DE1550646C - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Betätigungsvorrichtung zur Durchführung einer Stellbewegung an einer rotierenden Antriebswelle mittels einer weiteren hierzu konzentrischen Stellwelle, die gegenüber der Antriebswelle über ein Schraubgetriebe, Reibungskupplungen, und Reibungsbremsen axial einstellbar ist.

Derartige Betätigungsvorrichtungen können überall dort Anwendung finden, wo bei ständig laufender Antriebswelle ein mit dieser Welle umlaufender Maschinenteil relativ zu der Antriebswelle bewegt werden muß, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, insbesondere aber bei der Einstellung des Anstellwinkels von Propellerblättern oder Schiffsschraubenflügeln. . ■'■.'■:..·..-..■■

Bekannt sind derartige Betätigungsvorrichtungen, die mit elektrisch oder hydraulisch betätigten Kupplungen und Bremsen arbeiten. Bei Ausfall der elektrischen oder hydraulischen Hilfskraft kommen unkontrollierbare Stellbewegungen zustande, die sich nach den jeweils herrschen Bewegungswiderständen richten. Im Falle eines Propeller- oder Schiffsschraubenantriebes stellen sich die Flügel dann in ihre "Stellung mit geringstem Widerstand oder auch gegebenenfalls mit höchstem Widerstand an, wodurch gefährliche Betriebszustände eintreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung von Stellbewegungen zu schaffen, die bei Ausfall der Stellkraft die momentane Relativstellung von Stellwelle zu Antriebswelle und damit die hierdurch festgelegte Einstellung der Schaufelblätter od. dgl. aufrecht erhält.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer mechanischen Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten.Bauart gelöst durch folgende Merkmale:

a) Die Antriebswelle ist mit der ein Gewinde aufweisenden Stellwelle und mit einer auf dem Gewinde laufenden Mutter ständig über je eine Überlastrutschkupplung reibschlüssig verbunden,

b) die Stellwelle und die Mutter sind über je eine ein- und ausrückbare Bremse gehäusefest abstützbar,

c) die Bremsen sind auf ein Bremsmoment, eingestellt, das höher ist als das Grenzdrehmoment der Überlastrutschkupplungen.

Die nach der Erfindung vorgesehenen Überlast-. rutschkupplungen stellen im Normalbetrieb eine drehfeste Verbindung zwischen den Teilen dar, zwischen denen sie angeordnet sind, und sie werden nur dann durch Aufbringen einer Überlast unwirksam gemacht, wenn eine Stellbewegung in der einen oder anderen Richtung stattfinden soll. Diese'Überlast wird durch die Bremsen erzeugt, die die Spindel·· mutter bzw. 'die Stellwelle alternativ gehäusefest abstützen können und so, veranlaßt durch die Drehung der Antriebswelle, eine Verschiebung der Stellwelle axial in der einen oder anderen Richtung bewirken. .

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Ausfall einer der Bremsen lediglich zur Folge, daß cine Stellbewegung unmöglich wird, wobei aber die vor dem Ausfall der Bremsen eingestellte Lage zuverlässig aufrechterhalten bleibt, so daß gefährliche Betriebszustände infolge unkontrollierter Stellbewegungen vermieden werden.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i gT 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Propellers bzw. einer Schiffschraube mit veränderbarer Anstellung,

F i g. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 in

ίο F i g. 3 in größerem Maßstab.

F i g. 1 zeigt eine mechanische Betätigungsvorrichtung 10 mit einer Antriebswelle 11, die in ihrem Endabschnitt aus Hohlwelle ausgeführt ist und eine Stellwelle 12 führt. Die Stellwelle 12 trägt ein Gewinde 13, und das nach vorn vorstehende Ende 14 der Stellwelle ist polygonal ausgeführt.

In ihrem aus der Antriebswelle 11 vorstehenden Abschnitt der Stellwelle 12 ist auf ihr Gewinde 13 eine Mütter 16 aufgeschraubt. Ein Hohlzylinder 17 ist über eine Flanschbefestigung 22 drehbar, aber axial fest mit der Mutter 16 verbunden. Der polygonale Eridabschnitt 14 der Stellwelle 12 ragt durch eine im Querschnitt entsprechende Öffnung 18 eines Endflansches 21 hindurch. Mit dem äußeren Abschnitt des Flansches 21 wirkt eine Bremse 28 zu- ■ sammen. ' ■

Die Mutter 16 trägt einen Außenflansch 19, mit dem eine Bremse 27. zusammenwirkt. Ein Innenflansch 23 der Mütter 16 wirkt mit einem. Außenflansch der Antriebswelle 11 zusammen und verbindet diese beiden Teile drehbar miteinander, axial jedoch unverrückbar. Die Antriebswelle 11 ist mit der Stellwelle 12 über eine radial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 24 und mit der Mutter 16 über eine radial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 26 verbunden.

Wenn die Bremsen 27 und 28 gelöst sind, bewirkt

■■' eine Drehung der Antriebswelle 11 über die Überlastrutschkupplung 24 eine Drehung der Stellwelle 12 und über die Überlastrutschküplung 26 eine Drehung ; der Mutter 16. Die Stellwelle 12 dreht ihrerseits den Zylinder 17. Während dieses Normalbetriebes erfolgt weder ein Schleifen der Bremse noch ein Schleifen der Kupplungen.

Wenn eine Stellbewegung in der einen oder anderen Richtung erforderlich ist, muß eine Relativdrehung zwischen Antriebswelle 11 und Stellwelle 12 durchgeführt werden. Bei der Einstellbewegung in der einen Richtung wird die Bremse 27 angezogen, die den Flansch 19 und damit die Mutter 16 abbremst. Dadurch beginnt die Überlastrutschkupplung 26 zu schleifen und die Stellwelle 12 wird durch die-Antriebswelle 11 weitergedreht, so daß sich das Ge-

: winde 13 in die Mutter einschraubt und die Stellwelle 12 axial gegenüber der Antriebswelle 11 bewegt wird. Wenn die Stellwelle 12 in der entgegengesetzten Richtung axial verschoben werden soll, wird die Bremse 28 angezogen, was einen Schlupf der Überlastrutschkupplung 24 bewirkt, so daß die in ihrer Drehbewegung stellgesetzte Stellwelle durch die axial unverrückbare Mutter 16 in Gegenrichtung bewegt wird.

Die Überlastrutschkupplung und die Bremsen werden somit nur beansprucht, wenn eine Stellbewegung durchgeführt werden soll. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, daß bei Ausfall der Bremsen 27, 28 die einmal eingestellte Betriebsstellung aufrechterhalten bleibt, so daß keine gefähr-

lichen Betriebszustände von der Betätigungsvorrichtung zu steuernden Maschine oder technischen Anlage auftreten können.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausgestaltung der erfindungsgeifiäßen mechanischen Betätigungsvorrichtung 30 als Stellantrieb zum Einstellen des Anstellwinkels von. Schiffsschraubenblättern. Die \ Antriebswelle 31 ist mit der Schiffswelle 35 verbunden und wird am hinteren Ende von einer wasserdichten Verkleidung 32 getragen. Diese ist am Rumpf des Schiffes über eine Strebe 33 aufgehängt. Die "Antriebswelle 31 weist einen Ringkörper 34 mit einer angeflanschten Nabe 36 auf, die von einem Lager 37 der Verkleidung 32 getragen wird, und einen hohlen Abschnitt 38, in dem ein Kolben 39 axial verschiebbar ist. Der Kolben 39 dreht sich mit der Antriebswelle 31 infolge seiner Verbindung mit den Schraubenblättern, wie unten noch ausgeführt wird.

Der Kolben 39 weist eine konzentrische Bohrung auf, die eine Stellwelle 41 drehbar, aber axial gegenüber dem Kolben 39 unverschieblich führt. Zwischen einem Flansch der Stellwelle 41 und dem Kolben 39 befindet sich eine axial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 42, deren eine Oberfläche durch eine in den Kolben 39 eingeschraubte Haltemutter 43 gebildet wird. ■;,-■■;■·

Die Stellwelle 41 trägt ein Gewinde 44, auf dem eine Mutter 49 läuft. Die Mutter 49 weist einen Außenflansch auf und zwischen diesem und der Antriebswelle 31 eine axial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 51. Das hintere Ende der Antriebswelle 31 ist durch eine die Mutter 49 umgreifende Ringmutter 52 abgeschlossen, die innen am Reibbelag anliegt. Die Mutter 49 ist über Zapfen 53 drehfest mit einer Bremsscheibe 48 verbunden.

Eine weitere Bremsscheibe 54 ist mit einer polygonalen Ausnehmung auf das hintere Ende 46 der Stellwelle 41 aufgesetzt, und über eine Gleitfeder 47 erfolgt eine drehfeste, aber axial verschiebliche Verbindung zwischen der Stellwelle 41 und der Brems- scheibe 54. Die Breibscheiben 48 bzw. 54 wirken mit Scheibenbremsen 57 und 56 zusammen, die in einem stationären Block 58 untergebracht sind.

Wie oben erwähnt, dreht sich der Kolben 39 infolge seiner Verbindung mit den Schraubenblättern. Eine solche Verbindung ist aus Fig. 4 ersichtlich. Das Schaufelblatt 59 ist mit einem Schwenkzapfen 60 versehen, der sich durch die Antriebswelle 31 hindurcherstreckt und am unteren Ende einen Verbindungszapfen 61 aufweist. Dieser Verbindungszapfen 61 ragt gleitend in ein Pendellager 62. Eine axiale Relativbewegung des Kolbens 39 gegenüber der Antriebswelle 31 bewirkt ein Schwenken des Schwenkzapfens 60, also eine Änderung des Anstellwinkels des Schaufelblattes 59, wobei eine Gleitbewegung des Zapfens 61 im Pendellager 62 und zugleich ein Kippen des Pendellagers 62 in seiner kugeligen Lagerpfanne erfolgt. ■;..,. '

Die Funktion der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 3 ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die Stellbewegung wird dadurch bewirkt, daß entweder die Bremse 56 oder die Bremse 57 in Tätigkeit gesetzt werden. ^

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Mechanische Betätigungsvorrichtung zur Durchführung einer Stellbewegung an einer rotierenden Antriebswelle mittels einer weiteren hierzu konzentrischen Stellwelle, die gegenüber der Antriebswelle über ein Schraubgetriebe, Reibungskupplungen und Reibungsbremsen axial einstellbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) die Antriebswelle (11; 31) ist mit der ein Gewinde (13; 44) aufweisenden Stellwelle (12; 41) und mit einer auf dem Gewinde laufenden Mutter (16; 49) ständig über je eine. Überlastrutschkupplung (24; 42 bzw. 26, 51) reibschlüssig verbunden,

   b) die Stellwelle und die Mutter sind über je eine ein- und ausrückbare Bremse (28 bzw. 27) gehäusefest abstützbar,

   c) die Bremsen sind auf ein Bremsmoment eingestellt, das höher ist als das Grenzdrehmoment Her Überlastrutschkupplungen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwelle (12; 41) in einem hohlen Endabschnitt der Antriebswelle (11; 31) geführt ist und an ihrem überstehenden Ende (14; 16) drehfest einen Bremsflansch (21; 54) trägt.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem äußeren Bremsflansch (19) versehene Mutter (16) mit einem axialen Hülsenfortsatz das Ende der Antriebswelle (11) umschließt und daß in diesem Abschnitt die radial reibschlüssige Überlastrutschkupplung (26) vorgesehen ist (F i g. 1).
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (16) an ihrem dem Hülsenfortsatz gegenüberliegenden Ende einen den Bremsflansch (21) tragenden Zylinder (17) drehbar, aber axial unverrückbar führt und daß die Stellwelle (12) mit einem polygonalen Abschnitt (14) in einem entsprechend ausgeführten Loch (18) des Bremsflansches drehfest, aber axial verschieblich, geführt ist.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastrutschkupplung (24) zwischen Stellwelle (12) und Antriebswelle (11) als radial reibschlüssige Kupplung zwischen dem hohlen Abschnitt der Antriebswelle und der in ihr geführten Stellwelle angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (49) von einem hohlen Endabschnitt der Antriebswelle (31) umschlossen ist und an ihrer aus der Antriebswelle vorstehenden Stirnseite einen Bremsflansch trägt (Fig. 3).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (49) mit einem Flansch (19) versehen ist, der über die als axial reibschlüssige Kupplung ausgebildete Überlastrutschkupplung (51) mit dem Endabschnitt der Antriebswelle verbunden ist, und daß die Stellwelle (41) in einem aus der Mutter vorstehenden Abschnitt einen Flansch aufweist, der mit der Antriebswelle über die andere, als axial reibschlüssige Kupplung ausgebildete Überlastrutschkupplung (42) verbunden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen