Vorrichtung zur Änderung der Flügelsteigung bei Verstellpropellern mittels Elektromotor
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ände- rung der Flügelsteigung bei Verstellpropellern mittels Elektromotor, der im Bereich der Antriebswelle angeordnet ist und über Übertragungselemente mit den Propellerflügeln wirkungsverbunden ist.
Bekannt sind Verstellpropelleranlagen, bei denen die Elektromotoren im Bereich der Antriebswelle angeordnet sind, wobei jeweils die Ständer der Elektromotoren fest mit dieser Welle verbunden sind. Dabei können die Elektromotoren direkt in die Welle eingebaut oder peripher auf der Welle befestigt sein. Die genannten Elektromotoren wirken über mechanisch oder mechanischhydraulische Elemente auf die Propellerflügel. Andere Ausführungsformen geben die Anordnung des Elektromotors bei gleichem Wirkungsprinzip in der Nabe an. Weitere bekannte Anordnungen verwenden Elektromotoren ausserhalb der Welle, die vorwiegend in hydraulischmechanisch wirkenden Verstellpropelleranlagen eingesetzt werden. Für die Verstellung wird hier vom Schiff auf die Welle eine hydraulische oder eine mechanische Bewegung übertragen.
Bei Anordnung der Motoren auf oder in der Welle oder in der Nabe werden diese über Schleifringanordnungen mit Elektroenergie versorgt. Die Schleifringanordnungen haben den Nachteil, dass sie wegen Störanfälligkeit und ständigem Verschleiss regelmässige Wartungsarbeit erfordern und demzufolge für den rauhen Schiffsbetrieb wenig geeignet sind. Zusätzlich entstehen bei der Unterbringung der Elektromotoren innerhalb der Welle oder Nabe konstruktive und wartungstechnische Schwierigkeiten, da sowohl Rotor als auch Ständer des Motors sowie weitere Übertragungselemente sämtlich innerhalb der Welle bzw. Nabe angeordnet werden. Die Anbringung des Motors peripher zur Welle stellt besonders hohe Anforderungen an die Fliehkraftbeanspruchbarkeit der Elektromotoren.
Bei Anordnung der Elektromotoren ausserhalb der Welle im Schiff sind aufwendige Druck ölzuführungen oder mechanisch wirkende Gleitstein übertragungen erforderlich.
Durch die Erfindung soll erreicht werden, dass bei Anlagen mit Elektromotoren auf der Welle die Zugänglichkeit zum Elektromotor verbessert, die Energiezufuhr vereinfacht und sowohl Störanfälligkeit als auch Wartungsaufwand vermindert werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Elektromotor in der Verstellpropelleranlage so anzuordnen, dass die Stromzufuhr zum Ständer keine störanfälligen Teile enthält und durch neue Konstruktionsmerkmale eine bessere Zugänglichkeit erreicht wird, vorzugsweise ohne aufwendige Druckölzuführungen oder mechanisch wirkende Gleitsteinübertragungen zu benötigen.
Erfindungsgemäss wird der Einbau des Elektromotors so vorgenommen, dass ein oder mehrere Statoren eines Elektromotors drehfest mit dem Schiffskörper verbunden und ein oder mehrere Läufer um die Antriebswelle drehbar angeordnet sind, wobei der oder die Läufer über Übertragungselemente mit den Propellerflügeln wirkungsverbunden sind.
Die mechanischen Übertragungselemente, die die Verstellenergie in die Welle einleiten, können Zahnradgetriebe enthalten, die direkt eine mechanische Verstellbewegung bewirken oder in der Welle oder einem Zwischenflansch befindliche Hydraulikpumpen antreiben.
Die Hydraulikpumpen können auch ausserhalb der Welle angeordnet sein. Die Änderung der Drehrichtung wird bei diesen Anordnungen vorteilhaft durch eine Umsteuerung des Elektromotors bewirkt. Der Elektromotor kann als Drehstrom-Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer ausgeführt sein. Eine Variante sieht vor, dass Motor und Getriebe drehrichtungs- und die Hydraulikpumpe förderrichtungsumkehrbar ausgeführt sind.
Durch die Anordnung des Stators drehfest zum Schiffskörper und die dadurch mögliche direkte Verbindung der Statorwicklungen mit dem elektrischen Bordnetz können die Schleifringanordnungen entfallen. Des weiteren wird erreicht, dass die konstruktive Gestaltung der Antriebswelle sich vereinfacht. Gegenüber Anlagen mit Elektromotoren ausserhalb der Welle entfallen die auf wendigen Mechanik- oder Hydraulikübertragungen zwischen Schiffskörper und Welle.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Anordnung. Als Antriebsmotor wird ein Drehstrom-Asynchronmotor eingesetzt, dessen Läufer 2 auf der Antriebswelle 1 gelagert ist. Der Ständer 3 ist drehfest mit dem Schiffskörper verbunden.
Der Läufer 2 ist über einen Zahnkranz 4, einem Ritzel 5, einer Welle 6 und einer weiteren Zahnradpaarung 7. 8 mit einer Hydraulikpumpe 9 wirkungsverbunden. Über diese Elemente treibt der Motor bei Einschalten der Ständerwicklung die Hydraulikpumpe 9 an, die entsprechend der Drehrichtung des Motors den Hydraulikstrom in der einen oder anderen Richtung fördert. Der Hydraulikstrom wirkt in bekannter Weise auf hydraulischmechanische Verstelleinrichtungen.
Device for changing the pitch of the blades on controllable pitch propellers by means of an electric motor
The invention relates to a device for changing the pitch of the blades in controllable pitch propellers by means of an electric motor which is arranged in the area of the drive shaft and is functionally connected to the propeller blades via transmission elements.
Variable-pitch propeller systems are known in which the electric motors are arranged in the region of the drive shaft, the stator of the electric motors being firmly connected to this shaft. The electric motors can be built directly into the shaft or attached peripherally to the shaft. The electric motors mentioned act on the propeller blades via mechanical or mechanical-hydraulic elements. Other embodiments indicate the arrangement of the electric motor in the hub with the same operating principle. Other known arrangements use electric motors outside the shaft, which are mainly used in variable-pitch propeller systems that operate hydraulically. For the adjustment, a hydraulic or mechanical movement is transmitted from the ship to the shaft.
When the motors are arranged on or in the shaft or in the hub, they are supplied with electrical energy via slip ring arrangements. The slip ring arrangements have the disadvantage that they require regular maintenance work because of their susceptibility to failure and constant wear and are consequently not very suitable for the rough ship operation. In addition, when the electric motors are accommodated within the shaft or hub, structural and maintenance difficulties arise, since both the rotor and the stator of the motor as well as other transmission elements are all arranged within the shaft or hub. The attachment of the motor peripheral to the shaft places particularly high demands on the ability of the electric motors to withstand centrifugal forces.
If the electric motors are arranged outside the shaft in the ship, complex pressure oil supplies or mechanically acting sliding block transmissions are required.
The aim of the invention is to improve accessibility to the electric motor in systems with electric motors on the shaft, simplify the supply of energy and reduce both the susceptibility to failure and maintenance costs.
The object of the invention is to arrange the electric motor in the controllable pitch propeller system in such a way that the power supply to the stator does not contain any parts susceptible to failure and better accessibility is achieved through new design features, preferably without the need for expensive pressurized oil supplies or mechanically acting sliding block transmissions.
According to the invention, the installation of the electric motor is carried out in such a way that one or more stators of an electric motor are non-rotatably connected to the hull and one or more rotors are rotatably arranged around the drive shaft, the rotor or rotors being operatively connected to the propeller blades via transmission elements.
The mechanical transmission elements that introduce the adjustment energy into the shaft can contain gear drives that directly effect a mechanical adjustment movement or drive hydraulic pumps located in the shaft or an intermediate flange.
The hydraulic pumps can also be arranged outside the shaft. The change in the direction of rotation is advantageously brought about in these arrangements by reversing the electric motor. The electric motor can be designed as a three-phase asynchronous motor with a squirrel-cage rotor. One variant provides that the motor and transmission are designed to be reversible in direction of rotation and the hydraulic pump in the direction of delivery.
The slip ring arrangements can be dispensed with due to the arrangement of the stator in a rotationally fixed manner to the ship's hull and the direct connection of the stator windings to the on-board electrical system that is possible as a result. It is also achieved that the structural design of the drive shaft is simplified. Compared to systems with electric motors outside the shaft, there is no need for agile mechanical or hydraulic transmissions between the hull and the shaft.
The invention is to be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The drawing shows a longitudinal section through a variant of the proposed arrangement. A three-phase asynchronous motor, the rotor 2 of which is mounted on the drive shaft 1, is used as the drive motor. The stand 3 is non-rotatably connected to the hull.
The rotor 2 is operatively connected to a hydraulic pump 9 via a ring gear 4, a pinion 5, a shaft 6 and a further pair of gears 7, 8. When the stator winding is switched on, the motor uses these elements to drive the hydraulic pump 9, which pumps the hydraulic flow in one direction or the other in accordance with the direction of rotation of the motor. The hydraulic flow acts in a known manner on hydraulic-mechanical adjusting devices.