DE4446622A1

DE4446622A1 - Verstellpropeller mit darin angeordnetem Verstellmechanismus

Info

Publication number: DE4446622A1
Application number: DE4446622A
Authority: DE
Inventors: Horst Schaefer; Guenter Beis; Bernhard Scholz
Original assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB AG; Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1994-12-24
Publication date: 1996-06-27
Also published as: GB9526057D0; FR2729710B1; GB2296745A; FR2729710A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstellpropeller gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Hierzu sind die unterschiedlichsten Konstruktionen bekannt. Durch die EP-A-0 174 286 ist es bekannt, innerhalb einer Propellernabe einen Arbeitszylinder anzuordnen, der an seinen Enden mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist und dadurch einen innerhalb des Zylinders befindlichen Kolben in axialer Richtung verschiebt. Dieser Kolben wirkt auf ein Übertragungselement, mit dessen Hilfe an den Schaufeln angebrachte Hebelarme verschwenkt werden und somit eine Schaufelverstellung bewirken. Diese Lösung erfordert einen großen Platzbedarf und ist schwierig zu realisieren. Ähnliches ist auch durch die CH-C-345 622 bekannt, deren Übertragungsmechanismus mechanisch erheblich aufwendiger gestaltet ist. Dieser besteht aus einem axialverschieblichen Kolben mit daran angebrachten und auf die Schaufelfüße einwirkenden Hebelarmen und Übertragungsgetriebe. Und die DE-C-6 94 029 sieht eine Verstellstange vor, die innerhalb einer Antriebswelle axialverschieblich gelagert ist. Im Bereich der zu verstellenden Schaufeln weist die Verstellstange Aufnahmen für die Hebelarme der Schaufeln auf, mit denen sie kräfteübertragend zusammenwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulisch betätigbaren Verstellmechanismus für einen Verstellpropeller zu entwickeln, der bei geringem Bauvolumen eine sichere Kraftübertragung gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches. Dadurch ist es möglich, die Funktion des Hydraulikelementes möglichst direkt mit den zu verstellenden Schaufeln zu verknüpfen. Um die bisher notwendigen und mitunter komplizierten Übertragungselemente einzusparen, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung das zylinderförmige Element an seinem äußeren Umfang mit Aufnahmen für die Hebelarme der Schaufeln versehen. Unter Hebelarm ist hierbei jede konstruktive Gestaltung zu verstehen, die zwischen der Drehachse einer zu verstellenden Schaufel und einem Krafteinleitungspunkt einen Abstand aufweist. An einem Schaufelfuß können also direkt Rollen oder Gleitstücke angeordnet werden, die in entsprechend geformten, der Schaufel eine Verdrehung aufzwingenden Nuten geführt sind. Damit sind sehr einfache und betriebssichere Ausführungen möglich, deren Teilevielfalt auf ein Minimum begrenzt werden kann.

Die Ausgestaltungen der Ansprüche 3 und 4 sehen eine translatorische und/oder rotorische Bewegung des zylinderförmigen Elementes vor. Für eine translatorische Bewegung kann innerhalb des zylinderförmigen Elementes ein stillstehender Kolben als ortsfeste Trennfläche dienen. Mittels einer stangenförmigen Halterung, die den Endbereich des zylinderförmigen Elementes durchdringt, kann beispielsweise entsprechend der Ausgestaltung nach Anspruch 6 gleichzeitig auch Hydraulikflüssigkeit in die Arbeitsräume geleitet werden. Aufwendige und kompliziert abzudichtende Rohrleitungssysteme sind damit entbehrlich geworden.

Für eine rotorische Bewegung des zylinderförmigen Elementes kann innerhalb desselben eine in Achsrichtung verlaufende Trennfläche angeordnet sein. In Verbindung mit einer entsprechenden Gegenfläche in Form einer ortsfesten Trennfläche sind innerhalb des zylinderförmigen Elementes mindestens zwei Arbeitsräume herstellbar. Deren Beaufschlagung mit Hydraulikflüssigkeit bewirkt eine Drehbewegung des zylinderförmigen Elementes und somit eine Schaufelverstellung. Je nach Ausbildung des zylinderförmigen Elementes, beispielsweise durch ein auf seiner Außenfläche angebrachtes Steilgewinde mit entsprechenden Gegenflächen an einem Bauteil innerhalb des Propellers, kann das zylinderförmige Element auch eine kombinierte translatorische - rotorische Bewegung ausführen.

Für die Nachrüstung bestehender Verstelleinrichtungen, die beispielsweise sogenannte Verstellprismen zur Schaufelverstellung benutzen, kann innerhalb derselben die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung geordnet werden. Somit kann gemäß den Merkmalen von Anspruch 7, das Verstellprisma als zwischengeschaltetes Übertragungselement weiter Verwendung finden.

Im Ruhezustand der Verstelleinrichtung können die Bauteile durch hydraulische Druckbeaufschlagung in ihrer Position gehalten werden. Es ist aber auch möglich, das zylinderförmige Element reibschlüssig an den Trennflächen in seiner Position zu halten. Dies kann durch entsprechende Werkstoffpaarungen, Beschichtungen und/oder Federelemente erfolgen. Die Verstellkräfte sind dann während eines Verstellvorganges größer als die reibschlüssigen Haltekräfte.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 einen Propellerkopf im Schnitt mit einer translatorischen Verstelleinrichtung und die

Fig. 2 eine rotorische Verstelleinrichtung.

In der Fig. 1 ist ein Propeller 1 dargestellt, in dessen Nabe 2 mehrere Schaufeln 3 drehbar gelagert angeordnet sind. Die Schaufelfüße 4 sind dazu mit Hebelarmen 5 ausgestattet, die im äußeren Umfang eines translatorisch und/oder rotorisch bewegbaren zylinderförmigen Elementes 6 beweglich gelagert sind. Innerhalb des bewegbaren zylinderförmigen Elementes 6 ist eine ortsfeste Trennfläche 7 angeordnet, die durch ein stangenförmiges Element 8 in ihrer Position gehalten ist. Das stangenförmige Element 8 verfügt in seinem Inneren über Hydraulikkanäle 9 und ist selbst innerhalb einer Antriebswelle 10 angeordnet. Die Antriebswelle 10 überträgt eine Drehbewegung auf einen Flansch 11 der Propellernabe 2. Die ortsfeste Trennfläche 7 stellt gewissermaßen ein Kolbenelement dar, das ortsfest im Innenraum des zylinderförmigen Elementes 6 befindlich ist. Entsprechend der Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 12, 13 des zylinderförmigen Elementes 6 bewegt sich letzteres in axialer Richtung. Da die auf der äußeren Umfangsfläche des zylinderförmigen Elementes 6 angeordneten Übertragungsnuten 14 gegenüber der Drehachse 15 einen geneigten Verlauf aufweisen, werden die Hebelarme 5 entsprechend verschwenkt und somit die Schaufeln 3 in ihrer Position verändert. In Abhängigkeit vom Verlauf einer Führung 22 kann das zylinderförmige Element 6 eine rein translatorische oder eine kombinierte translatorische - rotorische Bewegung ausführen.

Zwischen der ortsfesten Trennfläche 7 und der den Innenraum des zylinderförmigen Elementes 6 begrenzenden Wandfläche sind übliche Dichtungselemente angeordnet, die eine Beweglichkeit der Teile zueinander und eine unterschiedliche Druckbelastung der Arbeitsräume 12, 13 ermöglichen. Die Abdichtung zwischen dem stangenförmigen Element 8 der Welle 10 und der mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten Bereiche kann in üblicher Weise mit bewährten Dichtungselementen erfolgen. Eine Schutzhülse 16 verhindert dabei in wirkungsvoller Weise einen Austritt einer Hydraulikflüssigkeit aus der Nabe 2 in die Umgebung des Propellers 1.

In der Fig. 2 ist in einer die Drehachse schneidenden Darstellung und in vergrößerter Darstellung ein zylinderförmiges Element 6 gezeigt. Die ortsfesten Trennflächen 7 bildet hier ein sternförmiges Element mit drei Flügeln, welches mittels Dichtungen 17 gegenüber der Innenfläche des zylinderförmigen Elementes 6 abgedichtet ist. Das zylinderförmige Element 6 weist desgleich in Achsrichtung verlaufende Trennflächen 19 auf, die gegenüber dem Umfang 20 des stangenförmigen Elementes 8 mittels Dichtungen 21 abgedichtet sind. Dadurch werden innerhalb des zylinderförmigen Elementes 6 insgesamt sechs Arbeitsräume gebildet, die über Hydraulikkanäle 9 mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden können. Als Folge hiervon wird das zylinderförmige Element 6 gegenüber den ortsfesten Trennflächen 7 eine rotorische Bewegung ausüben und dabei die Hebel 5 der hier nicht dargestellten Schaufeln in ihrer Position verändern. Entsprechend deren Anlenkung an den Schaufeln 3 werden die Schaufeln 3 eine andere Position in Bezug auf die Propellernabe 2 einnehmen. Je nach den zu übertragenden Verstellkräften können entsprechend der Anzahl der ortsfesten Trennflächen 7 mehr oder weniger Arbeitsräume geschaffen werden. Durch Verwendung von nur einer Trennfläche 7 wird die zur Funktion notwendige Bildung von zwei Arbeitsräumen sichergestellt.

Claims

1. Verstellpropeller einer Strömungsmaschine für flüssige Medien, mit in einer Propellernabe gelagerten Schaufeln, wobei die Schaufeln unter Zwischenschaltung von Hebelarmen durch ein verdreh- oder verschiebbares Element in ihrer Position veränderbar sind, hydraulische Mittel die Verstellung bewirken, und durch Trennflächen unterteilte Arbeitsräume mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines zylinderförmigen Elementes (6) ein oder mehrere ortsfeste Trennflächen (7) angeordnet sind und daß hydraulische Mittel das zylinderförmige Element (6) relativ zur ortsfesten Trennfläche (7) bewegen.

2. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Element (6) an seinem Umfang mit Aufnahmen (14) für Hebelarme (5) von Schaufeln (3) versehen ist.

3. Verstellpropeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Element (6) eine translatorische Bewegung in axialer Richtung ausführt.

4. Verstellpropeller nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Element (6) eine rotorische Bewegung zur Propellerachse ausführt.

5. Verstellpropeller nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Wandflächen des ortsveränderlichen zylinderförmigen Elementes (6) Hydraulikkanäle (9) angeordnet sind.

6. Verstellpropeller nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den ortsfesten Trennflächen (7) und/oder im Halbelement (8) Hydraulikkanäle (9) angeordnet sind.

7. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Element (6) mittels zwischengeschalteter Übertragungselemente auf die Hebelarme (5) der Schaufeln (3) einwirkt.

8. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Element (6) reibschlüssig an der oder an den Trennflächen (7) gehalten ist.