DE4446624A1 - Verstellpropeller - Google Patents
VerstellpropellerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/04—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines
- F03B3/06—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with substantially axial flow throughout rotors, e.g. propeller turbines with adjustable blades, e.g. Kaplan turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Verstellpropeller gemäß dem Oberbegriff des
Hauptanspruches.
Für Verstellpropeller sind die unterschiedlichsten Konstruktionen bekannt. Dies
reicht von einer einfachen Propellernabe mit darin eingeschrumpften Schaufelteilen,
über Schaufeln, die in der Propellernabe mit Schraubelementen befestigt sind und
für deren Verstellung ein Lösen der Schraubverbindung notwendig ist, bis hin zu
drehbar gelagerten Schaufeln, die durch eine Hydraulik und mechanische
Übertragungselemente in ihrer Position veränderbar sind. Bei letzterer Konstruktion
besteht das zusätzliche Problem, daß immer ein bestimmter hydraulischer Druck
innerhalb eines Verstellsystems gewährleistet sein muß, um die jeweils erreichte
Verstellposition aufrecht zu erhalten. Beispielhaft sei hier auf die DE-C 33 47 955
verwiesen. Desweiteren sind derartige Systeme empfindlich gegen
Verschleißerscheinungen, wodurch die Genauigkeit des Verstellvorganges leidet.
Weiterhin stellen die Verwendung findenden Hydrauliköle einen nicht zu
vernachlässigenden Risikofaktor dar, der besonders bei einem Bruch einer
Hydraulikleitung oder einem erhöhten Verschleiß mit dadurch bedingten Leckagen
zu einer Umweltgefährdung werden kann.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine wartungsfreie sowie
störunanfällige Verstelleinrichtung für Verstellpropeller zu entwickeln. Die Lösung
dieses Problems erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
Aufgrund der Verwendung einer Rutschkupplung und/oder Rastkupplung kann
gewährleistet werden, daß die Schaufeln des Verstellpropellers bzw. ein innerhalb
des Verstellmechanismus befindliches Bauteil die Teile mit einer vorher
eingestellten Kraft in ihrer Position hält. Die kraftschlüssige oder reibschlüssige
Verbindung ist dabei so eingestellt, daß aufgrund der bei einem Betrieb auftretenden
Belastungen eine Verstellung der Schaufeln nicht eintreten kann. Bei einer
Verstellbewegung wird durch den Verstellmechanismus eine Kraft erzeugt die die
Haltekräfte der Rutschkupplung überwindet und somit eine Verstellung zuläßt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Schaufelfußlagerung als
Rutschkupplung ausgebildet. Die Schaufelfüße werden hierbei in besonders
verschleißfesten Lagerelementen so fest geklemmt, daß die üblichen Betriebskräfte
keine Veränderung der Schaufelstellung bewirken können. Erst die Verstellkräfte
sind in der Lage, die Schaufelfüße aus ihrer Lagerposition zu verdrehen und in eine
neue Position zu zwingen. Beim Abklingen der Verstellkräfte halten die unverändert
auf die Schaufelfüße einwirkenden Kräfte die Schaufeln in ihrer Position. In
entsprechender Weise erfolgt dies bei den Ausgestaltungen der Ansprüche 3 und 4,
bei denen die Rutschkupplung Bestandteil eines Stellkolbens, eines Stellzylinders
oder deren Teile sein kann. Unter Rutschkupplung ist hier eine
Kupplungsmöglichkeit zu verstehen, die eine stufenlose oder stufige Verstellung
ermöglicht. Wesentlich ist hierbei, daß die Teile des Verstellmechanismusses
reibschlüssig gelagert sind und lediglich für die Dauer der Verstellbewegung die
Verstellkräfte größer als die jeweils haltenden Reibungskräfte sind. Die
Reibungskräfte werden hierbei so ausgewählt, daß während des Betriebes des
Verstellpropellers eine Veränderung der Schaufeln durch die darauf einwirkenden
Belastungen nicht erfolgen kann. Diese Lösung reicht für einfache Anwendungsfälle,
bei denen eine absolut genaue Einstellung der Schaufeln nicht von vorrangiger
Bedeutung ist, im allgemeinen aus. Um das System unabhängig von gefährlichen
hydraulischen Flüssigkeiten, wie Ölen und dergleichen zu betreiben, sieht eine
weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 vor, daß das Fördermedium oder eine
artgleiche Flüssigkeit die Hydraulikflüssigkeit bildet. Somit kann durch eine
eventuelle Undichtigkeit im System keine Verunreinigung des Fördermediums mehr
erfolgen, bei dem es sich gewöhnlich um Wasser als Fördermedium handelt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden
im folgenden näher beschrieben. Hierbei zeigen die
Fig. 1 eine Rutschkupplung im Bereich eines Schaufelfußes und die
Fig. 2 eine Rutschkupplung im Bereich eines Stellzylinders.
In der Fig. 1 ist der Ausschnitt eines Propellers 1 gezeigt in dessen Nabe 2 mehrere
Schaufeln 3 verstellbar gelagert sind. Zu diesem Zweck weisen die Schaufeln 3
Schaufelfüße 4 auf, an denen Halteplatten 5 mittels Befestigungselementen 6, hier
Schrauben und Stifte angebracht sind. Die Halteplatte 5 und die größere, als
Kreisringfläche ausgebildete axiale Stirnfläche 7 des Schaufelfußes 4 bildet in
Verbindung mit einem Reibelement 8 eine Rutschkupplung 9. In der Fig. 1 ist hierbei
ein entspannter Zustand gezeigt bei dem noch keine, die Schaufeln 3 haltenden
Reibkräfte innerhalb der Rutschkupplung 9 aufgebracht sind. Zu diesem Zweck ist
zwischen der zentrischen Stirnfläche 10 der Schaufelfüße 4 und der
gegenüberliegenden Fläche 11 der Halteplatte 5 ein Spalt 12 vorhanden. In der
Fig. 1 ist es im entspannten Zustand dargestellt. Mit Hilfe der Befestigungsmittel 6
werden die Teile so stark zusammengezogen, daß sich die Halteplatte 5 mit ihrer
Fläche 11 an der entsprechenden Fläche 10 der Schaufelfüße 4 direkt oder über
Paßscheiben berührend anlegen. Dabei wird die Elastizität der die Schaufel 3
haltenden Werkstoffe so benutzt daß innerhalb der Rutschkupplung 9 eine genau
definierte Vorspannung zwischen den von den Stirnflächen 7 gebildeten Reibflächen
besteht. Zu diesem Zweck sind die Schaufelfüße 4 sehr groß gestaltet, um damit
große Reibflächen und entsprechend günstige Vorspannverhältnisse zu erhalten. Da
die einzelnen Reibungsbeiwerte der Werkstoffe bekannt sind, wird es als vorteilhaft
angesehen, wenn die Reibflächen zwischen dem stillstehenden Teil 8 und den
relativ dazu bewegbaren Teilen 4 und 5 durch verschleißfeste Werkstoffe gebildet
werden oder zumindest damit beschichtet sind. Infolge der kalkulierbaren Reibwerte
können damit genau diejenige Haltekräfte erzeugt werden, die während des
Betriebes eine Schaufelverstellung durch von außen einwirkende Kräfte sicher
verhindert. Vorteilhaft ist hier z. B. die Verwendung von keramischen Elementen. Die
reibschlüssig aneinander liegenden Teile der Rutschkupplung können hierbei ganz
oder teilweise aus keramischen Material bestehen. Es können ebenso auch
keramische Beschichtungen der Zwischenlagen Verwendung finden. Für den
eigentlichen Verstellvorgang wirken auf einen Hebel 13 durch einen
Verstellmechanismus ausgeübte Kräfte ein, die für die Dauer des Verstellvorganges
größer sind als diejenigen Reibkräfte, die innerhalb der Rutschkupplung 9 für die
Positionierung der Schaufeln 3 sorgen. Dies bedingt den Vorteil, daß nur noch für
einen Verstellvorgang Kräfte aufzubringen sind. Im Anschluß daran kann der
eigentliche Verstellmechanismus wieder entlastet werden.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt in verkleinerter Darstellung einen
Verstellpropeller 1 im Schnitt. Die hierbei Verwendung findende Lagerung für die
Schaufelfüße 4 ist von üblicher Art und erlaubt eine Drehbewegung der Schaufeln 3
durch Verschwenken der Hebel 13. Die Verstellung bewirkt ein
Verstellmechanismus, der aus einem axial verschieblichen Stellzylinder 14 besteht,
der gegenüber einer darin befindlichen, ortsfesten Trennfläche 15 relativ beweglich
ist. In die so gebildeten Arbeitsräume 16, 17 des Stellzylinders 14 ist beispielsweise
unter hohem Druck stehendes Fördermedium einspeisbar, um somit eine
Axialverschiebung des Stellzylinders 14 zu bewirken.
Eine Rutschkupplung 18 ist zwischen der Nabe 2 und einem Übertragungselement
19, welches vom Stellzylinder 14 bewegbar ist, angeordnet ist. Die
Kräfteübertragung zwischen der Außenseite des Stellzylinders 14 und der
Innenfläche des Übertragungselementes 19 kann durch Schrägflächen 20 erfolgen.
Die aus mehreren, kreisringförmig angeordneten Kupplungsteilen 21 bestehende
Rutschkupplung verhindert eine Bewegung der Hebel 13, die gleichzeitig im
Übertragungselement 19 gelagert sind. Beim Verstellvorgang überwindet aufgrund
der Druckkräfte innerhalb der Arbeitsräume 16, 17 der Stellzylinder 14 die
Haltekräfte der Rutschkupplung 18, verdreht dabei das Übertragungselement 19 und
infolgedessen auch die darin gelagerten Hebel 13. Als Folge davon nehmen die
Schaufeln 3 eine andere Position ein. Als Rutschkupplung, bei der sowohl
stufenlose als auch rastende oder stufige Verstellungen möglich sind, können
Bauarten Verwendung finden, die während des Betriebes die für die
Aufrechterhaltung der Schaufelpositionen notwendigen Kräfte aufzubringen in der
Lage sind. Treten auf der Antriebsseite größere Kräfte auf, dann muß die Kupplung
ein Durchrutschen ermöglichen und den Verstellvorgang zulassen.
Claims (8)
1. Verstellpropeller einer Strömungsmaschine für flüssige Medien mit einer Nabe
und darin verstellbar angeordneten Schaufeln, wobei die Schaufeln durch
einen Verstellmechanismus während des Betriebes verstellbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb des Verstellpropellers (1) befindliche Teile des
Verstellmechanismusses mit einer vom Fördermedium beaufschlagten
Rutsch- und/oder Rastkupplung (9, 18) versehen sind.
2. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Schaufelfußlagerung (4-8) als Rutschkupplung (9) ausgebildet ist.
3. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im
Propeller befindlicher Stellkolben oder Stellzylinder (14) mit einer
Rutschkupplung (18) versehen ist.
4. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellzylinder (14) und/oder Stellkolben oder dessen Teile als
Rutschkupplung (9, 18) ausgebildet sind.
5. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rutschkupplung (9, 18) eine stufenlose oder stufige Verstellung
ermöglicht.
6. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Teile des Verstellmechanismus reibschlüssig gelagert sind und für die
Dauer der Verstellbewegung die Verstellkräfte größer als die haltenden
Reibungskräfte sind.
7. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als
Verstellmechanismus ein Hydrauliksystem Verwendung findet, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fördermedium oder ein artgleiches Medium die
Hydraulikflüssigkeit bildet.
8. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reibflächen (7) einer Rutschkupplung (9, 18) ganz oder teilweise aus
einem keramischen Werkstoff bestehen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4446624A DE4446624A1 (de) | 1994-12-24 | 1994-12-24 | Verstellpropeller |
FR9514975A FR2729711A1 (fr) | 1994-12-24 | 1995-12-18 | Impulseur reglable |
GB9526113A GB2296532A (en) | 1994-12-24 | 1995-12-20 | A variable-pitch screw |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4446624A DE4446624A1 (de) | 1994-12-24 | 1994-12-24 | Verstellpropeller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4446624A1 true DE4446624A1 (de) | 1996-06-27 |
Family
ID=6537142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4446624A Withdrawn DE4446624A1 (de) | 1994-12-24 | 1994-12-24 | Verstellpropeller |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4446624A1 (de) |
FR (1) | FR2729711A1 (de) |
GB (1) | GB2296532A (de) |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2296532A (en) | 1996-07-03 |
GB9526113D0 (en) | 1996-02-21 |
FR2729711A1 (fr) | 1996-07-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |