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Vorrichtung zur relativen Verdrehung zweier sich drehender gleichachsiger
Wellen, insbesondere einer den Propeller treibenden Welle und einer Steuerwelle
zum Verändern der Steigung der Propellerflügel Bei Steuer- bzw. Anzeigevorrichtungen
für die Steigung vorn Verstellpropellern ist es erwünscht, die relative Verdrehung
zweier gleichachsiger Wellen zu steuern bzw. anzuzeigen. Hierzu benutzt man im allgemeinen
epicykloidale oder andere Zahnradgetriebe, wobei der Umlauf der den Propeller treibenden
Welle auf das genannte Getriebe übertragen wird, welches seinerseits ihn auf die
Steuerwelle zum Verändern der Steigung der Propellerflügel in solcher Weise überträgt,
daß letztere mit der gleichen Geschwindigkeit umläuft wie die gleichachsige treibende
Welle. Durch Änderung der Stellung dieses Getriebes wird eine Welle auch relativ
zur anderen verdreht. Bei diesen Systemen ist es jedoch notwendig, Getriebe zu verwenden,
die dem Umlauf beider Wellen folgen und sich während der ganzen Zeit, in der beide
Wellen ohne Verstellung zueinander umlaufen, wie zwecklose Zwischengetriebe verhalten.
Das ist eine unbefriedigende betriebliche Verwicklung.
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Die Aufgabe der Erfindung, besteht in einer Vorrichtung gemäß der
allgemeinen obenerwähnten Art, bei der geeignete mechanische Mittel bei einer relativen
Verlagerung wirksam werden, um eine relative Verdrehung der einen der genannten
Wellen in bezug auf die andere zu bewirken, und zwar nur
dann, wenn
dieser Umlauf bewirkt werden muß, während sie in der ganzen übrigen Zeit sich wie
ein Körperteil der umlaufenden Treibwelle verhalten.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt die Treibwelle ein selbsthemmendes
Getriebe mitrotieren, welches beim Umlauf die beiden Wellen starr verbindet und
das durch ein Glied betätigt werden kann, das auf der Treibwelle montiert ist, um
eine Verdrehung der Steuerwelle in bezug auf die Treibwelle zu bewirken. Dieses
drehbare Glied nimmt an dem Umlauf der Gesamtvorrichtung teil, gber wenn es in geeigneter
Weise gebremst wird, bewirkt es einen relativen Umlauf der Steuerwelle gegenüber
der Treibwelle, der aufhört, wenn die Bremsung und damit der Umlauf des drehbaren
Gliedes aufhört. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Fig. I ist ein Axüalschnitt einer der möglichen Ausführungsfonnven
der Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Querschnitt von Fig. I ; Fig. 3,
4 und 5 zeigen drei Arten zur Betätigung der Bremse, wobei das Gehäuse 2 lediglich
im Umriß gezeichnet ist; Fig. 6 stellt die Anwendung der Vorrichtung zur Veränderung
der Steigung eines Propellers -dar. Die treibende Welle I (Fig. I und 2) des Systems
ist starr mit einem zylindrischen Gehäuse 2 verbunden, an dem eine hohle Welle 3
zum Antrieb des Propellers an der gegenüberliegenden Seite befestigt ist, und zwar
in Fortsetzung der Richtung des Antriebes. Eine volle Steuerwelle 4 zum Verändern
der Steigung der Propellerflügel ist im Gehäuse 2 lose gelagert und erstreckt sich
von dort in die hohle Welle 3, die konzentrisch zu ihr liegt. Im Gehäuse 2 befindet
sich ein Getriebe; dieses Getriebe besteht aus einem Schneckenrad 5;, das mit dem
Ende der- Welle 4 fest verbunden ist, der Schnecke 6 und zwei Schraubenrädern 7
und B. Durch Drehung eines Kegelrades 9, das fest auf der Welle des Schraubenrades
8 sitzt, ist es möglich, die Welle 4 relativ zum Gehäuse 2 in Umlauf zu setzen und
somit auch relativ zur hohlen Welle 3.
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Das Kegelrad 9 steht im Eingriff mit' den großen Kegelrädern Io und
II, die lose auf den- Wellen I bzw. 3 sitzen.
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Der Schneckenantrieb 5, 6 ist selbsthemmend ausgeführt, so daß bei
Drehung des Kegelrades 9-die Wellen 3 und 4 eine relative Verdrehung zueinander
ausführen, sonst aber in ihrer Stellung zueinander festgehalten werden, auch wenn
ein Drehmoment besteht, das die beiden Wellen in entgegengesetzter Richtung zueinander
zu drehen trachtet.
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Wenn die Antriebswelle 1, 3 in Drehung ist, erfolgt die Steuerung
der relativen Stellung der beiden Wellten 3 und 4 durch Bremsung entweder des mit
der gesamten Vorrichtung umlaufenden Zahnrades IO oder des Zahnradfes II, je nachdem
in welcher Richtung die relative Verdrehung der beiden Wellen gewünscht wird. Die
Bremsung der Zahnräder IO und II kann z. B. gemäß Fig. 3 bis 5 ausgeführt werden,
wobei die Einzelteile im Gehäuse 2 zwecks Vereinfachung nicht dargestellt sind.
Gemäß Fig. 3 sitzen -zwei Scheiben 12 und 13, die mit einem Bremsfutter auf ihren
ringförmigen Stirnflächen ausgerüstet sind, lose beweglich auf den Wellen I und
3. Sie können auf den genannten Wellen gleiten und sind an dem Mitumlauf durch eine
geeignete Verbindung gehindert. Eine solche Verbindung besteht in einem Gelenkrahmen
14, 15, I6, 17. Durch eine Verstellung eines Handgriffes auf der Verlängerung des
Rahmengliedes 16,' 17 nach vorwärts oder rückwärts wird eine Brems: scheibe gegen
den flachen Teil eines der Zahnräder IO oder II gepreßt und verlangsamt dadurch
dessen Bewegung oder bringt es vollkommen zum Stillstand, so daß die genannten Zahnräder
relativ zum Gehäuse 2 umlaufen. Dadurch dreht sich das kegelförmige Zahnrad 9 und
bewirkt eine relative Verdrehung der beiden Wellen. Diese relative Verdrehung kann
mehr oder weniger langsam oder ganz plötzlich entsprechend der Dauer und Stärke
des durch den Steuerhebel ausgeübten Druckes erfolgen.
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Ein System, das viel schneller anspricht, kann durch eine hydraulische
oder elektromagnetische Bremse geschaffen werden.
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Es ist erforderlich, daß die Bremsung möglichst fein einstellbar ist
und ohne Unterbrechung gesteigert werden kann. überdies ist in manchen Fällen eine
Fernsteuerung erforderlich. Ausführungsbeispiele hierfür geeigneter Mittel sind
in Fig. 4 und. 5 dargestellt.
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Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 sind eine oder mehrere Scheiben
18 und 19 starr mit den Kegelzahnräden IO und II verbunden, damit sie mit diesen
Mitteln während der Bewegung umlaufen. Diese Scheiben liegen in den Gehäusen 20
und 21, die auf dem Grundrahmen befestigt sind, wobei ein Zwischenraum von wenigen
Millimetern zwischen den Scheiben und der inneren Wandung der Gehäuse gelassen ist.
Die Röhre 23 leitet Wasser in die Gehäuse 20 und 21 durch die Öffnungen 22. Der
Einlaß wird geregelt durch die Ventile oder Hähne 2 4 und 25.
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Die Reibung, die die sich drehenden Scheiben in dem Wasser erfahren,
in das die Scheiben mehr oder weniger eintauchen, erzeugt ein Drehmoment, das der
Bewegung der Scheiben entgegenwirkt und sie dadurch zu bremsen sucht. Diese Bremswirkung
ist direkt proportional der Größe der Oberfläche der Scheiben, die in Berührung
mit Odem Wasser stehen.
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Der Impuls, der sich aus der Zusammenwirkung der Reibungs- und Zentrifugalkräfte
ergibt, bewirkt einen peripherischen Wasserring im Innern des Gehäuses. Je dicker
der Ring, gemessen von der Peripherie in Richtung nach dem Zentrum, ist, um so tiefer
taucht die Scheibe in das Wassex und erhöht die Bremswirkung und umgekehrt. Die
Dicke des Wasserringes ist bestimmt durch das .Verhältnis zwischen dem Wasservolumen,
das in einem bestimmten Augenblick in die Bremse durch die Öffnung 22 eingeführt
wird, und dem Volumen, das durch die Öffnung 26, 27 in Funktion des hydrodynamischen
Wasserdruckes entweicht,
Dieser Druck ist wiederum eine Funktion
der Ringdicke, welche so lange geändert wird, bis sie die Stärke erreicht, die der
gewünschten Bremsung entspricht.
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Durch öffnen der Ventile bzw. Hähne 24 und 25 während einer mehr oder
weniger langen Zeit werden die Zahnräder IO oder II mehr oder weniger verzögert
hinsichtlich des übrigen Teils der Vorrichturig; das Zahnrad 9 wird sich in einer
Richtung drehen, und infolgedessen wird eine entsprechende relative Verdrehung der
konzentrischen Wellen 3 und 4 eintreten.
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Ein anderes Bremssystem kann dadurch geschaffen werden, daß man elektromagnetische
Mittel anwendet (Fig.5). Gemäß diesem System werden die Zahnräder IO und II gebremst,
indem man sich an den Lenzeffekt induzierter Ströme hält. Auf den Stirnflächen der
Zahnräder IO und II angeordnete Flächen liegen Pole 28 einer Reihe von Elektromagneten
gegenüber, die auf den Rädern bzw. Scheiben 29 und 30 in wechselnder Polfolge angebracht
sind. Diese Scheiben 29, 30 sitzen drehbar auf den Wellen I und 3 und sind
mit dem Fundament der Vorrichtung verbunden, um ihre Drehung zu verhindern.
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Mittels eines Doppelrheostates 3I werden durch Verschiebung des Handgriffes
32 in irgendeiner Richtung, wie die Pfeile es anzeigen, die Pole 29 oder 3o mehr
oder weniger magnetisiert und dadurch Wirbelströme .in den Zahnrädern IO und II
entsprechend der Drehung erzeugt. Die Wirkung dieser Ströme, die der Bewegung entgegenwirkt,
die sie erzeugt, wird die genannten Räder oder Scheiben bremsen. Daher wird eine
Verzögerung der Räder IO oder II in Hinsicht auf das Gehäuse entsprechend dem erzeugten
Magnetismus eintreten. Eine Drehung des Zahnrades 9 um seine Achse und schließlich
eine relative Verdrehung der beiden Wellen 3 und 4 wird eintreten, die um so größer
und um so plötzlicher ist, je länger und stärker der Strom auf die Magnete wirkt.
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Die Anwendung der obigen Vorrichtung zur Veränderung der Steigung
eines Propellers während des Betriebes ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig.6
dargestellt.
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Die hohle Welle 3 trägt an ihrem Ende drei Zapfen 33, die unter 120°
zueinander rechtwinklig auf ihr sitzen. Auf diesen Zapfen sind frei beweglich die
drei Propellerflügel 34 montiert. Ein Kegelzahnrad 35 ist mit der Wurzel jedes Flügels
aus einem Stück hergestellt und steht mit dem zentralen Kegelzahnrad 36 im Eingriff,
das fest auf der Welle 4 sitzt, die gleichachsig in der Hohlwelle 3 liegt. Die ganze
vorbeschriebene Einheit ist in einem Gehäuse 37 .eingeschlossen, das die eiförmige
Nabe des Propellers bildet. Durch die relative Verdrehung der beiden Wellen 3 und
4 wird eine Drehung der Flügel um ihre eigenen Achsen und folglich eine Veränderung
der Schraubensteigung bewirkt.