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Hydraulisch betätiggter Verstellpropeller Die Erfindung betrifft einen
hydraulisch betätigten Verstellpropeller, bei welchem ein gegenüber einem teststehenden
Kolben durch Einleiten von Druckflüssigkeit in die eine oder andere seiner Kammern
axial verschiebbarer, gegen Drehung gesicherter Verstellzylinder in jeder Flügelstellung
durch eine Sperrvorrichtung blockierbar ist, die beim Überwiegen einer auf diese
wirkenden Federkraft gegenüber einem festgelegten Druck der zur Flügelverstellung
dienenden Druckflüssigkeit anspricht.
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Es sind bereits Verstellpropeller dieser Art bekannt, bei denen die
Blockierung des N'erstellzylinclers durch Sperrvorrichtungen erfolkt, welche in
Rillen oder Gewindegänge eiiigreifeii, die in die Innenseite dieses Zvliiiclers
geschnitten sind. Bei diesen Bauarten wird die Reaktion der Blockierkraft voni Verstellzylinder
übernoininen. was dessen Sicherung gegen Drehen erschwert.
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Indem ferner in die Innenseite des Zylinders Rillen oder Gewinde zu
bchneiden sind.
Uillt sicli@@clesten Inncnwanclung nicht glatt ausführen,
so dati es schwierig ist. die Leckverluste zwischen Zylinderinnenwandung und feststehendem
Kolben in einem erträglichen Maße zu halten, da sich allfällige Unregelmäßigkeiten
in der Ausbildung der Rillen oder des Gewindes auf solche Verluste infolge des verhältnismäßig
großen Zylinderdurchmessers besonders stark auswirken. Auch fallen die Ausschußkosten
groß aus, -falls leim Ausschneiden Unregelmäßigkeiten unterlaufen, indem dann der
ganze Zylinder unbrauchbar wird.
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Um all diese Unzukönimlichkeiten zu belieben, weist bei einem hydraulisch
betätigten Verstellpropeller der eingangs erwähnten Art die Sperrvorrichtung gemäß
vorliegender Erfindung mindestens eine parallel der Achse des Verstellzylinders
durch den Kolben abgedichtet hindurchgeführte. die axialen VerschiebLingen des Zylinders
relativ zum Kolben mitmachende Spindel und eine in Gewinde oder Rillen derselben
einrückbare Kleinnivorrichtung auf. Bei einem solchen Verstellpropeller wird die
Reaktion der Blockierkraft von der Spindel aufgeni»ninen, was eine Entlastung der
Sicherilng gegen Drehen des Verstellzyliilders
mit sich
bringt. Ferner läßt sich die Innenwandung dieses Zylinders vollkommen glatt ausbilden,
so daß sie sehr genau bearbeitet werden kann und die Leckverluste zwischen Zvliilderinnenwandung
und feststellendem Kolben sich infolgedessen auf ein Mindestmaß herabdrücken lassen.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i teilweise eine
Ansicht und teilweise einen axialen Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 durch
die Verstell- und Sperrvorrichtungen eines dreiflügeligen Flugzeugpropellers mit
hydraulisch verstellbaren Flügeln.
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Fig. 2 ist teilweise eine Draufsicht zu Fig. i und teilweise ein Schnitt
nach der Linie II-II der Fig. i.
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Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab im Schnitt nach der Linie III-III
der Fig. r und :2 verschiedene Einzelheiten.
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In den Figuren bezeichnet i das N''abengehäuse eines Flugzeugpropellers
mit drei hydraulisch verstellbaren Flügeln 2. Jeder Flügel 2 ist mit seiner Wurzel
in nicht gezeigter Weise in einem Halter 3 befestigt, der sich auf Lager 4.,- 5
abstützt. An jedem Halter 3 ist ein Zapfen 6 vorgesehen, an den eine Verstellasche
7 angreift, die an ihrem freien Ende an einem axial verschiebbaren, gegen Drehung
gesicherten Verstellzylinder 8 angreift. Letzterer ist koaxial zu einem hohlen,
sich aus zwei Teilen 9, io aufbauenden Rohr angeordnet, das in nicht gezeigter Weise
drehfest mit der Antriebswelle i i des Propellers verbunden ist und sich in Richtung
der Dreh= achse des Propellers koaxial zu dieser erstreckt. Die Antriebswelle i
i ist in nicht gezeigter Weise starr mit dem labengehäuse i verbunden. Die zwei
Teile 9, io des hohlen Rohres begrenzen zwei voneinander unabhängige Kanäle 12 und
13, die über eine nicht gezeigte Verteilsteuervorrichtung an eine ebenfalls nicht
gezeigte Flüssigkeitsdruckquelle, vorzugsweise eine Öldruckquelle, angeschlossen
sind. Die Verteilsteuervorrichtung wird von einem Geschwindigkeitsregler (nicht
gezeigt) eingestellt. der vorn Antriebsmotor des Propellers betätigt wird. Im Verstellzvlinder
8 sind durch einen drehfest mit dem erwähnten Rohr verbundenen Kolben 14 zwei Räume
15, 16 gebildet. Durch diesen Kolben 14 sind parallel zur Achse des Verstellzylinders.8
zwei als Gewindespindeln 17 ausgebildete Sperrspindeln hindurchgeführt, die in diesem
Zylinder 8 so gelagert sind, daß sie dessen Verschiebungen gegenüber dein feststehenden
Killben l4 restlos mitmachen. In dem fest mit der Propellerwelle verbundenen Kolben
i-t ist ferner verschiebbar eine Stange 18 untergebracht, die mit zwei Steuer-Z,
i9, 2o so gekuppelt ist, daß sich diese drei Teile 18, 19, -2o im Kolben 14 jeweils
miteinander um denselben Betrag in der 1-ängsrichtung der Stange i8 verschieben
lassen. Auf jeden der Steuerkolben i9. =o wirkt eine Feder 21 (Fig. 3) ein; die
Federn 21 stützen sich auch am Kolben 14. ab. Der Steuerkolben i9 begrenzt im Kolben
1.I einen Raum 22, der sich über eine Bohrung 23 in, Kolben 14 mit dem Raum 15 des
Verstellzvlinders 8 verbinden läßt. Im Steuerkolben 19 ist eine Bohrung 24. vorgesehen,
die in einer bestimmten Lage dieses Kolbens den Durchfluß von Druckflüssigkeit aus
dem Raum 15 des Verstellzylinders $ durch die. Bohrung 23 in den Raum 22 des Kolbens
14 ermöglicht. Der Raum 22 steht -mit dem Kanal' 12 in Verbindung. Der Steuerkolben
2o begrenzt seinerseits im Kolben 14 einen Raum 25, der sich über eine Bohrung 26
im Kolben 14. mit dem Raum 16. des Verstellzclinders 8 verbinden läßt. Im Steuerkolben
2o ist gleichfalls eine Bohrung 27 vorgesehen. die in der in Fig 3 gezeigten Lage
dieses Kolbens 2o den Abfluß von Druckflüssigkeit aus dem Raum 16 des Verstellzvlinders
8 durch die Bohrung 26 in den Raum 25 des Kolben 1.4 gestattet: der Raum 25 steht
mit dein Kanal 13 in- Verbindung.
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Jedes Ende der erwähnten, verschiebbar im Kolben 14 geführten. Stange
18 ist gelenkig mit einem Hebel 28 verbunden. Am ge-eniiberliegenden Ende ist jeder
Hebel28 mit einem \ ocken 'a9 starr verbunden, der bei eineng Verschwenken des betreffenden
Hebels 28, bedingt durch eine Verschiebung der Stange 18, zwei Klemmbacken 30, 31
auseinanderzuspreizen trachtet. Jedes Klemmbackenpaar ist schwenkbar auf einem im
Kolben 14 gelagerten Zapfen 32 angeordnet und steht unter dem Einfluß einer Feder
33, welche die Backen 30, 31 zusammenzudrücken trachtet. jeder Gewindespindel 17
ist ein solches Klemmbackenpaar 30. 31 zugeordnet; in der .Mittellage der mit Druckflüssigkeit
beaufschlagten Steuerkolben i9, 2o sind die Klemmbacken 30, 31 eingerückt, d. h.
sie «erden däilil voll den Federn 33 fett gegen die Gewindespindeln 17 gepreßt.
so claß jetzt axiale Bewegungen der Sperrspindeln 17 relativ zum Kolben 14 verunmöglicht
werden, was auch eine 'weitere axiale Verschiebung des Verstellzylinders 8 und damit
eine Verstellung; der 1# liigel 2 verunmöglicht.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Sperr- und Kleinnlvorrichtungen
ist folgende: Sind die Flugverhältnisse normal und finden .:eine 1.astschwaiikungen
am Motor statt. so läuft der Propeller mit der Solldrehzahl. Die weiter oben erwähnte,
in Abhängigkeit voll
der Drehzahl dieses Motors eingestellte
Verteilsteuervorrichtung, die den Zu- und Abfluß der zum Verstellen der Flügel 2
dienenden Druckflüssigkeit zu den Kanälen 12, 13 beherrscht, befindet sich in ihrer
Mittellage, so daß der Zufluß von Druckflüssigkeit :.u irgendeinem dieser Kanäle
12, 13 unterbunden ist. Die von der Druckflüssigkeit entgegen der Rückstellkraft
des Federpaares 21 verschiebbaren Steuerkolben i9, 2o stehen jetzt nur unter dem
Einflusse der Federn 2i und nehmen daher ihre Mittellage ein. Die Verbindungen-der
Räume 22, 25 des Kolbens 14 mit-dem Raum 15 bzw. 16 des Verstellzylinders 8 sind
unterbrochen und die Klenunbacken 30, 3 i eingerückt, so daß der Verstellzylinder
8 keine axialen Verschiebungen gegenüber dem feststehenden Kolben 1.4 ausführen
kann und die Flügel :2 infolgedessen in ihrer augenblicklichen Lage festgehalten
werden.
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Andern sich zu irgendeinem Zeitpunkte die Flugverhältnisse, wobei
durch einen Regler die vorstehend erwähnte Verteilsteuervorrichtung beeinflußt wird,
z. B. in dem Sinne, daß der Zuflüß von Druckflüssigkeit zum Kanal 12 freigegeben
wird, so gelangt dann solche in den Raum 22 des Kolbens 1,4. Der in diesem Raum
22 sich geltend machende Flüssigkeitsdruck bewirkt nun, entgegen der kung der Federn
:2i, eine Verschiebung des Steuerkolbens i9 und damit auch der Stange 18 und des
Steuerkolbens 2o aus ihrer Mittellage in die in Fig. 3 gezeigte Lage. Gleich am
Beginne dieser Verschiebung rückt die Stange i8 vermittels der Hebel 28 und 'Nocken
29 die Klemmbacken 30, 31 aus, so daß die Sperrspindeln 17 und damit der Zylinder
8 für eine axiale Verschiebung gegenüber dem Kolben 14 freigegeben werden. Erst
nachdem dies@der Fall ist, deckt der Steuerkolben i9 die Bohrung 23 im Kolben 1.4
ab, so daß dann Druckilüssigkeit aus dem Raum 22 in den Raum 15 des Verstellzylinders
8 überströmen kann. Letzterer wird daher in Richtung des in Fig. 3 eingetragenen
Pfeiles A verstellt, was durch den Umstand ermöglicht wird, daß der Steuerkolben
2o inzwischen so verstellt worden ist, daß sich dessen BohrunW-27 mit der Bohrung
26 im Kolben 14 überdeckt, so daß die im Raum 16 des Verstellzvlinders 8 noch vorhandene
Druckflüssigkeit durch die Bohrungen 26, 27 und den Raum 25 in den Kanal 13 abfließen
kann, so daß kein Gegendruck entsteht. Aus dem Kanal 13 ist der Abfluß durch die
weiter oben erwähnte Verteilsteuervorrichtung freigegeben worden. Die Sperrspindeln
17 machen die Längsbewegung des Zylinders 8 mit, wobei sie, -da sie als durch den
festem Kolben 14 hindurchgeführte und im Zylinder 8 frei drehbar gelagerte Gewindespindeln
ausgebildet sind. eine Drehbe-\vegung erfahren. 1)ie*@'erscliieliulig des Zylinders
8 in Richtuni; des Pfeiles A gegenüber d:m I'Zolhell 14 hat dann eine rinstellung
der hlülrel2 in dein Sinne zur Folge., daß das 1)reliinonient des Antriebsmotors
ein solches wird, daß letzterer innerhalb kürzester Frist wieder finit der normalen,
d.li. der Solldrehzahl läuft. Sobald dies der Fall ist, wird der weitere Zufluß
von Druckflüssigkeit zum l#Zanal 12 durch die Verteilsteuervorrichtung selbsttätig
unterbunden, so dafi die Federn 2 i wieder das Übergewicht erlangen und infolgedessen
die Stange 18 mit den damit gekuppelten Steuerkolben ic), 20 in die Mittellage zurückbringen,
was ein .Einrücken der Klemmlacken 30, 31 zur Folge hat. Axiale Bewegungen der Sperrspindeln
17 gegenüber dem Kolben 14. werden von nun an wieder verun--möglicht und damit-auch
weitere axiale Verschiebungen des Verstellzylinders B.
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Sind die Flügel 2 und damit auch der Zylinder 8 im entgegengesetzten
Sinne zu verstellen, so ist in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors
dafür gesorgt worden, daß Druckflüssigkeit dem Kanal 13 zuströmen kann, von dem
aus sie dann über den Raum 25 und die Bohrung 26 des Kolbens 14 in den Raum 16 '
des Verstellzylinders 8 gelangt. Aus dem Raum 15 des letzteren kann dann gleichzeitig
Druckflüssigkeit durch die Bohrung 23, 2.4 und den Raum 22 des Kolbens 1.4 in den
Kanal 12 abfließen. Es spielen sich dann sinngemäß,ähnliche Vorg iinge ab wie die
bereits beschriebenen.
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Die Ausbildung der Sperrspindeln 17 als Gewindespindeln hat den Vorteil
zur Folge, daß die Axialkräfte in erster Linie von den Gewindegängen der Spindeln
selbst im festen Kalben 14 aufgenommen werden, so daß die zum Zusammenwirken mit
-diesen Spindeln bestimmten Klemmvorrichtungen 30, 31 mit verhältnismäßig wenig
Kraftaufwand nur das Verdrehen der Spindeln 17 zu verhindern haben, wpinit dann
selbsttätig, da die Spindeln 17 in passenden Gewinden des festen Kolbens 1.4 laufen,
deren Axialbewegungen und damit auch die Axialbewegungen des Zvlinders 8 veruninö
glicht werden.
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Durch Einsetzen von mehr oder weniger starken 1#edern 21 läßt sich
die Größe des hydraulischen Druckes bestimmen, der die @Terstellung der Flügel 2
bewirkt.
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Für das Wesen der Erfindung spielt die Zahl der Sperrspindeln
17, die durch den Kolben 14. parallel zur Achse des Verstellzylinders 8 Kindurcligeführt
sind, keine Rolle. Unter Uniständen wird sich bereits mit einer einzigen derartigen
Sperrspindel auskommen lasen, während es in andern Fällen erfordersich sein
kann, drei oder noch mehr vorzusehen.
Um deren Festhalten durch
die Klemmvorrichtungen zu erleichtern, kann der erhabene Teil der Gewindegänge der
Sperrspindeln 17 am Umfange gezahnt sein, in. welchem Falle dann auch die zum Anliegen
kommenden Flächen der Klemmvorrichtungen gezahnt auszubilden sind.
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An Stelle von Gewindespindeln können als Sperrspindeln auch gerillte
Spindeln ohne Gewinde vorgesehen sein; in erster Linie kommt es eben darauf an,
daß die in dem starr mit der Propellerwelle verbundenen Kolben 14. schwenkbar gelagerten,
als Backen o. dgl. ausgebildeten Kleinmittel bei bestimmten Betriebsverhältnissen
imstande sind, axiale Bewegungen der Sperrspindeln gegenüber dem Kolben 14 zu verunmöglichen,
um dadurch auch den Verstellzylinder 8 an axialen Verschiebungen gegenüber dem Kolben
zu verhindern. Am v orteilhafte'sten ist es allerdings, die Sperrspindeln als Gewindespindeln
auszubilden, weil dann von den Gewindegängen die Axialkraft unmittelbar aufgenommen
wird und zur Sperrung nur die wesentlich kleinere Kraft zur Verhinderung der Drehbewegung
aufzubringen ist. Bei gerillten Spindeln ohne Gewinde müssen die Sperrvorrichtungen
auch den gesamten Axial-Schub aufnehmen.
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Die Klemmittel zum Verhindern von Spindelbewegungen im festen Kolben
1.4 können auch als einfache Bremsen, Sperrklinken, Gegenmuttern u. dgl. ausgebildet
sein.