DE936002C

DE936002C - Detachable, rigid connection between machine parts, in particular for fastening rotatable blades on propeller turbines

Info

Publication number: DE936002C
Application number: DEA16616A
Authority: DE
Inventors: Nils Torsten Waendell
Original assignee: FINSHYTTANS BRUK AB
Current assignee: FINSHYTTANS BRUK AB
Priority date: 1951-10-05
Filing date: 1952-10-03
Publication date: 1955-12-01

Description

Lösbare, starre Verbindung zwischen Maschinenteilen, insbesondere zur Befestigung von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen Die Erfindung betrifft eine lösbare, formschlüssige Verbindung zwischen Maschinenteilen, wobei ein zylindrisch oder im wesentlichen zylindrisch ausgebildetes Zapfenorgan, das in zwei zu der Zylinderachse parallelen oder im wesentlichen parallelen Ebenen abgeflacht ist, in ein entsprechend ausgebildetes Hülsenorgan eingreift. Eine solche Verbindung ist besonders zur Befestigung von drehbaren Schaufeln an Propellerturbinen geeignet.Detachable, rigid connection between machine parts, in particular for attaching rotatable blades to propeller turbines The invention relates to a detachable, form-fitting connection between machine parts, one being cylindrical or a substantially cylindrically shaped pin member which is in two to the cylinder axis parallel or substantially parallel planes is flattened into a corresponding trained sleeve organ engages. Such a connection is particularly useful for fastening suitable for rotating blades on propeller turbines.

Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer gegen große, sowohl axiale als auch drehende Kräfte vollkommen genügenden Verriegelung eines zapfenförmigen Organs in einem hülsenförmigen Gegenorgan mit Hilfe von Vorrichtungen, die möglichst wenig den Biegungswiderstand des zapfenförmigen Organs einschränken, die wenig Raum beanspruchen und eine einfache Zusammensetzung und Zerlegung gestatten.The purpose of the invention is to create one against great, both axial as well as rotating forces completely sufficient locking of a peg-shaped Organ in a sleeve-shaped counter-organ with the help of devices that as possible little restrict the resistance to bending of the peg-shaped organ, which little space claim and allow easy assembly and disassembly.

Bei Propellerturbinen werden üblicherweise die auf die Schaufelbefestigungen wirkenden Fliehkräfte von dem Lagerzapfen zu einem gleichzeitig als Kurbel ausgebildeten, hülsenförmigen Teil übertragen. Dies geschieht entweder mit Hilfe einer innerhalb der Kurbel in eine Ringnut des Zapfens eingelegten Sicherungsscheibe oder mittels eines auf dem Zapfen angeschraubten Halteringes oder mittels lösbarer Bajonettverschlüsse od. dgl., die mit verschiedenartigen Verbindungen kombiniert sind, um die Drehkräfte aufnehmen zu können. Bei diesen Verbindungen hat es sich als schwierig erwiesen, eine Verbindung zu schaffen, die gleichzeitig niedrige Herstellungskosten, geringen Raumbedarf, besonders in der Zapfenrichtung, einen einfachen Einbau und Ausbau bei ausreichender Tragfähigkeit bietet.In the case of propeller turbines, those on the blade mountings are usually used acting centrifugal forces from the bearing journal to a simultaneously designed as a crank, transfer sleeve-shaped part. This is done either with the help of an inside the crank in an annular groove of the pin inserted lock washer or by means of a retaining ring screwed onto the pin or by means of detachable bayonet locks Od. The like., Which are combined with various connections to the rotational forces to be able to record. With these connections it has to be difficult proven to create a connection that, at the same time, has low manufacturing costs, low space requirements, especially in the pin direction, easy installation and Expansion with sufficient load-bearing capacity.

Bei den bekannten Verbindungen dieser Art besitzen sowohl der Zapfen als auch der hülsenförmige Teil Ringnuten, welche einander gegenüberliegen und ringförmige Bohrungen begrenzen, in welche biegsame Keile durch tangentiale Bohrungen eingetrieben sind, oder es sind Stifte in tangential zum Zapfen und Hülsenteil gebohrte Löcher eingeschlagen. Diese Konstruktionen haben gemeinsam, daß die Keile oder Stifte von Abscherkräften beansprucht werden, die in einem ringförmigen Schnitt wirken, der im ersteren Falle allerdings mit dem Längsschnitt des gebogenen Keilorgans zusammenfällt.In the known connections of this type, both have the pin as well as the sleeve-shaped part are annular grooves which are opposite to one another and are annular Limit holes into which flexible wedges are driven through tangential holes are, or they are pins in holes drilled tangentially to the pin and sleeve part struck. These constructions have in common that the wedges or pins of Shear forces are stressed, which act in an annular section, the in the former case, however, coincides with the longitudinal section of the curved wedge organ.

Die Verbindung gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß kegelige oder zylindrische Paßstifte zwischen dem Zapfenorgan und dem Hülsenorgan in entsprechend ausgebildete Bohrungen eingetrieben sind, deren Achsen in oder nahe den obenerwähnten Ebenen und mindestens annähernd senkrecht zur Achse des Zapfenorgans liegen. Mit dieser Ausbildung wird gegenüber Konstruktionen mit geraden Stiften und gebogener Abscherfläche erreicht, daß diese Fläche über einen großen Teil der Stiftlänge mit der Mittenebene der Stifte zusammenfällt und daß die Flächendrücke über diese Länge auf jede Stifthälfte gleichmäßig verteilt werden, wodurch demzufolge die wirksame Länge der Stifte vergrößert wird. Gleichzeitig wird ein einfacher Zusammen- und Auseinanderbau der Verbindung selbst dann erzielt, wenn der Raum begrenzt und die Verbindung nur von der einen Seite zugänglich ist, wie es bei Propellerturbinen der Fall ist. Mit der erfindungsgemäßen Verbindung werden auch Drehkräfte aufgenommen, und Drehmomente können zwischen dem Zapfen- und Hülsenorgan übertragen werden. Für die Aufnahme größerer Drehmomente und entsprechender Querkräfte, wie bei Propellerturbinen, sieht die Erfindung vor, die quer verlaufenden Axialsicherungsstifte mit vorzugsweise zwei zylindrischen oder kegeligen Stiften zu kombinieren, die in Bohrungen eingepaßt sind, deren Achsen parallel zur Achse des Zapfenorgans und in den zylindrischen Trennflächen zwischen dem Zapfen- und Hülsenorgan liegen. Um die Herstellungskosten herabzusetzen und Paßarbeiten bei dem Zusammenbau des Zapfen- und Hülsenorgans einzusparen, können diese Teile gemäß der Erfindung ohne gegenseitige Paßflächen, und zwar mit einem Spiel zwischen den zusammenwirkenden Flächen angeordnet werden, wobei der Zapfen, um beim Bearbeiten der Stiftbohrungen zuverlässig abgestützt zu sein und zwecks Aufnahme von Querkräften mit einer flachen Schulter ausgerüstet wird, die an der ebenen Außenseite der Kurbel anliegt und einen kurzen, zylindrischen Führungsteil erhält, der in eine entsprechende Ausdrehung in der Kurbel- paßt.The connection according to the invention is characterized in that conical or cylindrical dowel pins between the pin member and the sleeve member are driven into appropriately designed bores, the axes of which are in or near the above-mentioned planes and at least approximately perpendicular to the axis of the pin organ lie. This training is compared to constructions with straight pins and curved shear surface achieves that this surface over a large part of the Pin length coincides with the mid-plane of the pins and that the surface pressures be evenly distributed over this length on each half of the pen, which consequently the effective length of the pins is increased. At the same time, a simple collation and disassembly of the connection is achieved even when space is limited and the connection is only accessible from one side, as is the case with propeller turbines the case is. With the connection according to the invention, torsional forces are also absorbed, and torques can be transmitted between the pin and sleeve members. For the absorption of larger torques and corresponding lateral forces, such as with propeller turbines, the invention provides the transverse axial locking pins with preferably combine two cylindrical or tapered pins that fitted into bores are whose axes are parallel to the axis of the pin member and in the cylindrical Separation surfaces lie between the pin and sleeve organ. To the manufacturing cost reduce and save fitting work in the assembly of the pin and sleeve organ, can these parts according to the invention without mutual mating surfaces, namely with a game between the cooperating surfaces are arranged, wherein the Pin in order to be reliably supported when machining the pin bores and is equipped with a flat shoulder for the purpose of absorbing transverse forces, which on the flat outside of the crank and a short, cylindrical guide part which fits into a corresponding recess in the crank.

Eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ihre Verwendung zur Befestigung von drehbaren Schaufeln von Propellerturbinen gezeigt ist; wird in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig. I einen Axialschnitt durch eine Laufradnabe mit einer Schaufelbefestigung, Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. I, Fig.3 eine teils geschnittene Endansicht einer -Schaufel vom Wurzelende her gesehen, Fig. 4 eine Endansicht derselben Schaufel in einer anderen Lage, Fig. 5 und 6 schaubildliche Ansichten einer zu einem Hülsenorgan ausgebildeten Schaufelkurbel und eines entsprechenden Zapfenorgans, das am Ende einer Schaufel ausgebildet ist.An embodiment of the invention in which its use for Attachment of rotatable blades of propeller turbines is shown; is in the Drawing illustrates. It shows Fig. I an axial section through an impeller hub with a blade attachment, FIG. 2 a cross section through FIG. I, FIG. 3 a partially sectioned end view of a blade seen from the root end, FIG. 4 an end view of the same blade in a different position, FIGS. 5 and 6 diagrammatic Views of a shovel crank designed to form a sleeve element and a corresponding one Pin organ which is formed at the end of a shovel.

In der Zeichnung bezeichnet I eine Schaufel, die mit einer Nabenscheibe 2 und einem Lagerzapfen 3 versehen ist. Die Schaufel ist an einem Nabenkörper 4 in Lagern 5 und 6 gelagert, wobei der Zapfen vorzugsweise senkrecht zu der Längsachse A-A der Nabe steht (Fig. I). Am Zapfen 3 ist mittels der Verbindung gemäß der Erfindung eine Kurbel 7 befestigt, die mit einem Gelenkstück 8 verbunden ist, das z. B. von einem hydraulischen Servomotor (nicht gezeigt) betätigt wird, der die Einstellung der Schaufel steuert. Die Kurbel 7 überträgt nicht nur die Steuerbewegung auf den Schaufelzapfen 3, sondern sie dient auch dazu, die auf die Schaufel wirkende Fliehkraft auf den Nabenkörper 4 zu übertragen. Zu dem letztgenannten Zweck ist die Außenseite der Kurbel 7 als Lagerfläche ausgeführt, welche gegen eine entsprechende Lagerstelle g in der Außenwand des Nabenkörpers anliegt.In the drawing, I denotes a blade with a hub disk 2 and a bearing pin 3 is provided. The blade is on a hub body 4 stored in bearings 5 and 6, with the pin preferably perpendicular to the longitudinal axis A-A of the hub is (Fig. I). On the pin 3 is by means of the connection according to the invention a crank 7 attached, which is connected to a joint piece 8, the z. B. from a hydraulic servomotor (not shown) is actuated which makes the adjustment the shovel steers. The crank 7 not only transmits the control movement to the Shovel pin 3, but it also serves to reduce the centrifugal force acting on the shovel to be transferred to the hub body 4. The outside is for the latter purpose the crank 7 designed as a bearing surface, which against a corresponding bearing point g rests in the outer wall of the hub body.

Die Verbindung zwischen dem Schaufelzapfen 3 und der Kurbel? soll neben der Zentrierung und Festlegung dieser Teile auch sowohl Drehmomente als auch Quer- und Axialkräfte zwischen den genannten Elementen übertragen. Da die auf die Schaufel wirkende Fliehkraft sehr groß werden kann, muß die axiale Verriegelung zwischen dem Schaufelzapfen 3 und der Kurbel ? kräftig bemessen sein. Gleichzeitig darf nicht die Verriegelungsvorrichtung den Widerstand des Zapfens 3 gegen die häufig sehr großen Biegungsbeanspruchungen durch die auf das Schaufelblatt wirkenden hydraulischen Kräfte herabsetzen.The connection between the shovel pin 3 and the crank? target in addition to the centering and fixing of these parts, both torques and Transverse and axial forces are transmitted between the elements mentioned. Since the The centrifugal force acting on the blade can become very large, the axial locking must be used between the shovel pin 3 and the crank? be strong. Simultaneously must not the locking device the resistance of the pin 3 against the frequent very high bending stresses due to the hydraulic forces acting on the blade Reduce forces.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform erhält man die erforderliche Verriegelung zwischen Schaufelzapfen und Kurbel in der Weise, daß der Kurbelsitz des Schaufelzapfens 3 zwischen den Lagerstellen 5 und 6 als ein Zylinder ausgebildet ist, der in zwei zu der Zapfenachse parallelen Ebenen Io abgeflacht ist, und daß das Zapfenloch der Kurbel 7 eine dazu passende Form hat und daß zwei kegelige Stifte II zwischen der Kurbel 7 und dem Schaufelzapfen 3 in entsprechend ausgebildete Löcher 12 eingetrieben sind, deren Achsen in jeder der Ebenen Io liegen und die Zapfenachse rechtwinklig kreuzen. Da die Stifte II mit einem großen Teil ihrer Länge mit der einen längs verlaufenden Hälfte in dem Schaufelzapfen 3 und mit der anderen in der Kurbel ? liegen, wird erreicht, daß große Axiallräfte mit mäßigen Scherbeanspruchungen und Flächendrücken übertragen werden können. Indem die Ebenen =o und die Stiftlöcher 12 parallel zu der Hauptrichtung der resultierenden Kraft auf das Schaufelblatt gelegt sind, wird erreicht, daß die Verminderung des Biegungswiderstandes des Zapfens 3 sehr klein gehalten wird (Fig. 3). Mit dieser Richtung der Stifte =i wird auch erreicht, daß diese von der offenen Seite des Nabenkörpers beim Eintreiben oder Herausziehen leicht zugänglich sind.According to the embodiment shown, the required locking is obtained between the shovel pin and crank in such a way that the crank seat of the shovel pin 3 is formed between the bearings 5 and 6 as a cylinder, which in two to the tenon axis parallel planes Io is flattened, and that the mortise of the Crank 7 has a matching shape and that two tapered pins II between the The crank 7 and the shovel pin 3 are driven into correspondingly designed holes 12 The axes of which lie in each of the planes Io and the axis of the journal at right angles cross. Since the pins II with a large part of their length with the one lengthways running half in the shovel journal 3 and with the other in the crank? are, it is achieved that large axial forces with moderate shear stresses and Surface pressures can be transferred. By making the levels = o and the pin holes 12 parallel to the main direction of the resulting force on the airfoil are placed, it is achieved that the reduction of the bending resistance of the pin 3 is kept very small (Fig. 3). With this direction the pins = i will also achieved that this from the open side of the hub body at Easily accessible for driving in or pulling out.

Um Querkräfte zwischen der Kurbel 7 und dem Schaufelzapfen 3 zu übertragen und um die Kurbel in der richtigen Lage bei der Bearbeitung der Stiftlöcher I2 und weiterer, im folgenden beschriebener Stiftlöcher I7 festzuhalten, sind auf dem Schaufelzapfen 3 ein Ansatz I3, gegen welche die Außenseite der Kurbel angepreßt wird, und ein kurzer, zylindrischer Führungsteil 14 angeordnet, um welchen eine kurze, ausgedrehte Führung I5 in der Außenseite der Kurbel paßt. Diese Ausführung gestattet, daß das Loch in der Kurbel 7, abgesehen von der kurzen, zylindrischen Führung I5, nicht auf eine genaue Passung gegenüber dem Kurbelsitz des Schaufelzapfens 3 bearbeitet werden muß, was auch die Zusammensetzung und Zerlegung der Schaufelbefestigung erleichtert.In order to transmit transverse forces between the crank 7 and the shovel journal 3 and to keep the crank in the correct position when machining the pin holes I2 and further pin holes I7, described below, are to be held on the shovel journal 3 an approach I3, against which the outside of the crank is pressed, and a short, cylindrical guide part 14 arranged around which a short, twisted Guide I5 fits in the outside of the crank. This implementation allows the Hole in the crank 7, apart from the short, cylindrical guide I5, not machined to a precise fit with respect to the crank seat of the shovel pin 3 must be, which also facilitates the assembly and disassembly of the blade attachment.

Da das für die Verstellung der Schaufel erforderliche Drehmoment meistens so groß ist, daß die quergestellten Axialverriegelungsstifte nicht allein dasselbe übertragen können, sind zwei Kegelstifte I6, mit dem dünnen Ende der Schaufel zugekehrt, in entsprechend ausgebildete Löcher I7 eingelegt, die vom Zapfenende parallel zu der Zapfenachse gebohrt und mit ihren Achsen in den zylindrischen Berührungsflächen zwischen dem Schaufelzapfen 3 und der Kurbel 7 zwischen den Axialverriegelungsstiften gelegen sind. Die Stifte 16 können mit mäßigen Beanspruchungen große Drehmomente und entsprechende Querkräfte zwischen der Kurbel 7 und dem Schaufelzapfen 3 übertragen.Since the torque required to adjust the blade is mostly is so large that the transverse axial locking pins are not alone the same thing two tapered pins I6, with the thin end facing the shovel, inserted into correspondingly designed holes I7, which are parallel to the pin end drilled along the pin axis and with their axes in the cylindrical contact surfaces between the bucket pin 3 and the crank 7 between the axial locking pins are located. The pins 16 can with moderate stresses large torques and transmit corresponding transverse forces between the crank 7 and the shovel journal 3.

Eine Schaufelbefestigung der beschriebenen und gezeigten Art gestattet auch ein einfaches Einsetzen und Herausnehmen der Schaufel. Beim Einsetzen wird die Kurbel 7 mit in die Lochhälften eingelegten kegeligen Drehverriegelungsstiften I6 in den Nabenkörper 4 eingeführt, wonach der Zapfen 3 der Schaufel durch die äußere Lagerstelle 6 und ferner in das Loch der Kurbel eingebracht wird, wobei die Stifte 16 in die Lochhälften des Zapfens 3 eingreifen. Schließlich wird der Führungsteil 14 des Zapfens 3 in die kurze Führung I5 der Kurbel hineingepreßt, so daß die flache Seite I3 des Ansatzes gegen die Außenseite der Kurbel zum Anliegen kommt. Bei dieser letzten Phase der Einpressung des Zapfens stützt sich die Kurbel 7 gegen das Außenende des inneren Lagers 5. Hiernach können die Axialverriegelungsstifte II in ihre Löcher I2 von der offenen Unterseite des Nabenkörpers 4 eingetrieben werden. Bei der Herausnahme der Schaufel werden zuerst die Stifte II mittels einer Herausziehschraube (nicht gezeigt) herausgezogen, die in Gewindelöcher in den dicken Enden der Stifte eingeschraubt wird, wonach man in gleicher Weise, aber umgekehrt wie bei der -Zusammensetzung verfährt.A blade attachment of the type described and shown is permitted also easy insertion and removal of the shovel. When inserting the crank 7 with tapered rotary locking pins inserted into the hole halves I6 inserted into the hub body 4, after which the pin 3 of the blade through the outer Bearing 6 and is also introduced into the hole of the crank, the pins 16 engage in the hole halves of the pin 3. Finally, the leadership part 14 of the pin 3 pressed into the short guide I5 of the crank, so that the flat Side I3 of the approach comes to rest against the outside of the crank. At this In the last phase of the pressing-in of the pin, the crank 7 is supported against the outer end of the inner bearing 5. The axial locking pins II can then be inserted into their holes I2 are driven from the open underside of the hub body 4. When taking it out of the shovel, the pins II are first removed using an extraction screw (not shown) that screwed into threaded holes in the thick ends of the pins after which one works in the same way but in reverse as with the -composition moves.

Es soll hervorgehoben werden, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht auf die Verwendung bei Schaufelbefestigungen beschränkt ist, sondern daß sie mit großem Vorteil für Zwecke verwendet werden kann, wo gleichartige Probleme vorliegen. Die Stifte II und I6, obwohl am zweckmäßigsten kegelig oder zylindrisch, können eine andere Form, z. B. viereckigen Querschnitt haben, wobei die zusammenwirkenden Löcher entsprechend ausgestaltet werden.It should be emphasized that the device according to the invention is not limited to use in blade mountings, but that they can be used to great advantage for purposes where there are similar problems. Pins II and I6, although most conveniently tapered or cylindrical, can another shape, e.g. B. have a square cross-section, the interacting Holes are designed accordingly.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Detachable form-fitting connection between machine parts, wherein a cylindrical or substantially cylindrical pin organ, that in two planes parallel or substantially parallel to the cylinder axis is flattened, engages in a correspondingly designed sleeve member, thereby characterized in that tapered or cylindrical dowel pins (II) between the pin member (3) and the sleeve member (7) driven into correspondingly designed bores (I2) are whose axes are in or near the above-mentioned planes (Io) and at least approximately are perpendicular to the axis of the journal member (3).

2. Compound according to claim I, characterized in that the perpendicular or substantially perpendicular to the pin axis running holes (I2) are placed so that the inner half of the holes or the pins driven into the bores (ii) on most of them Length in the pin organ (3) and the outer half over its entire length in the sleeve organ (7) lies.

3. A compound according to claim i or 2, characterized in that for the purpose Transmission of larger torques and corresponding transverse forces conical or cylindrical pins (16) are inserted into axial bores (17), the axes of which are in the cylindrical boundary surfaces between the pin member and the sleeve member lie. q ..

A compound according to claim i or the following, preferably a connection between a bearing journal of a rotary blade for a propeller turbine, propeller pump, propeller or the like and a crank to transmit some of the centrifugal forces from the shovel, partly by rotary movements on the shovel, characterized in that in place a precise fit between the cooperating surfaces of the pin and the Crank in a manner known per se, the pin (3) has a flat shoulder (13) which against the flat outside of the crank and then a short cylindrical one Guide (1 ¢) has a corresponding short recess (15) in the crank fits.

Cited publications: German Patent Specifications No. 671341, 703 o82; French Patent No. 553,961; Daughtermann: "The machine elements",

6th edition, Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg, 1951, p. 103, fig. 177.