DE2137061A1

DE2137061A1 - Steuerbarer Verstellpropeller

Info

Publication number: DE2137061A1
Application number: DE19712137061
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Feroy, Arne, Federal Way, Wash. (V.StA.)
Priority date: 1970-09-21
Filing date: 1971-07-23
Publication date: 1972-03-23
Also published as: SE388828B; DE2137061C2; NO129393B; JPS5520916B1; GB1345003A; US3676016A

Description

PATENTANWALT Mein Zeichen

F225~14/io/üJm

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899 Lindau (Bodensee)

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21. Juli 1971

Arne Feroy, 1921 South 291 Street, Federal Uiay, Washington 98oo2 / USA

Steuerbarer Verstellpropeller.

Diese Erfindung betrifft steuerbare Verstellpropeller van der Sorte, die zuiei Kurbelzapfen auf jedem Blattflansch aufweisen und Zwei—Kurbel-Mechanismen allgemein.

Bei steuerbaren Verstellpropellern mit zwei Kurbelzapfen auf jedem Blatt zum Verdrehen des Blattes bestand immer das Problem der gleichmässigen Belastung der Kurbaizapfen,

Steuerbare Verstellpropeller mit festen und nicht flexiblen Verbindungen zu den verschiedenen Kurbelzapfen erreichen eine gleichmässige Kurbelbelastung nicht, weil die Herstellungsgenauigkeit, die nötig ist, die verschiedenen Gelenke in gleicher Länge herzustellen (ein absolutes Erfordernis beim Erreichen v/on gleichmässiger Kurbelbelastung in solchen Mechanismen) unmöglich zu erreichen ist. Die Herstellungsungenauigkeiten in solchen mechanismen haben zur Folge, daß der grösste Teil oder die gesamte Last auf einen Kurbelzapfen ausgeübt wird, wodurch die Mechanismen klemmen und betriebsunfähig werden.

Ein mechanischer Doppelkurbelmechanismus zum Verdrehen des Blattes mit selbstausrichtenden Verbindungen zwischen einem axial bewegbaren Steuerglied und einem Satz von Kurbelzapfen ist bekannt, um eine gleichmässige Belastung auf den Kurbelzapfen vorzusehen. Ein solcher Mechanismus ist jedoch ausserhalb des ihn betätigenden Hydraulikzylinders angebracht und enthält viele Teile.

Die Hauptaufgabe dieser Erfindung besteht darin, in einem steuerbaren Verstellpropeller einen vereinfachten Doppelkurbelmechanismus zum Verdrehen des Blattes vorzusehen, der einen schwenkbaren Kolben mit selbstausrichtenden Verbindungen zu einem Satz von Kurbelzapfen aufweist, um .gleichmässige Belastung auf allen Kurbelzapfen vorzusehen.

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Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem steuerbaren Verstellpropeller mit vier oder mehreren Blättern einen Doppelkurbelmechanismus zum Verdrehen der Blätter vorzusehen, der einen Kolben und eine Platte aufweist, die jeuieils unabhängig in einem Hydraulikzylinder drehhar sind und mit selbstausrichtenden Verbindungen zwischen einem Satz von Kurbelzapfen und der Kolben— und Plattenanordnung, um eine gleichmässige Belastung auf allen Kurbelzapfen vorzusehen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Blatt—Verdrehmechanismus für steuerbare Verstellpropeller mit einer Anzahl von Blättern vorzusehen, der nur einen Kolben und Zylinder kombiniert mit selbstausrichtenden Verbindungen zwischen dem Kolben und einem Satz von Kurbelzapfen aufweist, wobei die selbstausrichtenden Verbindungen in der Zylinderwand gleitbar sind, um eine gleichmässige Belastung auf den verschiedenen Kurbelzapfen vorzusehen. Eine weitere .Aufgabe besteht darin, eine selbstausrichtende Gelenkverbindung vorzusehen, welche kein Klemmen oder Sperren zwischen einem der Teile eines Doppelkurbelmechanismus verursacht.

Andere Aufgaben bestehen darin, einen Mechanismus vorzusehen, der auf einen steuerbaren Verstellpropeller anwendbar ist, der eine beliebige Anzahl von Blättern aufweist, und einen Blatt-Verdrehmechanismus vorzusehen, der wenig Teile aufweist, von praktischer und dauerhafter Konstruktion ist

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und einfach und billig hergestellt u/erden kann. Diese und andere Aufgaben der Erfindung u/erden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervorgehen»

Es zeigt:

Fig. 1 ein Längsschnitt einer Propellernabe mit drei Blättern;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II—Il von Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III von Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IU-IU von Fig_o 1;

Fig. 5 ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung, der eine steuerbare Uerstellpropellernabe mit vier Blättern darstellt;

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie UI-WI von Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie Uli—Uli von Fig. 5;

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Fig. 8 eine schematische Schnittansicht, die die Druckflächen eines steuerbaren Verstellpropellers mit fünf Blättern darstellt;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer selbstausrichtenden Verbindung entweder in dem schwenkbaren Kolben oder der Platte.

UJie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist eine Propellernabe j 1o an eine UJelle 11 durch Kopf schrauben 12 geschraubt. Die Propellernabe 1o ist mit Wluffen 13 versehen, von denen jede einen Flansch 14 aufnimmt, der an einem Propeller— blatt 15 befestigt ist. Der Flansch 14 ist mit zwei Kurbelzapfen 16 versehen. Kreuzköpfe 17 und 18 sind gleitend auf der Innenfläche des Flansches 14 angebracht und weisen Schlitze 19 bzw. 2o auf. EinGleitblock 21 ist schwenkbar auf den Kurbelzapfen 16 des Flansches 14 gelagert und ist gleitbar in dem Schlitz 19 des Kreuzkopfes 17. Ein Gleitblock 22 ist schwenkbar auf dem anderen Kurbal-

zapfen 16 des Flansches 14 gelagert und iat gleitbar in dem Schlitz 2o des Kreuzkopfes 18. Dar Kreuzkopf 18 ist an den Zylinder 23 durch Kopfschrauben 24 angeschraubt. Ein Balzen 26 ist gleitbar in der UJand des Zylinders 23 angebracht und verbindet den Kreuzkopf 17 mit einem Kolben 25,mit einer Unterlagsscheibe 36 und einer Halteschraube Der Bolzen 26 und die Untarlagsacheibe 36 sind mit Kugel— flächen 28 bzw. 29 versahen, welche mit Kugelflächen 3o und 31 des Kolbens 25 bzut. dar Halteschraube 27 zusammenpassen

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und darin gleiten, um eine flexible, selbstaus— richtende Verbindung zwischen dem Kolben 25 und dem Kreuzkopf 17 herzustellen, wie in Fig. 9 dargestellt. Rohre 32 und 33 sind flexibel mit dem Kolben 25 v/erbunden und weisen Flüssigkeitsauslässe zu dam v/orderen bziu. hinteren Teil des Zylinders 23 auf.

Ein Vorderteil 34des Zylinders 23 ist mit Nuten 35 v/ersehen, welche als Gleitführungen dienen und die seitliche Bewegung der Kreuzköpfe verhindern.

Fig. 1 bis 4 veranschaulicht einen steuerbaren Verstellpropeller mit drei Blättern und drei Kreuzköpfen 17, von denen jeder mit flexiblen, selbstausrichtenden Verbindungen mit dem Kolben 25. verbunden ist. 3 ist die max. Anzahl von Verbindungspunkten, die ein solches selbstausrichtendes Glied aufweisen kann und sieht gleiche Belastung auf allen Kurbelzapfen vor·

Fig. 5 bis 7 veranschaulicht eins andere Auaführungsfor« der Erfindung eines steuerbaren Verstellpropellers mit vier Blättern. Der Kreuzkopf 18 ist mit einem Federkeil 37 mit dem Vorderteil 34 des Zylinders 23 verbunden. Der Bolzen 26 ist gleitend in der UJand des Zylinders 23 aufgenommen und verbindet zwei diametral gegenüberliegende Kreuzköpfe 17 mit dem Kolben 25,mit der Unterlagsscheibe 36 und der Halteschraube 27. Die Kugelflächen 28 und 29 des Bolzens 26 bzw. der Unterlagsscheibe paseen mit den

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Kugelflächen 3o und 31 des Kolbens 25 bziu., der Halteschraube 27 zusammen und gleiten darauf, um eine flexible selbstausrichtende Verbindung zwischen dem Kolben 25
und dem Kreuzkopf 17 zu bilden. Bolzen 38 sind gleitend
in der Wand des Zylinders 23 angebracht und erstrecken
sich durch den Kolben 25, wobei sie die zuiei übrigen
Kreuzköpfe 17 mit der Platte 39 verbinden* Die Platte
39 ist neben und in abdichtender Berührung mit dem Kolben 25 angebracht. Die Verbindung zwischen dem Bolzen 38 und
der Platte 39 ist ebenfalls selbstausrichtend, d.h. Kugel·«- flächen 28 und 29 des Bolzens 38 und der Unterlagsscheibe 36 passen mit den Flächen 3o und 31 des Kolbens 25 und
der Halteschraube 27 zusammen und gleiten darauf.

Eine Dichtung 41 ist zwischen dem Kolben 25 und der Platte 39 angebracht und trennt die Fläche ^HA^M won dem Rest
der Kolbenflache. Die zwischen dem Kolben 25 und der Platte 39 innerhalb der Dichtung 41 gebildete Flüssigkeitskammer umschliesst die Bolzen 38 und steht durch ein Loch 42 in dem Kolben 25 mit dem v/orderen Ende des Zylinders 23 in
Verbindung. Die Kolbenfläche ausserhalb der Fläche ^WA"
steht mit dem hinteren Ende des Zylinders 23 in Verbindung. Bei einem steuerbaren Verstellpropeller mit vier Blättern sind beide Flächen von gleicher Grosse.

Der Vorderteil 34 des Zylinders 23 ist mit zwei öffnungen v/ersehen, wobei eine öffnung mit jedem Ende des Zylinders 23 in Verbindung steht. EinServoventil 4o ist an dem Ende

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einer Steuerstange 43 angebracht, weiche auch als Flüssigkeits-Speiseleitung dient, die Öl unter Druck veranlasst, den Zylinder 23 und den Kolben 25 in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, um die Steigung des Propellers von einer Vorwärtsstellung in eine neutrale und Rücku/ärtsstellung und umgekehrt zu steuern.

Fig. B veranschaulicht schematisch die Druckflächen einer steuerbaren Verstellp'ropelleranordnung mit fünf Blättern, bei welcher gleiche Belastung auf allen Kurbelzapfen erreicht ist. Der Bolzen 26 ist gleitend in der Wand des Zylinders 23 angebracht und verbindet drei Kreuzköpfe 17 zum Kolben 25 mit selbstausrichtenden Verbindungen. Die Bolzen 38 sind gleitend in der Wand des Zylinders 23 angebracht, erstrecken sich durch den Kolben 25 und verbinden die übrigen zwei Kreuzköpfe 17 zur Platte 39 mit selbstausrichtender Verbindung. Die Platte 39 ist neben und in abdichtender Berührung mit dem Kolben 25 angebracht. Eine Dichtung 44 ist zwischen dem Kolben und der Platte 39 angebracht und trennt die Fläche "B" von dem Rest der Kolbenfläche. Die zwischen dem Kolben 25 und der Platte 39 innerhalb der Dichtung 44 gebildete Flüssigkeitskammer umschliesst die Bolzen 3B und steht mit dem vorderen Ende des Zylinders 23 in Verbindung. Die Kolbenfläche ausserhalb der Fläche "B" steht mit dem hinteren Ende des Zylinders 23 in Verbindung. Bei einem steuerbaren Verstellpropeller mit fünf Blättern beträgt die

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Fläche innerhalb der Dichtung 44 zwei Fünftel der gesamten Kolbenflache, wobei die von dem auf diese Fläche uirkenden Druck herrührende Kraft auf die Platte 39 und die zuuei Kurbelzapfen übertragen wird, mit welchen die Platte 39 verbunden ist. Die von dem auf die Fläche ausserhalb der Dichtung 44 wirkenden Druck herrührende Kraft wird auf den Kolben 25 und die drei Kurbelzapfen übertragen, mit welchen der Kolben verbunden ist₉

Im Betrieb wird, wiein Fig. 1 bis 4 zu ersehen, Flüssigkeit in den Leitungen 32 oder 33 auf eine Seite des Kolbens 25 gerichtet und veranlasst den Zylinder 23, sich in einer Richtung zu bewegen und den Kolben 25, sich in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen. Der Zylinder 23 (der durch Kreuzköpfe 18 und Gleitblöcke 22 mit 8inem Satz von Kurbelzapfen 16 verbunden ist) und der Kolben 25 (der durch Kreuzköpfe 17 und Glaitblöcke 21 mit dem anderen Satz von Kurbelzapfen 16 verbunden ist), arbeiten zusammen, um die Flansche 14 und die Propellerblätter 15 zu verdrehen und die Steigung das Propellers von der vollen Geschwindigkeit vorwärts zur vollen Geschwindigkeit rückwärts und umgekehrt zu steuern. Da die Kugelflächen 28 und 29 konzentrisch mit den Flächen 3o bzw₀ 31 sind₃ sind die an diesen Flächen gebildeten l/arbindungsn deshalb selbstausrichtend und erlauben dsm Kolben 25, sich zu schwenken und sich selbst auszurichten^ um mit gleicher Kraft auf den Bolzen 26 zu lisgsn und somit die Kurbelzapfen gleich stark zu belasten.

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to

Im Betrieb der in Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird axiale Bewegung der Steuerstange 43 Flüssigkeit auf eine Seite das Zylinders 23 richten und den Kolben 25 veranlassen, sich in einer Richtung zu bewegen, und den Zylinder 23, sich in der entgegengesetzter Richtung zu bewegen. U/enn beispielsweise Flüssigkeit in das vordere Ende des Zylinders 23 gerichtet wird, und eine Kraft auf den Kolben 25, die Bolzen 26 und die verbundenen Kurbelzapfen 16 ausübt, tritt diese Flüssigkeit auch in den Raum zwischen dem Kolben 25 und der Platte 39 innerhalb der Dichtung 41 durch das Loch 42 in den Kolben 25 ein und übt eine Kraft auf die Platte 39, die Bolzen 38 und die Kurbelzapfen 16 aus, mit welchen die Bolzen 38 verbunden sind, Da die effektiven Druckflächen des Kolbens 25 und der Platte 39 proportional der Anzahl der verbundenen Kurbelzapfen sind, und da alle Verbindungen selbstausrichtend sind, schwenken der Kolben und die Platte unabhängig und richten sich selbst aus, um alle Kurbelzapfen gleich stark zu belasten.

Im Betrieb eines steuerbaren Verstellpropellers mit fünf Blättern, wie in Fig. 8 dargestellt, wird, wenn Flüssigkeit auf eine Seite das Kolbens 25 gerichtet wird, um eine Kraft auf den Kolben und die drei verbundenen Kurbelzapfen auszuüben, diese Flüssigkeit auch in den Raum zwischen dem Kolben 25 und dar Platte 39 innerhalb der Dichtung 44 eintreten, und aine Kraft auf die Platte 39, und zwei damit verbundenen Kurbelzapfen ausüben. Die

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auf den Kolben und die Platte wirkenden Nutzkräfte sind proportional der Kolbenfläche ausserhalb bzw. innerhalb der Dichtung 44, uiie auch der Anzahl der damit verbundenen Kurbelzapfen, und werden deshalb durch die flexiblen, selbstausrichtenden Verbindungen auf alle Kurbelzapfen gleich ,v/erteilt.

In den in Fig. 5 bis 8 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind der Kolben 25 und die Platte 39 nebeneinander angebracht, um die Dichtung aufzunehmen, und die Abdichtung zwischen den zutsi Druckflächen sicherzustellen, die noch ausreichend getrennt sind, um dem Kolben 25 und der Platte 39 zu erlauben, unabhängig zu schwenken, und sich selbst auszurichten, um auf ihren jeweiligen Kurbelzapfen zu liegen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.!steuerbarer Verstellpropeller mit einer Propellernabe und einer Anzahl von sich radial davon erstreckenden Blättern, sowie einem Blatt-Verdrehmechanismus, gekennzeichnet durch einen Flansch

(14) auf jedem Blatt (15),der betriebsfähig in der Nabe (io) sitzt, ein Paar von Kurbelzapfen (16) auf jedem Flansch (14) _t ein axial bewegbarer Hydraulikzylinder (23) in der Nabe (1o), betriebsfähige Verbindungen zwischen dem Zylinder und eirvem Satz von Kurbelzapfen, ein axial bewegbarer Kolben (25) in dem Zylinder und betriebsfähige Verbindungen zwischen dem Kolben und dem anderen Satz von Kurbelzapfen, wobei die Verbindungen flexible, selbstausrichtende Verbindungsstellen (28, 3o, 29, 31) aufweisen, um dem Kolben zu erlauben, in dem Zylinder zu schwenken und sich selbst auszurichten, um gleich auf den Verbindungen aufzuliegen und auf allen Kurbelzapfen gleiche Belastung vorzusehen, und eine Anordnung zum Bewegen des Zylinders und des Kolbens in entgegengesetzte Richtung, um die Steigung der Blätter

(15) von einer Vorwärtsstellung in eins neutrale und eine Rückwärtsstellung und umgekehrt zu steuern.

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2. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dad. urch

gekennzeichnet, daß die Verbindungen

zwischen dem Kolben und einem Satz von Kurbelzapfen

gleitend in der Ujand des Zylinders angeordnet sind.

3. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen, selbstausrichtanden Verbindungsstellen ineinanderpassende KugaTf-l-äshen (28, 3o, 29, 31) enthalten, um das Schwenken des Kolbens zu erlauben und gleiche Belastung auf den Kurbelzapfen vorzusehen.

4. Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Bewegen des Zylinders und des Kolbens in entgegengesetzten Richtungen eine Vorrichtung zum Zuführen von Dl unter Druck zu dem Zylinder auf jeder Seite des Kolbens enthält.

5. Steuerbarer Verstellpropeller mit einer Propellernabe und einer Anzahl von sxGh radial davon erstreckenden Blättern, einen Blatt-l/erdrehmechanismus, gekennzeichnet durch ainen Flansch (14) auf jedem Blatt (15), dar betriebsfähig in der Propellernabe (io)

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sitzt, ein Paar von Kurbelzapfen (.16) auf jedem Flansch, einen axial bewegbaren Hydraulikzylinder (23) in der Nabe (io), betriebsfähige Uerbindungen zwischen dem Zylinder und einem Satz von Kurbelzapfen, einen axial bewegbaren Kolben (25) in dem Zylinder, eine Platte (39) neben dem Kolben (25), eine Dichtung (41) zwischen dem Kolben und der Platte, betriebsfähige Verbindungen zwischen dem Kolben und einigen des zweiten Satzes uon Kurbelzapfen (16), betriebsfähige Uerbindungen zwischen der Platte und den übrigen des zweiten Satzes uon Kurbelzapfen, wobei die Verbindungen flexible, selbstausrichtende Verbindungsstellen enthalten, um dem Kolben und der Platte zu erlauben, zu schwenken und sich selbst in dem Zylinder auszurichten und gleich auf den Verbindungen aufzuliegen, um gleiche Belastung auf allen Kurbelzapfen vorzusehen, und eine Anordnung zum Bewegen des Zylinders und des Kolbens und der Platte in entgegengesetzter Richtung, um die Steigung der Blätter von einer Vorwärtsstellung zu einer neutralen und Rifc kwärtsstellung und umgekehrt zu steuern.

6. Verstellpropeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen dem Kolben und den jeweiligen Kurbelzapfen und dia Verbindungen zwischen der Platte und den jeweiligen Kurbelzapfen gleitend in dar Uiand des Zylinders angeordnet sind.

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7. Uerstellpropeller nach Anspruch 5_r dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen, selbstausrichtenden Verbindungsstellen Kugelflächen (28, 3o, 29, 31) enthalten, um das Schwenken des Kolbens und der Platte zu erlauben, und eine gleiche Belastung auf den Kurbelzapfen vorzusehen,,

B. Verstellpropeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben und die Platte in einem geringen Abstand voneinander angebracht sind, um die Dichtung (41) aufzunehmen und dem Kolben und der Platte zu erlauben, unabhängig zu schwenken, und sich selbst auszurichten, um auf ihren jeweiligen Verbindungen zu liegen und eine gleiche Belastung auf den verschiedenen Kurbelzapfen vorzusehen.

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