DEA0021382MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 25. Oktober 1954 Bekanntgemacht am 23. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf einen, hydraulisch gesteuerten Verstellpropeller, insbesondere für Schiffsantrieb, Pumpen und Wasserturbinen, Ihr liegt die Aufgabe, zugrunde, trotz der durch hydraulische Mittel innerhalb d!er Propellernabe entwickelten Kräfte zur Bewegung der Schraubenflügel einen möglichst kleinen !Durchmesser der Nabe und günstige Beanspruchungsverhältnisse in bezug auf den Kraftantrieb an den Schraubenflügeln zu finden. .

Neuheitsgemäß werden zu diesem Zweck zwei aus Zylinder und Kolben, bestehende Servomotor© mit je einer koaxialen Kolbenstange auf den gegenüberliegenden. Seiten der Schraubenflügelachse angeordnet. Vorteilhaft besitzen die Kolbenstangen,-enden in an sich bekannter Weise abwechselnd ineinandergreifende, über den, Umfang der Kolbenstange verteilt angeordnete prismatische Verlängerungen, von denen jeweils zwei entgegengesetzt arbeitende mit quer liegenden Führungsbahnen zur Einwirkung auf die auf einer Scheibe der Flügelblattwurzel angeordneten Bolzen, versehen,sind, Die Abmessungen, der Einzelteile beider hydraulischer Antriebe sind zweckmäßig gleich, und der Raum zwischen den beiden Servomotoren kann, mit einem dritten, Zylinder in Verbindung gebracht werden,

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in welchem ein mit eimern der Servomotorkolben verbundener Kolben verschiebbar ist.

Bekannt ist es bereits, zwei mit ein und demselben Schraubenflügel verbundene Kolben auf einer Seite der Schraubenflügel in der Nabe anzuordnen, und zwar in einem einzigen Zylinder. Diese Konstruktion ist aber verwickelt, nicht betriebssicher und der Kraftantrieb an den Schraubenflügeln ungleichmäßig und ungünstig. Auch die bekannte

ίο Anordnung· zweier Servomotore in der Nabe, die alternativ und nicht gleichzeitig auf die Schraubenflügel einwirken, kann die mit: der Erfindung angestrebte vorteilhafte Vereiniacihung und Verkldinei-rung der Nabe nicht erreichen. Der bekannte mechanische, gegenläufige Vers teil antrieb der Flügelblätter ist nicht ausreichend, um ohne weiteres auch einen hydraulischen Antrieb nach der Erfindung herzustellen, zumal bei der bekannten Einrichtung die Führungen so stehen, daß zusätz-Hch noch Biegungskräfte wirksam werden. Bei der Erfindung greifen, gerade gegenüber diesem be^ kannten mechanischen Verstellantrieb¹ die prismatischen Verlängerungen nicht nur ineinander, sondern stützen sich auch noch gegenseitig und auf dem anderen Kolbenstangenende ab. Die Führungsbahnen stiehen bei der Erfindung rechtwinklig zur Kolbenachse, so> daß die Verlängerungen' nur auf Zug und Druck beansprucht werden,. Darüber hinaus aber ist es der große Vorteil der Erfindung, durch die Verteilung der Verstellkräfte auf zwei Kolben den Durchmesser derselben und damit die Nabe selbst klein halten zu können. Das zur Drehung der Schraubenflügel erf order lichie Drehmoment wird durch ein Kräftepaar bewirkt, dlais symmetrische Belastung und geringere Spannungen an den Schraubenflügelfassungen, und an den anderen an der Kraftübertragung beteiligten Teilen bewirkt. Dadurch kann der Ges am tauf bau nicht nur klein gehalten werden, sondern auch die Abdichtungsund. Betriebsverhältnisse gestalten sich einfach und sicher.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel nach.steh.endi an Hand von Zeichnungen gel· nauer beschrieben, in denen

Fig. ι einen, Schnitt durch die Nabe einer Schiffsschraube,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie H-II in Fig. ι und

Fig. 3 in größerem Maßstab' ein Bild des Endfes ' der Kolbenstange darstellen.

In den Zeichnungen bezeichnet 11 die Propellerwelle und; 13 das darauf angebrachte! Nabengehäuse. An der Nabe sind drehbar drei Schraubenflügel 15, 17, 19 angebracht, die mit ihrem Fußende! 21 an

55. einer ringförmigen Scheibe 23 sitzen, welche in eine Kreisöffnung im Nabengehäuse eingelassen ist. Ein Flansch 25 an der Scheibe 23 ist zwischen einem Flansch 26 am Nabengehäuse und einem Befestigungsring 27 festgehalten und gelagert.

Dichtungen, sind vorgesehen, um das Eindringen von Wasser in die Nabe zu verhindern,

Im Gehäuse sind zwei hydraulische Servomotore angeordnet, und zwar je einer auf jeder Seite der Befestigungsscheiben 23 der Schraubenflügel. Der nächst der Welle 11 angeordnete Servomotor besteht aus einem zur Welle konzentrischen Zylinder 29 sowie einem darin beweglichen und, auf einer Kolbenstange 33 sitzenden Kolben 31. Die Enden· der Kolbenstange werden, in den. Stirnwänden 35,37 des Zylinders, 29 geführt. Der nächst der Nabenspitze angeordnete Servomotor¹ ist gleichartig und im wesentlichen ein Spiegelbild des ersterwähnten Servomotors. Er beisteht aus einem mit dem Zylinder 29 koaxialen und den gleichen Durchmesser wie dieser aufweisenden Zylinder 39 sowie einem im Zylinder beweglichen und auf der Kolbenstange 43 sitzenden Kolben 41. Die Größe und Form der Kolbenstange 43 sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen der Kolbenstange33. Die Kolbenstange 43 wird in den Zylinderstirnwänden 45, 47 geführt. Der Durchmesser des durch die Wand 45 ragendien Teiles der Kolbenstange 43 ist gleich dem Durchmesser des durch die Wand 37 ragenden Teil es der ersterwähnten Kolbenstange 33, während, der Durchmesser des durch die Wand 47 ragenden Teiles der Kolbenstange 43 dem Durchmesser des durch die Wand 35 ragenden Teiles der Kolbenstange 33 entspricht. Infolgedessen ist die wirksame Druckfläche der Oberseite des Kolbens 31 gleich der wirksamen Druckfläche der Unterseil te des Kolbens 41, während die wirksame Druckfläche der Unterseite des Kolbens 31 der wirksamen Druckfläche der Oberseite des Kolbens 41 entspricht.

Die Zylinder 29 und! 39 sind mittels fester, immer offener Verbindungskanälei zwischen ihren Enden hydraulisch parallel gleis ehaltet. Eine Bohrung 49 im Nabenkörper verbindet die einander benachbarten Enden der Zylinder, und eine weitere Bohrung 51 verbindet die voneinander entfernt liegenden Enden. Mindestens teilweise können die Boh-. rungen durch feste Rohre innerhalb der Nabe ersetzt werden.

Die Kolbenstangen 33, 43 haben eine mittlere Bohrung 53 bzw. 55, die eine Verlängerung der Bohrung 57 der Propellerwelle 11 bildet. Eine röhrenförmige Stange 59 verläuft durch die Bohrungen. Das untere Ende der Stange 59 trägt eine Steuerkulisse. 61, die, nahe und relativ zu einem muffenförmigen Ventilgehäuse 63 beweglich ist, das in die Bohrung der Kolbenstange 43 eingelassen und starr damit verbunden ist. Der Kanal in der Stange 59 dient zur Zuführung von Drucköl zum Steuerventil 61, 63. Das Ventil ist so* konstruiert, daß, wenn bei Bewegung der Kulisse 61 aus der gezeigten Lage in die eine oder andere Richtung die Enden des Zylinders 39 über die Bohrungen 65, 67 in der Kolbenstange 43 mit dem DruckölzufÜhrungsrohr und. mit einem durch, den Raum zwischen der Stange 59 und den Bohrungen 55, 53, 57 gebildeten Austritt in Verbindung gesetzt werden, der Kolben 41 in dieselbe Richtung bewegt wird wie die Kulisse 61, bis er dieselbe einholt und das Steuerventil 61, 63 die erwähnten Verbindungskanäle schließt, wodurch die Kolbenbewegung beendet wird. Während dieses Hubes wirkt infolge d,er Verbindung durch die Kanäle 49, 51 derselbe

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Öldruck, der auf die beiden Seiten des Kolbens 41 wirkt, auf die beiden entsprechenden Seiten des Kolbens 31, so daß die Kolben 31, 41 genau dieselbe Kraft aufeinander zu oder voneinander weg gedrückt wurden. Der infolge des Strömungswiderstandes der Kanäle 49, 51 mögliche kleine Druckunterschied ist unbeachtlich..

Die Befestigungsscheiben. 23 der Schraubenflügel tragen, zwei einander diametral gegenüber!fegemdle Zapfen 69, 71, die in nachstehender Weise je mit einem besonderen Servomotor verbunden sind. In einer Mittellage der Schraubenflügel kommen, die beiden Zapfen in die durch Fig. 2 dargestellte Querschndttsebene zu liegen, und sie können, aus dieser Lage nach jeder Seite bewegt werden. Um die Zapfen, mittels der Kolbenstangen 33, 43 zu bewegen, sind: die Enden, der Kolbenstangen so ausgebildet, daß sie teilweise aneinander vorbeigehen. Wie aus· Fig. 3 klar hervorgeht, ist das Endie der Kolbenstange 43 mit Vorsprüngen, 73, 75, yy versehen, welche die Form axial verlaufender Prismen aufweisen. Die Zahl solcher Vorspränge ist gleich der Zahl der Schraubenflügel, in diesem Fall drei. Die Vorsprünge sind mit ihren Begrenzungsflächen auf einem größeren Radius angeordnet, als dem zylindrischen Teil des Kolbenstangenendes entspricht, und im Querschnitt nehmen sie einen Sektor von, nahezu 6o° ein. Zwischen, ihnen bestehen freie Räume, von denen jeder ebenfalls einem Sektor von etwa 6o° einnimmt, Die Vorspränge verlaufen an dem zylindrischen Teil der Kolbenstange vorbei und lassen zwischen sich einen, freien mittleren Raum, der mindestens denselben Radius wie der zylindrische Teil des Kolbenstangemendes aufweist.

Das Ende der anderen Kolbenstange 33 ist in genau derselben Weise ausgebildet und mit Vorsprängen 79, 81, 83 versehen, die in die Räume zwischen den Vorspüngen 73, 75, jy ragen. Der freie mittlere Raum zwischen den Vorsprüngen ermöglicht es, daß die Enden der zylindrischen Teile der Kolbenstangen 33, 43 nahe zueinander gebracht werden können.

An der Außenseite jedes der Vorsprünge befindet sich eine quer liegende Führungsnut 85, in, welcher ein Gleitstück 87 beweglich ist. Das Gleitstück hat eine zylindrische Öffnung 89, in welche einer der Zapfen; 69 oder 71 ragt. Durch die beschriebene Verbindung der Scheiben 23 mit den Servomotor-Kolbenstangen 33, 43 sind! die letzteren unter sich in der Weise verbunden, daß sie sich immer in entgegengesetzten Richtungen und auf gleich großen Strecken bewegen,. Die auf die Zapfen, 69, 71 ausgeübten Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, und sie vereinigen sich daher zur Bildung eines Drehmomentes.; sonst gleichen sie ■ sich in, großem Maße aus, so daß die Spannungen in den, Scheiben 23 und in anderen Teilen dier Nabe niedrig sind.

Ein Rohr 91 ist: in der Bohrung der Kolbenstange 43 angebracht und gleitet in der Bohrung der Kolbenstange 33. Dieses Rohr sperrt den. Raum 93 zwischen den Zylinderstirnwänden 37, 45 von der freien; Verbindung mit dam Bohrungen 53, 55 und. dem Ölaustrkt 57 ab. Mittels einer Bohrung 95 im Nabengehäusekörper steht der Raum 93 mit einem dritten Zylinder 97 in Verbindung. Dieser Zylinder ist an, der Zylindierstiirnwand 47 angebracht, und in, ihm bewegt sich &in Kolben 99. Die Ouerschnittsfläche dies Zylinders 97 ist zweimal so groß wie die Querschniittsfläche jeder Kolbenstange. Wenn die Servomotorkolben voneinander bewegt werdten, drückt d'er Kolben 99 öl durch die Bohrung 95 in den Raum 93, derart, daß das öl dein zuvor¹ von. Teilen, der Kolbenstangenenden eingenommenen. Raum ausfüllt. Der Raum 93 und; der Zylinder 97 sind mit Öl gefüllt, und infolge Ledkens der unter Öldruck stehenden Stopfbuchsen wird das Öl immer unter geringem Überdruck gehalten, wodurch das Eindringen, von Wasser durch die Befestigungsmittel der Schraubenflügel in die Nabe verhindert wird.

Die oben beschriebene Konstruktion, kann in, verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. So können beispielsweise die Kräfte von, dein Servomotor-Kolbenstangen auf die Schraubenflügel mittels Gelenke übertragen werden, die an mit den Schraubenflügeln verbundenen. Hebeln, angebracht sind, Das Steuerventil für die Zuführung von D ruck öl zu den S ervomotorzy lindern kann von anderer Ausführung sein und braucht, nicht in, der go Nabe untergebracht zu sein, sondern kann innerhalb' dies Schiffes angeordnet sein. Die Scheibe 23 kann mit dem Schraubenflügelfuß aus einem Stück bestehen.

Die. oben beschriebene Nabenausführung und deren Konstruktionseinzelheiten. sind auch auf Pumpen und Wasserturbinen anwendbar, in welchen, die Nabe mit verstellbaren Schraubenflügeln versehen, ist.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulisch gesteuerter Verstellpropeller, insbesondere für Schiffsantrieb,. Pumpen, und Wasserturbinen, bei dem zwei in der Nabe axial angeordnete, gegenläufige Verstellkolben mit ihren. Kolbenstangen an je zwei exzentrischen;, auf den Flügelblattwurzeln, gegenüberliegend angeordneten Stellen angreifen,, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aus Zylinder und Kolben (31, 41) bestehendie Servomotore mit je einer koaxialen Kolbenstange (33, 43) auf gegenüberliegenden Seiten der Schiraubenflugeliach.se angeordnet sind.

2. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangenrenden in an sich bekannter Weise abwechselnd ineinandergreifende, über den Umfang der Kolbenstange verteilt angeordnete prismatische Verlängerungen, (73, 79) besitzen, von denen jeweils zwei (73, 79) entgegengesetzt arbeitende mit quer liegendem] Führungsbahnen (85) zur Einwirkung auf die auf einer Scheibe (23) der Flügelblattwurzel angeordneten Bolzen. (69) versehen, sind,

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3. Verstellpropeller nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeiichnet, daß die Abmessungen der Einzelteile beider hydraulischer Antriebe praktisch gleich sind.

4. Versteilpropeller nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den beiden Servomotoren mit einem dritten Zylindter (97) in Verbindung steht, in dem ein mit einem der Servomoto>rkolben verbundener Kolben (99) verschiebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften,: Britische Patentschriften Nr. 663 147, 562 845; französische Patentschrift Nr. 1 013 765; 15

deutsche Patentschrift Nr. 694 029.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,