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Einrichtung zum selbsttätigen Verstellen der Steigung von Propellerflügeln
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Verändern des Flügelblattanstellwinkels
bei Verstellpropellern in Abhängigkeit von der Propellerdrehzahl.
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Es ist bereits bekannt, den Flügelblattanstellwinkel von Propellern
mit Hilfe einer konzentrisch zur Propellerachse angeordneten, hydraulisch beaufschlagten
Kolbenvorrichtung zu verändern, deren stillstehender Teil fest mit der Propellernabe
und deren beweglicher Teil unter Zwischenschaltung von Übertragungsgliedern mit
den Propellerflügeln verbunden ist. Zum selbsttätigen Verstellen der Flügelsteigung
in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors werden jedoch eine besondere
Pumpe und zahlreiche Einzelteile benötigt, welche die Betriebssicherheit herabsetzen
und die Herstellungskosten erhöhen.
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Es ist auch bekannt, zur Flügelblattverstellung des Propellers in
der einen oder anderen Richtung einen hydraulischen Drehkolbenmotor zu verwenden,
dessen Gehäuseteil mit der Nabe und dessen Läuferteil mit der Welle für die Flügelblattverstellung
gekuppelt ist. Jedoch werden auch hierbei eine von der Drehzahl des Propellers abhängig
wirkende Pumpe und ferner besondere Steuerzylinder und umständliche Verbindungsleitungen
für das hydraulische Mittel benötigt, so daß die gleichen Nachteile wie bei den
bereits genannten bekannten Einrichtungen auftreten.
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Schließlich ist es auch bekannt, die Steigung der Propellerflügel
durch eine begrenzte Drehverstellung zwischen der Nabe und der Antriebswelle des
Propellers zu verändern und diese Drehverstellung durch eine zwischen Nabe und Welle
eingeschaltete hydraulische Einrichtung zu steuern, die gleichzeitig zur Übertragung
des Antriebsdrehmoments von der Welle auf die Nabe dient. Diese hydraulische Einrichtung
besteht aus einem Paar von gegenüberliegenden, auf der Nabe angebrachten Zylindern,
deren Kolben mit der Propellerwelle über ein Gestänge verbunden sind, während das
andere Ende jedes Zylinders mit dem Hohlraum j e eines als Fliehgewicht wirkenden
Zylinders in Verbindung steht, wobei jeder der als Fliehgewicht wirksamen Zylinder
durch seine von der Drehzahl der Welle abhängige Verschiebung den Druck im zugeordneten
nabenfesten Zylinder ändert. Da die hydraulische Einrichtung zwischen Welle und
Nabe eingeschaltet ist und diese keine starre Verbindung zwischen Welle und Nabe
bildet, besteht die Gefahr eines Flatterns des Propellers.
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Bei einer Verstelleinrichtung mit einem konzentrisch zur Propellerwelle
angeordneten
hydraulischen Drehkolbenmotor, dessen Gehäuseteil mit
der Propellernabe und dessen Läuferteil mit der Welle für die Flügelblatt-Verstellung
gekuppelt ist, werden die bei den bekannten Verstelleinriclitungen auftretenden
Nachteile weitgehend dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß ein mit dem Drehkolbenmotor
umlaufender, radial zu dessen Umlaufachse verschiebbar in einem Zylinder gelagerter
Steuerkolben unter dem Einfluß der Fliehkraft den Drehkolben durch Verdrängen des
diesen beaufschlagenden flüssigen Druckmittels entgegen einer denselben in der Ruhelage
haltenden Rückstellkraft bewegt, wobei die den Arbeitsseiten des Dreh- und des Steuerkolbens
gegenüberliegenden Zylinderräume durch eine Ausgleichsleitung für das vom Drehkolben
verdrängte flüssige Druckmittel verbunden sind. Bei Verwendung von mehreren Drehkolben
ist die nach dem Außenumfang zu liegende Seite jedes in einer Segrnentwan(i des
Gehäuses vorgesehenen Steuerzylinders mit der an ihn grenzenden Arbeitsseite eines
Drehkolbens und die nach der Drehachse zu liegende Seite des Steuerzylinders mit
der an ihn angrenzenden Leeriaufseite des andern benachbarten Drehkolbens verbunden.
In die Leitungen zur Verbindung der Steuerzylinderseiten sind zweckmäßigerweise
auswechselbare Düsen eingebaut, uni die Geschwindigkeit der Verstellung einstellen
zu können.
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Die auf den Steuerkolben wirkende Fliehkraft wird durch das flüssige
Druckmittel auf kürzestem Wege auf den Drehkolben der Flügelverstellvorrichtung
übertragen. Die Unterbringung des Steuerzylinders in dem Gehäuse des Dreikolbenmotors
bzw. in einer Segnientwand seines Gehäuses ermöglicht eine äußerst einfache, sichere
und billige Bauweise. Der Steuerzylinder kann auch in dein Kolben des Drehkolbenmotors
angeordnet sein. Die Verstellkraft kann dadurch vergrößert werden, daß man einen
Drehkolbenmotor mit mehreren Kolben verwendet und mehrere Steuerzylinder in dem
Gehäuse bzw. in Segmentwänden des Gehäuses vorsieht. Eine weitere Verstärkung ist
möglich, indem man sowohl in den Segmentwänden des Gehäuses als auch in den Drehkolben
Steuerzylinder anordnet.
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In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
darstellt, zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Verstellvorrichtung, Fig. -2 einen Ouerschnitt nach der Linie II-II der Fig. i,
in Pfeilrichtung a -b gesehen.
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Die abgebrochen dargestellten Flügel sind mit ihren Wurzeln i, 2 drehbar
auf bekannte Weise in der Nabe 3 gelagert. Die Nabe ist auf nicht näher dargestellte
Art, leispielsweise in einer Radialebene, unterteilt, um die Flügel ein- und ausbauen
und (las Verstellgetriebe überholen zu können. Die hohl ausgebildete Propellerwelle
d. besteht im Ausführungsbeispiel mit der Nabe aus einem Stück und ist an den Stellen
5, 6 drehbar gelagert. Zwischen diesen beiden Lagerstellen erweitert sich die hohle
Propellerwelle zti einem Gehäuse 7, auf dessen Außenumfang Zähne 8 angebracht sind,
in die auf bekannte Weise ein von dem Motor betriebenes Rit@el zum Antrieb des Propellers
eingreift.
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In der hohlen Propellerwelle ist konzentrisch und drehbar eine Welle
9 gelagert, auf der im Bereiche des Gehäuses ; -zwei Flü,elkolben io befestigt sind.
Die Ringräume zwischen . den beiden Flügelkolben sind durch Segmentwände i i unterteilt,
die auf irgendeine Weise fest mit dein Gehäuse verbunden sind oder mit ihm aus einem
Stück bestellen. Die nach der Drehachse zu weisenden Seiten der Segrnentwände liegen
auf der Welle g dicht an und sind vorzugsweise mit irgendwelchen Abdichtungsvorrichtungen
12 versehen. In gleicher Weise sind auf dein Außenumfang der Flügelkolben io, die
in Gleitverbindung mit dem Innenumfang des Gehäuses; stehen, Abdichtungsvorrichtungen
13 angebracht. Die Stirnflächen der Flügelkolben io werden gegenüber den
Stirnwänden des Gehäuses 7 mittels Dichtungsvorrichtungen 1d. abgedichtet. Alle
aufeinandergleiterrden Flächen des Gehäuses und der Flügelkolben sind zweckmäßigerweise
sauber zii schleifen.
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Die Welle 9 ragt mit ihrem einen Ende in eine Aussparung 15
der Propellernabe 3 hinein und ist dort mit einem Kegelrad 16 versehen, das mit
zwei Kegelrädern 17, 1S kämmt, die auf den Fliigelwurzeln i, 2 befestigt
sind.
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Jeder der beiden Flügelkolben io wird mit Hilfe je einer Feder i9
gegen einen Anschlag 2o gehalten, der fest mit dem Gehäuse 7 oder je einer Segmentwand
ii verbunden ist. Durch jeden der beiden Anschläge wird zwischen jeder Segmentwand
ii und einem der beiden Flügelkolben io je ein Raum 21 geschaffen.
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Während die Flügelkolben gegen je einen Anschlag 20 gezogen werden
und zwischen sich und den Segmentwänden i r je einen Raum 21 bilden, sind die zwischen
der anderen Seite der Flügelkolben und der entsprechenden Segmentwand liegenden
Ringsegmenträume mit 29 bezeichnet.
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In den Segmentwänden ii sind etwa radial liegende Steuerzylinder angeordnet,
die durch je einen längs verschieblich an ihnen angeordneten
Kolben
31 in zwei Räume unterteilt sind, von denen der nach dem Außenumfang zu liegende
Raum mit 32 und der nach der Drehachse zu liegende Raum mit 33 bezeichnet sind.
Die Räume 32 sind über Kanäle 36 mit den Räumen 2i und die Steuerzylinderräume 33
sind über Kanäle 34 mit den Räumen 29 verbunden. Die Kanäle 36 münden in die Steuerzylinder
etwa an den Stellen, die möglichst weit nach dem Außenumfang zu liegen, während
die Kanäle 33 von dem Steuerzylinder an Stellen abgeleitet sind, die möglichst weit
nach der Drehachse zu liegen. In den Kanälen 34 und 36 können auswechselbare Düsen
35 angeordnet sein.
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Die in Fig. 2 gezeichnete Stellung der Flügelkolben entspricht der
Stellung der Propellerflügel, bei der sie ihre kleinste Steigung haben. Falls die
Welle 9 durch die Flügelkolben im Gegenuhrzeigersinne (vgl. Fig. 2) entgegen der
Spannung der Federn 19 gedreht wird, werden die Flügelwurzeln i und 2 in
Richtung einer Steigungsvergrößerung verschwenkt.
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Die Räume 21, 32; 33 und 29 nebst den Verbindungskanälen 34 und 36
sind ständig mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, gefüllt. Infolge der. Fliehkraft
wird der aus möglichst schweren Metall hergestellte Kolben 31 je nach der Drehzahl
des Propellers mehr oder weniger nach außen geschleudert. Hierdurch werden die Räume
32 und über die Leitungen 36 die Räume 21 unter Druck gesetzt, so daß die Flügelkolben
io entgegen der Wirkung der Federn i9 von ihren Anschlägen 2o weggedrückt werden.
Auf diese Weise wird die Welle 9 mehr oder weniger gedreht und damit die Propellerflügel
im Sinne einer Steigungsvergrößerung verschwenkt. Bei fallender Drehzahl des Propellers
gehen unter. dem überwiegenden Einfluß des durch die Feder i9 ausgeübten Rückdruckes
die Kolben 31 nach einwärts, und durch eine entsprechende Rückdrehung der Flügelkolben
io und der mit ihnen verbundenen Welle 9 wird die Propellersteigung wieder verringert.
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Wie gestrichelt eingezeichnet, können auch in den Flügelkolben io
mit Kolben ausgerüstete Steuerzylinder radial angeordnet werden, deren eine Seite
mit dem einen Raum 21 und deren andere Seite mit einem der Räume 29 verbunden sind.
Die Ausbildung und Arbeitsweise dieser Zylinderräume entsprechen vollkommen denen
der in den Segmentwänden angeordneten Zylinderräume, so daß sich eine nähere Beschreibung
erübrigt.