DE2241768A1 - Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen - Google Patents

Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen

Info

Publication number
DE2241768A1
DE2241768A1 DE19722241768 DE2241768A DE2241768A1 DE 2241768 A1 DE2241768 A1 DE 2241768A1 DE 19722241768 DE19722241768 DE 19722241768 DE 2241768 A DE2241768 A DE 2241768A DE 2241768 A1 DE2241768 A1 DE 2241768A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
blade according
rotatable blade
rotatable
tie rod
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19722241768
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Brobeck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Howden Turbo GmbH
Original Assignee
Kuehnle Kopp and Kausch AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuehnle Kopp and Kausch AG filed Critical Kuehnle Kopp and Kausch AG
Priority to DE19722241768 priority Critical patent/DE2241768A1/de
Publication of DE2241768A1 publication Critical patent/DE2241768A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/34Blade mountings
    • F04D29/36Blade mountings adjustable
    • F04D29/362Blade mountings adjustable during rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/74Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/76Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/70Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/79Bearing, support or actuation arrangements therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • B e s c h r e i b u n-g Verdrehbare laaufschaufel für axiale Strömungsmaschinen Die Erfindung betrifft eine im Betrieb verdrehbare Laufschaufel von axialen Strömungsmaschinen, insbes. von Axialventilatoren oder -verdichtern.
  • Die Laufsohaufeln derartiger Maschinen sollen im Betrieb verstellbar, d.h. verdrehbar sein, um die Ventilatoren mit möglichst gutem Wirkungsgrad an die verschiedenen Betriebsverhältnisse anzupassen. Die Laufräder dieser Ventialtoren erfordern deshalb eine Anzahl von Bauelementen, die die Laufschaufel drehbar aufnehmen.
  • Diese Bauelemente müssen der Größe des Laufrades und der Belastung angepaßt sein, Die Umfangsgeschwindigkeit der Axialventilatoren und -verdichter soll möglichst hoch gewählt werden können, um auf diese Weise zu Maschinen mit kleinen Abmessungen zu kommen.
  • Die spezifische Belastung der Bauelemente des Laufrades steigt mit der Umfangsgeschwindigkeit entsprechend an. Je leichter und belastbarer die Bauelemente des Laufrades werden, um so größer kann die zulässige Umfangsgeschwindigkeit sein. Die bisher bekannen Lösungen für Drehschaufellagerungen sind an einer Grenze angelangt Die Bauelemente einer Drehschaufellagerung, insbesondere die Schaufelwelle, unterliegen den verschiedenen Beanspruchungen: Fliehkraftzugbeanspruchung, Biegung durch die Schaufelkraft, Torsion durch die Schaufelrückstellkraft, Torsion durch die eingeleitete Verstellkraft, Biegung durch die Verstellkraft, Biegung durch unsymmetrische Massen.
  • Die Schaufelwelle ist dabei in verschiedenen Bereichen ganz unterschiedlich beansprucht. Die bisher bekannten Drehschaufelwellen aus einem Stück homogenen Materials können nicht optimal gegen die in den Bereichen jeweils vorliegenden Beanspruchungen dimensioniert werden.
  • Würde beispielsweise eine Welle aus hochfestem Stahl durchaus in der Lage sein, die Fliehkraftzugspannung mit kleinem Querschnitt aufzunehmen, so müßte sie mit Rücksicht auf die Durchbiegung durch die Schaufelkraft und die zulässige Verdrehung durch das Rückstellmoment wesentlich dicker gehalten werden. Zu ähnlichen Ergebnissen kommt man mit allen Werkstoffen, wie z.B. Aluminium, Titan und faserverstärktem Material.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine verdrehbare Laufschaufel zu schaffen, deren Befestigungselemente leichter und höher belastbar sind als die bisher bekannten. Darüberhinaus soll sie die Kombination einer Vielzahl von Drehschaufellagerungen für unterschiedliche Nabendurchmesser mit einer kleinsten Anzahl verschiedener Bauelemente gestatten.
  • Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei der verdrehbaren Laufschaufel für Axialströmungsmaschinen die Schaufelwelle aus zwei Elementen, nämlich einem zentralen Zuganker und einem konzentrisch dazu angeordneten Rohr besteht.
  • Ferner ergab sich eine Lösung für die Anpassung an verschiedene Nabendurchmesser des Laufrades, indem die Laufschaufel durch Änderung der Länge des Zugankers und des Rohres bei Verwendung gleicher Normgrößen für die übrigen Teile in verschiedene Laufraddurchmesser eingebaut werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen erkennt man aus der Beschreibung einer beispielhaften Ausführung, die in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist und der bisher üblichen Ausführung nach Figur 1 gegenübergestellt wird.
  • Fig. 1 ist ein Schnitt senkrecht zur Drehachse eines Laufrades der üblichen Bauart. Die Schaufelwelle 1 mit der Schaufel 10 liegt mit ihrer Drehachse in dieser Schnittebene, und zwar radial zur Drehachse des Laufrades. Um dessen Mittelpunkt ist durch den Pfeil 20 die Drehung des Laufrades angedeutet. Die Schaufel 10 ist auf dem Flansch 2 der Schaufelwelle durch eine Schraubenverbindung befestigt. Die Welle 1 besteht aus einem Stück und ist beispielsweise durch Schmieden aus einem Block hergestellt.
  • Die Drehschaufel ist in den beiden Lagern 5 und 6 aufgenommen, so daß sie verdrehbar ist. Das Axiallager 5 nimmt im wesentlichen die Fliehkräfte der Schaufel auf und überträgt diese auf den Ring 8 des Laufrades. An die Schaufelwelle wird die Axialkraft durch den Lagerträger 3 übertragen, der sich an den Nabenteil des Hebels 4 abstützt. An dem Hebel ist der Zapfen 24 angebracht, an dem die Verstellstange für die Verdrehung der Laufschaufel angreift. Das zweite Lager der Schaufelwelle ist als Gleitlager 6 dargestellt.
  • Es ist lediglich ein Radiallager und überträgt die Seitenkräfte auf den Ring 9 des Lauf ades. Auf der Welle 1 ist außerdem ein Gegengewicht 7 angeordnet, das an Hebelarmen entsprechende Massen 7a trägt, welche durch die Fliehkraftmomentenwirkung das Rück stellmoment der Schaufelfliehkraft kompensieren. Der Ring 19 stellt nur eine Abdeckung des Laufrades dar, die lediglich der strömungsmäßig günstigen Form dient und keine tragende Funktion hat.
  • Die erfindungsgemäße Laufschaufel nach Fig. 2 ist nun gegenüber der oben beschriebenen gekennzeichnet durch den Zuganker 11 und das konzentrisch dazu angeordnete Rohr 12. Zur Verbindung mit dem Schaufelflansch dient die Nabe 13, in der der Zuganker 11 mit einem Konus verspannt ist. Die Verbindung zwischen dem Rohr 12 und der Nabe 13 ist als einfache Zentrierung dargestellt. Die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Teilen kann entweder durch Reibung erfolgen oder durch in der Zeichnung nicht dargestellte klauenartige entsprechende Einschnitte in den beiden Teilen. In der gleichen Art ist das Rohr innen mit dem Axiallagerträger 14 verbunden, der gleichzeitig ein Teil des Verstellhebels 14a ist. Der Hebel 14a ist gleichzeitig so ausgeführt, daß das Lager 15 bei Montage über den gekröpften Hebel geschoben werden kann.
  • Die Lagerung der Schaufelwelle erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel in drei Lagern, deren Kräfte jedoch alle von dem Ring 8 der Laufradnabe aufgenommen werden. 5 ist das Axiallager, welches im wesentlichen die Fliehkräfte aufnimmt. Die Lager 15 und 16 nehmen die Radialkräfte auf. Wesentlich ist dabei, daß sowohl das Axiallager 5 wie auch das Radiallager 15 auf dem selben einteiligen Bauelement der Drehwelle, nämlich dem Hebel 14, 14a angeordnet sind. Außen sind diese beiden Lager ebenfalls in einem Teil, nämlich dem Lagerträger 17 erfaßt. Durch die Lagerung im Ring 8 der Nabe wird ein äußerer Tragring, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, hinfällig. Es ist nur der leichte Abdeckring 19 für die strömungstechnische Umhüllung des Laufrades erforderlich.
  • Infolge der Steifheit des Rohres 12 und seiner kraftschlüssigen bzw. formschlüssigen Verbindung mit der Nabe 13 bzw. Lagerträger 14 können die an der Schaufel angreifenden Biegemomente sicher auf die Lager übertragen werden. Ebenso können die Verdrehmomente zwischen Verstellhebel 14a und Schaufel 10 unter Einschluß der Momente des Gegengewichtes 7 sicher übertragen werden. Die Fliehkräfte werden von dem Zuganker 11 aufgenommen. Er ist von Verdreh-und Biegemomente durch das Rohr 12 befreit und d kann deshalb, da Seine Zugbeanspruchung sehr genau bekannt ist, sehr hoch belastet werden. Er kann aus hochfestem Material hergestellt werden, da er nicht wegen unbekannter Zusatzbeanspruchungen eventuelle Verformungen aufnehmen muß.
  • Unter Umständen ist es erwünscht, die Fliehkraft der Schaufelbefestigungsteile durch Verwendung ein3's Werkstoffes mit geringem spezifischen Gewicht weiter herabzusetzen. In einem solchen Falle werden die Hauptteile, wie der Zuganker 11 und das Rohr 12, vorteilhaft aus faserverstärktem Material, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung besonders gut möglich weil die Funktionen -Aufnahme von Zugkräften einerseits und von Druck andererseits -so verteilt sind, daß jedes Teilstück im wesentlichen nur eine Funktion hat. Wegen der Beanspruchungscharakteristik entsprechend einer Schraubenverbindung ist es besonders günstig, wenn der Zuganker 11 eine wesentlich größere Dehnung hat als das Rohr 12. Dies kann erfindungsgemäß bei faserverstärkten Werkstoffen dadurch vorteilhaft erreicht werden, daß der Zuganker einen wesentlich niedrigeren E-Modul hat als das Rohr. Bei faserverstärkten Werkstoffen karin man trotzdem eine hohe Zugfestigkeit bekommen.
  • Das Gegengewicht 7, 7a wird vorteilhaft in der Ebene der Schaufelwellenachse geteilt und mit Hilfe einer Schraubverbindung, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, auf dem Rohr 12 festgeklemmt.
  • Bei Verwendung gleicher Teile in verschiedenen.Laufrädern können unterschiedliche Momente durch Einbringen von verschiedenen Materialmengen ggf. mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht in einheitliche Bohrungen 27 der Teile 7a aufgenommen werden.
  • Fig. 3 zeigt schematisch, wie mit gleichen genormten Bauelementen der Drehschaufellagerung unterschiedliche Naben- bzw. Laufraddurchmesser gestaltet werden können. Bis zum Durchmesser des Ringes 8, der identisch ist mit dem Ring 8 in Fig. 2, sind die Naben bei den drei verschieden großen Laufrädern a, b und c gleich. Die Verbindungs- und Lagerungsteile 5, 13, 14, 15, 16 u. 17 nach Fig. 2 sind gleich. Die Schaufeln 10 können den verschiedenen Strömungs-Verhältnissen entsprechend verschieden sein; besitzen jedoch den gleichen Flansch für die Verbindung zur Nabe 13 der Drehwelle. Der Zuganker 11 und das Rohr 12 brauchen nur verschiedene Länge zu haben, um die gleiche Schaufellagerung den verschiedenen Naben-bzw. Laufradgrößen anzupassen.

Claims (9)

  1. Ansprüche
    Verdrehbare Laufschaufel für axiale Strömungsmaschinen 1. Verdrehbare Laufschaufel für axiale Strömungsmaschinen, insbesondere Axialventilatoren und -verdichter, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelwelle aus zwei Elementen-, nämlich einem zentralen Zuganker (11) und einem konzentrisch dazu angeordneten Rohr (12) besteht.
  2. 2. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Anderung der Länge des Zugankers (11) und des Rohres (12) bei Verwendung gleicher Normgrößen für die übrigen Teile in verschiedenen Laufradnabendurchmessern eingebaut werden kann.
  3. 3. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Axiallagerträger (14) und der Verstellhebel (14a) aus einem Stück bestehen und das untere Radiallager (15) bei Montage über den gekröpften Hebel geschoben wird.
  4. 4. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (7)~in der Ebene der Schaufelwellenachse geteilt und mit Hilfe einer Schraubverbindung auf dem Rohr (12) aufgeklemmt ist.
  5. 5. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Mengen von Material ggf. mit verschiedenem spezifischen Gewicht in einheitliche Bohrungen (27) des Gegengewichtes (7a) eingebracht werden.
  6. 6. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager (5) und das Radiallager (15) auf dem selben einteiligen Bauelement der Drehwelle, Hebel (14, 14a), angeordnet sind.
  7. 7. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (11) und/oder das Rohr (12) aus faserverstärktem Material, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.
  8. 8. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (11) einen wesentlich niedrigeren E-Modul besitzt als das Rohr (12).
  9. 9. Verdrehbare Laufschaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lager (5, 15 u. 16) der Schaufel von dem selben Ring (8) der Laufradnabe getragen werden.
DE19722241768 1972-08-25 1972-08-25 Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen Pending DE2241768A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722241768 DE2241768A1 (de) 1972-08-25 1972-08-25 Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19722241768 DE2241768A1 (de) 1972-08-25 1972-08-25 Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2241768A1 true DE2241768A1 (de) 1974-03-07

Family

ID=5854474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19722241768 Pending DE2241768A1 (de) 1972-08-25 1972-08-25 Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2241768A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4545734A (en) * 1982-07-20 1985-10-08 J. M. Voith Gmbh Axial flow machine, particularly a blower, with adjustable rotor blades
DE3818466C1 (de) * 1988-05-31 1989-12-21 Mtu Muenchen Gmbh
US5127801A (en) * 1988-06-09 1992-07-07 Novenco A/S Impeller for an axial flow fan
DE102012005238B3 (de) * 2012-03-14 2013-06-06 Astrid Hilchenbach Axialgebläse zum Reversieren der Luftströmung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4545734A (en) * 1982-07-20 1985-10-08 J. M. Voith Gmbh Axial flow machine, particularly a blower, with adjustable rotor blades
DE3818466C1 (de) * 1988-05-31 1989-12-21 Mtu Muenchen Gmbh
US5127801A (en) * 1988-06-09 1992-07-07 Novenco A/S Impeller for an axial flow fan
DE102012005238B3 (de) * 2012-03-14 2013-06-06 Astrid Hilchenbach Axialgebläse zum Reversieren der Luftströmung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2331383C2 (de) Hubschrauberrotor
DE2756071C2 (de)
EP0903465B1 (de) Verdichterradbefestigung für schnellaufende Turbomaschinen
DE2922469C2 (de) Rotor für ein Drehflügelflugzeug
DE2755557C2 (de) Rotorkopf für einen Hubschrauberrotor
EP0214149B1 (de) Rotor einer windkraftanlage
DE2655026B1 (de) Windenergiekonverter
DE2331382A1 (de) Gelenkrotor fuer hubschrauber
DE102011052421A1 (de) Propeller für Flugzeuge
DE1675236A1 (de) Reibscheibe fuer Kupplung mit Daempfungsnabe
DE1450122A1 (de) Praezisions-Wellenbund und diesen verwendendes Praezisions-Getrieberad
DE102010063181A1 (de) Nabe für eine Windturbine
DE3528219A1 (de) Flexibles taumelscheibenzentrierteil
DE4111323C2 (de) Hubschrauber-Hauptrotor
DE2401893C2 (de) Verstelleinrichtung für die Schaufeln von Schaufelrädern in Axialgebläsen
DE2241768A1 (de) Verdrehbare laufschaufel fuer axiale stroemungsmaschinen
DE102007028142A1 (de) Verstellpropeller
DE102011105020A1 (de) Torsionsschwingungsdämpfer
DE69222311T2 (de) Ausgleichung des kinematischen effektes in einer blattverstellungssteuerung eines drehflügelflugzeuges
DE2541998C2 (de) Hubschrauberrotornabe mit schlag- und schwenkgelenklosem Blattanschluß
DE19622130B4 (de) Gelenkrotor für Hubschrauber
DE10157576C2 (de) Drehlagerung mit einer Sollbruchstelle
DE3528672C2 (de)
DE69908873T2 (de) Rotorblatt, insbesondere für einen heckrotor eines hubschraubers
DE4110814A1 (de) Hubschrauber-hauptrotor

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
OHN Withdrawal