DE4134055C2

DE4134055C2 - Verstell- und Untersetzungsgetriebe für Strömungsmaschinen

Info

Publication number: DE4134055C2
Application number: DE19914134055
Authority: DE
Inventors: Gerd Witte
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: DE4134055A1

Description

Durch die DE 36 20 879 C1 ist eine Verstelleinrichtung für verstellbare Laufschaufeln einer Propellerpumpe oder einer Turbine bekannt, welche eine koaxial zur Maschinenwelle angeordnete Verstellwelle, ein Planetengetriebe, eine Kupplung und drei, an verschiedenen Stellen angreifende Bremsen besitzt. Zwei dieser Bremsen sind im Normalfall, also außerhalb des nur kurzzeitig erfolgenden Verstellbetriebes, gelöst; sie dienen der Ausführung der in zwei Richtungen möglichen Verstellbewegung. Die dritte, in ständiger Anlage befindliche Bremse dient der Verbindung eines ersten Zahnrades mit einem Planetenträger. Zur Einleitung einer Verstell bewegung ist eine der erstgenannten Bremsen zur Anlage zu bringen. Hierdurch wird der Planetenträger oder die Verstell welle abgebremst, das Bremsmoment der dritten Bremse wird überwunden und es wird eine die Verstellung bewirkende Relativbewegung zwischen der Verstellwelle und der Maschinenwelle erzeugt.

Die geschilderte Verstelleinrichtung benötigt keinen eigenen Antrieb, sie nutzt die vom Antrieb der Strömungsmaschine zur Verfügung gestellte Energie. Die für eine Verstellung notwendigen, beispielsweise über Elektromagnete zu betätigenden Bremsen erfordern einen vergleichsweise geringen Aufwand und beanspruchen relativ wenig Platz. Dennoch sind auch einer derartigen Verstelleinrichtung Grenzen bezüglich des Einsatzes in räumlich beengter Umgebung gesetzt. Hier ist vor allem an solche Strömungsmaschinen zu denken, bei denen eine von einem Antriebsmotor zur Verfügung gestellte Drehzahl auf eine geringere, für das Laufrad der Strömungsmaschine benötigte Drehzahl herabgesetzt werden muß, wo also ein Untersetzungsgetriebe notwendig ist.

Ein Getriebe, welches die Verstell- und Untersetzungsfunktion in sich vereinigte, würde sich insbesondere für Tauchmotorpumpen anbieten, bei denen eine während des Betriebs erfolgende Verstellung der Propeller bisher nicht möglich war. Ein solches Getriebe zu schaffen, ist Aufgabe der Erfindung.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht in einem Verstell- und Untersetzungsgetriebe für Strömungsmaschinen, wie es im Patentanspruch 1 genauer geschildert wird.

Der Anspruch 2 nennt eine die Verstellfunktion unterstützte vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.

Die Zeichnung zeigt ein für die Erfindung beispielhaftes Verstell- und Untersetzungsgetriebe für Propellerpumpen. Dargestellt ist hier allerdings nur das eigentliche Getriebe, der Antriebsmotor und die Propellerpumpe sind nicht gezeigt.

Eine Antriebswelle (1) ist drehfest mit einem Sonnenrad (2) verbunden. Die Untersetzungsstufe des Getriebes ist ausgestattet mit drei Planetenrädern (3), von denen hier nur eines dargestellt ist. Die Planetenräder (3) kämmen mit dem Sonnenrad (2) und einem Hohlrad (4), welches im Gehäuse (5) des Getriebes drehbar gelagert ist. Im Normalbetrieb - ohne Schaufelverstellung - wird das Hohlrad (4) durch eine Bremse (6) fixiert.

Eine Abtriebswelle (7), die mit einem Planetenträger (8) drehfest verbunden ist, läuft gleichsinnig mit der Antriebswelle (1) um, jedoch mit um das Verhältnis der Zähnezahlen des Sonnenrades (2) zum Hohlrad (4) verminderter Drehzahl. Planetenräder (9) und (10) sind drehfest auf einer gemeinsamen Welle (11) gelagert, sie sorgen für die Synchronisierung des Sonnenrades (2) und eines weiteren Sonnenrades (12), welches auf der Abtriebswelle (7) drehbar gelagert ist. Das Sonnenrad (12) kämmt mit weiteren Planetenrädern (13), welche sich wiederum in einem weiteren Hohlrad (14) abwälzen. Das Hohlrad (14) ist ebenfalls im Gehäuse (5) drehbar gelagert, es wird während des Normal betriebes mit einer Bremse (15) fixiert.

Ein die Planetenräder (13) aufnehmender Planetenträger (16) ist drehfest mit einer Verstellwelle (17) verbunden, die ihrerseits drehbar auf der Abtriebswelle (7) gelagert ist, im Normalbetrieb aber synchron mit der Abtriebswelle (7) umläuft.

Eine Schaufelverstellung bei der - nicht dargestellten - Propellerpumpe wird durch eine Relativdrehung zwischen der Abtriebswelle (7) und der Verstellwelle (17) bewirkt. Für die in einer ersten Richtung erfolgende Verstellung wird die Bremse (6), die mit einem Elektromagneten verbunden ist, gelöst. Das Hohlrad (4) kann nun das im Planetengetriebe wirkende Stützmoment nicht mehr aufnehmen. Es weicht daher entgegen der Antriebsdrehrichtung aus, wodurch die Drehzahl des Planetenträgers (8) und damit der Abtriebswelle (7) verringert wird. Die Verstellwelle (17) dagegen läuft infolge der Synchronisierung der Sonnenräder (2) und (12) mit unveränderter Drehzahl weiter, so daß die Verstellwelle (17) relativ zur Abtriebswelle (7) vorläuft. Hieraus ergibt sich eine auf die Propeller des Pumpenlaufrades wirkende Verstell bewegung.

Die umgekehrte Verstellbewegung wird durch das Lösen der Bremse (15) erreicht. Da sich das im Getriebe entstehende Reibungsmoment nun nicht mehr am Gehäuse (5) abstützen kann, läuft das Hohlrad (14) entgegen der Drehrichtung der Abtriebswelle (7) und der Verstellwelle (17) um.

Entsprechend hierzu vermindert sich die Drehzahl des Planetenträgers (16) und der Verstellwelle (17). Dies wird noch dadurch unterstützt, daß die Bremse (15) nach dem Lösen des Hohlrades (14) an einer Fläche des Planetenträgers (16) zur Anlage kommt. Der geschilderte Funktionsablauf hat zur Folge, daß die Verstellwelle (17) relativ zur Abtriebswelle (7) langsamer umläuft. Hieraus ergibt sich die zur oben geschilderten Verstellung umgekehrte Verstellbewegung der Propeller des Pumpenlaufrades.

Je nach Ausführung des Propellerkopfes bezüglich der Verstellmechanik der Propeller kann es auch sinnvoll sein, die Hohlwelle (17) als Abtriebswelle und die Vollwelle (7) als Verstellwelle auszuführen. Die Eigenschaften des Getriebes werden davon nicht berührt.

Claims

1. Verstell- und Untersetzungsgetriebe für Strömungs maschinen, insbesondere Propellerpumpen mit einem Gehäuse (5), einer Antriebswelle (1), einer auf gleicher Achse angeordneten Abtriebswelle (7) und einer koaxial zur Abtriebswelle (7) angeordneten Verstellwelle (17), wobei die Antriebswelle (1) ein drehfest mit ihr verbundenes Sonnenrad (2) trägt, während die Abtriebswelle (7) drehfest mit einem Planetenträger (8) verbunden ist, welcher erstens ein oder mehrere der Untersetzung dienende Planetenräder (3) trägt, die mit dem Sonnenrad (2) und einem drehbar im Gehäuse (5) angeordneten, im Normalbetrieb durch eine Bremse (6) fixierten Hohlrad (4) kämmen, und welcher zweitens ein oder mehrere drehfest auf einer Welle (11) angeordnete, der Synchronisierung dienende Paare von Planetenrädern (9, 10) trägt, deren eines (10) mit dem Sonnenrad (2) kämmt, während das andere (9) mit einem Sonnenrad (12) kämmt, das drehbar auf der Abtriebswelle (7) gelagert ist und das im übrigen mit einem oder mehreren Planetenrädern (13) kämmt, welche von einem mit der Verstellwelle (17) drehfest verbundenen Planetenträger (16) getragen werden und welche in einem drehbar im Gehäuse (5) angeordneten, im Normalbetrieb durch eine Bremse (15) fixierten Hohlrad (14) abwälzen.

2. Verstell- und Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dessen mit der Verstellwelle (17) verbundener Planetenträger (16) mit einer beim Lösen des Hohlrades (14) durch die Bremse (15) zu beaufschlagenden Fläche versehen ist.