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Luftschraube mit verstellbarer Steigung Die Erfindung betrifft Luftschrauben
und insbesondere Vorrichtungen zum Verstellen ihrer Steigung.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum schnellen Verriegeln
der Steigungs-Arretierung zu schaffen.
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Ein weiteres Ziel ist eine Vorrichtung zum hydraulischen Ausschalten
und mechanischen Wiedereinstellen der Verriegelungsvorrichtung ohne Warten auf Entleerung
des hydraulischen Systems.
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Noch ein weiteres Ziel ist eine Vorrichtung zum schnellen Wiedereinstellen
der Steigungs-Arretierung in die verriegelte Stellung und eine zusätzliche Vorrichtung
zum Halten der Arretierung in verriegelter Stellung.
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Weitere Ziele und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
und den Zeichnungen, und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch eine Luftschraube
mit verstellbarer Steigung mit voll gezeigten Teilen und der Steigungs-Arretierung
in verriegelter Stellung, Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der
Fig. i und zeigt den Servomotor im Begriff, den Keil -unter der Arretierung zu entfernen.
Diese Figur zeigt die Einzelteile auch in der
Stellung, die sie
zu dem Zeitpunkt einnehmen, in dem der Keil wieder in die Verriegelungsstellung
unter den Steigungs-Arretierungen zurückgebracht wird; Fig. 3 ist ein vergrößerter
Schnitt durch einen Teil der Fig. I und zeigt den unter den Arretierungen auf eine
solche Stellung hin entfernten Keil, wo er durch den die Steigung ändernden Kolben
herausgedrückt werden kann; Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen Teil
der Fig. I und zeigt den unter den Arretierungen herausgedrückten Keil; Fig. 5 ist
ein vergrößerter Schnitt durch einen Teil der Fig. I und zeigt den Servomotor teilweise
zurückgelaufen und die den Keil betätigende Vorrichtung in gespannter Lage, um den
Keil bei dem Rücklauf des die Steigung ändernden Motorkolbens zu verriegeln.
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Die Haltevorrichtung und insbesondere die hier beschriebene Verriegelvorrichtung
für die Arretierungen ist eine Verbesserung der in der USA.-Patentschrift 2 477
868 offenbarten Vorrichtung, auf die in bezug auf Einzelheiten der die Luftschraube
und ihre Steigung betätigenden Vorrichtung verwiesen sei. In der in Fig. 3 dieser
Patentschrift gezeigten Konstruktion kann der Keil 84, der als Verriegelung für
die Arretierungen 68 dient, sich nur mit dem Kolben 9o bewegen. Der Kolben 9o wird
bewegt, um den Keil 84 aus der Verriegelungsstellung zu bewegen, indem hydraulische
Flüssigkeit in den Raum 92 auf der Innenseite des Kolbens 9o eingeführt wird. Uni,
den Keil 84 in die Verriegelungsstellung zurückzuschieben, ist es erforderlich,
die Flüssigkeit aus der Kammer g2 ablaufen zu lassen. Es ist festgestellt worden,
daß unter gewissen Umständen die Flüssigkeit aus der Kammer 92 nicht so abfließt;
daß sie die Rückkehr des Keiles 84 in die Riegelstellung ermöglicht, bevor eine
Umkehr des Flüssigkeitsstromes in der die Steigung ändernden Vorrichtung stattfindet,
so daß die Luftschraube in eine sehr niedrige oder entgegengesetzte Steigungsstellung
zurückgebracht wird, nachdem der Pilot gedacht hatte, er hätte sie verriegelt, so
daß die Bewegungen der niedrigen Steigung durch die Arretierungen 68 begrenzt wären.
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Eines der Ziele der den Gegenstand dieser Anmeldung bildenden Verbesserung
ist es, eine Vorrichtung zum schnellen Zurückschieben des Keiles 84 zu schaffen,
ohne auf die Entleerung der Kammer 92 warten zu müssen.
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Die Zeichnungen stellen eine doppelt wirkende :umsteuerbare Luftschraube
dar, die durch einen Regler und eine Regelvorrichtung der in der USA.-Patentschrift
2 4o2 o65 offenbarten Art geregelt werden kann, auf die wegen. vollständigerer Offenbarung
des Reglers und seiner Steuerung verwiesen sei. Die Einzelheiten des Reglers sind
nicht dargestellt, da dieses zum vollständigen Verständnis dieser Erfindung nicht
erforderlich erscheint, weil jeder Regler, der Flüssigkeit unter Druck auf eine
Seite des die Luftschraubensteigung ändernden Kolbens zur Änderung der Steigung
und Aufrechterhaltung mit im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit zuführt
und eine Vorrichtung umfaßt, durch die Flüssigkeit mit höherem Druck einer Seite
des Kolbens zugeführt werden kann, während die andere Seite mit einem Ablauf oder
verringertem Druck verbunden ist, die Arretierungen zufriedenstellend betätigen
würde, die den Gegenstand der Erfindung bilden.
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Die zur Erklärung der Erfindung verwendete Vorrichtung ist ähnlich
der in Fig.3 der USA.-Patentschrift 2 477 868 gezeigten Vorrichtung, bei der Flüssigkeit
der vorderen oder Außenbordseite des die Steigung ändernden Kolbens zugeführt wird,
um die Schraubensteigung zu vergrößern, und bei der Flüssigkeit unter Druck der
rückwärtigen oder Innenbordseite des die Steigung ändernden Kolbens zugeführt wird,um
die Steigung des Propellers zu verringern.
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Die in Fig. I dargestellte Luftschraube umfaßt eine auf einer Welle
12 (die ein Teil der Maschinenkurbelwelle oder eine getrennte Luftschraubenwelle
sein kann) befestigte Nabe IO, die in ihrer Stellung durch die üblichen Konusringe
14 und Haltemutter 16 gehalten wird. Die Nabe IO trägt mehrere Flügel 18, in der
dargestellten Ausführung drei, die zur Änderung der Steigung auf Lagern 2o in Nabenmuffen
22 montiert sind. Jeder Flügel 18 ist mit einem Zahnradsegment 24 versehen, das
mit einem gemeinsamen Zahnrad 26 kämmt, so daß alle Flügel zur Änderung ihrer Steigung
gleichzeitig gedreht werden. Das Zahnrad 26 wird durch eine Nockenscheibe 28 betätigt
und kann mit ihr aus einem Stück gefertigt sein; die Nockenscheibe 28 wird durch
die Betätigung der Nockenstößel 30 gedreht, die durch einen Kolben 32 bewegbar sind.
und sowohl mit dem Nocken 28 und einem feststehenden Nocken 34 zusammenarbeiten.
Eine genauere Beschreibung des Nockens, und der Nockenstößel findet man in der USA.-Patentschrift
2 I74 717 oder 2 280 713.
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Der Kolben 32 wird infolge Überwiegens von unter Druck befindlichem
Öl auf der einen oder anderen Seite in einem durch eine Haube 36 gebildeten Zylinder
vréschoben. Der Kolben 32 hat die Form einer Ringscheibe und gleitet in der Mitte
über eine Buchse 38, die weiter unten im einzelnen beschrieben wird. In der Darstellung
wird der Kolben 32 am Zylinder und an der Buchse durch Ringdichtungen abgedichtet
gezeigt. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß ein Überwiegen des Öldruckes
an irgendeiner Seite des Kolbens 32 den Kolben bewegt und eine Änderung in der Steigung
der Schraubenflügel verursacht.
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Öl wird zwischen einem Regler, der schematisch bei 4o gezeigt ist
und: zeitlich abhängig von der Luftschraube angetrieben wird, und dem Kolben 32
durch Leitungen 42 und 44 und Kanäle 46 und 48 geleitet. Der Regler wirkt dahin,
nach Wunsch den Druck in der einen Leitung zu erhöhen und in der anderen zu verringern,
.um den Kolben 32 zu bewegen und die Luftschraubensteigung zur Aufrechterhaltung
gleichbleibender Geschwindigkeit (Drehzahl) zu regeln. Das unter Druck befindliche
Öl im Kanal 48 findet seinen Weg durch den Kanal 50 und
das Rohr
I58 zum vorderen Ende des Kolbens. Wenn der Regler Flüssigkeit durch den Kanal 48
zum vorderen Ende des Kolbens fließen läßt, ist der Kanal 46 durch eine Leitung
58 mit einem Ablauf oder Sumpf 65 verbunden, so daß das an der Rückseite des Kolbens
befindliche Öl bei Bewegung des Kolbens entweichen kann.
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Um den Kolben nach außen zu bewegen, d. h. nach links laut Fig. I,
wird Öl unter Druck in den Kanal 46 hineingeführt und der Kanal 48 mit dem Sumpf
verbunden. Das unter Druck befindliche Ö1 bewegt sich durch den Kanal 46 und findet
seinen Weg zur Rückseite des Kolbens 32 durch die Leitung 58. Da die Vorderseite
des Kolbens dann mit dem Ablauf verbunden ist, wird der Kolben nach außen bewegt,
bis eine am Kolben 32 befestigte Buchse 66 die Anschläge 68 berührt.
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Jeder Anschlag 6& stellt eine Stange: dar, an deren einem Ende
ein Haken gebildet ist und die mittels eines Drehzapfens 98 am anderen Ende mit
der Buchse I68 gelenkig verbunden ist, die von der Haube 36 gehalten und auf dieser
einstellbar dadurch befestigt ist, daß sie auf die Buchse I7o geschraubt ist, welche
an der Haube befestigt ist. Ein Schnappring und Riegel I72 wird zur Sicherung der
Buchse I68 gegen Drehung in bezug auf die Haube verwendet. Jede gewünschte Anzahl
Anschläge kann verwendet werden; in der bevorzugten offenbarten Ausführungsform
sind drei Anschläge verwendet worden.
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Da die Buchse 66 am Kolben 32 befestigt ist, ist es offensichtlich,
daß die Steigungsstellung, bei der die Anschläge wirksam werden, durch die Längsstellung
der Anschläge 68 bestimmt wird. Diese Längsstellung kann durch das Schrauben der
Buchse I68, die die Anschläge 68 trägt, auf die oder aus der Buchse 170 eingestellt
werden, die ihrerseits gegen Drehung in der Haube 36 gesichert ist. Die Anschläge
68 werden in einer gestreckten oder aktiven Stellung durch einen Keilring oder Amboß
84 gehalten, der durch Federn 87 in eine stützende Stellung unter die oder innerhalb
der Anschläge 68 gedrückt wird. Eine Buchse I74, die über das Rohr I58 und innerhalb
des Keiles 84 gleiten kann, trägt einen Ansatz I75, der die Innenbordseite des Keiles
84 berühren kann. Ein Kolben 9o, der innerhalb ines am Außenbordende der Buchse
I68 gebildeten Zylinders gleiten kann, ist am Außembordende der Buchse 174 befestigt.
Die Buchse 174 wird gleitend in einer Platte I76 oder Querwand, die mit dem inneren
Ende der Buchse I68 einstöckig oder daran befestigt ist, unterstützt. Die Feder
86 wird zwischen der Platte I76 und der Mutter I78, die auf das Ende des Rohres
174 geschraubt ist, zusammengedrückt und drückt das Rohr und damit den Kolben 9o
nach innen, d. h. nach rechts: in Fig. I. Ein in dem äußeren Teil der Buchse I68
befestigter Stopfen I77 begrenzt eine Kammer 92 an der inneren Seite des Kolbens
9o. Eine in eine äußere Verlängerung des Kolbens 9o geschraubte Mutter I8I wirkt
als einstellbares Widerlager für die Feder I82. Ein auf dem Rohr I58 gleitend befestigtes
Ventil Ioo ist dem Druck unterworfen, der auf die Innenseite des Kolbens 32 einwirkt,
und wird, wenn dieser Druck einen bestimmten Wert übersteigt, gegen die Wirkung
der Feder I82 geöffnet, um die Öffnung Io8 mit dem Kanal I09 zwischen dem Rohr 158
und dem Rohr 174 zu verbinden, der seinerseits mit der Fläche an der Innenseite
des Kolbens 32 verbünden ist. Das unter Druck befindliche Öl, das durch den Durchlaß
58 dem Inneren der Buchse I68 und einwärts von Platte I76 zugeführt wird, wird durch
das Ventil Ioo, das durch die Feder I82 normalerweise in geschlossener Stellung
gehalten wird, daran gehindert, die Kammer 92 zu erreichen. Die Feder I82 ist stark
genug, das Öffnen des Ventils Ioo durch die von dem Regler gelieferten normalen
Arbeitsdruckunterschiede von 4,2 bis 8,4 kg/cm2 zwischen den gegenüberliegenden
Seiten des Kolbens 32 zu verhindern, doch. ist diese Feder schwach genug, zu ermöglichen,
daß ein Druckunterschied von ungefähr I7,5 kg/cm2 das Ventil Ioo öffnet. Falls der
übliche Hilfsmotor Io4 und die Pumpe Io6 des Reglersystems erregt werden, wird Öl
unter einem höheren Druck geliefert, als normalerweise vom Regler geliefert wird.
Dieser Druck beträgt mehr als I7,5 kg/cm2 Druckunterschied und kann bis zu 56 und
7o kg/cm2 betragen. Öl unter dem höheren Druck wird von dem Regler zum Durchlaß
58 geleitet und öffnet das Ventil Ioo. Sowie das Ventil Ioo geöffnet ist, zwingt
die dann ausgesetzte größere Fläche das Ventil sofort in seine äußerste Lage, wodurch
die Öffnung Io8 geöffnet wird und Öl :unter dem höheren Druck durch den Kanal IIo
zur Kammer 92 fließen kann. Die Wirkung der Hochdruckpumpe verbindet, wie in der
USA.-Patentschrift 2 4o2 o65 näher beschrieben, den gegenüberliegenden Kanal 48
mit dem Abfluß, wodurch der Druck auf der Außenseite des Kolbens 32 entlastet wird
und wodurch auch der Druck auf der äußeren Seite des Kolbens 9o entlastet wird.
Das Öffnen des Ventils Ioo läßt Flüssigkeit unter Druck zur inneren Stirnfläche
des Kolbens 9o und drückt damit diesen Kolben und das Rohr 174 und den Anschlag
175 nach außen, d.. h. nach links in Fig. 2,
gegen die Wirkung der Feder 86,
so da;B der Anschlag 175 mit der inneren Seite des Keiles 84 in Berührung kommt.
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Dauernde Druckanwendung auf die innere Seite des Kolbens 9o bewegt
den Keil 84 -nach außen, d. h. nach links in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, wo
die senkrechte Mittellinie des gekrümmten Teiles &5 dies Keiles 84 sich außerhalb
der .senkrechten Mittellinie 67 des gekrümmten Teiles 69 der Anschläge 68 befindet.
Die Flüssigkeit höheren Druckes, die durch den Durchlaß 58 geleitet wird, wirkt
auch auf die Innenseite des Kolbens 32, so daß, wenn der Keil sich in der letztbeschriebenen
Stellung befindet, der von dem Kolben 32 auf die. Buchse 66 ausgeübte Druck über
die Haken 96 eine Kraftkomponente auf die Anschläge 68 ergibt, welche beim Druck
auf den Keil 84 eine Kraftkomponente auf den. Keil 84 erzeugt, die diesen nach außen
gegen die WiTkung der Feder 87 drückt, wodurch ermöglicht wird, daß die Anschläge
68 nach unten und aus dem Wege der Buchse 66 gedrückt werden, so daß der Kolben
32
sich nach außen bewegen und die Steigung der Luftschraube auf
eine Steigung verringern kann, die niedriger ist als die durch den Anschlag 68 bestimmte,
und sogar in eine äußerste Stellung, die durch die Anschläge II2 bestimmt ist, wie
eingehender in der obererwähnten USA.-Patentschrift 2 I74 7I7 beschrieben ist.
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Die Relativstellung der Keile, welche diese einnehmen, wenn die Anschläge
fortgezogen sind und der Keil oder die Verriegelung 84 unter den Anschlägen 68 fortbewegt
worden ist, eist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Stellung wird die Feder 86 durch
den hydraulischen Druck, der auf die innere Stirnfläche des Kolbens 9o wirkt, zusammengedrückt
gehalten, und die Feder 87 wird durch den Keil 84 zusammengedrückt gehalten, der
seinerseits in der äußeren Stellung durch die zurückgezogenen Anschläge 68 gehalten
wird, die ihrerseits durch die Buchse 66 zurückgezogen gehalten werden.
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Um die Luftschraube nach deren Einstellung in umgekehrter Steigung
wieder zurückzudrehen, werden der Regler und die Hilfspumpe, wie in der USA.-Patentschrift
2 4o2 o65 beschrieben, so betätigt, daß sie den überwiegenden Druck im Kanal 48
und Durchlaß 5o zur äußeren Seite des Kolbens 32 führen unter gleichzeitiger Verbindung
der Innenseite des Kolbens 32 mit einem Ablauf oder Sumpf. Der Kolben 32 und mit
ihm die Buchse 66 werden dann nach rechts gedrückt, und der Kolben 9o wird gleichfalls
nach rechts gedrückt, wodurch die Feder 86 ebenso wie die Feder 87 den Keil oder
die Verriegelung 84 nach rechts drücken kann, womit die Anschläge 68 nach außen
gedrückt werden. Sowie die Oberfläche 94 der Buchse 66 nach der Innenseite des Hakens
96 des Anschlages 68 gegangen ist, werden die Anschläge durch die Wirkung des Keilringes
84 rund der Feder 87 nach außen gepreßt und auch durch die Wirkung der Zentrifugalkraft,
wenn die Luftschraube sich dreht. Wenn der Druck auf die Innenseite des Kolbens
herabgesetzt wird, wird das Ventil Ioo durch die Feder I82 geschlossen. Das Öl wird
aus der Kammer 92 durch die Feder 86 gedrückt und läuft durch die Durchlässe IIo
und Io8 entlang der Außenseite des Ventils. Ioo ab und durch die Durchlässe 114
in der entgegengestzten Seite des Kolbens 9o.
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Bevor die Buchse 66 nach innen ganz an den Anschlägen 68 vorbeigegangen
ist, nimmt die Vorrichtung die in Fig. 5 dargestellte Stellung ein, bei der die
Feder 86 den Anschlag I75 und den Kolben 9o nach rechts von der in Fig. 4 gezeigten
Stellung aus gedrückt hat. Die Stellung des Kolbens 9o in Fig. 5 ist durch Berührung
einer einen Teil des Rohres I74 bildenden Buchse I8o mit der Außenseite des Keiles
oder der Verriegelung 84 bestimmt, wobei das äußere Ende der Buchse I8o geschlitzt
ist, um Durchlässe IIo neben dem Kolben 9o vorzusehen. Weitere Bewegung des Kolbens
9o nach rechts unter der Einwirkung der Feder 86 wird verhindert, da die Buchse
66 die Anschläge 68 daran hindert, herauszuragen, und die Anschläge 68 den Keil
oder die Verriegelung 84 daran hindern, sich nach rechts zu bewegen, und der Keil
84 Bewegungen des Kolbens 9o durch die Buchse I8o verhindert. Bei dieser Stellung
der Teile hat sich jedoch der Anschlag 175 genügend nach rechts bewegt, so daß,
falls die Anschläge herausgeschoben würden, der Keil 84 durch die Feder 87 vollkommen
unter die Anschläge gedrückt werden könnte, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der
Anschlag 175 nimmt damit, in anderen Worten ausgedrückt, dieselbe Stellung in Fig.
5 ein, wo er durch die Buchse I8o eingestellt wird, wie er es in Fig.2 tut, wo er
im Begriff ist, die Verriegelung 84 unter den Anschlägen 68 fortzubewegen.
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Während sich die Buchse 66 nach rechts bewegt und die Oberfläche 94
der Buchse 66 sich in Linie mit dem Haken 96 befindet oder an diesem vorbeigeht,
drückt die Feder 87 den Keil 84 nach rechts und die Anschläge 68 nach außen in Wirkstellung.
Die Verriegelung 84 streckt die Anschläge 68 und bewegt sie in die Verriegelungsstellung
viel schneller, als es der Fall wäre, wenn alles Öl aus der Kammer 92 herausgedrückt
werden müßte, bevor die Verriegelung in die Verriegelungsstelung gedrückt werden
könnte. Diese schnelle Arbeitsweise des Keiles 84 verhindert wirksam eine die Steigung
verringernde Bewegung des Kolbens in dem Falle, daß der Regler oder irgendeine andere
Vorrichtung eine Verringerung der Steigung veranlassen wollte, bevor das Öl aus
der Kammer 92 abgelaufen ist.
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Wähnend die Vorrichtung unter vielen Umständen zufriedenstellend ohne
Buchse I8.o arbeitet, in welchem Falle sich der Kolben 9o in die äußerste Stellung
an der rechten Seite bewegen kann, selbst während der Keil 84 in seiner äußersten
linken Stellung ist, ist es unter gewissen Bedingungen, wie starken Vibrationen
und wenn die die Steigung der Luftschraube ändernde Vorrichtung auf die Anschläge
68 drückt, dem Kolben 32 möglich, durch die Buchse 66 die Verriegelung 84 unter
den Anschlägen 68 herauszudrücken und es der Luftschraube zu ermöglichen, sich zur
Stellung umgekehrter Steigung hin zu bewegen. Um diese ungewollte oder zufällige
Verdrehung zu vermeiden, ist die Buchse I8o hinzugefügt, welche, wie in Fig. I dargestellt,
durch die Feder 86 so eingestellt ist, daß sie die Verriegelung 8.4 in verriegelter
Stellung hält. Da die Feder 86 viel stärker ist als die Feder 87, kann sie die Verriegelung
in ihrer Stellung gegen jegliche Kraft halten, die durch das Regelöl des Reglers
auf den Kolben 32 angewandt werden kann. Man sieht also, daß durch die Schaffung
einer Verbindung mit totem Gang zwischen der Verriegelung 84 und dem Kolben 9o es
möglich ist, den Kolben 9o dazu zu verwenden, die Verriegelung 84 hydraulisch aus
der Verriegelungsstellung unter den Anschlägen 68 zu bewegen, und daß es möglich
ist, die Verriegelung 84 wieder in die Verriegelungsstellung zu bringen, ohne daß
de Notwendigkeit besteht, die hydraulische Flüssigkeit hinter dem Kolben 9o auslaufen
zu lassen. Es ist auch möglich, die den Kolben betätigende Feder 86 dazu zu benutzen,
die Verriegelung 84 in Verriegelungsstellung zu halten, nachdem man die hydraulische
Flüssigkeit
vor der Vorderfläche des Kolbens 9o hat auslaufen lassen.
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Sowie die Luftschraube in ihre normale Steigung zurückgebracht worden
ist, kann sie entweder von Hand' oder selbsttätig der Regelung des Reglers mit der
Gewißheit wieder zugeführt werden, daß die Steigung innerhalb des gewählten Bereiches
bleibt, bis sie zwangsweise aus diesem Bereich gezwungen wird. Wie in den USA.-Patentschriften
2 174 717 und 2 280 713 können die Nocken 28 und 34 mit Knien oder Krümmungen- an
ungefähr der normalen Stellung hoher Steigung oder niedriger Steigung vorgesehen
werden, wo die Neigung der Nockenscheibe plötzlich geändert wird, um die Länge der
Nocken zu verringern und auch schnelles Umkehren oder Einstellen in Segelstellung
vorzusehen. Diese Knie wirken unter gewissen Umständen als Anschläge, können aber
manchmal überlaufen werden. Bei den oben beschriebenen zwangläufigen mechanischen
Anschlägen ist der Bereich der Änderung der Steigung jedoch kraftschlüssig begrenzt.