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Einrichtung an von Wasser beaufschlagten Schaufelrädern zur Verhinderung des Eindringens von Wasser.
Es gibt bekanntlich Schaufelräder, die als Schiffspropeller, Turbinen oder Pumpen arbeiten und mit einer Anzahl von im Kreise angeordneten Schaufeln versehen sind, die um ihre genau oder annähernd parallel zur Drehachse des Schaufelrades gelagerte Zapfen durch einen Führungsmechanismus während der Drehung des Rades zu Dreh-oder Schwingbewegungen veranlasst werden. Die Lagerung des Schaufelrades und des Führungsmechanismus für die Schaufeln sind in einem abgeschlossenen Raum des Schaufelradkörpers angeordnet, aus dessen gegen das Wasser hin gerichteten Begrenzungswand die Zapfen der Schaufeln herausragen, die sich ausserhalb dieses Raumes befinden und von Wasser beaufschlagt werden.
Da die Stelle, an der jeder dieser Schaufelzapfen aus dem Hohlraum des Schaufelradkörpers herausragt, das Eindringen von Wasser in den Hohlraum ermöglichen würde, das Wasser aber die dort befindlichen Führungsorgane schädigen könnte, so muss dafür gesorgt werden, dass die Schaufelzapfen an den Stellen, wo sie aus dem Schaufelradkörper herausragen, abgedichtet werden.
Stopfbüchsendichtungen haben sich dabei als unzulänglich erwiesen, weil sie durch Abnutzung früher oder später undicht werden und daher verhältnismässig häufig nachgespannt oder erneuert werden müssen ; dies bedeutet aber, da die Abdichtungsstellen schwer oder zumeist gar nicht zugänglich sind, einen argen Nachteil. Dazu kommt noch der Nachteil, der jeder Stopfbüchsendichtung anhaftet, dass sie nämlich infolge der hohen Reibungswiderstände beträchtliche Energieverluste zur Folge hat.
Das Eindringen von Wasser in den Hohlraum des Schaufelradkörpers kann auch durch Erzeugung eines Innendruckes in diesem Raum verhindert werden, beispielsweise durch die Einführung von Luft unter einem Druck, der höher ist als der hydrostatische Druck des das Schaufelrad umgebenden Wassers.
Dabei soll das Wasser, das in den Ringspalt um den Schaufelzapfen herum eindringen wollte, durch den Innendruck zurückgedrängt werden. Das gleiche könnte auch dadurch erreicht werden, dass man den Hohlraum etwa mit Öl unter Druck füllt, durch das das Wasser am Eindringen verhindert wird. Auch diese Art der Abdichtung hat beträchtlichen Nachteil, weil der Energieaufwand zur Erzeugung eines Innendruckes im Hohlraum des Schaufelradkörpers dadurch eine beträchtliche Höhe erreichen kann, dass der Innendruck immer etwas höher gehalten werden muss als der hydrostatische Druck des Wassers und infolgedessen Verluste an Druckmedium unvermeidlich sind.
Gemäss der vorliegenden Erfindung soll nun das Vordringen des Wassers in jene Teile des Hohlraumes des Schaufelradkörpers, wo sich der Führungsmechanismus befindet, durch die Fliehkraftwirkung verhindert werden, die infolge der Drehung des arbeitenden Schaufelrades hervorgerufen wird.
Zu diesem Zwecke werden im Bereiche jener Stellen, wo die Schaufelzapfen aus dem Hohlraum des Radkörpers herausragen, in diesem Hohlraum Führungseinrichtungen angeordnet, durch die das in den Hohlraum eingedrungene Wasser durch die Fliehkraft abgelenkt und durch den Radboden nach aussen oder in den Radschacht abgeleitet wird.
Will man sich nicht darauf verlassen, dass auf diese Weise alles eingedrungene Wasser davon abgehalten wird, bis zu den empfindlichen Organen des Führungsmechanismus vorzudringen, so kann man überdies noch in der Bewegungsrichtung des eindringenden Wassers hinter den erwähnten, das eingedrungene Wasser ablenkenden Führungsorganen ausgesprochen Dichtungen anordnen. Diese Dichtungen halten dann jene Teile des Wassers, die durch die Führungsorgane nicht nach aussen hin abgelenkt worden sind, davon ab, weiter in das Innere des Radhohlraumes vorzudringen.
Da diese Dichtungen, die durch die ablenkenden Führungsorgane während des Betriebes vor dem unmittelbaren
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Angriff des Wassers und den darin enthaltenen Verunreinigungen geschützt sind und ausserdem ständig von innen her geschmiert werden, so ist die Gefahr ihrer Abnutzung gegenüber den Dichtungen, die dem unmittelbaren Einfluss des Wassers ausgesetzt sind, bedeutend verringert. Die Betriebssicherheit kann noch dadurch erhöht werden, dass man eine Belüftung des Ringraumes vor der Dichtung vorsieht.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung an einem Bruchstück eines Schaufelrades in einem Axialschnitt veranschaulicht.
Die Drehachse des hohlen Schaufelradkörpers 1, 2 ist durch die strichpunktierte Linie X-X angedeutet. Im Umkreis des hohlen Radkörpers 1, 2 sind Lagerbüchsen 3 angeordnet, in deren jeder der Zapfen 4 einer Schaufel 5 gelagert ist, u. zw. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zur Drehachse X-X des Schaufelrades. Der Schaufelradkörper 1, 2 läuft in einem Schacht, der durch das Gehäuse 6 begrenzt ist.
Handelt es sich z. B. um einen Schiffspropeller, so ist das Gehäuse 6, das den Radschacht bildet, in dem Boden des Hinterschiffes angeordnet und die Schaufeln ragen hinaus ins Wasser. Da sich der Schacht 6 samt Schaufelrad unterhalb der Wasserlinie befindet, so hat das Wasser das Bestreben, durch den Ringspalt 7 einzudringen. Von hier könnte es in den Hohlraum 8 des Sehaufelradkörpers 1, 2 gelangen, wo sich der Führungsmechanismus befindet, mit dem die Schaufelzapfen 4 verbunden sind und der die Schaufelbewegungen erzeugt, die während der Drehung des Schaufelrades ausgeführt werden sollen.
Nun ist aber unmittelbar hinter der Öffnung 7 eine Kammer 9 angeordnet, von der ein radial auswärts gerichteter Kanal 10 ausgeht, der in die Schaufelradpumpe 17 mündet, die den Zweck hat, das in den Schacht eingedrungene Wasser hinauszubefördern. Man kann aber von der Kammer 9 auch einen Kanal 10'im Boden des Schaufelrades abzweigen, um hiedurch das Wasser aus der Kammer 9 gegen das freie Wasser wegzuschaffen. Die Kammer 9 und der radiale Kanal 10 (bzw. 10') bilden also zusammen eine Führungs- oder Ablenkungseinrichtung, durch die das in das Innere des Radkörpers eingedrungene Wasser durch Fliehkraftwirkung davon abgehalten wird, weiter gegen das Innere des Radkörpers vorzudringen, sondern nach aussen geschleudert wird. Dabei wird in der Kammer 9 ein von der Drehzahl des Rades abhängiger Unterdruck erzeugt.
Eine schirmartige Scheibe 16 kann dabei als Hilfseinrichtung zur Wasserführung dienen und auch so ausgebildet sein, dass keine Luft durch den Spalt 7 in das Unterdruckgebiet der Treibschaufeln 5 gelangt.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen das Vordringen von Wasser bis zur Dichtung 12 kann man auch, wie schon erwähnt, in dem Ringspalt 13 ständig eine gewisse Luft-oder Gasmenge aufrechterhalten. Diese kann entweder unter Druck eingeführt oder selbsttätig durch Fliehkraftwirkung herbeigeholt werden. Wird z. B. der Kanal 10 so gross bemessen, dass er nicht vollständig von dem abströmenden Wasser erfüllt ist, so kann durch den Kanal 10 die im wasserfreien Teil des Schaufelradschaehtes 11 befindliche Luft radial nach innen zum Raum 13 einströmen. Es kann aber auch ein Kanal 14 angeordnet werden, der die Luft aus dem Schaufelradschacht 11 unter einem radial nach aussen gerichteten Fliehkraftdruck in den Raum 13 gelangen lässt. Hiebei bildet sich eine Luftzirkulation 14, 13, 10, 11, 14.
An'Stelle des Kanals 10 kann aber die Luft auch durch andere Kanäle, z. B. 15, aus dem Raum 13 in den wasserfreien Raum des Schaufelradschachtes 11 geführt werden.
Auch in diesem Fall erfolgt die Belüftung durch Fliehkraftwirkung, wobei der Unterdruck, der durch das überströmende Spaltwasser in den Räumen 9 und 13 erzeugt wird, den Lufteintritt und die'Luftzirkulation unter Wasser ermöglicht. Der Lufteintritt im Betrieb ist aber auch dann möglich, wenn kein Spaltwasser durch den Ringspalt 7 eintritt, sobald die Fliehkraftwirkung dem hydrostatischen Druck der Tauehtiefe des Schaufelrades mindestens das Gleichgewicht hält.
Die Luftkanäle 14 und 15 könnten auch dazu benutzt werden, um bei Stillstand des Rades in den Ringspalt 13 und damit in den Raum unterhalb der Dichtung 12 Druckluft einzuführen und das Wasser an dem Vordringen bis zur Dichtung 12 abzuhalten. In der Regel wird dies aber nicht nötig sein, weil die Gefahr, dass bei Stillstand die Flüssigkeit in die Dichtung eindringen und zerstörend wirken könnte, bedeutend geringer ist als im Betrieb.
Jedenfalls kann auf die geschilderte Weise erreicht werden, dass das Wasser nieht so weit eindringen kann, dass es schliesslich auch in den Hohlraum 8 gelangen könnte, wo sich empfindliche Organe des Führungsmechanismus für die Schaufeln befinden, und dies ist, wie man sieht, mit sehr einfachen baulichen Mitteln zu erreichen. In baulicher Beziehung können die hier geschilderten Einrichtungen in mannigfache Weise abgeändert werden.
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