DE3426967A1 - Stroemungsmaschine - Google Patents

Description

Anmelder: Balcke-Dürr AG₅ Hornberger Str. 2, 4030 Ratingen

Strömungsmas chine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmaschine, insbesondere eine hydraulische Propellerpumpe, mit verstellbaren Schaufeln und mit einer Verstelleinrichtung, mittels welcher über ein Getriebe und eine Verstellwelle der Anströmwinkel der Schaufeln einstellbar ist.

Bei derartigen Strömungsmaschinen kann bekanntlich durch entsprechende Einstellung des Anströmwinkels der Schaufeln eine Anpassung an die jeweiligen betrieblichen Anforderungen vorgenommen werden. Dies gilt sowohl bei Antriebsmaschinen, genannt seien hier beispielshaft hydraulische Turbinen, als auch bei Arbeitsmaschinen, wie insbesondere hydraulischen Propellerpumpen, Ventilatoren oder Gebläsen. So kann bei hydraulischen Propellerpumpen durch Verstellung der Schaufeln beispielsweise die Fördermenge von ca. 10 bis l40 Prozent stufenlos verändert werden. Das Anfahren der Maschine gegen eine Rückschlagklappe erfolgt bei geschlossenen Schaufeln stoßfrei. Auch können ohne Schwierigkeiten Druckstöße beim Anfahren vermieden werden. Aus solchen und ähnlichen für den praktischen Betrieb bedeutsamen Gründen erhalten Strömungsmaschinen mit verstellbaren Schaufeln eine immer größere Bedeutung, doch genügen die bisher bekannt gewordenen Verstelleinrichtungen nicht den Anforderungen im Hinblick auf kostengünstigen Aufbau, geringes Gewicht, geringes Bauvolumen und einfache Konstruktion.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art mit einem geringen konstruktiven Aufwand dahingehend zu verbessern, daß bei einem geringen Gewicht- und Platzbedarf eine funktionsgerechte Verstellung der Schaufeln durchführbar ist. Das Getriebe soll mit einem geringen Mοntageaufwand mit dem Gehäuse der Strömungsmaschine verbindbar sein, wobei insbesondere zu Wartungszwecken oder Reparaturarbeiten das Getriebe auch in einfacher Weise zugänglich sein soll. Ferner sollen diese Verstelleinrichtung und Insbesondere das Getriebe kostengünstig zu fertigen sein, wobei eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein mit der Maschinenwelle drehfest verbundener erster Zahnring und ein mit der Verstellwelle in Wirkverbindung stehender zweiter Zahnring vorgesehen sind, daß das Getriebe mit seinem Gehäuse sowie mit seiner Abtriebswelle jeweils mit einem Zahnrad verbunden ist, wobei die genannten Zahnräder mit den Zahnringen in Eingriff stehen.

Die erfindungsgemäße Strömungsmaschine zeichnet sich durch einen besonders einfachen und kompakten Aufbau aus, wobei das Getriebe der Verstelleinrichtung in besonders optimaler Weise integriert ist. Das Getriebe erfordert einen geringen Platzbew darf und die Ankopplung an die Maschinenwelle bzw. die Verstellwelle erfolgt in einfacher V/eise jeweils über einen Zahnring. Mit dem Getriebegehäuse und der Abbtriebswelle ist jeweils ein Zahnrad drehfest verbunden, die mit den zugeordneten Zahnringen in Eingriff stehen. Die Übersetzungsverhältnisse sind im Rahmen dieser Erfindung derart vorgegeben, daß nur bei Einleitung einer Drehbewegung über die Antriebswelle des Getriebes die Verstellwelle bezüglich der Maschinenwelle eine Drehzahldifferenz aufweist, so daß in der erforderlichen Welse der Anströmwinkel einstellbar ist.

In einer besonderen Ausführungsform ist das Getriebe als ein Planetengetriebe ausgebildet, dessen Planetenradträger über die Abtriebswelle mit dem einen Zahnrad verbunden ist und in dessen Gehäuse das Hohlrad integriert und mit dem anderen Zahnrad drehfest verbunden ist. Das vorgeschlagene Planetengetriebe weist einen äußerst kompakten und gewichtssparenden Aufbau auf. Mit einem Minimum an erforderlichen Bauteilen wird die getriebliche Kopplung erreicht. Besonders zweckmäßig ist es, Planetenradträger und Abtriebswelle einerseits sowie Antriebswelle und Sonnenrad andererseits jeweils einstückig auszubilden. Bei dieser wesentlichen Ausführungsform ist der Planetenradträger mit zwei Lagern in dem Gehäuse gelagert und die Antriebswelle mit dem Sonnenrad ist in einem Hohlraum im Innern des Planetenrades angeordnet und dort gelagert. Eine äußerst kompakte und gewichtssparende Bauweise ist gewährleistet.

In einer wesentlichen Ausgestaltung ist seitlich an dem Maschinengehäuse ein Tragkörper angeordnet, der bevorzugt zwei Träger für das Getriebe bzw. dessen Antriebs- und Abtriebswelle aufweist. Im Hinblick auf eine kostengünstige Montage kann das Getriebe mit dem Tragkörper vorgefertigt werden. Die vormontierte Baueinheit kann dann in einfacher Weise seitlich an dem Maschinengehäuse angeordnet und mit diesem verbunden werden. Der Tragkörper kann entweder direkt oder auch Über ein weiteres Teil mit dem Maschinengehäuse verbunden sein. Das Getriebegehäuse sowie das mit diesem verbundene Zahnrad ist zweckmäßigerweise zwischen den beiden genannten Trägern angeordnet. Zwischen den Trägern und den zugeordneten Wänden des Tragkörpers bzw. des mit diesem verbundenen Teiles befindet sich einerseits das mit der Abtriebswelle verbundene Zahnrad und andererseits die mit dem Verstellantrieb in Verbindung stehende Welle. Die letztgenannte Welle ist über Kegelräder mit der Antriebswelle des Getriebes gekoppelt.

In einer wesentlichen Ausführungsform ist mit der Maschinenwelle ein Ringkörper drehfest verbunden, der wenigstens eine zur Drehachse parallele Bohrung enthält, in welcher eine Welle drehbar gelagert ist, welche einerseits über einen Zahnkranz

mit der Verstellwelle und andererseits mit dem genannten zweiten Zahnring in Wirkverbindung steht. Somit kann bei einem vergleichsweise kompakten und funktionsgerechten Aufbau eine Drehbewegung von außen, und zwar über den zweiten Zahnring, über die in der achsparallelen Bohrung befindliche Welle, sowie über den genannten Zahnkranz eine Drehbewegung der im Inneren der Maschinenwelle angeordneten Verstellwelle zugeführt werden.

In einer besonderen Weiterbildung 1st auf der Maschinenwelle ein im wesentlichen U-förmiger Ring drehbar gelagert, der den genannten zweiten Zahnring sowie einen weiteren Zahnring aufweist. Der letztgenannte Zahnring steht mit einem Zahnrad der in der genannten Bohrung des Ringkörpers angeordneten Welle im Eingriff. Es ist ersichtlich, daß bei einer einfachen und gewichtssparenden Konstruktion über den U-förmigen Ring eine Differenzbewegung zwischen Maschinenwelle und Verstellwelle eingeleitet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert» Es zeigen:

Fig. 1 in einem axialen Längsschnitt den oberen Teil einer Strömungsmaschine,

w Pig. 2 vergrößert in einem Längsschnitt das als Planetenge

triebe ausgebildete Getriebe.

Fig. 1 zeigt in einem axialen Längsschnitt den oberen Teil einer Strömungsmaschine mit einer vertikal angeordneten Maschinenwelle 2. Diese Maschinenwelle setzt sich nach unten in gewohnter Weise fort, wobei am unteren Ende eine Propellernabe mit verstellbaren Schaufeln angeordnet ist. Die Maschinenwelle 2 ist als eine Hohlwelle ausgebildet und sie umgibt eine Verstellwelle 4, über welche der Anströmwinkel der genannten

Schaufeln einstellbar ist. Die Verstellwelle 4 kann bezüglich der Maschinenwelle verdreht werden. Die Masehinenwelle 2 ist von einem Ringkörper 6 einer Zahnbandkupplung umgeben, über welche die Verbindung mit einem Antriebsmotor erfolgt. Der Ringkörper 6 ist zusammen mit einem Lager-Laufkörper 8 sowie einem ersten Zahnring 14 drehfest mit der Masehinenwelle 2 verbunden ist. Der Hohlkörper 8 ist erfindungsgemäß etwa topfförmig ausgebildet und ist über ein Lager 10 im Maschinengehäuse 12 gelagert. Auf der Masehinenwelle 2 ist ferner über einen Lagerring 16 ein zweiter Zahnring 18 drehbar angeordnet. Der Lagerring 16 und der Ringkörper 6 weisen einander zugeordnete Lagerflächen 20, 22 auf. Der Ringkörper 6 ist ferner mit einer zur Drehachse 24 der Masehinenwelle 2 parallelen Bohrung 26 versehen, durch welche eine Welle 28 geführt ist. Am unteren Ende der Welle der 28 befindet sich ein mit dem zweiten Zahnring 18 kämmendes Zahnrad 30. Ein weiteres Zahnrad 32 befindet sich am oberen Ende der Welle 28 und es steht über einen Zahnkranz 34 mit der Verstellwelle 4 in Eingriff.

Die vertikal angeordnete Maschinenwelle 2 ist mittels des Lagersegments 10 in dem Maschinengehäuse 12 axial gelagert. Am oberen Ende des Maschinengehäuses 12 befindet sich seitlich eine öffnung 36, in deren Bereich ein Tragkörper 38 über ein Verstellgehäuse 40 angeordnet ist. Der Tragkörper 38 weist zwei in axialer Richtung beabstandete Träger 42, 44 für ein Getriebe 46 auf. Das Getriebe 46 ist mit seiner Antriebswelle 48 bzw. mit seiner Abtriebswelle 50 in den Trägern 42 bzw. 44 gelagert. Ein Verstellantrieb 54 ist seitlich an dem Tragkörper 38 befestigt, wobei eine Welle 56 durch den Tragkörper 38 durchgeführt ist. Auf dem Träger 44 befindet sich eine Lagerung 58 für die genannte Welle 56, die über Kegelräder 60, 61 an die Antriebswelle 48 gekoppelt ist. Die Welle 56 befindet sich einschließlich der Kegelräder 60, 61 und der Lagerung 58 in dem Raum zwischen dem Träger 44 und der Außenwand des Bauteiles 40, über welches der Tragkörper 38 mit dem Maschinengehäuse 12 verbunden ist. In dem entsprechenden Raum zwischen dem unteren Träger 42 und dem Verstellgehäuse 40 bzw. dem Maschinengehäuse befindet sich ein erstes Zahnrad 62, welches mit dem ersten Zahnring 14 in Eingriff steht. Mit dem Getrie-

begehäuse 52 ist ein zweites Zahnrad 64 drehfest verbunden, das mit dem zweiten Zahnring 18 in Eingriff steht. Solange vom Verstellantrieb 54 keine Drehbewegung über das Getriebe 46 eingeleitet wird, drehen sich die Maschinenwelle 2 sowie die Verstellwelle 4 mit der gleichen Drehzahl. Wird hingegen mittels des Verstellantriebs 54 eine Drehbewegung eingeleitet, so ergibt sich eine entsprechende Drehzahldifferenz zwischen Verstellwelle 4 und Maschinenwelle 2.

Fig. 2 zeigt vergrößert das Getriebe 46, welches als ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Das Getriebegehäuse wird gebildet aus einem Hohlrad 65 sowie zwei Deckeln 66, 68, in welchen über Lager 70, 71 ein Planetenradträger 74 gelagert ist. Der Planetenradträger 74 sowie die Abtriebswelle 50 sind aus einem Stück gefertigt, wobei der Planetenradträger in etwa topfförmig ausgestaltet ist. Von oben ragt in den Planetenträger 74 ein Sonnenrad 76, welches mittels Lagern 72,^73 im Planetenradträger 74 gelagert und welches mit der Antriebswelle 48 aus einem Stück gefertigt ist. Auf dem Planetenradträger 7^ sind in gewohnter Weise verschiedene Planetenräder 78 angeordnet, die mit dem Hohlrad 64 kämmen. Die Antriebswelle 48 und die Abtriebswelle 50 sind hier nur vereinfacht dargestellt, wobei Bunde und Ansatzflächen für Lager ringe gemäß Pig. I der Einfachheit halber hier nicht dargestellt sind.

	22	Bezugszeichenliste
		Mas chinenwelle
2		Verstellwelle
4		Ringkörper
6	32	Lager-Laufkörper
8		Lagersegment
10		Maschinengehäuse
12		erster Zahnring
14		Lagerring
16	44	zweiter Zahnring
18		Lagerfläche
20,		Drehachse
24		Bohrung
26		Welle
28		Zahnrad
30,		Zahnkranz
34		öffnung
36	61	Tragkörper
38		Verstellgehäuse
40		Träger
42,		Getriebe
46	68	Antriebswelle
48	bis 73	Abtriebswelle
50		Getriebegehäuse
52		Verstellantrieb
54		Welle von 54
56		Lagerung
58	Kegelrad
60,	erstes Zahnrad
62	zweites Zahnrad
64	Hohlrad
65	Deckel
66,	Lager
70	Planetenradträge r
74	Sonnenrad
76	Planetenrad
78

Claims (9)

Ansprüche

1.) Strömungsmaschine, insbesondere hydraulische Propellerpumpe, mit verstellbaren Schaufeln und mit einer Verstelleinrichtung, mittels welcher über eine Getriebe- und eine Verstellwelle der Anströmwinkel der Schaufeln einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Maschinenwelle (2) drehfest verbundener erster Zahnring (10) und ein mit der Verstellwelle (4) in Wirkverbindung stehender zweiter Zahnring (18) vorgesehen sind,

daß das Getriebe (46) mit seinem Gehäuse (52) sowie mit seiner Abtriebswelle (50) jeweils mit einem Zahnrad (62, 64) verbunden ist

und daß die Zahnräder (62, 64) jeweils mit einem der genannten Zahnringe (14, 18) in Eingriff stehen.

2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als ein Planetengetriebe ausgebildet ist und ein Planetenradträger (44) über die Abtriebswelle (50) bzw. das in das Getriebegehäuse (52) integrierte Hohlrad (65) niit dem den Zahnrädern (62 bzw. 64) drehfest verbunden sind.

3. Strömungsmaschine nach anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (74) mit der Abtriebswelle (50) und/oder das Sonnenrad (76) mit der Antriebswelle (48) einstückig ausgebildet sind.

4. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich an dem Maschinengehäuse (12), bevorzugt über ein Verstellgehäuse (40), ein Tragkörper (38) angeordnet ist, der zwei Träger (42, 44) für die Antriebswelle (48) sowie die Abtriebswelle (50) aufweist.

5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (62) in einem Raum zwischen dem Träger (42) und dem an dem Maschinengehäuse (12) befestigten Ver-

stellgehäuse (4O) angeordnet ist und daß das Getriebegehäuse (52) sowie das zweite Zahnrad (64) zwischen den beiden Trägern (42, 44) angeordnet sind.

6. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (44) eine Lagerung (58) für eine mit dem Verstellantrieb (54) verbundene Welle (56) aufweist.

7. Strömungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzelcnet, daß der Verstellantrieb (54) seitlich an dem Tragkörper (38) angeordnet ist.

8. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Maschinenwelle (2) ein Ringkörper (6) drehfest verbunden ist, der wenigstens eine zur Drehachse (24) parallele Bohrung (26) enthält, in welcher eine Welle (28) drehbar gelagert ist, die einerseits über einen Zahnkranz (34) mit der Verstellwelle (4) und andererseits mit dem zweiten Zahnring (18) in Wirkverbindung steht.

9. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Maschinenwelle (2) ein bevorzugt
U-förmiger Ring drehbar gelagert ist, der den zweiten Zahnring (18) sowie einen weiteren Zahnring (59) enthält, welcher mit einem Zahnrad (30) der Welle (28) im Eingriff steht.