DE645921C

DE645921C - Verstellpropeller

Info

Publication number: DE645921C
Application number: DEE41968D
Authority: DE
Original assignee: Eclipse Aviation Corp
Current assignee: Eclipse Aviation Corp
Priority date: 1930-10-27
Filing date: 1931-10-27
Publication date: 1937-06-10
Also published as: FR725680A; US1952066A; GB388479A

Description

Die Erfindung betrifft Propeller, bei denen während des Betriebes selbsttätig der Anstellwinkel der Flügelblätter verändert-wird. Es sind bereits Propeller bekannt, bei denen die Schubwirkung der Flügel verwendet wird, um die Flügelanstellung zu ändern, und zwar werden hierbei ■ Nocken benutzt, die entsprechend einer Längsverschiebung der Nabe durch den Schub auf die Flügel einwirken, so daß die Anstellung derselben eine andere wird.

Die Verstellung der Flügel wird im Betriebe in bekannter Weise durch Fliehkräfte der Flügelmassen und durch Luftkräfte am Propellerblatt ungünstig beeinflußt. Die erwähnten Kräfte ergeben nämlich ein Drehmoment, das sich auf die Anstellung auswirkt. Nach der Erfindung werden demgemäß die Nockenflächen für den Verstellzapfen der Flügel so gerichtet, daß der Gegendruck der Nockenflächen gegen den Zapfen das erwähnte Drehmoment ganz oder zum größten Teil aufhebt.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. ι einen Propeller nach der Erfindung in einem waagerechten Schnitt,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 2.-2 der Fig. 1,

Fig. 3 den Propeller in der Aufsicht teilweise im Schnitt,

Fig. 4 und 5 die mit jedem Flügel verbundene Nockenvorrichtung in schematischer Darstellung und

Fig. 6 und 7 die Ausbildung der Nocken-Vorrichtung in schaubildlicher Darstellung.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. ι und 2 ist ein Propeller nach der Erfindung dargestellt. Dieser Propeller besteht aus mehreren Flügeln 8, von denen nur ein Teil gezeigt ist, um für die Zeichnung einen größeren Maßstab verwenden zu. können. Die Flügel 8 können durch eine Antriebswelle 9 in Drehung versetzt werden, die für Flugzeuge aus einem Teil bestehen kann, der mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei der Anstellwinkel der Flügel entsprechend der Schubwirkung der letzteren in der weiter unten noch zu erläuternden Weise verändert werden kann.

Um die Propellerflügel 8 mit der Antriebswelle 9 antriebsmäßig zu verbinden, wird ein genannte Welle umgebender genuteter Antriebsblock 10 verwendet, der beispielsweise durch geschlitzte Vorder- und Hinterkegel 11 bzw. 12 mit der Welle fest verbunden ist. Genannte Kegel können durch eine Mutter

13, die auf dem äußeren Ende der Antriebswelle aufgeschraubt ist, gegen entsprechende am Block io vorgesehene kegelförmige Flächen festgedrückt werden. Zweckmäßig wird die Mutter 13 nach der Einstellung mittels eines geeigneten Befestigungsmittels, wie z.B. eines, Verriegelungsstiftes 14, in geeigneter Weise' festgehalten. Ein als Hauptnabe ausgebildetes Schmiedestück 15, das den Antriebsblock 10 umgibt und mit diesem antriebsmäßig verbunden ist, trägt die Propellerflügel, und diese Teile sind zweckmäßig so ausgebildet, daß die Nabe sich gegenüber dem Antriebsblock axial bewegen kann, wobei mehrere Lager 16 zwischen diesen beiden Teilen eingeschaltet sind, um diese Bewegung zu erleichtern.

Die Nabe 15 ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie die auf derselben drehbar angeordneten Wurzelenden der Propellerflügel trägt, so daß genannte Flügel S sich zwecks Änderung des Anstellwinkels derselben um ihre Längsachse drehen können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nabe mit zwei gleichachsigen Hülsen oder Muffen 17 versehen, die zur Aufnahme der Wurzelenden der Flügel dienen, die mit geschlitzten Wurzelgehäuseu 18 versehen sind. Zwischen dem Wurzelgehäuse und der Hülse sind mehrere Kugellager 19 vorgesehen, und ein geeignetes Antifriktionslager. wie z. B. ein Kugellager 20, das zwischen einer am Gehäuse ιS vorgesehenen Schulter 21 und einer Befestigungsmutter 22 angeordnet ist, dient dazu, den Flügel trotz der auf denselben wirkenden Fliehkraft und Abscherungskräfte in der Arbeitsstellung festzuhalten. Nachdem die beiden Hälften de-? Wurzelgehäuses an den Wurzelenden der einzelnen Flügel angebracht worden sind, können sie durch einen Flanschring 23 in ihrer Stellung festgehalten werden, und auf Wunsch kann auch eine Schmiermitteldichtungsscheibe vorgesehen sein. Diese Dichtungsscheibe 24 arbeitet mit einem Ring 25 und einem Verriegelungsstück 26 zusammen und dient dazu, ein Entweichen von Öl oder Schmierfett aus dem Lager 20 zu verhindern.

Es sind Mittel vorgesehen, um die Flügel in den Hülsen 14 zu drehen, um die Flügelanstellung während des Betriebes des Propellers verändern zu können. Diese Mittel, zu welchen die Nabe zweckmäßig gehört, werden durch die Schubwirkung der Flügel derart beeinflußt, daß die Flügelanstellung selbsttätig verändert wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu diesem Zweck zwischen dem Antriebsblock 10 und den Flügeln eine antriebsmäßige Verbindung verwendet, durch welche die Flügelanstellung während der Vorwärtsbewegung der Nabe unter dem Einfluß der Schubwirkung der Propellerflügel während des Betriebes des Propellers selbsttätig geändert wird.

Zur Erzielung dieser antriebsmäßigen Verbindung zwischen den Flügeln und dem Antriebsblock verwendet man eine geeignete !■·' Nockenvorrichtung, die zweckmäßig in der Nabe völlig eingeschlossen ist. Wie dargestellt, besitzt diese λ orrichtung einen Zapfen 27, der aus einem Stück mit dem Flanschring 23 besteht oder an diesem in geeigneter Weise befestigt ist und mit Nockenscheiben 28 zusammenarbeiten kann, wobei ein geeignetes Lager 29 zwischen diesen Teilen eingeschaltet ist, um eine gegenseitige wirksame und im wesentlichen reibungslose Bewegung zu ermöglichen.

Aus Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, daß die mit jedem Zapfen 2j zusammenarbeitenden Nockenscheiben 28 so angeordnet sind, daß deren Seiten parallel liegen und einen Winkel mit einer Achse bilden, die mit der Motorwelle im wesentlichen parallel liegt, um die auf die Flügel wirkende Verdrehung im wesentlichen aufzuheben. Es ist insbesondere zu bemerken, daß das im allgemeinen als Verdrehung bezeichnete Verdrehungsmoment, das aus einer Vereinigung der Wirkungen der Fliehkraft und der auf die einzelnen Flügel wirkenden serodynamischen Kräfte besteht, die Flügelanstellung zu verringern sucht. In den Fig. 4 und 5 ist die auf jeden Flügel wirkende Verdrehung durch die Pfeile α dargestellt und sucht jeden Flügel in die Drehungsebene des Propellers zu \-erdrehen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird diese Verdrehung jedoch, auf die Flügel keine Wirkung ausüben, durch welche die Flügelanstellung verändert wird, da sie in eine reine Kraft b übergeht, die durch den Mittelpunkt des Zapfens 27 und senkrecht zur Nockenscheibe 28 wirkt.

In gewissen Fällen kann es jedoch wünschenswert sein, diese auf die Flügel wirkende Verdrehung wesentlich zu verringern oder aufzuheben. Zu diesem Zweck kann man geeignete Gegengewichte 30 verwenden, die beispielsweise durch Schrauben 31 (Fig. 7) am Ring 23 befestigt sind. L^Tnter dem Einfluß der während des Betriebes des Propellers entstehenden Fliehkraft üben diese Gegengewichte eine Sammelwirkung aus, die durch die Pfeile c und d bezeichnet ist, und dazu dient, die Verdrehung dadurch im wesent- »15 liehen aufzuheben oder zu überwinden, daß derselben die Kraft b entgegengesetzt wird, welche als aufhebende Kraft von einer der Nockenscheiben 28 aus gegen den Zapfen 27 wirkt. iao

L^Tm die Vorwärtsbewegung der Nabe nachgiebig zu hemmen, sind mehrere elastische

Stücke, wie ζ. Β. Federn 32, zwischen der Nabe 15 und einer Platte 33 angeordnet, die beispielsweise durch einen Keil 34 und eine Befestigungsmutter 35 am äußeren Ende des S Antriebsblockes 10 (Fijg. i) in geeigneter Weise befestigt ist. Die Enden der Federn 32 werden zweckmäßig durch Zapfen 36 festgehalten, die auch dazu dienen können, die Vorwärtsbewegung der Nabe zwangsläufig- zu begrenzen, um auf diese Weise die unterste Grenze für die Flügelanstellung im voraus zu bestimmen. Auf Wunsch kann die oben beschriebene Vorrichtung in einer stromlinienförmigen Haube 37 eingeschlossen sein, um die serodynamische Wirkung des Propellers zu erhöhen und die Vorrichtung zu schützen. Es ist nun leicht ersichtlich, daß durch die Anordnung der oben beschriebenen Vorrichtung (die Federn 32) die Nabe 10 für ge-

ao wöhnjich in ihrer äußersten hinteren Stellung, (Fig-, ι) festgehalten wird, in welcher 'die Flügelanstellung am größten ist, wie es der in Fig. 3 gestrichelt dargestellte Flügelteil 8 zeigt. Sobald der Propeller jedoch in Betrieb ist, genügt die durch die Flügel ausgeübte Schubwirkung, um die Kraft der Federn 32 zu überwinden, so daß die Nabe sich mit den Flügeln gegenüber dem Antriebsblock 10 nach vorn bewegt. Durch diese Bewegung und durch Vermittlung der Nockenscheibenvorrichtungen 2.7, 28 und 29 werden die Flügel in den Hülsen 17 derart gedreht, daß die Flügelanstellung verringert wird. Es ist hier zu bemerken, daß, sobald der während eines gewissen Betriebszustandes entstehenden Schubwirkung eine gleiche und entgegengesetzte Kraft entgegenwirkt, die sich aus der auf die Reibung zwischen den Teilen zurückzuführenden Kraft und der Kraft der Federn 32 zusammensetzte, die Vorwärtsbewegung der Nabe gehemmt wird. Die dann erhaltene Flügelanstellung ist eine solche, daß der Wirkungsgrad des Propellers für den entsprechenden Betriebszustand den Höchstwert erreicht.

Wie bereits erwähnt, wird die Verdrehung, die für gewöhnlich die Flügelanstellung während des Betriebes zu verringern sucht, hier eine solche Wirkung nicht ausüben, was auf die Anordnung der Nockenscheibenvorrichtung 27, 28 und 29 zurückzuführen ist. Um die Teile jedoch zu entlasten und von denselben jede unnötige Beanspruchung abzuhalten, wirken die Gegengewichte 30 während des Betriebes des Propellers in der Weise, daß sie genannte Verdrehungskraft im wesentlichen ausgleichen oder aufheben.

Gemäß der Erfindung wird also ein neuartiger Propeller geschaffen, bei welchem die Winkelstellung, d. h. die Anstellung der Flügel unter dem Einfluß der Schubwirkung, selbsttätig erfolgt. Dadurch, daß die unter veränderlichen Bedingungen eingestellten Flügel stets diejenige Anstellung erhalten, die der Höchstleistung- des Propellers unter diesen Bedingungen entspricht, so erhält man einen Propeller mit einem ungewöhnlich guten Wirkungsgrad. Durch die Ausführung und Anordnung der neuartigen Nockenscheibenvorrichtung zur Erzielung der Änderung der Flügelanstellung wird erreicht, daß die Verdrehung die Flügelanstellung nicht zu ändern sucht, und außerdem wird dadurch eine antriebsmäßige Verbindung· geschaffen, die betriebssicher ist und aus verhältnismäßig nur wenigen Teilen besteht, so daß sie sich besonders für Flugzeugverstellpropeller eignet. Wenn auch nur eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, so versteht es sich doch von selbst, daß die Erfindung sich nicht auf diese beschränkt, sondern daß auch andere Ausführungsformen möglich sind. So könnte z. B. die Nockenscheibenvorrichtung, durch welche die Flügel mit der Antriebswelle verbunden sind, auch in anderer Weise ausgeführt und angeordnet werden, wobei jedoch zu beachten ist, daß diese Vorrichtung zweckmäßig so angeordnet sein soll, daß sie die Wirkung der Verdrehung auf die Flügel aufhebt. Auf Wunsch kann die Vorrichtung· zur zwangsläufigen Begrenzung der Vorwärtsbewegung der Nabe so ausgeführt werden, daß sie einstellbar ist, so daß die untere Grenze für die Flügelanstellung äußerst leicht und einfach verändert werden kann. Es versteht sich ferner von selbst, daß, wenn auch durch die Verwendung von Gegengewichten zur Aufhebung der Verdrehungswirkung gewisse Beanspruchungen in der Vorrichtung ausgeglichen werden, solche Gegengewichte auf Wunsch auch weggelassen werden können. Weitere Abänderungen an der Ausführung und Anordnung der Teile können ferner im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden, wie es sich für den Fachmann von selbst ergibt.

Claims

Patentansprüche:

i. Verstellpropeller, bei demidie Flügelanstellung selbsttätig entsprechend der Längsverschiebung der Nabe gegenüber der Antriebswelle durch Nocken verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenflächen (28) für den Verstellzapfen (27) der Flügel so gerichtet sind, daß der Gegendruck der Nockenfläche gegen den Zapfen das durch Fliehkraft der Flügelmassen und Luftkräfte am Propellerblatt hervorgerufene und auf die Flügel ausgeübte Drehmoment ganz oder zum größten Teil aufhebt.
2. \*erstellpropeller nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flügelanstellung verstellende Nockenvorrichtung {2j, 28, 29) vollkommen innerhalb der Propellernabe untergebracht ist.
3. Verstellpropeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenvorrichtung (2", 28, 29) für jeden ]*"lügel in einer zur Flügellängsachse senkrechten Ebene angeordnet ist.
4. Verstellpropeller nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung ein Nockenglied besitzt mit zwei parallelen, einen Führungischlitz bildenden Nockenflächen (28), die unter einem Winkel zu einer der Antriebswelle (9) im wesentlichen parallelen Achse und in fester Beziehung zu dieser angeordnet sind und während der Längsver-Schiebung der Nabe den exzentrischen, mit der Flügelwurzel verbundenen Zapfen (27) führen.
5. \^rerstellpropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Führungschlitz bildenden Nockenflächen (2S) unter solchem Winkel zu einer der Antriebswelle (9) im wesentlichen parallelen Achse eingestellt sind, daß die vom Verdrehungsmoment des Flügels herrührende und durch die Mitte des mit diesem verbundenen Zapfens {2f) gehende Kraft im wesentlichen senkrecht zu den Nockenflächen gerichtet ist.
6. Verstellpropeller nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenglied (28) einstellbar ist, so daß die Nockenflächen mit Bezug auf eine der Antriebswelle (9) im wesentlichen parallele Achse einen gewünschten Winkel einnehmen können.
7. Verstellpropeller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenglied· symmetrisch zur Fläche, die die Achse der Antriebswelle und die Längsachse des Flügels enthält, und hinter der Uinlaufebene des Propellers angeordnet ist.
8. Verstellpropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenglied in den auf der Welle (9) lösbar befestigten Antriebsblock (10) eingesetzt ist, längs dem sich die Nabe (15) verschieben kann.
9. Verstellpropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Flügel verbundene Zapfen (2y) mit einem Flanschenring (23) aus einem Stück besteht oder fest zusammenhängt, der das Wurzelgehäuse (18) des Flügels umgibt und mit dessen Hilfe der Flügel in der 60 < Nabenhülse (17) drehbar gelagert ist.
10. Verstellpropeller nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der · Zapfen (2y) mit einem reibungsvermindernden Lager (29) versehen ist.
11. Verstellpropeller nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel mit Gegengewichten (30) versehen sind, die unmittelbar an der Flügelwurzel innerhalb der Nabenhülse (17) liegen.
12. Verstellpropeller nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte (30) an den die Wurzelgehäuse der Flügel umgehenden Flanschenringen (23) befestigt sind.
13. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Flügelanstellung sich gemäß der durch den Schub veranlagten Bewegung der Nabe in bezug auf die Antriebswelle verändert, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe antriebsmäßig mit der Welle mittels eines Antriebsblockes (io) verbunden ist, welcher die Federn trägt, die der durch den Schub hervorgerufenen Bewegung der Nabe entgegenwirken, und mit den Flügeln innerhalb der Nabe mittels einer Nockenvorrichtung verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen