DE69302792T2

DE69302792T2 - Verstellbarer Propeller oder Ventilator

Info

Publication number: DE69302792T2
Application number: DE69302792T
Authority: DE
Inventors: Klaas Hendrik Langenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-10-26
Also published as: DK0595420T3; EP0595420B1; NO933793L; NL9201889A; NO314578B1; DE69302792D1; US5464324A; FI934727A0; EP0595420A1; NO933793D0; FI934727A

Description

Die Erfindung betrifft einen Propeller oder Ventilator mit variablem Anstellwinkel, der eine hohle Nabe und eine Anzahl von Propeller- oder Ventilatorflügeln aufweist, die drehbar auf der Nabe angebracht sind, sowie ein Einstellelement, welches auf der Nabe axial frei verschiebbar ist und eine Anzahl von Nuten aufweist, die im wesentlichen in rechten Winkeln zur Schiebebewegung verlaufen, wobei jeder Propellerflügel einen Einstellstift hat, der exzentrisch zu seiner Drehachse angeordnet ist und in einer Nut des Einstellelementes gleitend eingepaßt ist.
Eine derart aufgebaute Schiffsschraube mit variablem Anstellwinkel ist aus der US-A-3853427 bekannt. Bei dem dort benutzten Einstellelement verläuft eine Anzahl gerader Nuten rechtwinklig zur Verschiebungsrichtung des Einstellelementes, und wenn man dieses verschiebt, lassen sich die Schraubenflügel zwischen einer Vorwärtsantriebsposition, einer Neutralposition, in welcher die Schraubenflügel keine Antriebskraft erzeugen, und einer Rückwärtsantriebsposition verstellen.
Obwohl die Flügel dieser bekannten Schiffsschraube sich über einen beträchtlichen Winkel verdrehen lassen, kann man sie nicht in eine solche Position bringen, daß sie einen minimalen Widerstand ergeben, wenn das Schiff in anderer Weise bewegt wird. Dies ist beispielsweise bei einem Segelschiff der Fall, wenn es vom Wind angetrieben wird, so daß die Schiffsschraube außer Funktion bleibt.
Wenn also diese bekannte Schraube als Hilfsantrieb für beispielsweise ein Segelschiff verwendet wird, dann muß man sie aus dem Wasser herausnehmen, um bei reinem Segelbetrieb einen minimalen Widerstand zu haben. Handelt es sich um einen Außenbordmotor, dann ist dies möglich, jedoch geht es nicht bei fest eingebauter Maschine mit stationärer Schraubenwelle.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Propellers der oben beschriebenen Art, der in eine Position eingestellt werden kann, in welcher er einen minimal möglichen Widerstand ergibt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Nut des Einstellelementes einen im wesentlichen geradlinigen Teil und außerdem einen zweiten Teil aufweist, der mit dem geradlinigen Teil in Verbindung steht und mit ihm einen Winkel bildet.
Solange der Einstellstift sich im geradlinigen Teil der Nut befindet, wirkt der Einstellmechanismus in bekannter Weise. Wenn jedoch der Einstellstift den zweiten Teil erreicht hat, dann kann der betreffende Propellerflügel weiter verdreht werden, als es im Falle der bekannten Schiffsschraube mit variablem Anstellwinkel möglich ist. Gibt man der Nut in diesem Fall eine geeignete Form, dann kann man sicherstellen, daß die gewünschte Position mit minimalem Widerstand in der Vorwärtsantriebsrichtung auch erreicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Teil gekrümmt und setzt sich glatt vom ersten Teil fort. Bei dieser Ausführungsform hat die Nut keine scharfen Winkeländerungen. Eine solche allmählich verlaufende Kurve der Nut ist wichtig für eine störungsfreie Arbeitsweise des Einstellmechanismus.
Wenn außerdem der zweite Teil an einem der axialen Enden des Einstellelementes offen ist, dann kann dies die Montage und Demontage des Propellers beträchtlich erleichtern. Die in die Nabe eingesetzten Propellerblätter werden in eine solche Winkelposition gebracht, daß ihr Einstellstift gegenüber der Mündung der entsprechenden Nut des Einstellelementes sitzen. Dann wird das Einstellelement so aufgeschoben, daß jeder Einstellstift schließlich in der zugehörigen Nut sitzt. Umgekehrt können die Einstellstifte leicht aus den Nuten herausgleiten, wenn der Propeller demontiert wird.
Um die größtmögliche Winkelverstellung zu erhalten, ist der Abstand zwischen der Nutmündung und ihrem anderen Ende mindestens gleich der Länge des Hebelarms zwischen dem Einstellstift und der Rotationsachse
Wenn die Beschreibung sich auch hauptsächlich auf eine Schiffsschraube bezieht, so ist die Erfindung doch nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. Es ist gleichermaßen möglich, sie auf einen einstellbaren Ventilator anzuwenden, und dann kann die Winkelposition der Ventilatorblätter oder -flügel in verschiedener Weise eingestellt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Servomotors aufgrund von Messungen der vom Ventilator erzeugten Strömung.
Die Erfindung sei nun in Einzelheiten anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert.
Figur 1 zeigt eine teilweise geschnittene Rückansicht des erfindungsgemäßen Propellers,
Figur 2 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht,
Figur 3 zeigt eine Einzelheit des Einstellelementes.
Der in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Propeller hat drei Blätter 1, die drehbar mit einer Nabe 2 verbunden sind. Zu diesem Zweck hat jedes Propellerblatt 1 einen drehbaren Stift 3, der in einem Lager 4 drehbar ist. Dieses wird mit Hilfe eines Fixierrings 5 und Schrauben 6 in der Nabe 2 festgehalten.
An seinem dem Propellerflügel 1 abgewandten Ende ist der drehbare Stift 3 über einen Keil 7 mit einem Einstellarm 8 verbunden, der auf dem Einstellstift mittels einer Fixierplatte 9 und einer Schraube 10 in Position gehalten wird. Der Einstellarm 8 hat einen Einstellstift 11, der in eine Nut 12 des Einstellelementes hineinpaßt, wie dies insgesamt bei 13 gezeigt ist. Das Steuerelement wird auf Führungsstangen 14 gleitend geführt, die ihrerseits wieder in der Nabe 2 befestigt sind. Das Einstellelement wird durch eine Einstellstange 15 bewegt, die durch die hohle Antriebswelle 16 des Propellers verläuft. Diese Antriebswelle 16 ist in einem konischen Loch 19 der Nabe 2 mit Hilfe eines Konus 17 und eines Schraubrings 18 befestigt.
Wie man in Fig. 3 sieht, die eine Ansicht einer der drei Flächen des Einstellelementes 13 darstellt, hat die Nut 12 sowohl einen geraden Teil 20 wie auch einen gekrümmten Teil 21. Wenn das Einstellelement 13 über die nur schematisch gezeigten Führungsstangen 14 verschoben wird, beschreibt der Einstellstift 11 die gestrichelt gezeichnete Kreisbahn.
Die in Fig. 3 gezeigte Position des Einstellstifts 11 entspricht der Neutralposition des entsprechenden Propellerflügels, mit anderen Worten erzeugt der Flügel keine Antriebskraft, wenn er sich dreht. Wird das Einstellelement 13 in Figur 3 nach links bewegt, dann erreicht der Einstellstift 11 eine Position, in welcher das Propellerblatt eine Rückwärtsantriebskraft erzeugt. Wird das Einstellelement 13 nach rechts bewegt, so erreicht der Einstellstift 11 eine Position, in welcher das Propellerblatt eine Vorwärtsantriebskraft erzeugt.
In diesem Fall führt das Propellerblatt eine Drehbewegung aus, die schematisch durch den Pfeil 22 gezeigt ist.
Das erfindungsgemäße Einstellelement 13 kann nun soweit nach rechts bewegt werden, daß der Einstellstift 11 eine Position erreicht, in welcher das zugehörige Propellerblatt gegenüber seiner Neutralposition um 90º verdreht ist, und in dieser Position zeigt es in Längsrichtung des Schiffes und ergibt den kleinstmöglichen Widerstand, wenn das Schiff beispielsweise durch Windkraft angetrieben wird.
Diese Position läßt sich wegen der gekrümmten Form des Teils 21 der Nut 12 erreichen. Wenn das Einstellelement 13 anschließend wieder nach links bewegt wird, dann kann der Einstellstift 11 wieder in die neutrale Position zurückbewegt werden.
Obwohl die Figuren sich auf eine Ausführungsform als Schiffsschraube mit drei Blättern oder Schraubenflügeln beziehen, sei darauf hingewiesen, daß man genausogut andere Anzahlen von Propellerflügeln vorsehen kann. Wird die Erfindung beispielsweise bei einem Ventilator verwendet, so kann man ebensogut sechs oder acht Blätter nehmen.

Claims

1. Propeller mit variablem Anstellwinkel mit einer hohlen Nabe (2), auf der eine Anzahl von Propellerblättern (1) drehbar befestigt ist, ferner mit einem Einstellelement (13), das in der Nabe (2) axial frei verschiebbar ist und eine Anzahl von Nuten (12) hat, die in im wesentlichen rechten Winkeln zur Gleitrichtung verlaufen, wobei jedes Propellerblatt (1) einen Einstellstift (11) hat, der exzentrisch zur Drehachse (3) des Propellerblatts angeordnet ist und gleitend in einer Nut (12) des Einstellelements (13) sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (12) einen im wesentlichen geradlinigen Teil (20) und einen zweiten Teil (21) aufweist, der sich an den geradlinigen Teil (20) anschließt und mit diesem einen Winkel bildet.

2. Propeller nach Anspruch 1, bei welchem der zweite Teil (21) gekrümmt ist und sich glatt an den ersten Teil (20) anschließt.

3. Propeller nach Anspruch 2, bei welchem der geradlinige Teil (20) im wesentlichen rechtwinklig zur Gleitrichtung verläuft und der gekrümmte Teil (21) in Richtung eines der axialen Enden des Einstellelementes (13) verläuft.

4. Propeller nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem der zweite Teil (21) an einem der axialen Enden des Einstellelementes (13) mündet.

5. Propeller nach Anspruch 4, bei welchem der Abstand zwischen der Mündung der Nut (12) und ihrem anderen Ende mindestens gleich der Länge des Hebelarms (8) zwischen dem Einstellstift (11) und der Drehachse (3) ist.

6. Propeller nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Nabe (2) eine verschlossene Öffnung aufweist, in welche das Einstellelement (13) paßt, welches mit einer Einstellstange (15) verbindbar ist, die durch eine hohle Antriebswelle (16) für den Propeller verläuft.

7. Propeller nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem in dem Einstellelement (13) mindestens zwei Öffnungen vorgesehen sind, die in Längsrichtung der Drehachse der Nabe (2) verlaufen, und daß in der Nabe (2) mindestens zwei durch die Öffnungen verlaufende Lagerstangen (14) vorgesehen sind.