NO162373B - Propell eller liknende med innsatte blad. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt roterende gjenstander utstyrt med blad eller skovler, i konstruksjoner hvor bladene eller skovlene sitter på et sentralt nav, eksempelvis båtpropeller, turbinhjul o.l., og spesielt angår oppfinnelsen propeller med innstillbar propellstigning for større anvende-lighet ved f.eks. fremdrift av båter.

Båtpropeller er idag oftest utført i ett stykke fra støperiet og i et støpbart materiale såsom rustfritt stål eller en kobber-aluminiumforbindelse, og den først støpte råpropell danner da en hel blokk hvor propellens nav og de enkelte blad senere utformes ved maskinering.

Støpeformen som anvendes kan dels være formet ut

fra en tremodell som tilsvarer navet og ett blad, dels ved hjelp av en metallmodell som tilsvarer hele propellen.

Den første løsning er den som oftest blir benyttet, og denne støpefremgangsmåte har også den billigste modell-fremstilling, men ulempen er at under den fortløpende støping er fremgangsmåten mer tidkrevende og mindre presis. Støperen må faktisk utføre fortløpende like mange støpeavtrykk som det er propellblad, dvs. vanligvis tre eller fire avtrykk, og modellen dreies da flere ganger om navets sentrale lengdeakse for å tillate støping av alle propellbladene ved hjelp av modellens eneste blad.

I begge de fremgangsmåter som er nevnt her har man fortsatt ulempen med å være fastlåst til en bestemt modell som definitivt fastlegger propellens stigning og hvert blads form. Man må således ha til rådighet et stort antall modeller for de ønskede propelltyper. I den først nevnte fremgangsmåte finnes en mulighet for å modifisere stigningen ved å skrå-stille navets lengdeakse i forhold til den opprinnelig fastlagte, men denne mulighet er svært begrenset, dessuten vil den eventuelt modifiserte propellstigning ikke kunne oppnås annet enn for en bestemt propellradius. Propellstigningen skal vanligvis nemlig være ca. 70% av propellradien.

Liknende problemer eksisterer for propellnavet:

Det finnes ikke særlige muligheter for modifikasjon av hverken

f diameteren eller festepunktene for bladene på navet. Derfor er det også for navets vedkommende nødvendig å ha en rekke modeller til disposisjon.

Ifølge teknikkens stand må den råpropell som kommer fra støperiet så omhyggelig maskineres, men etter denne maskinering kan propellen likevel ikke umiddelbart tas i bruk. Med unntak av bearbeidingen av selve navet må propellbladene finpusses over hele sin overflate, dvs. på begge ytterflåtene. Denne finpussing utføres manuelt 'av fagpersonell under et svært møysommelig og tidkrevende arbeide. Avhengig av propell-klassifiseringen (bestemt av normene AFNOR og ISO) foretas en innstilling av propellstigningen ,ved hjelp av mer eller mindre tettliggende innsnitt før støpingen foregår. Propellen balanseres til slutt statisk og eventuelt dynamisk, avhengig av anvendelsen.

Ved den aktuelle anvendelse av propeller som antydet ovenfor tar blokkfremstillte støpepropeller også lettere skade i form av brudd eller deformasjoner av propellbladene ved støt mot fjell, bropilarer, i sluser, mot flytende trestammer etc, og slike sammenstøt er slett ikke uvanlige ved alminnelig seiling og manøvrering. I slike tilfeller må propellen repareres fullstendig eller erstattes, hvilket er kostbart og setter fartøyet ut av drift.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å eliminere alle de nevnte ulemper ved å skaffe tilveie en ny propellkonstruksjon for skipspropeller eller liknende og hvor det ligger til rette for en betydelig forenkling av fremstillingen og likeledee en kostnadsreduksjon, idet det muliggjøres korrekt innstilling av propellstigningen ved fabrikken eller ved endrete driftsforhold, og hvor også reparasjonskostnadene og driftsavbrytelsene betydelig reduseres.

I samsvar med det ovenstående er det skaffet tilveie en propell eller en liknende anordning såsom et turbinhjul, omfattende et sentralt nav og forøvrig av den type som fremgår av innledningen i det etterfølgende krav 1, og kjenne-tegnet ved at det fra hver av de radiale boringer og disses spor går en aksial boring ut til navets ene ytterflate , for å tillate innføring av kulene i det toriske hulrom og opptak av låseelementene idet disse omfatter en låseskrue og en låsekule som ved tilskruing av låseskruen presses inn mellom kulene i hulrommet og bevirker låsing av bladet mot dreining

i navets (2) boring (5).

Fortrinnsvis har boringene i propellens nay såvel som de komplementære partier av bladenes basisdel en generelt sirkulær sylindrisk form, hvilket muliggjør en orientering av hvert enkelt propellblad slik at det får en ønsket vinkelbestemt stilling i forhold til navet, hvilket betyr at propellstigningen er innstillbar.

Ifølge en utførelsesform i samsvar med oppfinnelsen er det i den sylindriske sidevegg i hver av navets boringer anordnet et første ringformet spor med halvsirkelformet tverrsnitt, og et andre ringformet spor med likeledes halvsirkelformet tverrsnitt går rundt periferien av det komplementære parti på bladets basisdel, og de to spor er plassert slik i de respektive komplementære sylinderflater at de blir liggende overfor hverandre når partiet av bladet innsettes i boringen, hvorved det da dannes et torisk hulrom. I dette hulrom inn-føres så kuler som holder bladet radialt på plass i forhold til navet.

Kulene som fyller hele det toriske hulrom 'og er anordnet på samme måte som kulene i et burfritt kulelager til-later en innstilling av propellens stigning eller en viss mindre endring av denne, før kulene låses endelig, ved at hvert blad kan dreies om den sentrale lengdeakse for det sylindrisk formede parti på bladets basisdel og som komplementært tilsvarer navets boring. Fortrinnsvis omfatter navet for hver sylindrisk boring en aksial boring fra navets ene ytterflate inn til det ringformede spor i boringen, idet denne aksiale boring muliggjør innføring av kulene i det toriske hulrom. Etter at kulene er brakt på plass føres låseorganer inn i den aksiale boring for å bevirke at kulene presser mot sideveggene i det toriske hulrom og låser bladet slik at det ikke lenger kan dreies i den radiale boring. Spesielt kan den aksiale boring være gjenget, og låseorgane kan omfatte en v ytterligere kule i form av en låsekule som tilsvarer de kuler som fyller hulrommet, såvel som en låseskrue som ved tilskruing og ved hjelp av den ytterligere kule virker på kulene i det toriske hulrom. Den ytterligere kule, som da presses inn mellom to kuler i hulrommet, tjener således som en presskile som presser de øvrige kuler sammen og slik at de vekselvis tvinges utover og innover mot sideveggene i hulrommet (fig. 5). Man oppnår på denne måten en effektiv låsing av propellbladene i navet ved pressforbindelser rundt hele hulrommets og basisdelens omkrets og slik at spill elimineres og likeledes slik at eventuelle vibrasjonsproblemer unngås.

Ved rett og slett å løse låseskruen kan propellbladet på ny frigjøres for eventuell endring av dets stilling i boringen eller uttak av propellbladet ved reparasjonsbehov eller utskifting. For dette formål kan det være anrodnet en motstående boring mellom den ytterflate som ligger på motsatt side av den ene ytre flate som den aksiale boring for innfør-ing av kulene går inn fra, og det ringformede spor i hver av de radiale boringer, f or å lette uttak av kulene fra det toriske hulrom ved hjelp av et fluid eller ad mekanisk vei, og for å holde denne motstående boring normalt lukket, finnes et lukkeorgan ved den motstående borings ytre munning.

To typer sikringsorganer kan være anordnet:

På den ene side kan det i det minste være anordnet én sperrebolt som hindrer dreining av bladets basisdel i navets boring fra en ønsket vinkelbestemt stilling, idet denne sperrebolt eller hver av et antall sperrebolter opptas i tilsvarende hull boret i bladets basisdel og inn fra navets omkretsflate. Disse sperrebolter gir da en ytterligere sikring mot dreining av propellbladene ut over den låsevirkning som presset mot kulene gir, og i tillegg muliggjør sperreboltene en avmerking av propellbladenes stilling i forhold til navet, hvilket gir en indikasjon for brukeren på enhver endring fra den fastlagte propellstigning.

På den annen side er fortrinnsvis en innvendig gjenget hette skrudd utenpå låseskruen for låsekulén, "méd fast tilstramming mot navets ene ytterflate, og hetten tjener således som kontramutter for låseskruen slik at denne holdes i stilling ved hjelp av friksjon og enhver uønsket utskruing hindres.

Tetningsorganer, særlig utført som O-ringer, er dessuten anordnet for å hindre vanninntrengning i propellbladenes festeorganer og da særlig mellom propellens basisdel og den ytre munning av navets respektive aksiale boring såvel som ved lukkeinnretningene for de øvrige boringer i navet.

Fordelene ved foreliggende oppfinnelse ligger særlig i det faktum at det nå er skaffet til veie en propeljL med innsettbare blad som derved kan fremstilles separat og ikke i ett stykke sammen med navet: Dette åpner igjen for muligheten av forenkling ved standardisering av både propellblad og nav, og det kan for-svares bruk av automatisk støpemaskineri med redusert modell-utvalg, i relieff til tidligere støpemetoders behov for et stort antall tremodeller, en for hver type propell. Standard-iseringen med det reduserte antall propellmodeller innbyr til at man kan holde et lager av propellblad og nav fra en frem-stilling av mindre støpeserier. Disse fordeler gir følgelig en betydelig kostnadsreduksjon i forhold til anvendelsen av kom-plette råpropeller ved at det åpnes mulighet for et stort antall kombinasjoner mellom de valgte nav og propellblad-typer.

Fordelene berører også maskineringen av de partier som danner forbindelsen mellom navet og bladene såvel som mellom navet og propellakselen. Det dreier seg her pm en enkel maskinering med bruk av relativt rimelige staÅdard-maskiner såsom dreiebenk og boremaskin. Ved å utstyre disse maskiner med spesialverktøy for posisjonering og tilstramming og hvor maskineringen avsluttes i samsvar med forhåndsgitt informasjon vil bearbeidingstiden kunne reduseres betydelig og én operatør, som heller ikke behøver være særlig høyt kvalifisert, kan f.eks. betjene to maskiner samtidig ifølge et tidsdelingsskjema.

Når det gjelder propellbladene som da støpes separat kan de nå leveres fra støperiet med optimal ytterflate for å kunne formes til den endelig ønskede profil på forespørsel, f.eks. ved hjelp av skjærebrenning. Dette gir i tillegg en ytterligere anvendelsesmulighet ved at de råstøpte blader for en propell som skal løpe fritt i vannet og for propeller som skal rotere i en sylinder utføres identiske, og dette reduserer ytterligere behovet for antallet tremodeller i støperiet.

I den støpte fremgangsmåte som anvender modellbrett kan råstøpen fremstilles med høy presisjon slik at den endelige fasong med god tilnærmelse oppnås allerede ved støp-ingen, og dette reduserer vesentlig den tid som senere trengs for finslipingen. Denne endelige finsliping består gjerne av sliping med smergellerret og kar således utføres av mindre kvalifisert personell. Faktisk behøves ikke alltid annet enn en sandblåsing, og finere avsliping i egentlig forstand behøv-er kun utføres for å oppnå statisk,balanse av propellen når montert.

I sammenfatning skaffer således foreliggende oppfinnelse til veie en propellkonstruksjon hvor fabrikasjons-tiden og kostnadene er redusert ved at de mest tidkrevende og vanskelige arbeidsoperasjoner er unngått, og hvor det nå oppnås en høy kvalitet når det gjelder dimensjonsnøyaktighet selv om det benyttes mindre kvalifisert arbeidskraft.

Dessuten kan de ferdig fremstilte elementer eller halvfabrikata holdes på lager ved at det er tatt hensyn til de mange muligheter som en standardisering av disse elementer gir, og korte leveringstider kan derfor sikres overfor brukerne. Dette gjelder ikke bare ved kjøp av en ny propell, men det vil også være en udiskutabel fordel for brukeren i tilfelle skade på en propell. Det er da kun nødvendig å erstatte det eller de blad som er skadet, og dette kan gjøres uten nevneverdig forsinkelse og til en reparasjonspris som ligger betydelig lavere enn det som gjelder for tiden, idet brukeren ikke lenger behøver skifte annet enn det eller de skadede blad,

mot tidligere hele propellen.

Selv om det hele tiden er tatt sikte på utførelse

av propeller med fastlagt konstruksjon, vil oppfinnelsen også kunne tillate endring av hvert propellblads vinkelstilling. Slik endring kan utføres helt likt for hvert av propellens blad, hvorved propellstigningen i egentlig forstand blir innstillbar til en ny verdi. Denne stigningsinnstilling for propellen kan utføres under fremstillingen eller senere under propellens brukstid, hvilket gjør det mulig å endre propellens stigning dersom man står overfor en anvendelse med en termisk drivmotor hvor propellens parametre ønskes endret etter hvert. Innstillingen eller tilpasningen av propellens stigning kan utføres svært enkelt, siden det er tilstrekkelig å løsne låse-skruene for å gi bladene en midlertidig dreibarhet i forhold til navet.

Endelig ligger det i oppfinnelsens grunntanke med innsettbare blad i propellens nav at den ytre form av propellen ikke avviker fra det normale, slik at de faktorer eller parametre som har ligget til grunn ved konstruksjonen av propellen ikke berøres av den modifikasjon som oppfinnelsen innebærer. Således kan en propell som er utført i samsvar med oppfinnelsen direkte kunne erstatte en tradisjonell propell, og på det estetiske plan vil heller ikke den nye propell gi noen påfallende endring.

I det følgende vil oppfinnelsen beskrives i nærmere detalj ved hjelp av de ledsagende illustrasjoner av et ut-førelseseksempel som ikke er ment å være begrensende for oppfinnelsen, og hvor fig..1 viser en perspektivskisse av en propell som er adskilt i sine enkelte elementer, dvs. før innsettingen av propellens blad, og figuren gjelder en båtpropell i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 viser perspektivisk samme propell i sammensatt tilstand, dvs. etter innsettingen av bladene, fig. 3 viser propellens nav delvis gjennomskåret og med en del av et propellblad indikert innsatt, fig. 4 viser et delvis tverrsnitt av propellens nav ifølge midtlinjen IV-IV på fig. 3, og fig. 5 viser et skjematisk utsnitt av en detalj som viser kulene som sørger for feste av hvert blad til navet.

Fig. 1 viser en båtpropell med tre blad 1 anordnet

i 120° vinkelavstand rundt omkretsen av et nav 2, og bladene 1 er fremstilt separat for innsetting i navet 2, hvilket tydelig fremgår av fig. 1.

Navet 2 har en gjennomgående sentral boring 3 koaksialt med lengdeaksen 4 for montering på en propellaksel (ikke vist). Fra navets 2 omkrets går tre boringer 5 radialt innover i navet og i den generelt sirkulærsylindriske sidevegg i hver av disse boringer 5 er anordnet et første ringformet spor 6 med halvsirkelformet tverrsnitt.

Hvert blad 1 har en basisdel 7 med et parti 8 som likeledes har hovedsakelig sirkulærsylindrisk form og hvis diameter tilsvarer diameteren av boringen 5. Et andre ringformet spor 9 med likeledes halvsirkelformet tverrsnitt er anordnet rundt omkretsen av partiet 8.

Innsettingen av hvert blad 1 i navet 2 utføres ved

å føre partiet 8 inn i en av boringene 5 til bladets 1 basisdel 7 støter an mot navets 2 omkrets. Det andre ringformede spor 9 i partiet 8 befinner seg da rett overfor det første

ringformede spor 6 i boringen 5, slik at de to spor 6, 9 til-sammen danner et torisk hulrom med sirkelformet tverrsnitt som vist på fig. 3. Festet mellom bladet 1 og navet 2 sikres ved hjelp av kuler 10 som føres inn i det toriske hulrom via en perifer, gjenget boring 11 i navet 2 og som forløper paral-lelt med aksen 4 fra navets 2 ene ytre flate 12 til boringen munner ut i det første ringformede spor 6.

Når kulene 10 er innført i det toriske hulrom holdes propellens blad 1 på plass, men gis likevel muligheten til

dreining i forhold til navet 2 i dettes boring 5 på samme måte som bevegelsen i et kulelager, og dette gir anledning til innstilling av en ønsket propellstigning, eventuelt endring av en allerede innstilt stigning. For så å låse bladet i en bestemt vinkelstilling i forhold til navet 2, føres en ytterligere kule 13 inn i den gjengede aksiale boring 11 og en låseskrue 14 skrues innover i boringen slik at den trykker mot den innførte ytterligere kule 13. Som fig. 5 viser utøves en innoverrettet kraft P fra låseskruen 14 mot siden av kulen 13, og denne kraft P overføres til to siderettede krefter mot de to nærmest liggende kuler av kulene 10 som er fordelt rundt det toriske hulrom. Den ytterligere kule 13 virker følgelig som en presskile som presser kulene 10 sammen og tvinger dem til vekselvis å ligge an mot den ytre hhv. den indre omkretsflate i det toriske hulrom, dvs. mot bunnen av de respektive spor 6, 9, og dette sikrer en effektiv låsning mot dreining av propellbladet. Den ytterligere kule 13 kan ha en noe større diameter enn de innlagte kuler 10, og den gjengede aksiale boring 11

må da naturligvis ha en tilsvarende dimensjon.

Låseskruen 14 stikker noe ut fra navet 2, og ytterst på skruen er påskrudd en innvendig gjenget hette 15 som får et fast tilstrammet anlegg mot navets 2 ene ytterflate 12. Hetten 15 tjener følgelig som en kontramutter og hindrer bevegelse av låseskruen 14 ved hjelp av friksjon.

På den motsatte side av navets ene ytterflate 12

og den aksiale boring 11 finnes en motstående boring 16 fra denne motsatte ytterflate 17 og som likeledes munner ut i det toriske hulrom i bunnen av sporet 6. Den motstående boring 16 letter uttak av kulene 10 fra det toriske hulrom, ved at det eksempelvis benyttes trykkluft, tilførsel av en væske

eller ad mekanisk vei ved innføring av et verktøy såsom en støtestang. Et lukkeorgan 18 som kan bestå av en innskrudd, gjenget propp holder normalt det ytterste parti av den motstående boring 16 lukket.

For ytterligere å sikre låsingen av propellbladene

i navet 2 og for å kunne avmerke stillingen for hvert av bladene i forhold til dette, er anordnet to sperrebolter 19. Hull 20 med dimensjon som tilsvarer sperreboltene og som er anordnet for opptak av disse, er boret i bladets 1 basisdel 7 og kontraboret i navet 2 inn fra dettes omkrets når bladet er innstilt for den ønskede propellstigning. Sperreboltene 19 hindrer da dreining av bladet 1 i forhold til navet, hvilket er antydet på fig. 3.

For å sikre tetning er det anordnet en 0-ring 21 mellom bladets 1 basisdel 7 og navet 2, såvel som to 0-ringer 22, 23 respektive anordnet rundt det ytterste parti av de to boringer 11, 16 i samvirke med hetten 15 og lukkeorganet 18 (den gjengede propp).

Endelig er det samlede indre hulrom i navet 2

fylt med tyktflytende fett før lukkingen.

Som allerede nevnt skal ikke oppfinnelsen anses begrenset av det ene utførelseseksempel av en propell med innsettbare propellblader beskrevet her, men oppfinnelsen vil derimot omfatte enhver utførelsesvariant og anvendelsesform-er som bygger på samme prinsipp. Særlig må påpekes at oppfinnelsen på ingen måte er begrenset til propeller bundet til tre blad og oppfinnelsen kan likeledes anvendes ved propell-utførelser med variabel propellstigning, idet låsesystemet for dreiningshindring av hvert blad i forhold tii navet da kan utelates eller være usperret, eller låsesystemet som har vært beskrevet i detalj i det ovenstående kan erstattes av ekvivalente systemer som har de samme vesentlige fordeler. Oppfinnelsen som beskrevet er likeledes overførbar til andre typer roterende innretninger med blad eller skovler, såsom turbinrotorer, vindmøller eller vindgeneratorpropeller, roterende omrørere med blad eller finner tiltenkt omrøring av væsker, rotorer i blande- og eltemaskiner etc. Dette vil gjelde enten det dreier seg om roterende innretninger for motordrift eller hvor den propelliknende anordning virker som opptakselement for dreiende bevegelse.

Claims (5)

1. Propell eller en liknende anordning såsom et turbin-

hjul, omfattende et sentralt nav (2) hvis periferi har radiale boringer (5) med generelt sirkulærsylindrisk form, blad (1) som i utgangspunktet er adskilt fra navet (2) og har en basisdel (7) med et parti (8) med generelt sirkulærsylindrisk form og utformet komplementært til boringene (5) for å kunne settes inn i disse, og organer (6, 9, 13, 14) for feste av bladene (1) i navet (2), idet organene omfatter: et første ringformet spor (6) i navet og med halvsirkelformet tverrsnitt, et andre ringformet spor (9) rundt periferien av det komplementære parti (8) på bladets (1) basisdel (7) og likeledes med halvsirkelformet tverrsnitt, idet de to spor (6, 9)- er plassert slik på de respektive komplementære sylinderflater at de blir liggende overfor hverandre og sammen danner et torisk hulrom når partiet (8) innsettes i en boring (5), og låseelementer (13, 14) innrettet for samvirke med kuler (10) inne i dette hulrommet for å bevirke at disse presser mot dets sidevegger, KARAKTERISERT VED at det fra hver av de radiale boringer (5) og disses spor (6) går en aKsial boring (11) ut til navets (2) ene ytterflate (12) for å tillate innføring av kulene (10) i det toriske hulrom og opptak av låseelementene (13, 14), idet disse omfatter en låseskrue (14) og en låsekule (13) som ved tilskruing av låseskruen (14) presses inn mellom kulene (10) i hulrommet og bevirker låsing av bladet (1) mot dreining i navets (2) boring (5).

2. Propell eller liknende ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED en innvendig gjenget hette (15) som er skrudd utenpå låseskruen (14) med fast tilstrammet anlegg mot navets (2) ytterflate (12) og således tjener som kontramutter for låseskruen (14), slik at denne holdes i stilling ved hjelp av friksjon.

3. Propell eller liknende ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED en O-ring (22) anordnet rundt det ytterste parti av hver gjenget aksial boring (11) i navet (2).

4. Propell eller liknende ifølge ett av kravene 1-3, KARAKTERISERT VED en motstående boring (16) mellom navets (2) motsatte ytterflate (17) og det ringformede spor (6) i hver av navets radiale boringer (5) for å lette uttak av kulene (10) fra det toriske hulrom ved hjelp av et fluid eller ad mekanisk vei, idet det er anordnet et lukkeorgan (18) for å holde den motstående boring (16) normalt lukket.

5. Propell eller liknende ifølge krav 3 og 4, KARAKTERISERT VED en O-ring (23) anordnet rundt det ytterste parti av den motstående boring (16).