DE585566C - Einrichtung zur selbsttaetigen Steigungsregelung einer Luft- oder Wasserschraube - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Steigungsregelung für Luft- und Wasserschrauben, wobei die Flügelsteigung unter dem Einfluß von an der Anordnung vorgesehenen Schwungmassen geändert wird, die einer gleichachsig zur Triebwelle liegenden Feder entgegenwirken. Die Schwungmassen werden während der Drehung der Schraube in bekannter Weise nach außen geschleudert und wirken dabei mit der Feder zusammen, so daß sich unter dem resultierenden Einfluß der Schwungmassen und der Fede'r die Flügelsteigung selbsttätig einstellt.

Gemäß der Erfindung sind bei einer Ein-" richtung der erwähnten Art die in an sich bekannter Weise gleichachsig zueinander angeordneten Flügel mit hohlen Schaftenden auf gegenüberliegenden, sich radial nach außen erstreckenden Zapfen eines mit der Triebwelle fest verbundenen Traggehäuses drehbar gelagert und mit einer auf dem Zapfen des jeweils gegenüberliegenden Flügels drehbaren Scheibe o. dgl. durch ein oder mehrere parallelachsig zu den Flügeln angeordneten Organe (z. B. durch Stangen), die mit Schwungmassen versehen sind, verbunden; die Schwungmassen und somit auch die Stangen o. dgl. bewegen sich also auf Kreisbögen um die Flügelachse und werden von der in dem Traggehäuse gelagerten Druckfeder unter Vermittlung einer Platte oder eines -anderen gleichartig wirkenden Organs " in die Normalstellung gedrängt.

Durch die oben angegebene erfindungsgemäße Ausbildung der Regeleinrichtung werden wesentliche Vorteile gegenüber bekannten Einrichtungen für den gleichen Zweck erzielt.

Gegenüber einer bereits bekannten Regeleinrichtung bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Flügel gleichachsig zueinander angeordnet werden können, was einerseits mehr den praktischen Bedürfnissen entspricht und andererseits auch eine gedrängtere Bauart der Regeleinrichtung gestattet. Es wäre nun zwar allerdings nicht ausgeschlossen, auch bei der bekannten Einrichtung die Flügel gleichachsig anzuordnen, jedoch müßte dann jeder Schwungmasse, die natürlich auch bei der bekannten Einrichtung vorgesehen ist, eine Feder zugeordnet werden. Die Federspannung kann aber praktisch nicht für beide Federn ganz genau gleich eingestellt werden, woraus folgt, daß die Steigung der Flügel verschieden sein kann, was zu bekannten Nachteilen dieser Einrichtung führt. Diese Nachteile werden bei der Erfindung dadurch vermieden, daß eine beiden Flügeln gemeinsame Feder angeordnet ist, die gleichmäßig auf die beiden Flügel einwirken kann, und daß somit eine durchaus gleichartige Steigung der gleichachsig angeordneten Flügel gewährleistet wird.

Es sind nun zwar allerdings auch schon Luftschrauben bekannt, bei denen die Flügel . gleichachsig angeordnet sind und ebenfalls unter dem Einfluß von Schwungmassen verstellt werden können. Diese Schwungmassen greifen mit Hilfe von Zügen an den Flügeln an, so daß also die Flügel entsprechend der Auswärtsbewegung der Schwungmassen verstellt werden. Bei dieser Ausführungsform kann jedoch die Verstellung der Flügel nur

um einen sehr kleinen Winkel erfolgen, während gemäß der Erfindung die Regelung innerhalb eines sehr weiten Bereiches möglich ist. Da sich bei der eben erwähnten bekannten Anordnung außerdem der Befestigungspunkt der Züge an den Flügeln auf einem Kreisbogen bewegt, kann die Regelung nicht in allen Stellungen der Schwungmassen nach dem gleichen Gesetz erfolgen. Die Erfindung ίο gewährleistet demgegenüber eine Verstellung der Flügel in allen Stellungen nach dem jeweils gleichen Gesetz und ermöglicht weiterhin eine Flügelverstellung innerhalb eines verhältnismäßig großen Winkelbereiches. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf den Zeichnungen dargestellt:

Abb. ι zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß der Erfindung.

Abb. ia und ib sind Seitenansichten der mit den Stangen verbundenen Scheiben.

Abb. 2 ist eine Vorderansicht der Anordnung nach Abb. 1.

Abb. 2a ist ein waagerechter Teilschnitt durch die Anordnung nach Abb. 2. Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Achse z-z der Abb. 1.

. ■ Abb. 4 ist ein Schnitt durch die Anordnung in der Längsachse der Flügel.

Die Abb. 4a, 5., 5a und 6 zeigen Einzelheiten der Anordnung.

Abb. 7 veranschaulicht eine Zwillingsanordnung gemäß der Erfindung, und

Abb. 8 zeigt eine zu Abb. 7 gehörige Einzelheit.

Die Flügel 1, 1' der Luftschraube (Abb. 1) . liegen einander gegenüber und können sich um ihre Längsachse in entgegengesetztem Sinne drehen. Die Flügel sind fest mit den Naben 2, 2' verbunden, die die hohlen Schaft- -40 enden der Flügel bilden. Die Schaftenden sind zwecks Verminderung der Reibung auf Kugellagern um die sich radial nach außen erstreckenden Zapfen 3, 3' drehbar, welche einen Teil des Traggehäuses 4 bilden, das mit der Triebwelle der Antriebsmaschine fest verbunden ist, so daß die Achsen der Triebwelle und des Traggehäuses zusammenfallen. Das Traggehäuse 4 dreht sich daher zusammen mit der Welle der Antriebsmaschine und mit den Flügeln, jedoch kann dasselbe in bezug auf die Einrichtung, welche die Verstellung der Flügel bewirkt, als fest betrachtet werden. Das Traggehäuse ist durch einen Flansch 4' (Abb. 1) mit einem entsprechenden Flansch verbunden, der an dem äußeren Ende der Triebwelle sitzt. Das Gehäuse 4, das die hülsenförmigen Zapfen 3, 3' trägt, auf denen sich die, Schaftenden der Flügel drehen, ist außerdem in seinem mittleren Teil mit Öffnüngen und Ausschnitten versehen, um das Gewicht zu vermindern. Innerhalb des Gehäuses 4 ist eine Schraubenfeder 5 angeordnet, welche gleichachsig zur Triebwelle liegt (Abb. i, 3, 4).

Die selbsttätige Regeleinrichtung zum Verstellen der beiden Flügel 1, 1' in entgegengesetztem Sinne entgegen der Spannung der Feder 5 umfaßt folgende Bauteile.

Die Nabe 2 des Flügels 1 ist mittels einer Flanschverbindung fest an einer Scheibe 6 befestigt, welche in geeigneter Weise ausgewuchtet ist, und die ihrerseits mittels zweier Verbindungsstangen 7, 7' mit der Scheibe 6' in Verbindung steht. Die beiden Scheiben 6, 6' bilden ein Ganzes, lediglich mit dem Unterschied, daß die Scheibe 6 fest mit der Nabe 2 verbunden ist, während die Scheibe 6' lose auf ihrem entsprechenden Zapfen 3' unter Zwischenschaltung eines geeigneten Kugellagers gelagert ist. Es ist also die Drehung der von dem Flügel 1, der Nabe 2, der Scheibe 6, den Stangen 7, 7' und der Scheibe 6' gebildeten Anordnung vollständig unabhängig von dem Umlauf der Luftschraube.

Der Flügel 1' ist seinerseits mit seiner Nabe 2' fest mit der Scheibe 8 verbunden. Die Scheibe 8 ist durch die Stangen 9, 9' mit einer entsprechenden Scheibe 8', welche sich an der gegenüberliegenden Seite der Achse z-s befindet, verbunden, und diese ganze Anordnung entspricht genau der vorhergehend erwähnten. Sie nimmt ebenfalls an der Drehung der Flügel teil, aber diese Drehung ist unabhängig von der Regelung des zugeordneten Flügels.

Wenn die Verbindungsstangen 7, 7' und 9-9' in geeigneter Weise angeordnet werden, können die beiden Anordnungen eine gleich große Verstellung erfahren, die jedoch in entgegengesetztem Sinne erfolgen und sich gegenseitig nicht beeinträchtigen.

Um die Flügel des Propellers selbsttätig zu verstellen, sind die beiden Verbindungsstangen 7 und 9, welche außerhalb der Ebene y-y (Abb. 3), aber symmetrisch zu derselben liegen, in der Ebene x-x mit zwei zur Regelung dienenden Schwungmassen 10, 10' versehen, welche- in gleicher Weise wie die Kugeln der üblichen selbsttätigen' Zentrifugalregler wirken.

Infolge der bei der Drehung der Schraube auftretenden Zentrifugalkraft suchen sich die Schwungmassen 10, 10' von der Drehachse zu entfernen, wodurch die Flügel derart um die Achse y-y verstellt werden, daß ihre Steigung bei zunehmender Bewegungsgeschwindigkeit größer wird, mithin der Widerstand wächst und die Schraube auf eine geringere Drehzahl zurückgeführt wird. Wenn jedoch die Drehzahl der Schraube abnimmt, wird auch die Steigung der Flügel kleiner, wo-

durch der Widerstand der Schraube geringer und dieselbe wieder auf ihre Normalgeschwindigkeit eingeregelt wird.

Die Steigungsregelung der Flügel wird durch die Bewegung der Schwungmassen erreicht, welche gleichzeitig auf die Schraubenfeder 5 mit einem größeren oder geringeren Druck einwirken. Auf diese Weise befindet sich also die ganze Anordnung jeweils im

ίο Gleichgewicht, wenn das durch die Zentrifugalkraft hervorgerufene Drehmoment der Schwungmassen der Spannung der Feder das Gleichgewicht hält. Man kann also die Drehzahl der Luftschraube und infolgedessen auch diejenige der Antriebsmaschine konstant halten, und zwar innerhalb bestimmter Grenzen, die durch die Bauart der Anordnung gegeben sind, aber auf jeden Fall für die praktischen Bedürfnisse ausreichen.

Dies wird auf folgende Weise erreicht:

Die beiden Schwungmassen 10, 10' bewegen sich bei der Drehung der Anordnung unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt im Schnittpunkt der Achsen z-z und y-y liegt (Abb. 3). Die Schwungmassen entfernen sich von der Achse z-z, wenn die Drehzahl der Schraube zunimmt und nähern sich derselben bei abnehmender Drehzahl. Die Regelung der ganzen Einrichtung erfolgt derart, daß die Bewegung der beiden Schwungmassen jeweils gleich ist, welche sich auf ihrem Wege auf einer rechtwinkligen Platte 11 entgegen der Spannung der Feder 5 bewegen, die gegen diese rechtwinklige Platte derart drückt, daß dieselbe gegen die Schwungmassen gehalten wird.

Die Platte ist daher zwei Kräften unterworfen, welche in entgegengesetztem Sinne wirken, nämlich einerseits der Spannung der Feder 5 und andererseits einer parallel zu dieser Spannung wirkenden Komponente der Zentrifugalkraft. Wenn die beiden Kräfte im Gleichgewicht sind, nimmt die Platte 1 eine bestimmte Lage ein, und infolgedessen besitzen die gegenüberliegenden Flügel bestimmte Steigung, welche für beide Flügel gleich, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist.
Bei der Anordnung werden gleichzeitig zwei Regler wirksam, welche unabhängig auf die Feder S einwirken, so daß jeder Spannung der Feder 5 und damit gegebener Steigung der Flügel eine bestimmte konstante Drehzahl der Schraube entspricht. Die rechtwinklige Platte 11 ist eben, Jedoch kann man gewünschtenfalls das Konstanthalten der Drehzahl dadurch verbessern, daß man der Platte eine leicht gekrümmte Form gibt, welche nach Belieben ausgeführt werden kann (vgl. Abb. 6).

Die Platte wird bei ihrer Bewegung in zwei einander gegenüberliegenden Schlitzen 12, in welchen Leitzapfen 13 gleiten, geführt, wie aus Abb. 4 und 4a ersichtlich ist. Die Schlitze sind in einer Hülse 14 vorgesehen, die fest mit dem Traggehäuse verbunden ist. Die Feder 5 ist in dem Zwischenraum zwischen dieser Hülse und der inneren zylindrischen Wand des Gehäuses angeordnet.

Damit die Anordnung einwandfrei arbeitet, ist es zuerst erforderlich, das richtige Verhältnis zwischen der Spannung der Feder und dem Gewicht der Regelmassen einzustellen. Dieses Verhältnis kann durch die Rechnung gefunden werden, jedoch kann zu diesem Zweck eine Anordnung' getroffen werden, durch welche die Spannung der Feder in der Normalstellung eingestellt werden kann.

Zu diesem Zweck ist ein Ringflansch der Platte 11, welche in ihrem mittleren Teil ein kreisförmiges Loch besitzt, auf der Hülse 14 gleitbar. Der Ringflansch der Platte 11 ist an seiner Außenseite mit einem Gewinde verr sehen, auf das ein Ringflansch 15 (Abb. 3) aufgeschraubt ist, gegen welchen sich die Feder abstützt; die Spannung der letzteren kann also durch axiale Verstellung des Ringflansches 15 in bezug zur Platte 11 nach Belieben eingestellt werden. Mit ihrem unteren Ende liegt die Feder an einem Ringflansch 16 an.

Die Hülse 14 bildet einen Teil des Gehäuses 4, mit welchem sie durch Schrauben fest verbunden ist.

In der Abb. 4a ist diese Hülse für sich veranschaulicht. Daraus geht die Anordnung und die Befestigung der Schraube am äußeren Ende der Triebwelle 20 der Antriebsmaschine hervor. Diese Welle endigt in einen Kegel, der in eine zylindrische Verlängerung 21 übergeht, die mit einem Schraubengewinde versehen ist und an welche der Zylinderzapfen 22 angeschraubt ist. Die Feststellung erfolgt mittels des mit einem Gewinde versehenen Ringes 23. Das obere Ende der Zylinderhülse 22 ist an seinem Umfang derart eingeschnitten, daß ein Schlüssel eingesetzt werden kann, um den Zylinderzapfen festzuschrauben oder zu lösen. Es ist ersichtlich, daß nach der Herausnahme des Ringes 23 und nach Lösung des Zapfens 22 mit Hilfe des Schlüssels dieLuft- oder Wasserschraube leicht über die Welle 20 geschoben werden kann.

Um während der Drehung der Schraube die Drehzahlschwankungen innerhalb möglichst enger Grenzen zu halten, wird eine Ausgleichsanordnung angewandt, welche es ermöglicht, den gleichbleibenden Lauf wesentlich zu verbessern. Das wird dadurch erreicht, daß die Scheiben 6, 6' und 8, 8' mit Ausgleichsmassen versehen sind, welche in

geeigneter Weise angeordnet werden. Diese Scheiben sind z. B. mit Ansätzen in Form von Sektoren 17 (Abb. ia, ib) für die Scheibe 6' und 18 für die Scheibe 8' versehen. Die an den verschiedenen Scheiben angeordneten Sektoren haben einen Winkel, der dem größten Verstellwinkel der Anordnung gleich sein kann, d. h. den Winkel um die Anordnung von einer Lage, welche der geringsten Drehzahl entspricht, in eine der höchsten Drehzahl entsprechende Lage überzuführen oder auch dem doppelten Betrag dieses Winkels. Alle Sektoren sind der an ihrem Schwerpunkt angreifenden Zentrifugalkraft unterwo'rfen und werden derart bewegt, daß ihr Drehmoment demjenigen der eigentlichen Schwungmassen 10, 10' entgegengesetzt wirkt, woraus sich eine entsprechende korrigierende Wirkung auf den Einfluß der Schwungmassen ergibt. Mit Hilfe dieser Sektoren und durch geeignete Einstellung der noch zu erwähnenden zusätzlichen Massen ist es möglich, die Geschwindigkeits- - abweichungen in engen Grenzen zu halten und somit eine praktisch .konstante Drehzahl der Luft- oder Wasserschraube zu erzielen. Die beste Anordnung liegt dann vor, wenn der Winkel des Sektors gleich dem größten Drehwinkel gemacht wird, wie dies bereits weiter oben erwähnt worden ist. Die korrigierenden zusätzlichen Massen 19 und 20,. welche in den Abb. 5 und 5a angedeutet sind, sind auf beiden Vorrichtungen, von denen jede auf einen Flügel einwirkt, entgegengesetzt angeordnet. Die in den Abb. 5 und 5a veranschaulichten Sektoren besitzen kreisförmige Form, jedoch könnten dieselben ebenssgut andersartig ausgebildet sein.

Es ist ersichtlich, daß unabhängig von der allgemeinen Anordnung der Regeleinrichtung dieselbe auch als Zwillingsvorrichtung ausgebildet werden kann (Abb. 7, 8), indem man vier Schwungmassen und zwei rechtwinklige Platten anwendet, welche auf die Schraubenfeder einwirken. Dadurch kann man die Vorrichtung noch weitergehend ausnutzen und kann Stöße oder Erschütterungen auf die Welle ausschalten, da dieselben ausgeglichen werden.

Der mittlere Teil der Schraube, welcher die erwähnte selbsttätige Regeleinrichtung für die Flügel enthält, wird durch eine Kappe abgedeckt, welche außen Stromlinienform besitzen kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur selbsttätigen Steigungsregelung einer Luft- oder Wasserschraube, bei der die Flügelsteigung unter dem Einfluß von einer gleichachsig zur Triebwelle liegenden Feder entgegenwirkenden Schwungmassen geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise gleichachsig zueinander angeordneten Flügel mit ihrem hohlen Schaftende (2, 2') auf gegenüberliegenden, sich radial nach außen erstreckenden Zapfen (3, 3') eines mit der Triebwelle fest verbundenen Traggehäuses (4) drehbar gelagert sind und mit einer auf dem Zapfen des jeweils gegenüberliegenden Flügels drehbaren Scheibe (6', 8') durch eine oder mehrere parallelachsig zu den Flügeln angeordnete, mit Schwungmassen (10, 10') versehene Stangen (7, 9) verbunden sind, und daß die Schwungmassen und somit die auf Kreisbögen um die Flügelachse sich bewegenden Stangen (7, 9) von der in dem Traggehäuse (4) gelagerten Druckfeder (5) unter Vermittlung einer Platte (11) in die Normalstellung gedrängt werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Zapfen (3, 3') angeordneten Scheiben (6', 8') mit sektorförmigen Platten (17, 18) verbunden und zwischen den ebenfalls mit sektorförmigen Platten verbundenen Flügelschaftenden (2, 2') angeordnet sind, wobei jeweils die sektorförmige go Platte eines Schaftes mit der auf dem gegenüberliegenden Zapfen drehbaren sektorförmigen Platte durch die - Stange (7' bzw. 9') verbunden ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Traggehäuse (4) angeordnete, als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder (5) um eine an ihrem hinteren Ende fest mit dem Gehäuse (4) verbundene Hülse (14) angeordnet ist, die Schlitze für an der Platte (11) angeordnete Leitzapfen (13) besitzt, durch welche die Leitplatte gegen Drehung gesichert, aber in axialer Richtung der Triebwelle verstellbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (11) mit einem Ringflansch auf der Hülse (14) gleitet, auf dessen Außenseite ein aufgeschraubter und somit axial verstellbarer Ringflansch (15) sitzt, gegen den sich die Feder (5) abstützt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den sektorförmigen Platten (17, 18) Ausgleichsgewichte (19, 20) befestigt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen