DE959714C

DE959714C - Verstelleinrichtung fuer die Fluegel einer Schiffsschraube od. dgl. mit verstellbaren Fluegeln

Info

Publication number: DE959714C
Application number: DEL21698A
Authority: DE
Inventors: Nils Johannes Liaaen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-04-13
Filing date: 1955-04-10
Publication date: 1957-03-07
Also published as: NL85143C; CH335472A; FR1130474A; BE537325A; US2870848A; GB765647A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung für die Flügel einer Schiffsschraube od. dgl. mit verstellbaren Flügeln, die so ausgebildet ist, daß sie ohne schädliche Beanspruchungen auch bei höchsten Belastungen und Drehzahlen der Schiffsschraube verwendbar ist.

Bei Schiffsschrauben mit verstellbaren Flügeln, insbesondere bei solchen mit einer hohen Arbeitsleistung und mit hohen Drehzahlen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Verstellung dadurch zu bewirken, daß jede Flügelwurzel mit zwei Zapfen versehen wird', die parallel und annähernd diametral zur Drehachse des betreffenden Flügels sind, wobei jeder Zapfen mit einem von zwei Zugstangensätzen zusammenwirkt, die parallel zur Schraubenachse angeordnet sind und derart betätigt werden, daß mindestens eine Zugstange in entgegengesetzter Richtung zu den übrigen Zugstangen bewegt wird, damit die Zapfen bei der Hin- und Herbewegung ■der Zugstangen in zueinander entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, wodurch eine Verdrehung des betreffenden Flügels herbeigeführt wird.

Bei' den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist vorgeschlagen worden, die Verbindungen zwischen allen Zapfen und den zugehörigen Zugstangen als

Kurbelsystem auszubilden. Solche Systeme sind entweder einfache Kurbelverbindungen oder es sind verschiedene Übertragungselemente eingefügt. In allen Fällen ist aber ein beträchtlicher Raum erforderlich·, damit die Systeme einander nicht stören, und sie sind in ihrer Bauart und Wirkungsweise sehr kompliziert.

Gemäß der Erfindung ist das Problem der Übertragung in einer sehr einfachen und zuverlässigen ίο Weise gelöst. Die beiden Zugstangensätze sind mit den zugehörigen Kurbelzapfen nämlich derart verbunden, daß die eine Zugstange mit ihren Zapfen in an sich bekannter Weise mittels- einer Kulissenführung und die andere Zugstange (oder die anderen Zugstangen) mit ihren Zapfen ebenfalls in an sich bekannter Weise durch je ein Kurbelgetriebe zusammenwirkt. Die beiden Zugstangensätze sind dabei so angeordnet, daß sich die eine koaxial zur Schraubenachse erstreckt, während die einzelnen Stangen des anderen Stangensatzes zur erstgenannten achsparadlel angeordnet sind. Die beiden Sätze der Zugstangen sollen so bemessen und betätigt werden, daß sie bei ihren reziproken Verschiebungen untereinander gleiche Volumina verdrängen, um alle Volumensveränderungen und damit alle Druckunterschiede in der Nabe während der Zugstangenbewegungen auszuschließen.

Die Verbindungen zwischen den einzelnen Zugstangen und ien zugehörigen Zapfen können in irgendeiner an sich bekannten Weise ausgebildet werden, um eine einfache und kräftige Konstruktion von geringer Baulänge in der Achsrichtung der Schraubennabe zu erhalten, die aber gleichzeitig auch eine hydraulisch günstige Form der Nabe ergibt. Die Kulissenführung, die gemäß der Erfindung einer der Zugstangen zugeordnet und allen Flügeln der Schraube gemeinsam ist, kann die Zugstange umschließen und in mindestens zwei Teile geteilt sein, wobei die Teilungsfläche senkrecht zur Achsrichtung der Zugstange liegt, damit jede der Führungen, in denen die einzelnen Steine verschiebbar sind, in einem besonderen Teil der Kulissenführung liegen, wodurch der Zusammenbau der Übertragungsorgane sehr vereinfacht wird, indem dieselben durch das hintere Ende der Nabe eingeführt werden können. Die einzelnen Teile der Kulissenführung können durch axiale Bolzen verbunden und in axialer Richtung auf ihrer Betätigungsstange befestigt werden, indem sie zwischen einem Bund und einer Mutter am freien, hinteren Ende der Stange eingespannt werden. Es ist jedoch bequemer, die Stange mit einem festen Ring oder Flansch zu versehen, der von den einzelnen. Teilen der Kulissenführung umschlossen wird, wobei zweckmäßig ein loser, in mindestens, zwei Teile geteilter Ring verwendet wird. Dadurch kann der Zusammenbau der Kulissenführung und die Befestigung derselben auf der Zugstange mittels der erwähnten axialen Bolzen bewirkt werden, die leicht und einfach zu handhaben sind.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung für eine Schiffsschraube mit drei Flügeln.

Fig. ι ist ein axialer Längsschnitt durch die Schraubennabe der einen Ausführungsform nach der Linie I-I der Fig. 2;

Fig. 2 ist ein Querschnitt senkrecht zur Nabenachse nach der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Schnitt parallel zur Nabenachse nach der Linie HI-III der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Querschnitt senkrecht zur Nabenachse nach der Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5,1¹St ein der Fig. 1 entsprechender Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform nach der Linie V-V der Fig. 6;

Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.

Die Schraubenwelle 1 ist mit einer mittleren Bohrung versehen und an der Nabe 3 mittels eines Flansches 2 befestigt. Die Nabe 3 ist am hinteren Ende offen und mit einem kappenartigen Verschluß 4 versehen, der in einer entsprechend geformten Kappes endet. Die Nabe3 ist zum Einsetzen der einzelnen Schraubenflügel 6 mit öffnungen versehen. Jeder Schraubenflügel 6 weist innere und äußere Lagerflächen 7 bzw. 8 für die inneren und äußeren Teile 9 bzw. 10 der Flügel wurzel auf. Die Drehachse 11 der Flügelwurzel ist in einer zylindrischen Bohrung 12 der Nabenwand gelagert. Der innere Teil 9 der Flügelwurzel, die Kurbelscheibe, ist mit dem äußeren Teil 10 durch Bolzen 13 verbunden. Zwischen der äußeren Lagerfläche 8 und dem äußeren Teil 10 der Flügelwurzel ist ein Dichtungsring 14 angeordnet, um das Eindringen von Wasser und das Austreten von öl längs der Drehachse 11 der Flügelwurzel zu verhindern. Die Kurbelscheibe 9 ist mit zwei Zapfen 15, 16 fest verbunden, die parallel und diametral zur Drehachse 11 der Flügel angeordnet sind.

In der Bohrung der Schraubenwelle 1 sind bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 eine Zugstange 17 und eine dieselbe umschließende rohrförmige Zugstange 18 koaxial zueinander und zur Welle ι angeordnet. Die Zugstange 17 erstreckt sich durch die Nabe 3 in den· kappenartigen Ver-Schluß 4 hinein und trägt am Ende einen Kreuzkopf 19, der mit einer der Anzahl der Schraubenflügel entsprechenden Anzahl von Zapfen 20 versehen ist. Der Kreuzkopf 19 wird durch Rippen 21 geführt, die gemäß Fig. 4 in einem im Verschluß 4 angeordneten Führungsteil 22 ausgebildet sind. Jeder Zapfen 20 trägt einen Kurbelarm 23, dessen 'entgegengesetztes Ende mit dem Zapfen 15 einer Kurbelscheibe 9 verbunden ist. Eine Axialbewegung der Zugstange 17 wird demgemäß eine kurbelartige Bewegung der Zapfen 15 und dadurch eine Drehung der Kurbelscheiben 9 mit ihren Flügeln 6 um ihre Drehachsen bewirken.

Die die Zugstange 17 umschließende rohrförmige Zugstange 18 erstreckt sich ebenfalls in die Nabe 3 iao hinein und ist nahe dem freien Ende mit einem Flansch 24 versehen. Zwei Teile 25 und 26 der allen Schraubenflügeln 6 gemeinsamen Kulissenführung sind zu beiden Seiten des Flansches 24 angeordnet. Die Teile 25 und 26 sind in axialer Richtung durch Bolzen 27 verbunden, wobei zwischen dem Teil 26

und dem Flansch. 24 ein ringförmiger Teil 28 angeordnet ist. Die hintere Fläche des ringförmigen Teiles 28 legt sich gegen die vordere Fläche des Flansches 24, und die Umfangsfläche des Teiles 28 steht im Eingriff mit einem im Teil 26 ausgebildeten ringförmigen Schlitz, damit die Bolzen 27 die Teile 25, 26 und den ringförmigen Teil 28 im Schiebesitz auf dem Flanscn 24 halten. Der Innendurchmesser des Teiles 26 ist etwas größer als der Außendurchmesser des Flansches 24, damit der Teil 26 über den Flansch 24 nach vorn geschoben werden kann. Die Teile 25 und 26 sind mit äußeren Ausnehmungen versehen, die zusammen Führungen 29 für jeden der Steine 30 der Kulissenführung bilden. Jeder Stein 30 · umschließt den Zapfen 16 einer Kurbelscheibe 9. Durch eine Axialbewegung der rohrförmigen Zugstange 18 werdten die Zapfen

16 und dadurch auch die Kurbelscheiben 9 mit den zugehörigen Flügeln 6 um ihre Drehachse verdreht.

Jeder Stein 30 der Kulissenführung verschiebt sich dabei in der entsprechenden Führung 29, die von den Teilen 25 und 26 gebildet ist.

Um eine Verdrehung der Kulissenführung zu verhindern und gleichzeitig die Teile zu zentrieren, sind an den freien Enden der Zapfen 15 und 16 besondere Teile 31 eingefügt, von denen jeder mit einer Gleitfläche versehen ist, die mit einer entsprechenden Fläche der Kuilissenführung zusammenwirkt.

Beim Zusammensetzen der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung werden zuerst die Zugstangen

17 und 18 in der Welle 1 angeordnet. Dann wird der Teil 26 der Kulissenführung über den Flansch

24 geschoben, was dadurch ermöglicht wird, daß — wie oben bemerkt — der Innendurchmesser des Teiles 26 etwas größer ist als der Außendurchmesser des Flansches 24. Nun wird der Ring 28 eingesetzt, der zu diesem Zweck diametral geteilt ist, um das Einsetzen des Ringes vor dem Flansch 24 zu erleichtern. Der Teil 26 und der Ring 28 werden dann relativ zum Flansch 24 in Stellung gebracht. Jeder der Steine 30 der Kulissenführung wird auf den entsprechenden Zapfen 16 aufgesetzt und in dem durch den Teil 26 gebildeten Teil der zugehörigen Führung 29 angeordnet. Hierauf werden die Kurbelarme 23 mit den 'entsprechenden Zapfen 15 verbunden, und der Teil 25 der Kulissenführung wird in Berührung mit dem Flansch 24 gebracht, um die Führungen 29 für die Steine 30 der Kulissenführung zu vervollständigen. Die Teile

25 und 26 werden zusammen mit dem Ring 28 durch die Bolzen 27 miteinander verbunden. Der Kreuzkopf 19 wird auf der Zugstange 17 befestigt, und die Zapfen 20 des Kreuzkopfes werden eingesetzt, um den Kreuzkopf und die Zugstange miteinander zu verbinden. Der Führungsteil 22.wird auf den Kreuzkopf 19 aufgebracht und mit der Nabe 3 durch Bolzen verbunden, wodurch er gegen Drehung relativ zur Nabeinachse gesichert ist.

Schließlich werden der Verschluß 4 und die Kappe 5 in Stellung gebracht, und die Nabe ist vollständig.

Damit die Zugstangen 17 und 18 immer derart

betätigt werden·, daß die Zapfen 15 und 16 zwecks Drehung der Kurbelscheiben 9 stets Kräften unterworfen werden, die in axialer Richtung einander S5 entgegengesetzt gerichtet sind, kann ein Servomotor beliebiger bekannter Bauart verwendet werden, beispielsweise in Form eines Zylinders, der in der Servomotorachse und koaxial zu derselben angeordnet ist. Der Zylinder ist mit zwei K>ben versehen, die mit der Zugstange 17 bzw. mit der Zugstange 18 verbunden sind.

Infolgedessen wird eine durch einen Verteilerschieber gesteuerte Bewegung der Kolben eine axiale Verschiebung der Zugstange 17 bzw. aer Zugstange 18 bewirken und dadurch in der oben angegebenen Weise eine Verdrehung der Schraubenflügel 6.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine andere Ausführungsform der Verstelleinrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher die Steuereinrichtung in der eigentlichen Nabe, und zwar im hinteren Teil derselben, angeordnet ist.

Die mit der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 übereinstimmenden Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 ist der Servoniotorzylindar 32 mit den Kolben 33 und 34 in der Nabe hinter den Schraubenflügeln 6 angeordnet. Der die Zufuhr des D uckmediums zum Zylinder 32 steuernde Verteilerschieber ist axial zum Zylinder 32 angeordnet.

Die Nabe 3 mit den Flügeln 6 und die Anordnung derselben in der Nabe 3 sowie die Ausbildung der Kurbelscheiben 9 mit den Zapfen 15 und 16 usw. entspricht der ersten Ausführungsform. Dasselbe gilt hinsichtlich der Kulissenführung 25, 26 mit den Führungen 29 und den Steinen 30 sowie hinsichtlich der Verbindung mit den Kurbelarmen 23.

Die die Kulissenführung 25, 26 tragende und betätigende rohrförmige Zugstange 18 erstreckt sich jedoch in diesem FaMe in den hinteren Teil der Nabe 3 und ist mit dem Kolben 34 fest verbunden, der im Zylinder J2 verschiebbar ist. Dieser ist durch einen Flansch mit dem Zylinderboden 47 verbunden, der seinerseits über einen Ansatz 45 und einen Flansch an der hinteren Felge der Nabe 3 befestigt ist.

Jeder der Kurbelarme 23 der Zapfen 15 der Kurbelscheiben 9 ist in diesem Falle durch Zapfen 20 mit einem Kreuzkopf 43 verbunden, der in besonders ausgebildeten Führungen 44 im Zylinderboden 47 (Fig. 6) geführt ist. Statt der Betätigung durch eine gemeinsame mittlere Zugstange 17, wie bei der ersten Ausführungsform, wird in diesem Falle jeder Kreuzkopf 43 durch eine Stange46 betätigt, die mit dem zweiten Kolben 33 des Zylinders 32 verbunden ist. Die Zugstange 18 und die Stangen 46 sind unter Abdichtung durch dan Zylinderboden 47 hindurchgeführt.

Die Steuerung der Zufuhr des Druckmediums in den Zylinder 32 zu den verschiedenen Seiten der Kolben 33 und 34 sowie der Rücklauf des Druckmediums werden mittels eines Verteilerschiebers 48 gesteuert, dem das Druckmedium durch eine rohr-

förmige Stange 49 zugeführt wird' und der durch dieselbe betätigt wird. Die Stange 49 ist relativ zur Zugstange 18 axial angeordnet. Das rücklauf ende Druckmedium wird durch die Zugstange 18 abgeführt und umgibt dabei die hohle Stange 49. Der Schieber 48 ist in üblicher Weise mit (nicht dargestellten) Anschlägen verseheni, welche die Verschiebungen· des Schiebers begrenzen. Die Verteilung des Druckmediums und die Verschiebung der Kolben 33, 34 zum Zwecke der Verdrehung der Zapfen 15, 16 und damit der Kurbelscheiben.9 mit den Flügeln 6 wird derart bewirkt, daß in der Stellung des Schiebers 48, in der das Druckmedium durch die Bohrung 37 und die Leitung 39 in die Räume auf einer Seite der Kolben 33, 34 eingeführt wird, die Kolben gegeneinanderbewegt werden und gleichzeitig aus dem Raum zwischen den Kolben eine entsprechende Menge des Druckmediums ■herausgedrückt wird. Da der Kolben 33 mit den Zapfen 15 und der Kolben 34 mit den Zapfen: 16 verbunden ist, werden die Kolben annähernd um dasselbe Stück in entgegengesetzten Richtungen bewegt und bringen auf die Zapfen Kräfte zur Wirkung, die der Kolbenfläche und dem Druck des Drucjcmediums entsprechen. Um eine Verschiebung in entgegengesetzter Richtung zu erzielen, wird der Verteilerschieber 48 so eingestellt, daß eine bestimmte Menge des Druckmediums durch die Bohrung 38 in den Raum zwischen den Kolben 33, 34 eingeführt wird, wobei eine entsprechende Menge des Druckmediums aus den Räumen auf den anderen Seiten der Kolben herausgedrückt wird. Die Kolben werden df durch in entgegengesetzten Richtungen voneinander wegbewe/jt und bringen dabei auf die Zapfen Kräfte zur Wirkung, die, wie vorher, der Kolbenfläche und dem Druck des Druckmediums entsprechen.

Um mögliche Druckänderungen in der Nabe 3 zu vermeiden, die durch, Veränderungen, der axialen Stellungen der Zugstange 17 oder der Stangen 46 bzw. der rohrförmigen Zugstange 18 mit den zugehörigen Einrichtungen hervorgerufen werden, werden die Zugstangen zweckmäßig so bemessen, daß durch die von ihnen bewirkten Verschiebungen in der Nabe 3 stets untereinander gleiche Volumina verdirängt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verstelleinrichtung für die Flügel einer Schiffsschraube od. dgl. mit verstellbaren Flügeln, bei welcher an jeder Flügelwurzel zwei Zapfen angeordnet sind, die zur Drehachse des betreffenden Flügels parallel und' annähernd diametral sind, und bei welcher achsparallele Zugstangen je mit einem der beiden Zapfen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zugstangen! (18) mittels einer Kulissenführung und die andere oder die anderen Zugstangen (17) durch je ein Kurbelgetriebe mit ihren Zapfen (16, 15) zusammenwirken.
2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die beiden Zugstangen sich koaxial zur Schraubenachse erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgetriebe der axialen Zugstange (17) und die Kulissenführung der umschließenden Zugstange (18) zugeordnet ist (Fig. i).
3. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugstange (18) koaxial zur Schraubenachse angeordnet ist, während die einzelnen Stangen (46) des anderen Stangensatzes zur erstgenannten achsparallel angeordnet sind (Fig. 5).
4. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sätze der Zugstangen in bezug auf ihre Bewegungen so bemessen sind, daß sie zu jeder Zeit untereinander gleiche Volumina verdrängen.
5. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der axialen Zugstange (18) zusammen wirkende Kulisse die Zugstange mit allen zugehörigen Zapfen umschließt und in mindestens zwei Teile (25, 26) geteilt ist, wobei die Teilungsfläche senkrecht zur Achsrichtung der Zugstange liegt
6. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse mittels eines festen Ringes oder Flansches (24) auf der Zugstange in der Achsrichtung derselben gehalten ist.
7. Verstelleinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen einem der Teile der geteilten. Kulisse auf der einen Seite und dem festen Ring oder Flansch auf der anderen Seite ein loser, in mindestens zwei Teile geteilter Ring (28) angeordnet ist.
8. Verstelleinrichtung nach den· Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügelwurzelzapfen (15, 16) am freien Ende mit einer Gleitfläche versehen ist.
9. Verstelleinrichtung nach; Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche am freien Ende des Zapfens auf einem besonderen Teil (31) ausgebildet ist, der in eine Aussparung im Zapfenende eingesetzt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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