewegung des Hydraulikkolbens 5 freigibt.

Einen alternativen Antrieb des Stellmechanismus zeigt Fig. 2.. Hier wird der Antrieb durch einen elektrischen- oder auch hydraulischen Stellmotor bewirkt. Der gesamte Stellmechanismus ist mit Ausnahme einer mit dem Stellmotor 28 über eine Kupplung 29 verbundenen Zugspindel 30 der gleiche wie der unter Fig. 1 beschriebene. Die Zugspindel _r^ 30 wird zentrisch in der Spindelmutter 7 geführt und bewegt über ihr Außengewinde axial die mit Innengewinde versehene Spindelmutter 7.

Zur Verstärkung der Selbsthemmungskräfte der Zugspindel 30 kann zwischen dem Stellmotor 28 und der Kupplung 29 zur Zugspindel 30 eine Bremse 31 vorgesehen werden.

Die Versorgungsleitungen 32 zu dem elektrisch- oder hydraulisch wirkenden Stellmotor 28 können vorteilhafterweise wie bereits in der unter Fig. 1 beschriebenen Version durch die hohlen Tragrippen 4 **^s' von der Statornabe 2 nach außen geführt werden.

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Claims

M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg 331816b Aktiengesellschaft

Nürnberg, 05. Mai 1983 Patentansprüche

M-^Leitschaufel-Verstellvorrichtung für die Vordrall-— regelung von Kreiselmaschinen, bei denen im Ansaugkanal um Achsen senkrecht zur Strörnungsrichtung drehbar angeordnete Leitschaufeln vorgesehen sind und diese über einen Antrieb und einen zwischengeschalteten Stellmechanismus verdrehbar sind,

^ dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmechanismus

aus einer Spindelmutter (7) hoher Steigung gebildet wird, welche über endseitig angebrachte Nutprofile (12a, 12b) in einer umgebenden Statornabe (2) verdrehsicher aber axial beweglich geführt ist, daß die Spindelmutter (7) in Mittelstellung ebenfalls in ihrer Mitte mit einer Gegenmutter (14) im Eingriff steht, welche wiederum mit einem Drehteller (I5) verbunden ist, daß der Drehteller (I5) dabei in der Statornabe (2) axial und radial mittels Pührungselementen (17a, 17b) bzw. (I6a, I6b) geführt ist und je Leitschaufel (3) eine schwalbenschwanzförmige, radial

•^ · ausgerichtete Kulissenführung (l8) aufweist,

welche Kulissensteine (I9) aufnimmt, die ihrerseits über ein Kugelgelenk (20) mit Schwenkbolzen (21) verbunden sind, wobei diese in Schwenkbuchsen (22) gleitend geführt sind, daß diese Schwenkbuchsen

(22) auf den Achsen (24) der Leitschaufeln (3) in der Statornabe (2) drehbar gelagert sind, wobei sie mit den Achsen (24) über ein Vielnutprofil

(23) drehfest verbunden sind, und daß die Spindelmutter (7) über eine in ihrem Inneren konzentrisch angeordnete, radial und axial in der Statornabe (2)

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und der Spinde !.mutter (7) geführten Zugspindel (30) in axialer Richtung verschiebbar ist, und daß der Antrieb der Zugspindel (30) über einen unmittelbar unterhalb des Stellmechanismus in der Statornabe (2) angeordneten elektrischen- oder hydraulischen Stellmotor (28) erfolgt, welcher wahlweise mit einer Bremse 31 kombiniert ist.
2. Leitschaufel-Verstellvorrichtung für die Vordrallregelung von Kreiselmaschinen, bei denen im Ansaugkanal um Achsen senkrecht zur Strömungsrichtung drehbar angeordnete Leitschaufeln vorgesehen sind und diese über einen Antrieb und einen zwischengeschalteten Stellmechanismus verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmechanismus aus einer Spindelmutter (7) hoher Steigung gebildet wird, welche über endseitig angebrachte Nutprofile (12a, 12b) in einer umgebenden Statornabe (2) verdrehsicher aber axial beweglich geführt 1st, daß die Spindelmutter (7) in Mittelstellung ebenfalls in ihrer Mitte mit einer Gegenmutter (14) im Eingriff steht, welche wiederum mit einem Drehteller (15) verbunden ist, daß der Drehteller (15) dabei in der Statornabe (2) axial und radial mittels Führungselementen (17a, 17b) bzw. (l6a, l6b) geführt ist und je Leitschaufel (5) eine schwalbenschwanzförmige, radial ausgerichtete Kulissenführung (18) aufweist, welche Kulissensteine (19) aufnimmt, die ihrerseits über ein Kugelgelenk (20) mit Schwenkbolzen (21) verbunden sind, wobei diese in Schwenkbuchsen (22) gleitend geführt sind, daß diese Schwenkbuchsen (22) auf den Achsen (24) der Leitschaufeln (3) in der Statornabe (2) drehbar gelagert sind, wobei sie mit den Achsen (24) über ein Vielnutprofil (25) drehfest verbunden sind, und daß die Spindelmutter (7) ihre Aufwärtsbe-

wegung durch einen mit ihrer Unterseite konzentrisch verbundenen Hydraulikkolben (5) erhält, welcher in einem, im unteren Teil der Statornabe (2) angeordneten Hydraulikzylinder (5a) geführt ist, und daß die Abwärtsbewegung von einem Druckraum (6) ausgeht, welcher von der in ihrem Inneren als Zylinder ausgebildeten Spindelmutter (7) und einer dazu konzentrischen Führungsstange (8) umschlossen wird, daß der Druckraum (6) über eine im Hydraulikkolben (5) vorgesehene zentrische Bohrung (10) und einer darin dichtend geführten Druckleitung (11) mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar . ist , und daß der Hydraulikkolben (5) mittels einer Hydraulikbremse (5a) arretierbar ist.
3. Leitschaufel-Verstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikbremse 5a aus kegelförmigen Segmenten eines Bremskörpers 5b gebildet wird, daß der Bremskörper 5b durch eine Tellerfeder 5d belastbar ist, und daß dabei der Bremskörper 5b auf der der Tellerfeder abgewandten Seite mit einem gleichfalls kegelig ausgebildeten Widerlager 5c in Verbindung steht, wobei das Widerlager auf seiner Unterseite mit einem Arbeitskolben 5b zusammenwirkt, welcher

über eine Bohrung 5f durch Parallelschaltung derselben rrit der Druckleitung und der Hydraulikleitung 9 von Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.
4. Leitschaufel-Verstellvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische- oder hydraulische Stellmotor (28) bzw ο der Hydraulikkolben (5) oder der Druckraum (6) über Tragrippen (4) ihre Energiezufuhr erhalten.

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