Lösbare, formschlüssige Verbindung zwischen Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen. Die Erfindung betrifft eine lösbare, form schlüssige Verbindung zwischen Maschinen teilen, wobei ein annähernd zylindrisch aus gebildetes Zapfenorgan, das zwei zu seiner Achse mindestens annähernd parallele ebene Abflachungen aufweist, in ein entsprechend ausgebildetes Hülsenorgan eingreift. Eine solche Verbindung ist besonders zur Befesti gung von drehbaren Schaufeln an Propeller turbinen geeignet.
Der Zweck der Erfindung ist die Schaf fung einer gegen grosse, sowohl axiale als auch drehende Kräfte vollkommen genügenden Ver riegelung eines zapfenförmigen Organs in einem Hülsenorgan mit Hilfe von Vorrich tungen, die möglichst wenig den Biegungs- widerstand des zapfenförmigen Organs ein schränken, die wenig Raum beanspruchen und eine einfache Zusammensetzung und Zer legung gestatten.
Bei Propellerturbinen werden üblicher weise die auf die Schaufelbefestigungen wir kenden Fliehkräfte von den Lagerzapfen zu einem gleichzeitig als Kurbel ausgebildeten, hülsenförmigen Teil übertragen. Dies geschieht dabei entweder mit Hilfe einer innerhalb der Kurbel in eine Ringnut des Zapfens eingeleg ten Sicherungsscheibe oder mittels eines auf dem Zapfen angeschraubten Halteringes, oder mittels lösbarer Bajonettverschlüsse oder .der gleichen, die mit verschiedenartigen Verbin dungen kombiniert sind, um die Drehkräfte aufnehmen zu können.
Bei diesen Verbin dungen hat es sich als schwierig erwiesen, eine Verbindung zu schaffen, die gleichzeitig nied rige Herstellungskosten, geringen Raumbedarf besonders in der Zapfenrichtung und einen einfachen Einbau und Ausbau bei ausreichen der Tragfähigkeit bietet.
Bei den bekannten Verbindungen nach Art vorliegender Erfindung besitzen sowohl der Zapfen als auch der hülsenförmige Teil Ring nuten, welche einander gegenüberliegen und ringförmige Bohrungen begrenzen, in welche biegsame Keile durch tangentiale Bohrungen eingetrieben sind, oder es sind Stifte in tan- gential zum Zapfen und Hülsenteil gebohrte Löcher eingeschlagen. Diese Konstruktionen haben gemeinsam, dass die Keile oder Stifte von Abscherkräften beansprucht werden, die in einen ringförmigen Schnitt wirken, der im ersteren Falle allerdings mit dem Längsschnitt des gebogenen Keilorgans zusammenfällt.
Die Verbindung gemäss der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass Passstifte zwi schen dem Zapfenorgan und dem Hülsenorgan in entsprechend ausgebildete Bohrungen ein getrieben sind, deren Achsen mindestens in der Nähe der oben erwähnten Abflachungen und mindestens annähernd senkrecht zur Achse des Zapfenorgans liegen.
Mit dieser Ausbildung wird gegenüber be kannten Konstruktionen mit geraden Stiften und gebogener Abscherfläche erreicht, dass diese Fläche über einen grossen Teil der Stift länge mindestens annähernd mit der Mitten ebene der Stifte zusammenfällt und dass die Flächendrücke über diese Länge auf jede Stifthälfte gleichmässig verteilt werden, wo durch demzufolge die wirksame Länge der Stifte vergrössert wird. Gleichzeitig wird ein einfacher Zusammen- und Auseinanderbau der Verbindung ermöglicht, selbst dann, wenn der Raum begrenzt und die Verbindung nur von der einen Seite zugänglich ist, wie es bei Pro pellerturbinen der Fall ist.
Mit der - erfin dungsgemässen Verbindung werden auch Dreh kräfte aufgenommen, und Drehmomente kön nen zwischen dem Zapfen- und Hülsenorgan übertragen werden. Für die Aufnahme grö sserer Drehmomente und entsprechender Quer kräfte, wie bei Propellerturbinen, können die erwähnten Stifte mit vorzugsweise zwei zylin drischen oder kegeligen Stiften kombiniert werden, die in Bohrungen eingepasst sind, deren Achsen parallel zur Achse des Zapfen organs und in den zylindrischen Trennflächen zwischen dem Zapfen- und Hülsenorgan lie gen.
Um die Herstellungskosten herabzuset zen und -Passarbeiten bei dem Zusammenbau des Zapfen- und Hülsenorgans einzusparen, können diese Teile ohne gegenseitige Pass Bächen, und zwar mit einem Spiel zwischen den zusammenwirkenden Flächen angeordnet werden, wobei der Zapfen, um beim Bearbei ten der Stiftbohrungen zuverlässig abgestützt zu sein, und zwecks Aufnahme von Querkräf ten mit einem ebenen Absatz ausgerüstet wird, der an der ebenen Aussenseite der Kurbel an liegt und eine zylindrische Führung hat, die in eine entsprechende Ausdrehung in der Kurbel pässt.
Eine Ausführungsform der Erfindung, welche zur Befestigung von drehbaren Schau feln von Propellerturbinen dient, wird in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Lauf radnabe mit einer SchaufelbefästigLmg, Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig.1. Fig. 3 eine Endansicht teilweise im Schnitt nach Linie 1-I in Fig. 1 einer Schaufel vom Wurzelende gesehen, Fig. 4 eine Endansicht derselben Schaufel in einer andern Lage, Fig. 5 und 6 schaubildliche Ansichten einer zu einem Hülsenorgan ausgebildeten Schaufel kurbel und eines entsprechenden Zapfenorgans, das am Ende einer Schaufel ausgebildet ist.
In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Schau fel, die mit einer Nabenscheibe 2 und einem Lagerzapfen 3 versehen ist. Die Schaufel ist an einem Nabenkörper 4 in Lagern 5 und 6 gelagert, wobei der Zapfen senkrecht zu der Längsachse A-A der Nabe steht (Fig.1.). Am Zapfen 3 ist mittels der Verbindung eine ein Hülsenorgan bildende Kurbel 7 befestigt, die mit einem Gelenkstück ss verbunden ist, das z. B. von einem hydraulischen Servomotor (nicht gezeigt) betätigt wird, der die Einstel lung der Schaufel steuert.
Die Kurbel 7 über trägt nicht nur die Steuerbewegung auf den Schaufelzapfen 3, sondern sie dient auch dazu, die auf die Schaufel wirkende Fliehkraft auf den Nabenkörper 4 zu übertragen. Zu dem letztgenannten Zwecke ist die rechte Stirn fläche der Kurbel 7 als Lagerfläche ausge führt, welche gegen eine entsprechende Lager fläche 9 an der Büchse 6 in der Aussenwand des Nabenkörpers anliegt.
Die Verbindung zwischen dem Schaufel zapfen 3 und der Kurbel 7 soll neben der Zen trierung und Festlegung dieser Teile auch sowohl Drehmomente als auch Quer- und Axialkräfte zwischen den genannten Elemen ten übertragen. Da die auf die Schaufel wir kende Fliehkraft sehr gross werden kann, muss die axiale Verriegelung zwischen dem Schau felzapfen 3 und der Kurbel 7 kräftig bemes sen sein. Gleichzeitig darf nicht die Verriege- lungsvorrichtung den Widerstand des Zapfens 3 gegen die häufig sehr grossen Biegungsbean- spruchungen durch die auf das Schaufelblatt wirkenden, hydraulischen Kräfte wesentlich herabsetzen.
An der gezeigten Ausführtmgsform erhält man die erforderliche Verriegelung zwischen Schaufelzapfen und Kurbel in der Weise, dass der Kurbelsitz des Schaufelzapfens 3 zwischen den Lagerstellen 5 und 6 annähernd als ein Zylinder ausgebildet ist, der zwei zu der Zap fenachse parallele oder annähernd parallele ebene Abflachungen 10 aufweist, dass das Zapfenloch der Kurbel 7 eine 'dazu passende Form hat und dass zwei kegelige Stifte 11 zwischen der Kurbel 7 und den Schaufelzap fen 3 in entsprechend ausgebildete Löcher 12 eingetrieben sind, deren Achsen mindestens in der Nähe der ebenen Abflachungen 10 lie gen und die Zapfenachse mindestens an nähernd rechtwinklig kreuzen.
Da die Stifte 11 mit einem grösseren Teil ihrer Länge mit der einen längsverlaufenden innern Hälfte in den Schaufelzapfen 3 und mit der andern in der Kurbel 7 liegen, wird erreicht, dass grosse Axialkräfte mit mässigen Scherbean- spruchungen und Flächendrücken übertragen werden können.
Indem die Abflachungen 10 und die Stiftlöcher 12 annähernd parallel zur Richtung der auf das Schaufelblatt wirkenden resultierenden hydraulischen Querkraft F Fig. 3 und 4) gelegt sind, wird erreicht, dass die im Schnitt quer zum Zapfenorgan in Ebene durch die Stiftenachsen zurüÜ:blei- bende Zapfenschnittfläche den bestmöglichen Biegungswiderstand ergibt.
Mit dieser Richtung der Stifte 11 wird auch erreicht, dass diese von der offenen Seite des Nabenkörpers beim Eintreiben oder Heraus ziehen leicht zugänglich sind.
Lm Querkräfte zwischen der Kurbel 7 und dem Schaufelzapfen 3 zu übertragen und um die Kurbel in der richtigen Lage bei der Be arbeitung der Stiftlöcher 12 und weiterer, im folgenden beschriebener Stiftlöcher 17 festzu halten, sind auf dem Schaufelzapfen 3 ein ringförmiger, senkrecht zur Achse stehender Ansatz 13, gegen welche die benachbarte ebene Aussenseite der Kurbel zugepresst wird, iuid eine kurze, zylinderische Führung 14 ange ordnet, auf welche eine kurze, ausgedrehte Ausnehmung 15 in der Aussenseite der Kur bel passt.
Diese Ausführung gestattet, dass das Loch in der Kurbel 7, abgesehen von der kurzen, zylindrischen Führung 15, nicht auf eine genaue Passung gegenüber dem Kur belsitz des Schaufelzapfens 3 bearbeitet wer den muss, was auch die Zusammensetzung und Zerlegung der Schaufelbefestigung erleichtert:
Da das für die Verstellung der Schaufel er forderliche Drehmoment meistens so gross ist, dass die quergestellten Axialverriegelungsstifte 11 nicht allein dasselbe übertragen können, sind zwei Kegelstifte 16, mit dem. dünneren Ende der Schaufel zugekehrt in entsprechend ausgebildete Löcher 17 eingelegt, die vom Zap fenende parallel zu der Zapfenachse gebohrt und mit ihren Achsen in den zylindrischen Berührungsflächen zwischen dem Schaufel zapfen 3 und der Kurbel 7 zwischen den Axial verriegelungsstiften 11 gelegen sind. Die Stifte 16 können mit mässigen Beanspruchun gen grosse Drehmomente und entsprechende Querkräfte zwischen der Kurbel 7 und dem Schaufelzapfen 3 übertragen.
Eine Schaufelbefestigung der beschrie benen und gezeigten Art gestattet auch ein ,ein faches Einsetzen und Herausnehmen der Schaufel. Beim Einsetzen wird die Kurbel 7 mit in die Lochhälften eingelegten kegeligen Drehverriegelungsstiften 16 in den Naben körper 4 eingeführt, wonach der Zapfen 3 der Schaufel durch- die äussere Lagerstelle 6 und ferner in das Loch der Kurbel eingebracht wird, wobei die Stifte 16 in -die Lochhälften des Zapfens 3 eingreifen.
Schliesslich wird der Führungsteil 14 des Zapfens 3 in die kurze Führung 15 der Kurbel hineinge- presst, so dass die flache Seite 13 des Ansatzes gegen die Aussenseite der Kurbel zum An liegen kommt. Bei dieser letzten Phase der Einpressung des Zapfens stützt sich die Kurbel 7 gegen das Aussenende des innern Lagers 5. Hiernach können die Axialverrie- gelimgsstifte 11 in ihre Löcher.12 von der offenen Unterseite des Nabenkörpers 4 einge trieben werden.
Bei der Herausnahme der Schaufel werden zuerst die Stifte 11 mittels einer Herausziehschraube (nicht gezeigt) her ausgezogen, die in Gewindelöcher in den dik- ken Enden der Stifte eingeschraubt wird, wo nach man in gleicher Weise, aber -umgekehrt wie bei der Zusammensetzung, verfährt, Es soll hervorgehoben werden, dass die Vor richtung gemäss der Erfindung nicht auf die Verwendung bei Schaufelbefestigungen be schränkt ist, sondern dass sie mit grossem Vor teil für Zwecke verwendet werden kann, wo gleichartige Probleme vorliegen.
Als Beispiel auf weitere Anwendungsgebiete kann der Fall genannt werden, wo man einen Gelenk kopf als Hülsenorgan an eine Gelenkstange als Zapfenorgan zu befestigen hat. Die Stifte 11 und 16, obwohl am zweckmässigsten kegelig oder zylindrisch, können andere Form, z. B. viereckigen Querschnitt haben, wobei die zu sammenwirkenden Löcher entsprechend aus gestaltet werden.
Detachable, form-fitting connection between machine parts, in particular for fastening rotatable blades on propeller turbines. The invention relates to a releasable, form-fitting connection between machines share, wherein an approximately cylindrical from formed pin member, which has two at least approximately parallel to its axis flat flat areas, engages in a correspondingly designed sleeve member. Such a connection is particularly suitable for fastening rotatable blades to propeller turbines.
The purpose of the invention is to create a completely sufficient locking against large, axial as well as rotating forces a pin-shaped organ in a sleeve organ with the help of devices that limit the bending resistance of the pin-shaped organ as little as possible and that little space claim and allow easy assembly and disassembly.
In the case of propeller turbines, the centrifugal forces acting on the blade fastenings are usually transferred from the bearing journals to a sleeve-shaped part that is also designed as a crank. This is done either with the help of a locking washer inserted into an annular groove of the pin or by means of a retaining ring screwed onto the pin, or by means of detachable bayonet locks or the like, which are combined with various connec tions in order to be able to absorb the rotational forces .
In these connec tions, it has proven difficult to create a connection that offers at the same time low manufacturing costs, low space requirements, especially in the pin direction and easy installation and removal with sufficient load capacity.
In the known compounds according to the present invention, both the pin and the sleeve-shaped part have ring grooves which are opposite each other and delimit annular bores into which flexible wedges are driven through tangential bores, or there are pins tangential to the pin and sleeve part Drilled holes hammered. These constructions have in common that the wedges or pins are subjected to shear forces which act in an annular section which, however, in the former case coincides with the longitudinal section of the curved wedge organ.
The connection according to the invention is characterized in that dowel pins between the pin organ and the sleeve organ are driven into correspondingly designed bores, the axes of which are at least in the vicinity of the above-mentioned flats and at least approximately perpendicular to the axis of the pin organ.
With this training, compared to known constructions with straight pins and curved shear surface, this surface coincides over a large part of the pin length at least approximately with the middle plane of the pins and that the surface pressures are evenly distributed over this length on each half of the pin, where as a result, the effective length of the pins is increased. At the same time, a simple assembly and disassembly of the connection is made possible, even if the space is limited and the connection is only accessible from one side, as is the case with Pro pellerturbinen.
With the connection according to the invention, rotational forces are also absorbed, and torques can be transmitted between the pin and sleeve members. To absorb larger torques and corresponding transverse forces, such as with propeller turbines, the pins mentioned can be combined with preferably two cylindrical or conical pins that are fitted into bores, the axes of which are parallel to the axis of the pin organ and in the cylindrical separating surfaces between the pin and sleeve organ lie.
In order to reduce the manufacturing costs and -Passarbeit in the assembly of the pin and sleeve organ to save, these parts can be arranged without a mutual mating streams, with a game between the interacting surfaces, the pin to be reliably supported when machining th of the pin holes to be, and for the purpose of taking up Querkräf th is equipped with a flat shoulder that lies on the flat outside of the crank and has a cylindrical guide that fits into a corresponding recess in the crank.
An embodiment of the invention, which is used to attach rotatable blades blades of propeller turbines, is illustrated in the accompanying drawing.
The figures show: FIG. 1 an axial section through a running wheel hub with a blade attachment, FIG. 2 a cross section through FIG. 3 shows an end view partly in section along line 1-I in FIG. 1 of a blade from the root end, FIG. 4 shows an end view of the same blade in a different position, FIGS. 5 and 6 are perspective views of a blade crank and formed into a sleeve member a corresponding pin member which is formed at the end of a blade.
In the drawing, 1 denotes a blade that is provided with a hub disk 2 and a bearing pin 3. The blade is mounted on a hub body 4 in bearings 5 and 6, the pin being perpendicular to the longitudinal axis A-A of the hub (FIG. 1). On the pin 3 a sleeve member forming crank 7 is attached by means of the connection, which is connected to a joint piece ss, the z. B. is operated by a hydraulic servomotor (not shown) which controls the setting of the blade.
The crank 7 not only carries the control movement to the shovel journal 3, but it also serves to transmit the centrifugal force acting on the shovel to the hub body 4. For the latter purpose, the right end face of the crank 7 leads out as a bearing surface, which rests against a corresponding bearing surface 9 on the sleeve 6 in the outer wall of the hub body.
The connection between the shovel pin 3 and the crank 7 is to transmit not only the Zen tration and definition of these parts, but also both torques and transverse and axial forces between the said elemen th. Since the centrifugal force acting on the shovel can be very large, the axial locking between the blade pin 3 and the crank 7 must be powerfully dimensioned. At the same time, the locking device must not significantly reduce the resistance of the pin 3 to the often very large bending stresses caused by the hydraulic forces acting on the blade.
In the embodiment shown, the necessary locking between the shovel pin and crank is obtained in such a way that the crank seat of the shovel pin 3 between the bearings 5 and 6 is approximately designed as a cylinder which has two flat flats 10 parallel or approximately parallel to the pin axis that the pin hole of the crank 7 has a 'matching shape and that two tapered pins 11 between the crank 7 and the Schaufelzap fen 3 are driven into correspondingly formed holes 12, the axes of which are at least in the vicinity of the flat flats 10 and the Cross the spigot axis at least approximately at right angles.
Since the pins 11 lie with a larger part of their length with one longitudinal inner half in the shovel pin 3 and the other in the crank 7, it is achieved that large axial forces with moderate shear loads and surface pressures can be transmitted.
By placing the flattened areas 10 and the pin holes 12 approximately parallel to the direction of the resulting hydraulic transverse force F (Fig. 3 and 4) acting on the airfoil, it is achieved that the cross-section remains in the plane through the pin axes Tenon intersection gives the best possible resistance to bending.
This direction of the pins 11 also ensures that they are easily accessible from the open side of the hub body when driving in or pulling out.
Lm transferring transverse forces between the crank 7 and the shovel pin 3 and to keep the crank in the correct position when processing the pin holes 12 and other pin holes 17 described below, an annular, perpendicular to the axis are on the shovel pin 3 Approach 13, against which the adjacent flat outside of the crank is pressed, iuid a short, cylindrical guide 14 is arranged on which a short, turned recess 15 in the outside of the cure bel fits.
This design allows that the hole in the crank 7, apart from the short, cylindrical guide 15, does not have to be machined to a precise fit with respect to the crank seat of the shovel pin 3, which also facilitates the assembly and disassembly of the shovel attachment:
Since the torque required for adjusting the shovel is usually so large that the transversely positioned axial locking pins 11 cannot transmit the same alone, two tapered pins 16 are used with the. thinner end of the shovel facing inserted into correspondingly formed holes 17, which are drilled from the Zap fenende parallel to the pin axis and with their axes in the cylindrical contact surfaces between the shovel pin 3 and the crank 7 between the axial locking pins 11 are located. The pins 16 can transmit large torques and corresponding transverse forces between the crank 7 and the shovel pin 3 with moderate demands.
A blade attachment of the type described enclosed and shown also allows a simple insertion and removal of the blade. When inserting the crank 7 is inserted into the hub body 4 with tapered rotary locking pins 16 inserted into the hole halves, after which the pin 3 of the blade is inserted through the outer bearing 6 and further into the hole of the crank, the pins 16 in -the Engage the hole halves of the pin 3.
Finally, the guide part 14 of the pin 3 is pressed into the short guide 15 of the crank, so that the flat side 13 of the extension comes to rest against the outside of the crank. During this last phase of pressing in the pin, the crank 7 is supported against the outer end of the inner bearing 5. The axial locking pins 11 can then be driven into their holes 12 from the open underside of the hub body 4.
When removing the shovel, the pins 11 are first pulled out by means of a pull-out screw (not shown) which is screwed into threaded holes in the thick ends of the pins, which is done in the same way, but the other way around, as with the assembly It should be emphasized that the device according to the invention is not restricted to the use of blade fastenings, but that it can be used with a large part for purposes where there are similar problems.
As an example of other areas of application, the case can be mentioned where you have to attach a joint head as a sleeve organ to a joint rod as a pin organ. The pins 11 and 16, although most conveniently tapered or cylindrical, can have other shapes, e.g. B. have a square cross-section, with the cooperating holes to be designed accordingly.