Schaufelrad mit Einrichtung zur Verstellung der drehbaren Schaufeln. Die Ei,findunz; bezieht sich auf ein Schaufelra d mit Einrichtung zur Verstel lung der drehbaren Schaufeln, deren Achsen zur Radachse wenigstens annähernd parallel verlaufen, und bezweckt eine Vereinfachung (lerartiger Räder.
Bekanntlich ist nach hydraulischen (i ritiiclgeset.zen die richtige Relativbewegung drehbarer Schaufeln gegenüber dem Rad hörper dann erreicht, wenn die auf einer gedachten Mittelebene der Schaufeln in deren Drehachsen errichteten Normalen sich dau ernd in einem Punkt, dem Steuerzentrum, schneiden. Es sind verschiedene Steuerein richtungen bekannt geworden, mit denen sich dieses Gesetz erfüllen. lässt. Sie arbeiten mit einem materiellen oder ideellen Steuer zentrum, das beispielsweise im ersteren Fall Lenkern zur Führung dient, die mit den Schaufeln fest verbunden sind.
Der Nachteil der bisher bekannt gewor denen mechanischen Steuereinrichtungen be ruht in der Hauptsache darin, dass die durch das materielle Steuerzentrum hindurchge führten Lenkern oder die ein solches Steuer zentrum umgreifenden Kulissen in so viel verschiedenen Radialebenen übereinander angeordnet-sein müssen. wie Schaufeln vor handen sind. Diese Anordnung ergibt eine grosse Bauhöhe des mittleren Schaufelrad teils, sowie eine sehr ungünstige Beanspru chung des Steuerzentrums, das infolge der Etagenanordnung der verschiedenen Lenker beziehungsweise Kulissen als fliegender Zapfen oder Führungskörper ausgebildet sein muss.
Dieser Nachteil soll durch die Erfindung dadurch vermieden werden, dass mit einem zentrisch liegenden, zur Verstellung der Schaufeln aus ihrer Steigungs-Nullage je doch exzentrisch einstellbaren und mit dem Schaufelradkörper umlaufenden Teil für jede Schaufel eine Gleitstange gelenkig ver bunden ist, die mit einer die Gleitstange durch einen festen Punkt des Radkörpers führenden Geradführung versehen und zur Steuerung der Schaufel mit dieser verbunden ist.
Auf der Zeichnung sind Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die schematische Draufsicht der Steuereinrichtung eines Schaufelrades mit sechs Schaufeln, Fig. 2 einen Querschnitt der Einrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 -eine Draufsicht auf eine geänderte Steuereinrichtung, schematisch wie Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bewegung der Steuerteile einer Schaufel relativ zum Radkörper,
und Fig. 5 einen Querschnitt eines Schaufel rades mit elektrischem Antrieb.
Im Körper A des Schaufelrades sind auf einem Kreis in der Nähe des Umfanges die einzelnen Zapfen b1 der Schaufeln B in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. In der Mitte des Rades ist zur Bildung des be kannten Steuerzentrums ein Mittelteil C untergebracht, der drehbar auf einem Kugel zapfen<I>D</I> gelagert ist.
Der Kugelzapfen<I>D</I> ist in einem feststehenden Lager E gelagert und von aussen von Hand oder durch An triebsvorrichtungen so beweglich, dass er dem Mittelteil C in der Radialebene innert Gren zen beliebige exzentrische Lagen zu geben vermag. Mit dem Mittelteil C ist mittels Gelenke F für jede Schaufel B eine Gleit- stange G beweglich verbunden.
Jede der Stangen G ist durch eine am Radkörper -zl drehbar befestigte Geradführung H gerade geführt und an ihrem äussern Ende mittels eines Gelenkes g1 und einer Schubstange J mit der zugehörigen Schaufel B in der Weise verbunden, dass das äussere Ende der Stange J an einem Hebel b2 angelenkt ist, der am Schaufelzapfen hl befestigt ist.
Der Mittelteil C macht bei der Drehung des Schaufelrades in bekannter Weise dessen Bewegungen mit. Zur Verbindung zwischen Radkörper A und Mittelteil C ist ein Kupp lungshebel K vorgesehen, der mit dem Mittel teil fest verbunden ist und vom Radkörper aus durch eine Kulissenverbindung 7c1 mit- genommen wird. Die Beweglichkeit dieser Verbindung 7c1 muss. soweit reichen, dass die grössten erforderlichen Verschiebungen des Mittelteils C in exzentrische Lage möglich sind.
Gemäss Fig. 3 ist die Mitnahme des Mittelteils C ohne besonderen Kupplungs hebel gewährleistet. Hier ist eine der Gleit- stangen, nämlich die Stange GJ, mit dem Mittelteil C nicht gelenkig, sondern fest ver bunden und es wird über diese Stange durch Vermittlung der zugehörigen Schubstange J und des Schaufelhebels b' die dem Mittelteil C erforderliche Drehbewegung vom Radkör per A aus erteilt.
Die beiden beschriebenen Arten der Mit nahme des Mittelteils bringen es mit sich, dass die Bewegung des letzteren nicht mit konstanter, sondern mit schwankender Win kelgeschwindigkeit erfolgt. Natürlich ist es auch möglich, die Kupplung zwischen Rad körper und Mittelteil so auszubilden, dass beide Teile stets mit vollkommen gleicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen; doch würde hierdurch unnötigerweise eine ver wickelte Bauart entstehen, deren Aufwand zu den praktischen Vorteilen in keinem Ver hältnis steht.
Praktisch kann mit den be schriebenen Kupplungsvorrichtungen zwi schen Radkörper und Mittelteil vollkommen ausgekommen werden, wenn die Steuerteile der Schaufeln untereinander je nach ihrer Lage zur Kupplungsstange verschieden aus gebildet werden.
So sind die Längen der Schubstangen J etwas voneinander verschie den zu machen und die Geradführung H nicht auf einem Kreis um die Achse des Rad körpers anzuordnen, wie dies bei einer exak ten Kupplung auf konstante Winkelge schwindigkeit der Fall sein würde. Die Ab weichungen der genannten Grössen unterein ander sind rechnerisch und konstruktiv un schwer zu ermitteln, und es ergibt sich bei ihrer richtigen Bemessung eine so weit gehende Annäherung an die theoretisch exakten Verhältnisse, dass die letzteren prak tisch fast vollkommen erreicht werden.
Durch die beschriebene Bauart wird der bereits in der'Einleitung angedeutete Vorteil erreicht, dass die Angriffspunkte der Schub stangen J am Mittelteil C alle in ein und derselben Ebene liegen, was sowohl eine ge ringste Bauhöhe, als auch eine günstigste Beanspruchung des -Mittelteils bedingt. Die beschriebenen Steuereinrichtungen haben je doch auch noch den weiteren Vorzug, dass man je nach ihrer Ausbildung die Bewegung und den Ausschlag der Schaufeln in einer Weise verändern kann, wie dies mit den bis her bekannten mechanischen Steuereinrich tungen derartiger Schaufelräder nicht mög lich war.
Bei den bisher bekannten Einrichtungen war der Steuerlenker der Schaufel stets mit dem Steuerzentrum und an einem Endpunkt mit dem umlaufenden Radkörper gelenkig verbunden. Es war damit zwangläufig der Ausschlag der Schaufel proportional dem Ausschlag des Lenkers und die Schaufel er reichte ihren grössten Ausschlag genau in demselben Zeitpunkt wie der Lenker.
Kinematische Untersuchungen des gün stigsten Bewegungsverlaufes der Schaufeln ergeben, dass die beiden grössten Amplituden der Schaufel zeitlich um so rascher aufein- anderfolgen müssen, je grösser die Steigung des Schaufelrades ist. Die bisher bekannten Bauarten verursachten daher Schwierigkei ten, wenn die Schaufelräder für grössere Steigungen ausgeführt werden sollten, weil das ganze Steuergetriebe einschliesslich der Lenker für sehr rasch aufeinanderfolgende grösste Amplituden ausgebildet werden musste, wobei grosse Beschleunigungskräfte und ungünstige Hebelverhältnisse unver meidlich waren.
Bei der beschriebenen Bauart werden die Gleitstangen während der Verstellbewegung durch feste Punkte am Radkörper geführt, wodurch eine periodische Änderung des lber etzungsverhältnisses zwischen den Win- kelbewegungen der Stangen G und der Schaufelhebel V auftritt, und zwar in der Weise, dass die extremen Stellungen der Sohaufeln bei Steigungsvergrösserung zeit- lich rascher aufeinänderfolgen als die der Stangen G.
Anhand von Fig. 4 seien diese Verhältnisse erläutert. Die Inderung des Übersetzungsverhältnisses kommt dadurch zustande, dass die freie Länge l der Stange G sich periodisch so verändert, dass die Ge schwindigkeit des Gelenkes g1 in denjenigen Stellungen der Steuerteile besonders gross wird, welche zwischen den der kleinsten und der grössten Steigung der Schaufeln entspre chenden Stellungen liegen.
Diese Verhält nisse werden erreicht, wenn die Einrichtung so ausgebildet ist, dass bei zentrischer Lage des steuernden Mittelteils die Länge der Stange G durch die Geradführung H so ge teilt wird, dass die Entfernung zwischen der Achse des inneren Gelenkes F und dem Ge- radführungspunkt 1/2 bis 1/3 der gesamten Stangenlänge beträgt.
Der Radkörper A des Schaufelrades kann über ein Stirnräderpaar von einem konischen Ritzel, das in einen mit dem Rad körper verbundenen Zahnkranz eingreift, oder auf elektrischem Wege angetrieben wer den. Die elektrische Kraftübertragung bietet aber bei den auch als Voith-Schneider-Pro- peller bezeichneten Schaufelrädern ganz be sondere Vorteile und ist daher anhand der Fig. 5 näher beschrieben.
Der in Fig. 5 gezeigte Schnitt eines elek trisch angetriebenen Schaufelrades lässt die ausserordentlich einfache, übersichtliche und gedrungene Ausbildung bei elektrischem Antrieb erkennen. Die einfach schraffiert dargestellten Teile sind dabei feste, die kreuzweise schraffierten Teile umlaufende Teile.
Der Radkörper A besitzt keine eigent liche Welle, sondern läuft auf einem mit dem Radgehäuse L fest verbundenen Spur kranz L' und ist ausserdem durch ein Kugel lager M gelagert, das innerhalb des Radkör pers liegt. Der als Ring ausgebildete Läufer N des Antriebsmotors ist unmittelbar an den darunter liegenden Radkörper A ange flanscht und im Gegensatz zu der sonst üb lichen Anordnung bei Elektromotoren ausser- halb des Ständers 0 angeordnet. Der Stän der 0 ist in das Radgehäuse fest eingebaut.
Als Stromart kann sowohl Gleichstrom, als auch Drehstrom verwendet werden. Die Schaltung ist besonders einfach, da das Schaufelrad im Betrieb stets mit der glei chen Drehzahl umläuft.
Bei der beschriebenen Anordnung ist es möglich, den Spurkranz L' und die diesen mit dem Radgehäuse verbindenden Bauteile mit grossem Durchmesser auszubilden.
Paddle wheel with device for adjusting the rotating blades. The egg, findunz; relates to a Schaufelra d with a device for adjusting the rotatable blades, the axes of which are at least approximately parallel to the wheel axis, and aims to simplify (ler-like wheels.
As is well known, according to hydraulic (i ritiiclgeset.zen) the correct relative movement of rotatable blades with respect to the wheel body is achieved when the normals set up on an imaginary center plane of the blades in their axes of rotation intersect at one point, the control center. There are different control units directions have become known with which this law can be fulfilled. They work with a material or non-material control center, which, for example, in the former case is used for guidance that is firmly connected to the blades.
The disadvantage of the previously known mechanical control devices be based mainly on the fact that the links passed through the material control center or the scenes encompassing such a control center must be arranged one above the other in so many different radial planes. how shovels are available. This arrangement results in a large overall height of the middle paddle wheel, as well as a very unfavorable stress on the control center, which must be designed as a floating pin or guide body due to the tier arrangement of the various links or scenes.
This disadvantage is to be avoided by the invention in that with a centrally located, eccentrically adjustable for adjusting the blades from their pitch zero position and with the paddle wheel body revolving part for each blade a slide rod is articulated a related party, which is connected to a slide rod is provided through a fixed point of the wheel body leading straight guide and is connected to control the blade with this.
In the drawing, embodiment examples of the subject matter of the invention are Darge, namely: Fig. 1 is a schematic plan view of the control device of a paddle wheel with six blades, Fig. 2 is a cross section of the device according to Fig. 1, Fig. 3 - a plan view of a modified one Control device, schematically like Fig. 1, Fig. 4 a schematic representation of the movement of the control parts of a blade relative to the wheel body,
and Fig. 5 is a cross section of a paddle wheel with an electric drive.
In the body A of the bucket wheel, the individual pins b1 of the buckets B are rotatably mounted in a manner known per se on a circle near the circumference. In the middle of the wheel a central part C is housed to form the known control center, which is rotatably mounted on a ball pin <I> D </I>.
The ball stud <I> D </I> is mounted in a fixed bearing E and can be moved from the outside by hand or by drive devices so that it can give any eccentric positions to the center part C in the radial plane within limits. A sliding rod G for each blade B is movably connected to the middle part C by means of joints F.
Each of the rods G is guided straight through a straight guide H rotatably attached to the wheel body -zl and connected at its outer end to the associated blade B by means of a joint g1 and a push rod J in such a way that the outer end of the rod J is connected to a lever b2 is articulated, which is attached to the shovel pin hl.
The middle part C makes its movements with the rotation of the paddle wheel in a known manner. For the connection between the wheel body A and the middle part C, a coupling lever K is provided, which is firmly connected to the middle part and is taken along from the wheel body by a link connection 7c1. The mobility of this connection 7c1 must. to the extent that the greatest necessary displacements of the central part C in an eccentric position are possible.
According to Fig. 3, the entrainment of the middle part C is guaranteed without a special clutch lever. Here one of the sliding rods, namely the rod GJ, is not articulated with the central part C, but is firmly connected and the rotary movement required for the central part C is carried out by the wheel body via this rod through the intermediary of the associated push rod J and the blade lever b ' A issued.
The two described types of taking the middle part with it mean that the movement of the latter takes place not at a constant, but at a fluctuating angle speed. Of course, it is also possible to design the coupling between the wheel body and the middle part so that both parts always rotate at completely the same angular speed; but this would unnecessarily result in a ver wrapped design, the expense of which is in no relation to the practical advantages.
In practice, with the coupling devices described be between the wheel body and middle part can be completely managed if the control parts of the blades are formed differently from each other depending on their position on the coupling rod.
So the lengths of the push rods J are slightly different from each other and the linear guide H is not to be arranged on a circle around the axis of the wheel body, as would be the case with an exact coupling to constant Winkelge speed. It is not difficult to determine the deviations of the above-mentioned quantities mathematically and structurally, and if they are correctly measured, the theoretically exact proportions are so close that the latter are almost completely achieved in practice.
The described design achieves the advantage already indicated in the introduction that the points of application of the push rods J on the middle part C are all in one and the same plane, which requires both the lowest overall height and the most favorable stress on the middle part. The control devices described have, however, the further advantage that, depending on their design, the movement and deflection of the blades can be changed in a way that was not possible with the mechanical control devices of such paddle wheels known up to now.
In the previously known devices, the control link of the shovel was always articulated to the control center and at one end point to the rotating wheel body. The deflection of the shovel was inevitably proportional to the deflection of the handlebar and the shovel reached its greatest deflection at exactly the same time as the handlebar.
Kinematic investigations of the most favorable course of movement of the blades show that the two largest amplitudes of the blades must follow one another in time, the greater the pitch of the blade wheel. The previously known designs therefore caused difficulties when the paddle wheels were to be designed for steep gradients, because the entire control gear, including the link, had to be designed for very rapidly successive largest amplitudes, with high acceleration forces and unfavorable leverage ratios being inevitable.
In the design described, the slide rods are guided during the adjustment movement through fixed points on the wheel body, whereby a periodic change in the transmission ratio between the angular movements of the rods G and the blade lever V occurs, in such a way that the extreme positions of the blades if the gradient is increased, successive sequences are faster than those of the bars G.
These relationships are explained with reference to FIG. The change in the transmission ratio is due to the fact that the free length l of the rod G changes periodically so that the speed of the joint g1 is particularly high in those positions of the control parts which correspond to the smallest and the largest pitch of the blades Positions.
These ratios are achieved if the device is designed so that with the central position of the controlling middle part, the length of the rod G is divided by the straight guide H so that the distance between the axis of the inner joint F and the straight guide point 1 / 2 to 1/3 of the total rod length.
The wheel body A of the paddle wheel can be driven by a pair of spur gears from a conical pinion, which engages in a ring gear connected to the wheel body, or electrically. In the case of the paddle wheels, also referred to as Voith-Schneider propellers, the electrical power transmission offers very special advantages and is therefore described in more detail with reference to FIG.
The section of an electrically driven paddle wheel shown in Fig. 5 reveals the extremely simple, clear and compact design with an electric drive. The parts shown with single hatching are fixed parts, while the cross-hatched parts are circumferential parts.
The wheel body A has no actual shaft, but runs on a flange L 'firmly connected to the wheel housing L and is also supported by a ball bearing M, which is located within the Radkör pers. The rotor N of the drive motor, designed as a ring, is flanged directly to the wheel body A below it and, in contrast to the otherwise usual arrangement in electric motors, is arranged outside the stator 0. The stand 0 is built into the wheel housing.
Both direct current and three-phase current can be used as type of current. The circuit is particularly simple since the paddle wheel always rotates at the same speed during operation.
With the arrangement described it is possible to design the wheel flange L 'and the components connecting it to the wheel housing with a large diameter.