<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bewegung der drehbaren Schaufeln an Schaufelrädern, deren Schaufelachsen zur Radachse ganz oder annähernd parallel verlaufen, und bezwekt eine Vereinfachung der zur Steuerung der Schaufeln derartiger Räder erforderlichen Vorrichtung.
Bekanntlich ist nach hydraulischen Grundgesetzen die richtige Relativbewegung solcher Schaufeln gegenüber dem Radkörper dann erreicht, wenn die Geraden, die von den Drehachsen der Schaufeln senkrecht zu einer gedachten Schaufelmittelebene gezogen werden, sieh immer in einem im Raum festliegenden Punkt, der Steuerzentrum genannt werden soll, schneiden. Es sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, mit denen sich dieses Bewegungsgesetz erfüllen lässt. Sie arbeiten mit einem materiellen oder ideellen Steuerzentrum, das beispielsweise im ersteren Fall Lenkern zur Führung dienen kann, die mit den Schaufeln fest verbunden sind.
Der Nachteil der bisher bekanntgewordenen mechanischen Steuervorrichtungen beruht in der Hauptsache darin, dass die durch das materiell Steuerzentrum hindurchgeführten Lenker oder die ein solches Steuerzentrum umgreifenden Kulissen in so viel verschiedenen Radialebenen übereinander angeordnet sein müssen, wie Schaufeln vorhanden sind. Diese Anordnung ergibt eine grosse Bauhöhe des mittleren Schaufelradteiles sowie eine sehr ungünstige Beanspruchung des Steuerzentrum, das infolge der Etagenanordnung der verschiedenen Lenker bzw. Kulissen als fliegender Zapfen oder Führungkörper ausgebildet werden muss.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden, dass mit einem bei der Schaufelsteigung Null zentrisch liegenden, jedoch exzentrisch einstellbaren und mit dem Schaufelrad umlaufenden Teil für jede Schaufel je eine Stange gelenkig verbunden ist, die mit einer Geradführung versehen ist, deren geradgeführter Punkt auf dem Rad festliegt und von der die Winkelbewegung der Schaufeln abgeleitet ist.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung eines Schaufelrades mit sechs Schaufeln in Draufsicht, Fig. 2 einen Aufriss zu Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine geänderte Steuervorrichtung ähnlich der nach Fig. 1 und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bewegung eines Schaufelantriebes relativ zum Radkörper.
Im Körper des Schaufelrades A sind auf einem Kreis in der Nähe des Umfanges die einzelnen Zapfen bl der Schaufeln B in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. In der Mitte des Rades ist der ebenfalls in bekannter Weise als Steuerzentrum ausgebildete Mittelteil C untergebracht, der drehbar auf einem Kugelzapfen D gelagert ist. Der Kugelzapfen D ist in einem feststehenden Lager E gelagert und von aussen von Hand oder durch Regelvorrichtungen so beweglich, dass er dem Steuerzentrum G in der Radialebene nach beiden Dimensionen dieser Ebene beliebige Lagen zu geben vermag. Mit dem Steuerzentrum C ist mittels Gelenken F für jede Schaufel B eine Gleitstange G beweglich verbunden.
Jede der Stangen G ist durch einen am Radkörper A befestigten Gleitstein H gerade geführt und an ihrem äusseren Ende mittels eines Gelenkes gl 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 bl befestigt ist.
Das das Steuerzentrum bildende Mittelstück C macht bei der Drehung des Schaufelrades in bekannter Weise dessen Bewegung mit. Zur Verbindung zwischen Radkörpern und Steuerzentrum a ist ein Kupplungshebel K vorgesehen, der mit dem Steuerzentrum C fest verbunden ist und vom Rad-
<Desc/Clms Page number 2>
körper A aus durch eine Kulissenverbindung kl mitgenommen wird. Die Beweglichkeit dieser Kulisse kl muss so weit reichen, dass die grössten erforderlichen Verschiebungen des Steuerzentrum 0 nach beiden Dimensionen seiner Axialebene möglich sind.
Gemäss Fig. 3 ist eine Anordnung getroffen, welche die Mitnahme des Steuerzentrum C ohne Benutzung eines besonderen Kuppelhebels gestattet. Hier ist eine der Gleitstangen, nämlich G2, mit dem Steuerzentrum C nicht gelenkig, sondern fest verbunden, und es wird über diese Stange durch Vermittlung der zugehörigen Schubstange J und des Schaufelhebels b2 die für das Steuerzentrum C erforderliche Drehbewegung vom Radkörper A aus erteilt.
Diese beiden Arten der Mitnahme des Steuerzentrum bringen es mit sich, dass die Bewegung des letzteren nicht mit konstanter, sondern mit schwankender Winkelgeschwindigkeit erfolgt. Natürlich ist es auch möglich, die Kupplung zwischen Radkörper und Steuerzentrum so auszubilden, dass beide Teile stets mit vollkommen gleicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen, doch würde hiedurch eine unnötigerweise verwickelte Bauart entstehen, deren Aufwand zu den praktischen Vorteilen in keinem Verhältnis steht. Praktisch ist mit diesen Kuppelvorriehtungen zwischen Radkörper und Steuerzentrum vollkommen auszukommen ; selbstverständlich ergeben sich hiebei gewisse Abweichungen der Antriebsteile untereinander je nach ihrer Lage zur Kuppelstange.
Die Längen der Schubstangen J werden etwas voneinander verschieden, und die Gleitsteine H liegen nicht auf einem Kreis um die Achse des Radkörpers, wie dies bei einer exakten Kupplung auf konstante Winkelgeschwindigkeit der Fall sein würde. Die Abweichung der genannten Grössen untereinander sind jedoch rechnerisch und konstruktiv unschwer zu ermitteln, und es ergibt sich bei ihrer richtigen Bemessung eine so weitgehende Annäherung an die theoretisch exakten Verhältnisse, dass die letzteren praktisch fast vollkommen erreicht werden.
Durch diese Bauart werden die bereits in der Einleitung angedeuteten Vorteile erreicht, so in erster Linie, dass die Angriffspunkte der Schubstangen J am Steuerzentrum 0 alle in ein und derselben Ebene liegen können, so dass sowohl die geringste Bauhöhe als auch die günstigste Beanspruchung des Steuerzentrum selbst erreicht wird. Diese Antriebsanordnung hat jedoch auch noch weitere Vorzüge, die darauf hinauslaufen, dass man mit ihrer Hilfe die Bewegung und den Ausschlag der Schaufeln in einer Weise beeinflussen kann, wie dies mit den bisher bekannten mechanischen Steuervorrichtungen derartiger Schaufelräder nicht möglich war.
Bei den bisher bekannten Vorrichtungen war die Lenkerführung stets mit dem Steuerzentrum fest verbunden, und ein Endpunkt des Lenkers war mit dem umlaufenden Radkörper gelenkig verbunden.
Es war damit zwangläufig immer der Ausschlag der Schaufel proportional dem Ausschlag des Lenkers, und die Schaufel erreichte ihren grössten Ausschlag genau in demselben Zeitpunkt wie der Lenker.
Kinematische Untersuchungen des Bewegungsgesetzes ergeben, dass die beiden grössten Amplituden der Schaufel zeitlich um so rascher aufeinanderfolgen müssen, je grösser die Steigung des Schaufelrades gemacht werden soll. Die bisher bekannten Ausführungen verursachten daher Schwierigkeiten, wenn die Schaufelräder für grössere Steigungen ausgeführt werden sollten, weil das ganze Getriebe einschliesslich des Lenkers für sehr rasch aufeinanderfolgende grösste Amplituden ausgebildet werden musste, wobei grosse Beschleunigungskräfte und ungünstige Hebelverhältnisse unvermeidlich waren.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung liegt die Lenkerführung drehbar am Radkörper fest, wodurch eine periodische Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen den Winkelbewegungen der Stange G und des Schaufelhebels'b2 auftritt, u. zw. in der Weise, dass die Stellungen der Schaufel bei grösstem Ausschlag zeitlich rascher aufeinanderfolgen als die der Stange G.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung dieser Verhältnisse. Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses kommt dadurch zustande, dass die freie Länge I der Stange G sich periodisch so verändert, dass die Geschwindigkeit des Gelenkes gl in denjenigen Stellungen des Getriebes besonders gross wird, welche zeitlich zwischen den rasch aufeinanderfolgenden grössten Amplituden liegen. Diese Verhältnisse werden erreicht, wenn das Getriebe so ausgelegt wird, dass bei zentriseher Lage des steuernden Mittelteils die Länge der Stange G durch die Geradführung so geteilt wird, dass die Entfernung zwischen der Achse des inneren Gelenkes F und der Lenkerführung H die Hälfte bis ein Drittel der gesamten Stangenlänge beträgt.
Gegenüber der bisher üblichen Anordnung des mechanischen Schiffsantriebes, bei dem die Antriebsmaschine ein schnellaufender Motor mit waagrechter Welle ist, der über eine in der Längsrichtung des Schiffes liegende Wellenleitung mit dem Propeller mit stehender Achse verbunden ist, und die Welle - zumeist über ein Stirnräderpaar-ein konisches Ritzel treibt, das in einen mit dem Propellerlaufrad verbundenen Zahnkranz eingreift, bietet die erfindungsgemässe Anordnung für elektrischen Antrieb besondere Vorteile. Auch für unmittelbar elektrischen Antrieb des Schaufelrades bringt die Erfindung ihren Vorteil voll zur Geltung.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
The invention relates to a device for moving the rotatable blades on blade wheels, the blade axes of which are wholly or approximately parallel to the wheel axis, and aims to simplify the device required for controlling the blades of such wheels.
As is known, according to the basic hydraulic laws, the correct relative movement of such blades with respect to the wheel body is achieved when the straight lines drawn by the axes of rotation of the blades perpendicular to an imaginary blade center plane always intersect at a point fixed in space, which is to be called the control center . Various devices have become known with which this law of motion can be fulfilled. You work with a material or ideal control center, which, for example, in the former case, can be used for guidance that is firmly connected to the blades.
The disadvantage of the previously known mechanical control devices is based mainly on the fact that the control rods passed through the material control center or the scenes encompassing such a control center must be arranged one above the other in as many different radial planes as there are blades. This arrangement results in a large overall height of the middle paddle wheel part and a very unfavorable stress on the control center, which has to be designed as a floating pin or guide body due to the tier arrangement of the various links or scenes.
These disadvantages are avoided by the invention in that a rod is articulated for each blade with a centrally located at the blade pitch zero, but eccentrically adjustable and revolving with the blade wheel, which rod is provided with a straight guide whose straight point on the Wheel is fixed and from which the angular movement of the blades is derived.
In the drawing, an embodiment of the subject invention is shown, u. Between FIG. 1 shows the schematic representation of a paddle wheel with six blades in plan view, FIG. 2 shows an elevation of FIG. 1, FIG. 3 shows a plan view of a modified control device similar to that according to FIG. 1 and FIG. 4 shows a schematic representation of FIG Movement of a blade drive relative to the wheel body.
In the body of the paddle wheel A, the individual pins B1 of the blades B are rotatably mounted in a manner known per se on a circle in the vicinity of the circumference. In the middle of the wheel, the central part C, which is also designed in a known manner as a control center and is rotatably mounted on a ball pivot D, is accommodated. The ball stud D is mounted in a fixed bearing E and can be moved from the outside by hand or by regulating devices so that it can give the control center G any position in the radial plane in both dimensions of this plane. A slide rod G is movably connected to the control center C by means of joints F for each blade B.
Each of the rods G is guided straight through a sliding block H attached to the wheel body A and connected at its outer end to the associated shovel B by means of a joint gl and a push rod J in such a way that the outer end of the rod J is hinged to a lever b2 which is attached to the bucket pin bl.
The center piece C forming the control center takes part in the rotation of the paddle wheel in a known manner. For the connection between the wheel bodies and control center a, a clutch lever K is provided, which is firmly connected to the control center C and
<Desc / Clms Page number 2>
body A is taken along by a link connection kl. The mobility of this backdrop kl must extend so far that the greatest necessary displacements of the control center 0 are possible in both dimensions of its axial plane.
According to FIG. 3, an arrangement is made which allows the control center C to be taken along without using a special coupling lever. Here one of the sliding rods, namely G2, is not articulated but firmly connected to the control center C, and the rotary movement required for the control center C is issued from the wheel body A via this rod through the intermediary of the associated push rod J and the paddle lever b2.
These two types of entrainment of the control center mean that the movement of the latter does not take place with a constant, but with a fluctuating angular velocity. Of course, it is also possible to design the coupling between the wheel center and the control center in such a way that both parts always rotate at exactly the same angular speed, but this would result in an unnecessarily complicated design, the effort of which is out of all proportion to the practical advantages. In practice, these Kuppelvorriehtungen between wheel body and control center get along perfectly; Of course, there are certain deviations between the drive parts depending on their position in relation to the coupling rod.
The lengths of the push rods J become slightly different from one another, and the sliding blocks H do not lie on a circle around the axis of the wheel body, as would be the case with an exact coupling at constant angular speed. However, the deviation of the named sizes from one another is not difficult to determine arithmetically and structurally, and if they are correctly dimensioned, the theoretically exact ratios are so close that the latter are practically almost completely achieved.
This design achieves the advantages already indicated in the introduction, so primarily that the points of application of the push rods J on the control center 0 can all be in one and the same plane, so that both the lowest overall height and the most favorable stress on the control center itself is achieved. This drive arrangement also has other advantages, however, which amount to the fact that it can be used to influence the movement and deflection of the blades in a manner that was not possible with the previously known mechanical control devices of such blade wheels.
In the previously known devices, the guide rail was always firmly connected to the control center, and one end point of the handlebar was articulated to the rotating wheel body.
The deflection of the shovel was therefore always 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 law of motion show that the two largest amplitudes of the blade have to follow one another more rapidly in time, the greater the pitch of the blade wheel is to be made. The previously known designs therefore caused difficulties if the paddlewheels were to be designed for greater gradients, because the entire transmission including the link had to be designed for very rapidly successive largest amplitudes, with great acceleration forces and unfavorable lever ratios being inevitable.
In the arrangement according to the invention, the guide rod is rotatably fixed on the wheel body, whereby a periodic change in the transmission ratio occurs between the angular movements of the rod G and the blade lever b2, and in such a way that the positions of the shovel follow one another more quickly than those of the rod G at the greatest deflection.
Fig. 4 shows a schematic representation of these relationships. The change in the transmission ratio is due to the fact that the free length I of the rod G changes periodically so that the speed of the joint gl is particularly high in those positions of the gearbox which are temporally between the rapidly successive largest amplitudes. These ratios are achieved if the transmission is designed in such a way that, with the central control part, the length of the rod G is divided by the straight guide so that the distance between the axis of the inner joint F and the link guide H is half to a third the entire length of the rod.
Compared to the conventional arrangement of mechanical ship propulsion, in which the drive machine is a high-speed motor with a horizontal shaft, which is connected to the propeller with a vertical axis via a shaft line lying in the longitudinal direction of the ship, and the shaft - mostly via a pair of spur gears drives conical pinion which engages in a ring gear connected to the propeller wheel, the inventive arrangement for electric drive offers particular advantages. The invention also brings its full advantage to bear for the direct electrical drive of the paddle wheel.
** WARNING ** End of DESC field may overlap beginning of CLMS **.