Nabe mit in ihr gelagerten, während des Betriebes verdrehbaren Schaufeln
für Wasserturbinen, Pumpen oder Schiffsschrauben Die Erfindung betrifft eine Nabe
mit in ihr gelagerten, während des Betriebes verdrehbaren Schaufeln für Wasserturbinen,
Pumpen oder Schiffsschrauben. Propellerräder mit während des Betriebes drehbaren
Schaufeln sind zuerst als Schiffsschrauben zur Anwendung gekommen, später auch als
Turbinenräder bei den Kaplanturbinen oder als Pumpenräder bei den Propellerpumpen
verwendet worden. Die anfänglich benutzten Schiffsschrauben dieser Gattung besaßen
verhältnismäßig kleine Abmessungen. Hierbei waren die stählernen oder bronzenen
Schaufelzapfen in Lagern aus Bronze gelagert. Der Flächendruck in den Lagerstellen
war verhältnismäßig gering, und eine Verstellung der drehbaren Schaufeln kam nur
äußerst selten in Frage, weshalb auch eine besonders wirksame Schmierung nicht notwendig
war. Als die Abmessungen wuchsen und drehbare Schaufeln auch bei Turbinen eingeführt
wurden, mußte für eine bessere Lagerung und Schmierung gesorgt werden, um dem durch
die häufigere Verstellung der Schaufeln zunehmenden Verschleiß zu begegnen. Umhierbei
die Nabenabmessungen in praktisch brauchbaren -Grenzen zu halten, mußte ein höherer
Flächendruck zugelassen «erden, was eine noch wirkungsvollere Schmierung bedingte.
In diesem Zusammenhang ist bereits vorgeschlagen worden, die Nabe an den Schaufeln
mit Dichtungen zu versehen uncl die Nabe mit Ü1 zu füllen, so daß der ganze Regelapparat
in einem ölbad arbeitet. Im praktischen Betrieb zeigt sich jedoch, daß es nicht
leicht ist, das öl durch wirksame Gestaltung der Dichtung am Austritt aus der Nabe
zu verhindern, und es umgekehrt eine
noch schwierigere Aufgabe ist,
zu verhindern, daß Wasser in die Nabe eindringt und sich dort mit dem ü1 vermischt.
Letzteres ist für die Lebensdauer der Nabe gefährlich, da die Lagerzapfen normalerweise
aus Stahl ausgeführt werden und sich in Bronzefutter bewegen und dabei der Flächendruck
sehr groß ist. Vermischt sich das Öl mit Wasser, so geht die Schmierwirkung des
Öles so weit zurück, ,daß unter Umständen das Lager festfressen kann. Die Abdichtungsschwierigkeiten
gegen das eindringende Wasser vergrößern sich natürlich mit dem Gefälle. Anfänglich
wurden Kaplanturbinen bis zu etwa i o m ' Gefälle gebaut, gegenwärtig aber nutzt
man bereits Gefälle von über 30m aus. Bei derartig großen Gefällen ist der Wasserdruck
auf der Außenseite der Nabe größer als der Öldruck im Nabeninnern, und unter diesen
Umständen bereitet es große Schwierigkeiten, eine Dichtung zu bauen, die das Wasser
gänzlich fernhält.Hub with blades mounted in it that can be rotated during operation
for water turbines, pumps or propellers The invention relates to a hub
with blades for water turbines stored in it, which can be rotated during operation,
Pumps or propellers. Propeller wheels with rotatable during operation
Shovels were first used as propellers, later also as
Turbine wheels in the Kaplan turbines or as pump wheels in the propeller pumps
been used. The initially used propellers of this type possessed
relatively small dimensions. Here were the steel or bronze ones
Shovel journals supported in bronze bearings. The surface pressure in the bearings
was relatively small, and the rotatable blades could only be adjusted
extremely rarely in question, which is why particularly effective lubrication is not necessary
was. As the dimensions grew and rotatable blades were also introduced in turbines
had to be provided for better storage and lubrication to get through
the more frequent adjustment of the blades to counter increasing wear. Around
To keep the hub dimensions within practically usable limits had to be a higher one
Surface pressure permitted «, which required an even more effective lubrication.
In this context, it has already been proposed that the hub on the blades
to provide with seals and to fill the hub with Ü1, so that the whole control apparatus
works in an oil bath. In practical operation, however, it turns out that it is not
it is easy to remove the oil by effectively designing the seal at the outlet from the hub
to prevent it, and vice versa
is an even more difficult task
to prevent water from entering the hub and mixing with the ü1 there.
The latter is dangerous for the life of the hub, as the bearing journals normally
are made of steel and move in bronze lining and thereby the surface pressure
is very big. If the oil mixes with water, the lubricating effect of the
Oil back so far that the bearing can seize under certain circumstances. The sealing difficulties
against the penetrating water naturally increase with the gradient. Initially
Kaplan turbines were built up to about i o m 'gradient, but are currently in use
you already have slopes of over 30m. With such great gradients is the water pressure
on the outside of the hub greater than the oil pressure inside the hub, and below this
In some circumstances it is very difficult to build a seal that covers the water
completely keep away.
Die vorliegende Erfindung geht nun von dem Gedanken aus, sich dadurch
von einer Dichtung des Nabeninnern gegen den Wasserdruck möglichst unabhängig zu
machen, daß von vornherein. ein Lagermaterial gewählt wird, welches gegen öl-Wasser-Gemisch
unempfindlich ist. Sie besteht darin, daß, um beim Eindringen von Wasser in die
Nabe die Gefahr des Festfressens der drehbaren Scliau(elit in ihren Lagerstellen
im Nabenkörper sowie der Zapfen der Schaufelverstelleinrichtung iil der Nabe in
den Zapfenlagern zu beseitigen, mindestens je ein der gleitenden Reibung ausgesetzter
Teil dieser Lagerstellen aus Pockholz oder Kunstharz mit Gewebeimage besteht, da
diese Materialien auch bei Schmierung lediglich mit Wasser oder einem Öl- bzw. Fett-Wasser-Gemisch
bei hohen Lagerdrücken verhältnismäßig geringe Reibung geben. Eingehende praktische
Versuche mit Propellernaben, die mit derartigen Lagerteilen ausgerüstet waren, haben
die Möglichkeit der Verwendung dieser Materialien bestätigt. Naturgemäß wird, da
die bisher als unumgänglich notwendig erachteten Dichtungen nunmehr ganz wegfallen
oder jedenfalls viel einfacher durchgebildet werden können, ohne die Sicherheit
der Konstruktion dadurch zu gefährden, die bauliche Durchbildung der Nabe wesentlich
vereinfacht. Ferner können in den Lagerflächen keine galvanischen Ströme mehr auftreten,
da das erwähnte Lagermittel isolierend wirkt. Bei Schiffsschrauben bringt der erfindungsgemäß
gemachte Vorschlag außerdem noch den besonderen Vorteil mit sich, daß die Propellerschaufeln
unter Wasser ausgewechselt werden können, ohne das Schiff hierbei docken zu müssen.
Es ist nun zwar bereits früher vorgeschlagen worden, Lager für Turbinen- und Propellerwellen
aus 'Pockholz oder Kunstharz anzufertigen. Bei diesen älteren Vorschlägen handelte
es sich jedoch stets nur um Lagerkonstruktionen, bei denen die Flächendrücke gering
waren und höchstens io bis aokg/cm= betrugen. Die Erfindung besteht in der
Altwendung dieses an sich bekannten Vorschlages bei Nabenkonstruktionen mit drehbaren
Schaufeln, bei denen die Flächendrücke außerordentlich hoch sind und mehrere i oo
leg; cnt= betragen.The present invention is based on the idea of making itself as independent as possible of a seal of the hub interior against the water pressure, that from the outset. a bearing material is chosen that is insensitive to an oil-water mixture. It consists in that in order to eliminate the risk of the rotatable scliau (elit seizing up in their bearing points in the hub body and the pin of the blade adjustment device in the pin bearings) when water penetrates into the hub, at least one part each exposed to sliding friction these bearings are made of pockwood or synthetic resin with a fabric image, since these materials give relatively little friction even when lubricated with water or an oil or grease-water mixture at high bearing pressures , have confirmed the possibility of using these materials. Naturally, since the seals previously considered to be indispensable are now completely eliminated or at least can be made much more easily without endangering the safety of the construction, the structural design of the hub is considerably simplified. F. Furthermore, galvanic currents can no longer occur in the bearing surfaces, since the bearing means mentioned has an isolating effect. In the case of ship propellers, the proposal made according to the invention also has the particular advantage that the propeller blades can be replaced under water without having to dock the ship. It has been proposed earlier to make bearings for turbine and propeller shafts from pockwood or synthetic resin. With these older proposals, however, it was always only a question of bearing constructions in which the surface pressures were low and at most 10 to aokg / cm =. The invention consists in the old application of this known proposal in hub designs with rotatable blades, in which the surface pressures are extremely high and several i oo leg; cnt = be.
Eine Nabe mit den Merkmalen gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung
beispielsweise dargestellt.A hub with the features according to the invention is in the drawing
for example shown.
Abb. i zeigt die Nabe einer Kaplanturbine in einem Längsschnitt, Abb.
2 die Nabe in einem Querschnitt. Der Nabenkörper i ist mit der hohlen Laufradachse
2 verbunden, welche die in Achsrichtung verschiebbare Kuppelstange 3 umschließt,
die ihrerseits den Hilfsmotorkolben 4. und das Querhaupt 5 trägt, durch welche die
Verstellung der Laufradschaufeln 6 bewirkt wird. Jede Laufradschaufe16 ist im Nabenkörper
i in zwei Lagern drehbar gelagert, von denen das eine aus einer Bohrung für einen
zentralen Schaufelzapfen 7 besteht, und das andere aus einem in der Nabe gclagertzn,
in eine Ausdrehung im Schaufelflansch 3 greifenden Ring 9 besteht. Bei Längsverschiebung
der Kuppelstange 3 mittels des vom Turbinenregler betätigten Regelventils io erfolgt
die Drehung der Schaufeln 6 dadurch, daß das Querhaupt 5 mit einer zur Längsrichtung
der Kuppelstange winkelrechten Spur i i für jede Schaufel versehen ist, worin ein
Gleitstück 12 läuft, in welchem ein am Schaufelflansch S sitzender Zapfen 13 drehbar
gelagert ist. Erfindungsgemäß sind sämtliche Zapfen 7 und 13 mit Büchsen 20 bzw.
21 versehen, welche aus Pockholz oder Kunstharz mit Gewebeeinlage bestehen. Die
Zapfen 7 und 13 selbst können in bekannter Weise aus einem korrosioltsbeständigen
Material, z. B. rostfreiem Stahl o. dgl., bestehen oder damit bekleidet sein. Auch
die Gleitreibung an den Ringen 9 wird von Lagerteilen aus Kunstharz bzw. Dockholz
aufgenommen. Zu diesem Zweck ist beiderseits jeden Ringes q in der Schaufelflanschspur
ein Ring 22 aus Kunstharz mit Gewebeeinlage oder Dockholz vorgesehen, der entweder
lose eingelegt oder aber mit dem Schaufelflansch oder Ring g fest verbunden ist.
Schließlich sind auch die Gleitstücke 12 auf den gegen die Spur i i liegenden Seiten
mit Platten 1 ¢ aus Kunstharz mit Gewebeeinlage oder Dockholz belegt.Fig. I shows the hub of a Kaplan turbine in a longitudinal section, Fig. 2 the hub in a cross section. The hub body i is connected to the hollow impeller axle 2, which encloses the axially displaceable coupling rod 3, which in turn carries the auxiliary motor piston 4 and the crosshead 5, by means of which the adjustment of the impeller blades 6 is effected. Each impeller blade 16 is rotatably mounted in two bearings in the hub body i, one of which consists of a bore for a central blade journal 7, and the other of a ring 9 that engages in the hub and engages in a recess in the blade flange 3. When the coupling rod 3 is longitudinally displaced by means of the regulating valve io operated by the turbine regulator, the blades 6 are rotated in that the crosshead 5 is provided with a track ii for each blade at an angle to the longitudinal direction of the coupling rod, in which a slider 12 runs, in which one on the blade flange S seated pin 13 is rotatably mounted. According to the invention, all pins 7 and 13 are provided with bushings 20 and 21, which are made of pockwood or synthetic resin with a fabric insert. The pins 7 and 13 themselves can be made in a known manner from a corrosion resistant material such. B. stainless steel o. The like., Exist or be clothed with it. The sliding friction on the rings 9 is also absorbed by bearing parts made of synthetic resin or dock wood. For this purpose, a ring 22 made of synthetic resin with fabric insert or dock wood is provided on both sides of each ring q in the blade flange track, which is either loosely inserted or firmly connected to the blade flange or ring g. Finally, the sliding pieces 12 are also covered on the sides facing the track ii with panels 1 [made of synthetic resin with a fabric insert or dock wood.
'Um das Eindringen des Wassers in die Nabe so weit wie möglich zu
verhindern,
können die Lagerringe 9 gegen die Schaufelrlanschen
8 noch mittels gewöhnlicher Dichtungsringe 15, z. B. Leder- oder Gummimanschetten,
abgedichtet sein. Die Ringe 9 «erden ebenfalls aus korrosionsbeständigem Material
hergestellt oder sind mit einem solchen bekleidet. Um das Eindringen des Wassers
zu dem für die Reglung benutzten ü1 zu verhindern, können, was aber nicht Gegenstand
der Erfindung, an den Führungsstellen der Kuppelstange in der Nabe Dichtungsringe
16 und 17 vorgesehen werden. Auch die Führungsbüchsen 18 und 19 der Kuppelstange
können aus Kunstharz oder Pockholz bestehen.'In order to prevent the penetration of water into the hub as much as possible, the bearing rings 9 against the blade flanges 8 can still be done by means of ordinary sealing rings 1 5, for. B. leather or rubber sleeves, be sealed. The rings 9 ″ are also made of corrosion-resistant material or are clad with such a material. In order to prevent the penetration of the water to the ü1 used for the regulation, sealing rings 16 and 17 can be provided at the guide points of the coupling rod in the hub, but this is not the subject of the invention. The guide sleeves 18 and 19 of the coupling rod can also be made of synthetic resin or pockwood.