Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum
Übertragen eines hydraulischen Signals über einen umlaufenden
Spalt in einem Verstellpropellersystem.
Stand der Technik
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Verstellpropellersysteme haben eine stationäre Seite und
eine umlaufende Seite, die durch einen Drehspalt getrennt
sind. Die stationäre Seite umfaßt ein Gehäuse, ein
Steuergerät, ein Triebwerk und ein Getriebe. Die umlaufende Seite
umfaßt eine Nabe, die eine Vielzahl von verstellbaren
Propellerblättern hat, welche an ihr befestigt sind, eine
Antriebswelle und eine Blattverstellvorrichtung, welche den
Einstellwinkel der verstellbaren Blätter einstellt. Das
Steuergerät, das einen Teil aufweist, der sich mit der
umlaufenden Seite dreht, sendet Signale über den Drehspalt zu
der Blattverstellvorrichtung, um den Einstellwinkel der
Propellerblätter einzustellen. Ein Beispiel eines solchen
Systems ist in dem US-Patent Nr. 4 523 891 von Schwartz et
al beschrieben, wobei dieses Patent ebenfalls im Besitz der
Anmelderin ist. Schwartz et al wird hierdurch durch
Bezugnahme hierin aufgenommen.
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In Schwartz werden Signale von dem Steuergerät zu der
Blattverstellvorrichtung über die Relativdrehung eines
Übertragungsrohres gesendet, welches den Drehspalt
durchquert. Die Relativdrehung des Übertragungsrohres
positioniert ein Ventil innerhalb der Blattverstellvorrichtung.
Infolgedessen läßt das Ventil Hydrauliköl durch, welches
durch das Übertragungsrohr einem Kolben zugeführt wird. Der
Kolben bewegt sich aufgrund der Beaufschlagung desselben
mit dem Hydrauliköl wahlweise hin und her. Die Hin- und
Herbewegung des Kolbens stellt den Einstellwinkel der
Propellerblätter
über eine Verbindung zwischen dem Kolben und
den Blättern ein.
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Das Hydrauliköl wird in das Übertragungsrohr über ein
Übertragungslager eingegeben, das hinter dem drehbaren Teil des
Steuergeräts angeordnet ist. Das Übertragungsrohr führt
durch den drehbaren Teil des Steuergerätes hindurch.
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Das Steuergerät wird aus dem Propellersystem zur Wartung
oder Reperatur periodisch entfernt. Zum Entfernen des
Steuergeräts aus dem System muß jedoch das Übertragungsrohr
entfernt werden oder das Steuergerät (insbesondere der
drehbare Teil des Steuergeräts) muss nach hinten über das Ende
des Übertragungsrohres hinaus verschoben werden . Es gibt
jedoch nicht genug Raum, um das Steuergerät über das Ende
des Übertragungsrohres hinaus zu verschieben. Darüber
hinaus beinhaltet das Entfernen des Übertragungsrohres das
Entfernen der Propellernabenhaube und von sämtlicher
Hardware, durch die das Übertragungsrohr gehalten wird. Ein
solches Verfahren ist kompliziert, zeitraubend und teuer.
Darstellung der Erfindung
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Es ist ein Ziel der Erfindung, das Steuergerät eines
Verstellpropellersystems leicht und effizient zu entfernen.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, das Steuergerät des
Propellersystems zu entfernen, ohne das Übertragungsrohr zu
entfernen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, das
Übertragungsrohr zu verkürzen, das in Betätigungssystemen
zum Ändern des Propellereinstellwinkels benutzt wird.
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Gemäß der Erfindung wird Hydrauliköl in ein
Übertragungsrohr eines Verstellpropellersystems vorderhalb eines
drehbaren Teils eines Steuergeräts eingeleitet. Ein
Übertragungslager ist um die Antriebswelle vorgesehen zum
Übertragen von Hydrauliköl durch dasselbe und zwischen der
Antriebswelle
und dem Übertragungsrohr, um Hydrauliköl aus
der Antriebswelle in das Übertragungsrohr zu übertragen,
wobei dieses Übertragungslager eine Relativdrehung zwischen
dem Gehäuse und der Antriebswelle sowie zwischen der
Antriebswelle und dem Übertragungsrohr gestattet. Das
Übertragungsrohr ist mit dem drehbaren Teil des Steuergeräts
verschiebbar verbunden.
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Durch Anordnen des Übertragungslagers vorderhalb des
drehbaren Teils des Steuergeräts muß das Steuergerät eine
relativ kurze Strecke von dem Übertragungsrohr
heruntergeschoben werden. Die Strecke wird nur durch die Länge der
Verbindung zwischen dem Übertragungsrohr und dem drehbaren
Teil des Steuergeräts bestimmt. Darüber hinaus wird die
Übertragungsrohrlänge beträchtlich verlängert. Toter Gang
in der Übertragung von Signalen über den Drehspalt wird
dadurch verringert.
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Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der Beschreibung und den Ansprüchen sowie aus
den beigefügten Zeichnungen, die eine Ausführungsform der
Erfindung veranschaulichen, deutlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Querschnittansicht, die
teilweise im Schnitt ein bekanntes
Verstellpropellersystem zeigt;
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Fig. 2 ist eine Querschnittansicht eines
Lagers zum Einleiten von Öl in ein
Übertragungsrohr nach Fig. 1.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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In Fig. 1, auf die Bezug genommen wird, ist ein
Verstellpropellersystem,
wie es in Schwartz dargestellt ist,
gezeigt. Schwartz ist auf ein System zum Einstellen
(Justieren) des Einstellwinkels der Blätter eines
Verstellpropellersystems gerichtet.
Bekannte Umgebung
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Schwartz, der, wie oben angegeben, durch Bezugnahme hierin
auf genommen worden ist, hat mehrere Hauptkomponenten. Auf
seiner stationären Seite zeigt Schwartz ein Steuergerät
265, ein Gehäuse 165, ein Triebwerk 175 und ein Getriebe
(durch gestrichelte Linie dargestellt). Auf seiner
umlaufenden Seite zeigt Schwartz eine Blattverstellvorrichtung,
eine Nabe 10, eine Antriebswelle 155 und ein
Übertragungsrohr 140.
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Die Nabe 10 hat mehrere Propellerblätter 15, die daran in
Lagern 20 befestigt sind, so daß die Blätter in ihrem
Einstellwinkel um ihre Längsachsen 25 drehverstellbar sind.
Jedes Blatt 15 wird über eine exzentrische Rolle 30
positioniert, die auf einem Zapfen (einer Achse) 35 gelagert
ist. Die Rolle wird durch einen Kolben 45 manipuliert, der
einen Teil der Blattverstellvorrichtung bildet.
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Die Blattverstellvorrichtung umfaßt den Kolben 45, einen
Zylinder 12, in welchem sich der Kolben hin- und herbewegt,
und ein Ventilelement 120, das mit dem Übertragungsrohr in
Verbindung steht.
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Der Kolben 45 hat eine vordere Wand 50, die mit Flächen 55
und 60 versehen ist, welche mit einem Hydrauliköl wahlweise
mit Druck beaufschlagt werden, um den Kolben 45 und damit
die Propellerblätter 15 in gewünschte
Einstellwinkeleinstellungen bewegen. Der Kolben 45 ist mit einer inneren
Wand 65 versehen, die einen Gewindeteil 70, einen hinteren
Randteil 80 und einen vorderen Längsschlitz 85 aufweist.
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Der Zylinder 12 umschließt ein Ventilgehäuse 95, das ein
Paar Auslaßöffnungen 100 und 105 hat. Hydrauliköl
beaufschlagt das Innere des Zylinders 12 und die Kolbenfläche 55
über die Öffnung 100 mit Druck, wodurch die Bewegung des
Kolbens nach rechts mit einer entsprechenden
Blatteinstellwinkeleinstellung hervorgerufen wird. Hydrauliköl
beaufschlagt das Innere des Zylinders 12 und die Kolbenfläche 60
über die Öffnung 105 mit Druck, wodurch eine Bewegung des
Kolbens 45 nach links mit einer entsprechenden
Blatteinstellwinkeleinstellung hervorgerufen wird.
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Ein Ventilelement 120 mißt den Öffnungen 100 und 105
Hydrauliköl wahlweise zu. Das Ventilelement 120 hat einen
radialen Durchlaß 125, der mit einer ringförmigen
Ausnehmung 130 in Verbindung steht, die mit den Öffnungen 100 und
105 wahlweise in Deckung bringbar ist, wenn das
Ventilelement in Längsrichtung positioniert wird. Der innere Teil
des Ventilelements 120 ist integral mit einem Endteil eines
Übertragungsrohres 140 ausgebildet. Ein äußerer Teil des
Ventilelements ist integral mit einer Schraube 145
ausgebildet.
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Das Übertragungsrohr 140 ist innerhalb der Antriebswelle
155 angeordnet, die die Nabe 10 dreht. Die Welle 155 ist in
Lagern 160 gelagert, die an dem Gehäuse 165 abgestützt
sind. Die Welle 155 liefert der Nabe 10
Dreheingangsleistung aus einem Triebwerk 175, wobei die Welle mit dem
Triebwerk beispielshalber durch ein Zahnrad 178 verbunden
ist, das auf der Welle fest angebracht ist.
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Das Steuergerät 265 hat einen drehbaren Teil 266 und einen
stationären Teil. Der drehbare Teil umfaßt eine Kugelmutter
198, eine Kugelspindel 200, ein Zahnrad 180 und eine
Keilnutverbindung 192, 194. Die Welle 155 treibt die
Kugelspindel und die Kugelmutter 198 über einen Wellenfortsatz 183,
das Zahnrad 180 und die Keilnutverbindung 192, 194 an. Ein
rechter Teil des Übertragungsrohres 140 ist innerhalb der
Kugelspindel über eine biegsame Keilnutverbindung 210
aufgenommen
und dreht sich mit der Kugelspindel.
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Lager 185 und 232 trennen den drehbaren Teil 266 des
Steuergeräts von dem stationären Teil. Mittels der Lager ist
die Kugelspindel an dem stationären Teil gelagert, so daß
die Kugelmutter 198 und die Kugelspindel, der
Wellenfortsatz 183 und das Übertragungsrohr 140 sich frei mit der
Welle drehen können.
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Der stationäre Teil des Steuergeräts umfaßt einen Kolben
235, einen Drehzahlregler 270, ein β-Steueruntersystem 277
und mehrere Hydraulikleitungen, wie es weiter unten
erläutert wird.
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Der Kolben 235 ist an den Lagern 232 befestigt und
innerhalb eines stationären Zylinders 240 hin- und herbewegbar
aufgenommen. Der Kolben 235 wird an seiner ersten
Oberfläche 245 durch zugemessenes Hydrauliköl mit Druck
beaufschlagt, das ihm über eine Leitung 250 zugeführt wird,
und an seiner zweiten Oberfläche 255 mit Hydrauliköl mit
Versorgungsdruck über eine Leitung 260. Die
Druckbeaufschlagung des Kolbens 235 wird durch irgendeines von
verschiedenen bekannten fluidmechanischen
Blattverstellsystemen 265 gesteuert, wie z.B. einen Drehzahlregler 270
und/oder ein β-Steueruntersystem 277, das, wenn es
aktiviert wird, Hydrauliköl in direktem Ansprechen auf die
Einstellung des Leistungshebels 279 statt im Ansprechen auf
den Regler 270 zumißt.
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Hydrauliköl wird dem Steuergerät 265 durch eine Pumpe 280
zugeführt, welches Hydrauliköl aus einem geeigneten Sumpf
(nicht gezeigt) saugt. Hydrauliköl mit Versorgungsdruck
wird durch die Pumpe 280 dem Inneren des Übertragungsrohres
140 über eine Leitung 285 und ein Übertragungslager 290
zugeführt, wobei das Übertragungsrohr schließlich das
Hydrauliköl dem Ventilelement 120 zuführt.
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Die Arbeitsweise des Blattverstellsystems nach der
vorliegenden
Erfindung ist folgende. Je nachdem, wie es durch den
Regler oder die β-Steuerung verlangt wird, wird der Druck
des Hydrauliköls in der Leitung 250 eingestellt. Dieses
Einstellen bewirkt ein entsprechendes Einstellen der
Position des Kolbens 235 innerhalb des Zylinders 240. Die
Einstellung der Position des Kolbens 235 bewirkt eine ähnliche
Einstellung der Längsposition der Kugelspindel 200. Wenn
die Kugelspindel in Längsrichtung bewegt wird, bewirkt
deren Eingriff mit der Kugelmutter 198, die in Längsrichtung
stationär ist, eine Drehung der Kugelspindel. Die
Verbindung 210 zwischen der Kugelspindel und dem Übertragungsrohr
bewirkt eine Drehung des Übertragungsrohres und eine
entsprechende Drehung der Spindel 145 innerhalb des Kolbens
45. Durch die Drehung der Spindel 145 wird die
Längsposition des Ventilelements 120 eingestellt, das Hydrauliköl
durchläßt, um eine Einstellung der Position des Kolbens 45
vorzunehmen. Diese Einstellung des Kolbens 45 stellt den
Einstellwinkel der Propellerblätter mit Hilfe der
Verbindung der Rolle 30 an dem Blattfuß mit dem Kurvenschlitz 40
in dem Kolben 45 ein.
Vorderes Übertragungslager
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In Fig. 2, auf die Bezug genommen wird, ist eine
Ausführungsform eines Übertragungslagers gezeigt, das vorderhalb
des drehbaren Teils 266 des Steuergeräts angeordnet ist.
Durch Plazieren des Übertragungslagers vorderhalb des
drehbaren Teils 266 des Steuergeräts kann das Steuergerät
leicht von dem Propellersystem entfernt werden, indem es
nach hinten über den rechten Endteil des Übertragungsrohres
herabgeschoben wird, und das Übertragungsrohr wird
beträchtlich verkürzt. Es ist schwierig, das
Übertragungslager vorderhalb des drehbaren Teils des Steuergeräts
anzuordnen, weil das Übertragungsrohr innerhalb der
Antriebswelle angeordnet ist, die ebenfalls vorderhalb des
drehbaren Teils des Steuergeräts angeordnet ist. Hydrauliköl muß
zu dem Übertragungsrohr "durch" die umlaufende
Antriebswelle
gefördert werden.
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Das Übertragungslager nach Fig. 2 hat einen ersten Teil 300
und einen zweiten Teil 310. Der erste Teil hat einen ersten
Ringraum 315, der zwischen der Antriebswelle 155 und dem
Gehäuse 165 angeordnet ist. Der erste Ringraum hat eine
Öffnung 320 zum Empfangen von Hydrauliköl aus einer Leitung
285 und eine ringförmige erste Nut 325 zum Übertragen des
Hydrauliköls zu der Antriebswelle. Der erste Ringraum
gestattet eine Relativdrehung zwischen der stationären Seite
(über das Gehäuse). Der erste Ringraum ist durch eine
geeignete Einrichtung (nicht gezeigt) abgedichtet, um eine
Leckage zwischen dem ersten Ringraum und dem Gehäuse und
zwischen dem ersten Ringraum und der Antriebswelle zu
verhindern.
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Der zweite Teil 310 besteht aus einem ersten Durchlaß 330
und einem zweiten Ringraum 335. Der erste Durchlaß, der
durch die Antriebswelle 155 führt, hat eine Öffnung 340,
die mit der ersten Nut 325 in Verbindung steht, und eine
ringförmige zweite Nut 345 zum Übertragen von Hydrauliköl
zu dem zweiten Ringraum.
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Der zweite Ringraum, der an der Antriebswelle 155 (oder dem
Übertragungsrohr 140) fest angebracht sein kann, hat einen
zweiten Durchlaß 350. Der zweite Durchlaß hat eine Öffnung
355, die mit der zweiten Nut 345 in Verbindung steht, und
eine ringförmige dritte Nut 360, die mit dem Inneren des
Übertragungsrohres über Öffnungen 365 in Verbindung steht.
Der Fachmann wird erkennen, daß der zweite Ringraum einen
Teil der Antriebswelle 155 oder des Übertragungsrohres
bilden kann, je nachdem, wie es nach den gegebenen
Entwurfserfordernissen erwünscht ist.
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Das Übertragungslager gestattet, Hydrauliköl in das Innere
des Transportrohres zur Verwendung mit dem Ventilelement
120 einzuleiten und dabei eine Relativdrehung zwischen der
Antriebswelle und dem Transportrohr sowie zwischen der
Antriebswelle und der stationären Seite zu gestatten. Das
Übertragungsrohr dreht sich, wie oben erwähnt, relativ zu
der Antriebswelle, um das Ventilelement 120 in der
Blattverstellvorrichtung zu positionieren.
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Durch Anordnen des Übertragungslagers vorderhalb des
drehbaren Teils 266 des Steuergeräts muß das Steuergerät eine
relativ kurze Strecke von dem Übertragungsrohr herunter
geschoben werden. Die Strecke 370 wird nur durch die Länge
der Verbindung 210 zwischen dem Übertragungsrohr und dem
drehbaren Teil 266 des Steuergeräts bestimmt. Das
Übertragungslager leitet Hydrauliköl "durch" die Antriebswelle.
Darüber hinaus wird die Übertragungsrohrlänge beträchtlich
reduziert. Toter Gang in der Übertragung von Signalen über
den Drehspalt wird dadurch verringert.