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Kontinuierlich arbeitende Rückstossmaschine zur Beschleunigung von Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückstossmaschine zur Beschleunigung von Flüssigkeiten, vorzugsweise für den Antrieb von Wasserfahrzeugen, die eine kontinuierliche Arbeitsweise besitzt und nach neuen Prinzipien aufgebaut ist.
Wie bei allen bisher bekannten Rückstossmaschinen zur Beschleunigung von Flüssigkeiten, also insbesondere bei Rückstoss-Antriebsmaschinen für Wasserfahrzeuge, tritt auch bei der vorliegenden kontinuierlichen Rückstossmaschine die zu beschleunigende Wassermenge an der Einlassöffnung in die Rückstossmaschine ein und verlässt dieselbe durch die Austrittsöffnung mit höherer Geschwindigkeit (wenn die Durchmesser der Eintritts- und Austritts-Öffnungen gleich gross sind). Die Rückstosskraft des austretenden Wasserstrahls kann zum Antrieb eines Wasserfahrzeuges dienen, aber eine solche Rückstossmaschine ist auch als Pumpe geeignet, um eine Flüssigkeit von einem tiefer gelegenen zu einem höher gelegenen Reservoir zu befördern.
Normalerweise werden die bekannten Typen von Rückstossmaschinen mit einer Mischung aus Luft und einem leicht verdampfbaren Brennstoff betrieben, die in eine Brennkammer eingeleitet und dort in periodisch aufeinanderfolgenden Zeitintervallen gezündet werden, wobei die Explosionsgase nicht auf einen beweglichen Kolben, sondern auf eine Flüssigkeitssäule in einem Rückstossrohr wirken, wodurch diese Flüssigkeitssäule ausgestossen wird und eine Rückstosswirkung verursacht.
Die bisher bekannten Rückstossmaschinen dieser Bauart liefern nur eine relativ geringe Rückstossleistung, weil die erzielbare Kompression in der Maschine ungenügend ist und ausserdem die ausgestossene Flüssigkeitssäule einen solchen Strömungswiderstand überwinden muss, dass die Maschine einen schlechten Wirkungsgrad erhält. Beispielsweise erstreckt sich bei einer bekannten Ausführung solcher Rückstossmaschinen die Brennkammer vom Zündungspunkt bis zu einer am Eingang in das Rückstossrohr angeordneten Ventilklappe und das Rückstossrohr ist an der Eintrittsöffnung mit einer weiteren Ventilklappe ausgerüstet, die als Rückschlagventil wirkt ; diese Ventilklappen verursachen aber einen hohen Strömungswiderstand, besonders an der Eintrittsöffnung des Rückstossrohres, da sie sich nicht genügend schnell öffnen und schliessen können.
Bei einer andern Ausführungsform von Rückstossmaschinen für den Antrieb von Wasserfahrzeugen ist ein getrennter Kompressor vorgesehen, so dass schon aus diesem Grunde eine solche Maschine für leichte Wasserfahrzeuge ohne zusätzlichen Antrieb kaum in Frage kommt. Die Bedingungen für den Antrieb von Booten und andern Wasserfahrzeugen werden auch von einer andern bekannten Bauform von Rückstossmaschinen nicht erfüllt, bei welcher der Brennraum eines Rückstossrohres nach dem Venturi-Prinzip ausgebildet ist, weil hier ein Steuerventil an der Eintrittsöffnung des Rückstossrohres fehlt. Rückstossmaschinen dieser Bauart sind schon deshalb sehr unwirtschaftlich, weil keinerlei Kompression des Gemisches innerhalb der Brennkammer stattfindet.
Einen zu geringen Wirkungsgrad weist auch eine andere bekannte Bauart von Rückstossmaschinen auf, bei der eine röhrenförmige Anordnung in ihrem oberen Teil als Brennkammer dient, die in ihrem unteren Teil eine ventilgesteuerte
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rad 2 ist ein Bestandteil eines im Inneren des Gehäuses 1 drehbar angeordneten Rotors, der ausser dem Pumpenrad 2 noch einen zylindrischen Mantel 3 und ein Turbinenrad 4 trägt. Der in Fig. 2 getrennt dargestellte Rotor bildet ein zusammenhängendes Ganzes und weist innerhalb des Mantels 3 noch eine Kammer 9 (Fig. l) auf, die einen allseits abgeschlossenen Hohlraum bildet und auf der Ro- torachse 5 festsitzt.
Die Rotorachse 5 ist in zwei Lagerstellen 15 und 16 drehbar gelagert, die in einem nicht mit- rotierenden Lagerkörper 26 angeordnet sind, der an seiner Peripherie eine Anzahl zwischen dem La- gerkörper 26 und der Innenseite des Gehäuses 1 angeordnete Rückstossrohre 6 trägt, die sich an- genähert parallel zur Rotorachse 5 vom rückwärtigen Ende des Mantels 3 und der Vorderseite des
Turbinenrades 4 des Rotors erstrecken. Im Inneren des Rotors ist ein Hohlraum, der sogenannte Ex- pansionsraum 7 vorgesehen, der einerseits von der Innenseite des Mantels 3 und anderseits von der Aussenseite des starren Lagerkörpers 26 bzw. der mitrotierenden Drehkammer 9 begrenzt wird.
Über die Schaufeln des Pumpenrades 2 steht der Expansionsraum 7 mit der Eintrittsöffnung des
Gehäuses 1 in Verbindung und seinen rückwärtigen Abschluss bilden die Eingänge der Rückstossrohre 6.
Der Mantel 3 des Rotors weist an seinem, den Rückstossrohren 6 zugekehrten Ende zwei diametral gegenüberliegende, radial nach innen gerichtete schlitzförmige Kanäle 18 auf, die am besten aus Fig. 5 ersichtlich sind. Die radial verlaufenden, parallelen Wandungen dieser Kanäle 18 sind unmittelbar am Ende des Mantels 3 so tief in dessen Innenraum hineingezogen, dass sie bis dicht an die Aussenseite des feststehenden Lagerkörpers 26 reichen und sich quer über die ganze Eingangsöffnung der unmittelbar dahinter befindlichen Rückstossrohre 6 erstrecken. Die beiden Radialkanäle 18 verbinden je einen Eingang der Rückstossrohre 6 mit dem achsnahen Teil des Expansionsraumes 7.
Im Inneren der Kammer 9 ist eine Brennstoffpumpe 8 angeordnet, die über eine als strichpunktierte Linie angedeutete Leitung 12 mit flüssigem Brennstoff versorgt wird. Diese Brennstoffleitung 12 verbindet, durch ein am Eingang des Gehäuses 1 angeordnetes Luftansaugrohr 11 und über eine geeignete (nicht gezeichnete) Dichtungseinrichtung, die Brennstoffpumpe 8 mit einem ausserhalb der Maschine befindlichen Brennstoffbehälter (nicht gezeichnet). Der Brennstoff kann über eine Düse 19 in den Expansionsraum 7 eingespritzt und durch eine Zündkerze 20 zur Entzündung gebracht werden. Diese Zündkerze 20 ist in der Wandung des Lagerkörpers 26 angebracht und über eine, als strichpunktierte Linie angedeutete elektrische Leitung 14, die auch durch das Luftansaugrohr 11 geführt sein kann, mit einer geeigneten Zündeinrichtung (nicht gezeichnet) verbunden.
Das Gehäuse 1 erstreckt sich noch über das Turbinenrad 4 hinaus und verjüngt sich zu einer gemeinsamen Austrittsöffnung für alle einzelnen, von den Rückstossrohren 6 ausgestossenen Wassersäulen. Ein stromlinienförmig gestalteter, nicht mitrotierender Führungskörper 27 bildet mit dem Gehäuse 1 einen zylindrischen Ausstosskanal 25.
Zur Inbetriebsetzung des oben beschriebenen Vielfach-Rückstossmotors wird zunächst der als Anlasser dienende Elektromotor 10 erregt und damit der Rotor mittels seiner Achse 5 in Rotation versetzt. Das sich mitdrehende Pumpenrad 2 saugt Wasser in Pfeilrichtung 17 in die Eintrittsöffnung des Gehäuses 1 und fördert das Wasser in den Expansionsraum 7. Durch das in Pfeilrichtung 17 einströmende Wasser wird in bekannter Weise über das Rohr 11 Luft angesaugt und gelangt mit dem Wasser zusammen in den sich drehenden Rotor. Das innerhalb des Mantels 3 befindliche Luft-Wasser-Gemisch macht die Rotation mit und erfährt dabei eine Zentrifugalkraft, die es radial nach aussen an den Mantel 3 schleudert, wo sich ein mitrotierender Wasserzylinder bildet.
Die auf alle Wasserpartikel wirkende radiale Zentrifugalkraft ist natürlich wesentlich grösser als die entsprechende radiale Kraftkomponente auf die im Wasser befindlichen Luftblasen. Dies führt zu einer Entmischung des Luft- - Wasser-Gemisches und es bildet sich innerhalb des rotierenden Wasserzylinders ein wasserfreier zylindrischer Luftkern im Expansionsraum 7.
Über die Düse 19 wird durch die Brennstoffpumpe 8 Brennstoff in den Luftkern innerhalb des Expansionsraumes 7 eingesprüht und bildet einen Gasnebel, der mittels der Zündkerze 20 entzündet wird. Die sich bildenden expandierenden Gase üben einen Druck auf die Eingänge jener beiden einander diametral gegenüber gelegenen Rückstossrohre aus, vor denen sich jeweils gerade die Radialschlitze 18 vorbeibewegen ; aus diesen zwei Rückstossrohren wird die in ihnen befindliche Wassersäule ausgestossen. Die Füllung der Rückstossrohre erfolgt jeweils während der Zeitintervalle, in welchen ihre Eingänge unmittelbar mit dem rotierenden Wasserzylinder im Mantel 3 in Verbindung stehen, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist.
Bei einer Anordnung von acht Rückstossrohren 6 und einem Rotor mit
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zwei Schlitzen 18 werden also jeweils sechs Rückstossrohre gefüllt, während aus zwei Rückstossrohren vom Gasstrom über die Schlitze 18 die Wassersäulen ausgestossen werden.
Die aus den Rückstossrohren 6 jeweils ausgestossene Wassersäule gelangt über das Turbinenrad 4 in den gemeinsamen Ausstosskanal 25. Wie aus der schematisch wiedergegebenen Fig. 4 ersichtlich ist, wird die in Pfeilrichtung 23 aus den Rückstossrohren 6 ausgestossene Wassersäule durch die
Schaufeln des Turbinenrades 4 umgelenkt, so dass die Wasserströmung im gemeinsamen Ausstosska- nal 25 praktisch parallel zur Rotorachse 5 verläuft.
Die zeitlich schnell aufeinanderfolgend aus den acht Rückstossrohren 6 ausgestossenen Wassersäulen vereinigen sich im gemeinsamen Ausstosska- nal 25 zu einem kontinuierlichen Wasserstrahl, der in Pfeilrichtung 17 die Austrittsöffnung verlässt. durch die geeignet gestaltete spiralige Krümmung der Rückstossrohre 6 wird praktisch der grösste
Teil der zur Rotation des Wasserzylinders im Mantel 3 aufgewendeten Energie zurückgewonnen, ebenso wie ein gewisser Teil der seitens des Turbinenrades 4 aus den ausgestossenen Wassersäulen ent- nommenen, zum Antrieb des Rotors samt dem Pumpenrad 2 dienenden Energie.
Die oben kurz beschriebene Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1 einer Rückstoss- maschine umfasst verschiedene zwar komplizierte, der Berechnung aber zugängliche Arbeitsschritte.
Ohne auf dieselben im Einzelnen einzugehen, sei nachstehend das zu erzielende Ergebnis kurz dargelegt. Über die Eintrittsöffnung des Gehäuses 1 wird eine bestimmte Menge Wasser pro Zeiteinheit eingesaugt, die eine entsprechende Masse repräsentiert. Die gleiche Masse muss in der gleichen Zeiteinheit aber die Maschine über die Austrittsöffnung wieder verlassen. Wegen der Vermischung mit einer grossen Gasmenge ist aber die Masse pro Volumeneinheit des ausströmenden Wasser-Gas-Gemisches sehr viel kleiner als beim eingesaugten Wasser-Luft-Gemisch, so dass das pro Zeiteinheit ausströmende Volumen und damit die Ausströmungsgeschwindigkeit entsprechend viel höher als die Einsauggeschwindigkeit an der Eintrittsöffnung ist.
Die erfindungsgemässe Rückstossmaschine weist also einen kontinuierlichen Wasserzufluss auf und der Ausstoss der Wassersäule erfolgt ebenfalls nahezu kontinuierlich. In ihrer Wirkungsweise ist die vorliegende Maschine aber den bekannten periodisch arbeitenden einfachen Rückstossmaschinen ähnlich, da die Rückstossrohre selbst in aufeinanderfolgenden Intervallen gefüllt und ihr Wasserinhalt dann ausgestossen wird.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. l der vorliegenden Rückstossmaschine ist nur eine gemeinsame Eintrittsöffnung und ein gemeinsamer Expansionsraum 7 für alle Rückstossrohre 6 vorhanden. Der rotierende Mantel 3 mit seinen beiden Kanälen 18 wirkt wie ein Verteiler zur aufeinanderfolgenden Verbindung von jeweils zwei der acht Rückstossrohre mit dem Expansionsraum 7, damit aus diesen zwei Rückstossrohren die Flüssigkeitssäule ausgestossen wird. Sämtliche ausgestossenen Flüssigkeitssäulen gelangen über den Ausstosskanal 25 zur gemeinsamen Austrittsöffnung.
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- 10strichpunktierte Linien angedeutet sind.
Der Vorderteil la des Gehäuses besitzt zylindrische Form, ebenso wie der Mittelteil lb und der rückwärtige Gehäuseteil Ic. Am vorderen Ende des Vorderteiles la sind drei stromlinienför- mige Stützen 29 vorgesehen, die zusammen in einer konischen Nase 30 enden. Zwischen diesen
Stützen 29 und der Vorderkante des Gehäuse-Vorderteiles la sind drei sektorförmige Öffnungen 31 für den Wassereintritt vorhanden. Die drei Stützen 29 sind um 120 Winkelgrade gegeneinander ver- setzt angeordnet, jedoch kann natürlich auch eine andere Anordnung oder eine grössere Anzahl solcher
Stützen 29 vorgesehen sein, um die Nase 30 genügend fest in der vorderen Einlassöffnung des Ge- häuse-Vorderteiles la zu befestigen.
Diese Nase 30 ist mit einem Gewindeloch 32 versehen, in welches die Mittelachse 33 eingeschraubt ist, so dass sich dieselbe koaxial durch den vorderen
Gehäuseteil la erstreckt.
Der rückwärtige Gehäuseteil lc ist mit einer inneren Stütze 34 versehen, die einen hohlen
Konus 35 trägt, der an der Stütze 34 entweder angeschweisst oder auf andere Weise befestigt ist, vorzugsweise aber durch eine konische Mutter 36 mit einem entsprechenden Gewindeloch 37 vom rückwärtigen, ebenfalls mit einem Gewinde versehenen Ende der Mittelachse 33 festgehalten wird.
Die innere Halterung 34, der Konus 35 und die konische Mutter 36 sind innerhalb des rück- wärtigen Gehäuseteiles Ic derart angeordnet, dass die Mittelachse 33 koaxial zu den Gehäuseteilen la, lb und Ic verläuft.
Der mittlere Gehäuseteil lb trägt an seiner Innenseite eine Vielzahl, radial nach innen verlaufender Scheidewände 38, die eine Anzahl von Rückstossrohren oder Arbeitskammern 40 bilden. Die
Rückstossrohre 40 und deren Eintrittsöffnungen 39 bilden eine radiale, fächerförmige Anordnung rings um den mittleren Gehäuseteil lb, die am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, wobei die Scheidewände 38 nicht parallel zur Zeichnungsebene der Fig. 6, sondern hiezu schräg verlaufen, wie dies aus den in der unteren Hälfte der Fig. 6 ersichtlichen Schnittflächen der Scheidewände 38 hervorgeht. Die von den Scheidewänden 38 gebildeten Rückstossrohre 40 erstrecken sich von ihren jeweiligen Einlassöffnungen 39 bis zu den jeweiligen Austrittsöffnungen 41.
Die im rückwärtigen Gehäuseteil Ic befindliche innere Halterung 34 ist mit zwei stromlinienförmigen massiven Speichen 42, sowie durch eine hohle Speiche 43 gegen die Innenseite des Gehäuseteils Ic abgestützt. Die hohle Speiche 43 stellt die Verbindung des Durchgangskanals 44 mit einem entsprechenden Kanal 45 dar, durch den sowohl die Brennstoffleitung 27 als auch das Zündkabel 28 und die von aussen über den Durchlasskanal 44 angesaugte Luft hindurchtritt.
Drehbar um-die Mittelachse 33 angeordnet ist ein Rotor 50, bestehend aus einer Zentrifugal-Wasserpumpe 51 mit den Schaufeln 52, aus einer Zentrifugal-Luftpumpe 53 mit den Schaufeln 54, aus einem durch die Wandungen 56 und 57 gebildeten, teilweise abgeschlossenen Hohlraum 55, aus dem Turbinenrad 58 mit den Schaufeln 59 und aus einem Innenrohr 60, dessen Innenwandung 61 einen die Mittelachse 33 umschliessenden Längskanal 87 bildet. Der Rotor 50 ist mittels der Kugellager 62,63 auf der Mittelachse 33 drehbar gelagert. Die Zentrifugal-Wasserpumpe 51, die Zentrifugal-Luftpumpe 53, die Wandungen 56 und 57 sowie das Turbinenrad 58 bilden zusammen mit dem Innenrohr 60 einen einheitlichen rotierenden Körper.
Auf der nicht rotierenden Mittelachse 33 ist ein feststehendes Leitrad 65 befestigt. Die Wandung 67 der Zentrifugal-Wasserpumpe 51 trägt auf ihrer Innenseite eine mitrotierende Trennwand 66, die an ihrer Peripherie mit Öffnungen 68 versehen ist, über welche die Zentrifugal- - Luftpumpe 53 mit dem Innenraum 69 der Zentrifugal-Wasserpumpe 51 verbunden ist. Im Vorderteil der Aussenwandung 67 der Wasserpumpe 51 sind Längsschlitze 70 vorgesehen, welche den Innenraum 69 in dieser Wasserpumpe 51 mit der Kammer 71 verbinden, die den Rotor 50 umgibt und durch die Innenseite 72 des vorderen Gehäuseteiles la begrenzt wird. Falls erwünscht, kann die im Hohlraum 75 befindliche Zentrifugal-Luftpumpe 53 auch weggelassen werden.
Von den Wandungen 76 und 77 wird ein weiterer, teilweise geschlossener Hohlraum 78 gebildet, der mit den Öffnungen 79 und 80 versehen sein kann, so dass ein Kühlluftstrom durch diese Kammer 78 geleitet wird. Das Innenrohr 60 und die Wandung 57 des Rotors 50 bilden zwischen sich einen weiteren Hohlraum 82, der auf seiner Rückseite vom mitrotierenden Turbinenrad 58 abgeschlossen ist. Ein weiterer Hohlraum 83 existiert innerhalb des Konus 35. Die Hohlräume 82 und 83 sind allseits geschlossen und können dementsprechend, falls erforderlich, zur Unterbringung von Start-Einrichtungen u. dgl. benutzt werden, beispielsweise könnte hier der in Fig. l angegebene Elektromotor 10 angeordnet sein.
Der Längskanal 87 im Innenrohr 60 steht über die Schlitze 86 mit
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der begrenzt ist durch die Innenfläche 102 des rotierenden Wassermantels 100, und durch die
Wandungen 77,91, 57 und die Aussenseite 56a des Kanals 56, kann als Expansionsraum be- trachtet werden. Bei der vorliegenden Rückstossmaschine existiert ein solcher Expansionsraum 101 natürlich nur dann, wenn in der Kammer 71 ein Wassermantel rotiert.
Da sich die aus dem Luft-Wasser-Gemisch abgeschiedene Luft im Expansionsraum 101 sammelt, ist der rotierende Wassermantel 100 infolge der auf ihn ausgeübten Zentrifugalkraft praktisch frei von
Luft und andern Gasen, während sich anderseits im Expansionsraum 101 kein Wasser mehr befindet.
Ferner bewirkt die Zentrifugalkraft, dass sich die Luft im Expansionsraum 101 unter einem gewissen Überdruck befindet.
In diesen Expansionsraum 101 wird ein flüssiger Brennstoff, beispielsweise Dieselöl, unter dem von der Brennstoffpumpe 84 erzeugten hohen Druck über die Einspritzdüsen 90 in feinverteilter
Form als Nebel eingeleitet und bildet mit der Luft ein brennbares Luft-Brennstoff-Gemisch. Das brenn- bare Gemisch wird durch die der Zündkerze 92 zugeführten periodischen Zündimpulse zur Explosion gebracht, wodurch der Druck im Expansionsraum 101 ansteigt und dessen Volumen sich ausdehnt.
Die expandierenden Gase der Expansionskammer 101 füllen die beiden Kanäle 56 zunächst voll- ständig aus und verlassen dieselben dann über die Öffnungen 56b. Der Querschnitt der Öffnungen 56b stimmt mit der Eingangsöffnung 39 der Rückstossrohre 40 genau überein.
Die im Rotor 50 befindliche Wassermasse 100 verlässt die Kammer 71 und füllt die freien
Rückstossrohre 40 über deren Eintrittsöffnungen 39. Wenn gerade die zwei Öffnungen 56b des
Rotors auf die Eintrittsöffnungen 39 von zwei Rückstossrohren 40 ausgerichtet sind, dann können vom rotierenden Wassermantel 100 die übrigen zehn Rückstossrohre 40 über deren Eintrittsöffnun- gen 39 gefüllt werden. Die zwei auf die Öffnungen 56b der Kanäle 56 des Rotors ausgerichte- ten Rückstossrohre 40 sind über die beiden Kanäle 56 mit dem Expansionsraum 101 verbunden und stehen unter der Wirkung der dort befindlichen heissen, expandierenden Gase.
Beim Betrieb der Rückstossmaschine laufen die Kanäle 56 des Rotors 50 an den stationären
Rückstossrohren 40 vorbei, so dass aufeinanderfolgende Rückstossrohre 40 der Reihe nach über die
Kanäle 56 unter die Wirkung der heissen Expansionsgase gelangen. Der Druck der expandierenden Gase bewirkt den Ausstoss der Wassersäule aus den Rückstossrohren 40 unter starker Beschleunigung der Wassermenge. Sobald die Kanäle 56 jeweils an einem Rückstossrohr 40 vorbeigelaufen sind, wird dieses wieder mit Wasser vom rotierenden Wassermantel 100 aus der Kammer 71 aufgefüllt.
Demnach dienen die Kanäle 56 als ein Verteiler für die im Expansionsraum 101 erzeugten Verbrennungsgase, so dass der Reihe nach aus den einzelnen Rückstossrohren 40 die Wassersäule ausgestossen wird, so dass hintereinander jeweils eine Wassersäule, gefolgt von einer Gassäule aus jedem einzelnen der Rückstossrohre 40 austreten.
Die spiralartig und schräg zur Mittelachse der Maschine verlaufenden Rückstossrohre 40 gewährleisten, dass in den Rückstossrohren zunächst keine Vermischung der aufeinanderfolgenden Wasser- bzw. Dampfsäulen erfolgt. Diese aufeinanderfolgenden Wasser- bzw. Gassäulen verlassen die einzelnen Rückstossrohre 40 über deren Austrittsöffnungen 41 und passieren die Schaufeln 59 des Turbinenrades 58. Dabei wird ein Teil ihrer Energie an dieses Turbinenrad 58 abgegeben, die zum Antrieb des Rotors 50 dient. Ferner liefert das Turbinenrad 58 über den Rotor 50 die Antriebsenergie für die Zentrifugal-Luftpumpe 53, falls eine solche vorgesehen ist und mit gleicher Geschwindigkeit wie der Rotor 50 oder (verursacht durch ein nichtgezeichnetes Getriebe) mit höherer Geschwindigkeit umläuft.
Auch die zum Antrieb der Brennstoffpumpe 84 erforderliche Energie wird vom Turbinenrad 58 geliefert.
Die aufeinanderfolgenden Wasser- bzw. Gassaulen beginnen sich beim Durchgang durch das Turbinenrad 58 zu vermischen und bilden ein Wasser-Gas-Gemisch, welches in die Ringkammer 110 gelangt, die von der Innenwandung des rückwärtigen Gehäuseteiles lc, dem Konus 35 und der konischen Mutter 36 gebildet wird und der stellenweise durch die Speichen 42 und 43 unterbrochen ist. In der Ringkammer 110 kühlt sich das Wasser-Gas-Gemisch rasch ab, was eine Druckverminderung bewirkt. Durch die Austrittsöffnung 111 am Ende der Ringkammer 110 verlässt dann ein angenähert kontinuierlicher Wasserstrahl die Rückstossmaschine. Die Rückstosskraft dieses Wasserstrahls kann als Antrieb für ein Wasserfahrzeug verwendet werden und gewährleistet auch bei hoher Geschwindigkeit einen ruhigen und vibrationsfreien Betrieb.
Eine Rückstossmaschine der vorliegenden Bauart benötigt nur einen Bruchteil jener Bauteile, die sonst für normale Propeller-Antriebsmaschinen erforderlich sind. Die meisten Teile der Maschine können aus leichten und billigen Materialien hergestellt werden. Lediglich die Wandungen 91,77 und 57
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des Expansionsraumes, sowie die Kanäle 56 müssen aus hitzebeständigen Materialien, beispielsweise aus Edelstahl hergestellt werden. Alle andern Teile der Maschine sind wassergekühlt, also vor zu star- ker Erwärmung seitens des Expansionsraumes geschützt und können dementsprechend aus billigen Mate- rialien, beispielsweise aus Kunststoffen, wie Melamin-Kunstharz u. dgl. bestehen.
Eine Rückstossma- schine der vorliegenden Bauart kann also besonders leicht ausgeführt werden und das erforderliche Ge- wicht pro PS ist wesentlich geringer als bisher bei ähnlichen Maschinen erreichbar.
Natürlich kann die Bauart der Rückstossma5chine wesentlich von den an Hand der Fig. 1-5 bzw.
6-10 beschriebenen Ausführungsbeispielen abweichen. Falls erwünscht kann jede beliebige Anzahl von
Rückstossrohren 40 verwendet werden, ebenso wie eine andere Anzahl von Verteilerkanälen, solange sichergestellt ist, dass jeweils weniger Verteilerkanäle als Rückstossrohre vorhanden sind und die Anord- nung der Verteilerkanäle jeweils eine genaue Ausrichtung auf einzelne der Rückstossrohre bei der Rota- tion des Verteilers ergibt. Beispielsweise können vier Verteilerkanäle 56 mit einer gegenseitigen
Versetzung um je 90 Winkelgrade verwendet werden, zusammen mit acht oder sechzehn Rückstossroh- ren, so dass zu jedem Zeitpunkt, bei welchem die rückwärtigen Öffnungen 56b auf je ein Rückstossrohr 40 ausgerichtet sind, die übrigen vier bzw. acht Rückstossrohre mit ihren Eintrittsöffnungen zur Füllung mit Wasser frei sind.
Falls erwünscht, kann auch die Zentrifugal-Wasserpumpe 51 in jeder beliebigen geeigneten Weise ausgebildet werden und ausserdem können andere bekannte Einrichtungen zur Brennstoff-Einspritzung und zur Zündung benutzt werden, sowie alle geeigneten Starteinrichtungen üblicher Bauart.
Wie bereits oben erwähnt, kann die Rückstossmaschine der vorliegenden Bauart nicht nur mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch, sondern auch mit einem Gas hohen Druckes, also beispielsweise mit Wasserdampf betrieben werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Rückstossmaschine für Dampfbetrieb wird nachstehend an Hand der Fig. 11-13 näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend der mit flüssigem Treibstoff arbeitenden Rückstossmaschine nach Fig. 6-10, weshalb für identische Teile die gleichen Bezugsnummern angegeben sind.
Das Gehäuse der Rückstossmaschine besteht auch hier aus den Teilen la, Ib und Ic und besitzt ebenfalls einen Fortsatz ld zur Befestigung der Maschine, mit einem Durchgangskanal 44, durch den Dampf oder Hochdruckdampf zugeführt wird. Der Durchgangskanal 44 besitzt eine innere Auskleidung 44c aus wärmeisolierendem Material.
Der vordere Gehäuseteil la weist drei stromlinienförmige Stützen 29 auf, die sich in der konischen Nase 30 vereinigen und drei Eintrittsöffnungen 31 bilden, durch welche das Wasser in die Zentrifugal-Wasserpumpe 51 und von dort in die Kammer 71 strömt, die durch die Innenseite der Gehäusewandung la und durch die Aussenseite des Rotors 150 begrenzt ist und sich von der Wasserpumpe 51 bis zu den Rückstossrohren 40 erstreckt. Die Nase 30 ist mit einer Bohrung 32 versehen, in welcher die nicht mitrotierende Mittelachse 33 befestigt ist.
Im rückwärtigen Gehäuseteil lc ist eine innere Stütze 34 vorgesehen, sowie der hohle Konus 35 und die konische Mutter 36, welche das rückwärtige Ende der Mittelachse 33 trägt.
Der mittlere Gehäuseteil lb trägt an seiner Innenseite mehrere radial nach innen verlaufende Scheidewände 38, die eine Vielzahl von Rückstossrohren 40 bilden, deren Einlassöffnungen fächerartig rings um die Peripherie des mittleren Gehäuseteiles lb angeordnet sind, wie in Fig. 12 ersichtlich ist.
Der Rotor 150 besteht hier aus der Zentrifugal-Wasserpumpe 51 mit den Schaufeln 52, dem Verteilerkanal 155 des Rohres 156, dem Turbinenrad 58 mit den Schaufeln 59 und dem Innenrohr 60 mit dem Längskanal 87, der die Mittelachse 33 koaxial umschliesst. Der Rotor ist mittels der Kugellager 62,63 drehbar auf der Mittelachse 33 gelagert. Die Zentrifugal-Wasserpumpe 51, das Rohr 156 und das Turbinenrad 58 bilden mit dem Innenrohr 60 ein zusammenhängendes Ganzes.
Das Innenrohr 60, die Wandung 157 und die Innenseite 81 des Turbinenrades 58 begrenzen eine Kammer 82. Innerhalb des hohlen Konus 35 befindet sich eine weitere Kammer 83.
Diese beiden Kammern 82 und 83 sind allseits geschlossen und können beispielsweise zur Aufnahme von Starteinrichtungen, elektrischen Bauteilen u. dgl. verwendet werden.
Das Innenrohr 60 ist an seinem rückwärtigen Ende mit Längsschlitzen 86 versehen, über welche der Durchgangskanal 44 mit dem Längskanal 87 in Verbindung steht, der seinerseits über die am vorderen Ende vorgesehenen Längsschlitze 154 mit dem Verteilerkanal 155 verbunden ist.
Um die Rückstossmaschine in Betrieb zu setzen, wird der Rotor 150 beispielsweise durch einen Handantrieb (nicht gezeichnet) etwa über eine biegsame Welle und über ein geeignetes Getriebe ge-
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dreht oder mittels einer bei normalen Aussenbordmotoren üblichen Starteinrichtung in Rotation versetzt. Sobald der Rotor 150 eine Drehbewegung ausführt, wird über die Eintrittsöffnungen 31 Wasser in die Zentrifugal-Wasserpumpe 51 einströmen und von dort in die Kammer 71 gepumpt. Durch geeignete Ausbildung der Schaufeln 52 der Wasserpumpe 51 wird erreicht, dass das Wasser in der Kammer 71 in einer Spiralbewegung längs der Innenwandung des vorderen Gehäuseteiles la zu den Rückstossrohren 40 gelangt.
Gleichzeitig wird über den Durchgangskanal 44, die Schlitze 86, den Längskanal 87, die Schlitze 154 und den Verteilerkanal 155 ein Dampfstrom eingeleitet.
Während der Drehbewegung des Rotors 150 werden die Rückstossrohre 40 durch den rotierenden Wassermantel in der Kammer 81 über ihre Eintrittsöffnungen gefüllt. Der Rotor 150 ist mit drei Rohren 156 versehen (s. Fig. 13) und zu jedem Zeitpunkt, wenn die Austrittsöffnungen der drei Verteilerkanäle 155 auf die Eintrittsöffnungen von drei Rückstossrohren 40 ausgerichtet sind, kann der rotierende Wassermantel in der Kammer 71 in die Eingangsöffnungen der übrigen neun Rückstossrohre 40 eintreten und diese auffüllen. Jene drei Rückstossrohre 40, deren Eintrittsöffnungen auf die Verteilerkanäle 155 ausgerichtet sind, stehen unter der Wirkung des Dampfdruckes in diesen Verteilerkanälen.
Beim Betrieb der Maschine führt der Rotor 150 eine schnelle Drehbewegung aus und die Verteilerkanäle 155 laufen an den Eintrittsöffnungen der stationären Rückstossrohre 40 vorbei, so dass die Rückstossrohre 40 nacheinander der Wirkung des Dampfes in den Verteilerkanälen 155 ausgesetzt werden. Durch den Dampfdruck in den Verteilerkanälen 155 wird die Wassersäule aus jeweils drei der Rückstossrohre 40 ausgestossen ; sobald die Verteilerrohre 156 an den betreffenden drei Rückstossrohren 40 vorbeigelaufen sind, können diese drei Rückstossrohre 40 wieder mit Wasser vom rotierenden Wassermantel in der Kammer 71 aufgefüllt werden.
Demnach bilden die drei Rohre 156 einen rotierenden Verteiler für den in die Maschine einge-
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besitzen. Durch die VerteilerrohreRückstossrohre 40, so dass aus jedem Rückstossrohr 40 aufeinanderfolgend eine Wassersäule und dann eine Dampfsäule austritt. Die aufeinanderfolgenden Wasser-bzw. Dampfsäulen aus den Rückstossroh- ren 40 treten in den Schaufelkranz 59 des Turbinenrades 58 ein und übertragen einen Teil ihrer Energie auf dieses Turbinenrad 58. Diese Energie wird verwendet, um mittels des Turbinenrades 58 den Rotor 150 zu drehen.
Bereits im Turbinenrad 58 beginnt eine Vermischung der aus den ein- zelnen Rückstossrohren 40 austretenden Wasser- und Dampfsäulen zu einem Wasser-Dampf-Gemisch, das in die Ringkammer 110 zwischen der Innenwandung des rückwärtigen Gehäuseteiles lc, dem
Konus 35 und der konischen Mutter 36 eintritt. Dieser Ringkanal 110 ist stellenweise durch die Arme 42 und 43 versperrt, die zur Halterung der Innenstütze 34 im rückwärtigen Gehäuseteil lc dienen. Im Ringkanal 110 kühlt sich das Wasser-Dampf-Gemisch rasch ab und verliert an Druck.
Durch die rückwärtige Austrittsöffnung 111 des Ringkanals 110 tritt dann ein angenähert kontinuierlicher Strom von Wasser-Dampf-Gemisch aus, dessen Rückstosskraft als Antrieb für ein Wasserfahrzeug verwendbar ist und auch bei hoher Geschwindigkeit einen ruhigen und vibrationsfreien Betrieb gewährleistet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Rückstossmaschine gemäss der vorliegenden Bauart nicht nur auf die oben beschriebenen, besonders für den Antrieb von Wasserfahrzeugen geeigneten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Eine derartige Rückstossmaschine kann auch als Pumpe verwendet werden, sowohl für Wasser als auch für andere Flüssigkeiten, also beispielsweise für Öl ; insbesondere ist eine solche Pumpe wegen ihrer Einfachheit und grossen Leistungsfähigkeit als wirksame Pumpe für Schweröl geeignet. Auch für alle andern Verwendungszwecke, bei denen eine beliebige Flüssigkeit beschleunigt werden muss, ist die Rückstossmaschine der vorliegenden Bauart geeignet.
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