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Kegelpropeller.
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Art, der aus einem kegelförmigen bzw. pyramidenförmigen Körper oder Mantel besteht. an dessen Aussen- oder Innenfläche radial gerichtete Flächen angeordnet sind.
Radial von einem Drehkörper (Welle) ausgehende Flächen wirken bei der Umdrehung des Drehkörpers rein zentrifugal, sobald diese Radialflächen genau in der Achsenrichtung liegen.
Bei sämtlichen bisher bekannten Schraubenpropellern sind diese radialflächen daher in einem bestimmten Winkel zur Achsrichtung verdreht, wodurch die bekannte Saug-und Druck- wirkung der heutigen Schraubenpropeller entsteht. Dabei ist aber die Zentrifugalwirkung der Radislflächen (Schraubenflügel) noch immer vorhanden. was sich sofort zeigt, wenn der Propeller schneHer als berechnet in Umdrehung gesetzt wird.
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dass irgendwelche zentrifugale Nebenwirkungen auftreten.
Dieser Zweck wird erreicht durch das Zusammenwirken von Kegelfläche mit einer grösseren Anzahl von Radialflächen. die, von der Kegelspitze nach der Kegelbasis verlaufend, sich über die
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gute Wirkung zu erreichen, ist es hiebei gleichgiltig, ob die Radialflächen an der Aussen-oder Innenfläche des Kegels oder an beiden angeordnet sind. Sollen Radialflachen an der inneren
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dargestellt :
Fig. 1 zeigt einen Kegelpropeller mit Aussenschaufeln in Seitenansicht.
Fig. 2 denselben in Vorderansicht, während in
Fig. 3 dieser Propeller in senkrechtem Längsschnitt nach A-B der Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 4 stellt diesen Propeller mit im winkel zu den Erzeugenden des Kegels gestellten Aussenschaufetn in Seitenansicht, und
Fig. 5 in Vorderansicht dar.
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Fig. 12 diesen Propeller in Rückansicht, und
Fig. 13 im Längsschnitt nach der Fig. 12. In
Fig. 14 ist ein Kegelpropeller mit Innenschaufeln allein in Seitenansicht, in
Fig. 15 in Rückansicht, und in
Fig. 16 im Längsschnitt nach G-H der Fig. 15 dargestellt. Die
Fig. 17 und 19 zeigen verschiedene Beispiele von anwendbaren Schaufelformen.
Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kegelpropeller ist als typische Grundform des neuen Propellersystems zu betrachten.
Der hohle Kegelmantel k ist an seiner Spitze s zu einer Nabe n ausgebildet, mittels welcher der Kegel in geeigneter Weise aus dem Wellenschaft M'befestigt wird. In der Zeichnung ist die für die bisherigen Schraubenpropeller übliche Befestigungsweise mittels Unterlagsscheibe u und Schaftmutter M lediglich als Beispiel gezeigt.
Auf der Aussenfläche des Kegels k sind Aussenschaufeln a in geeigneter Anzahl derart befestigt, dass sie von der Spitze s des Kegels nach dessen Basis p in genau gleichen Abständen voneinander radial verlaufen.
Der Kegelmantel k kann mit seiner Nabe n aus einem Stück gegossen und die Schaufeln a
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betätigt sein. Für grössere Propeller wird sich jedoch die Herstellung des Kegelmautels kaus starkem Kesselblech empfehlen, das an der Kegelspitze in geeigneter Weise auf der Nabe n befestigt ist.
Die Anzahl der Schaufeln a hat sich nach deren Form und Flächenbreite zu richten. In Fig. 2 sind 16 Schaufeln a angeordnet, welche Anzahl sich durch praktische Versuche bei der in Fig. 1 dargestellten Schaufelform als die günstigste ergeben hat, doch können bei dieser Schaufelform zwischen 2 und 36 Schaufeln a Anwendung finden.
Bei Anwendung von wenig Schaufeln muss die Fläche jeder einzelnen Schaufel a grösser, bei einer grösseren Anzahl Schaufeln entsprechend geringer gewählt werden. Die hinteren Schaufelkunten k dürfen sich keinesfalls über den Umfang der Kegelbasis p erheben, weil ein Überstehen der Schaufelkanten über die Peripherie p sofort zentrifugal wirken würde.
Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführung sind die Schaufeln a schräg zu den Erzeugenden der Kegelfläche angeordnet.
Der in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Propeller unterscheidet sich von dem Propeller nach den Fig. 1 bis 3 nur dadurch, dass anstatt des runden Kegels eine beliebig vieleckige Pyramide b als Hasis für die Aussenschaufeln a dient. Die Aussenschaufeln a sind in diesem Falle auf den Kanten der Pyramide b zu befestigen. so dass sich ihre Anzahl nach der Zahl der Pyramidenkanten richtet.
In der Zeichnung sind 16 Kanten mit J6 Schaufeln a dargestellt, doch kann ihre Zahl zwischen 4 und 36 schwanken.
Die Fig. 11 bis 13 veranschaulichen die Anwendung von Aussen- und Innenschaufeln an einem Kegelpropeller.
Von dem Kegelmantel k ist die Spitze s abgeschnitten, so dass eine entsprechend grosse Einlassöffnung e entstcht. Der Mantel k ist durch Arme o mit der Nabe n starr verbunden.
Die Aussenschaufeln a sind an der Aussenfläche und die Innenschaufeln i an der Innen- fäche des Kpplmantels k in regelmässigen Abständen voneinander befestigt ; auch hier dürfen die Hinterkanten h der Aussenschaufeln a nicht über die Peripherie p der Kegelbasis und die
Hinterkanten h der Innenschaufetn t nicht über den hinteren Rand der Basis p vorstehen, um
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zu befestigen.
In den Fig. 14 bis 16 ist ein Propeller, der nur Innenschaufeln i besitzt, dargestellt.
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Die Wirkungsweise der neuen Propeller ist aus den Fig. 3, 13 und 16 ersichtlich.
Die radial stehenden Schaufeln a und i fassen bei schneller Drehung das den Propeller infolge der in der Richtung von der Spitze zur Basis des Kegels auftretenden Saugwirkung umgebende Medium (Wasser oder Luft) und zwingen es, an den Kegelssächen beschleunigt entlangzuströmen, um dann den Propeller als ein Hohlkegel zu verlassen, wie strichpunktiert angegeben ist. Bei schneller Bewegung des Fahrzeuges wird das Medium den Propeller verlassen, wie z. B. ein über einen Dorn gezogenes Rohr.
Der Propeller arbeitet stets nur vorwärts, d. h. in der Richtung der Kegelspitze 8, gleichviel, nach welcher Richtung die Drehung erfolgt. Für Rückwärtsfahrt müssten demnach besondere Propeller angewendet werden, die denjenigen für Vorwärtsfahrt entgegengerichtet sind.
Ein solcher Propeller für Vor-und Rückwärtsfahrt ist in Fig. 7 veranschaulicht.
Hier ist der Kegel k für Vorwärtsgang auf einer hohlen Welle 10, und der Kegel kl für Rückwärtsgang, dem ersteren entgegengerichtet, auf einer vollen Welle 101 befestigt, welche letztere in der hohlen Welle 10 liegt. Je nachdem die Welle w oder 101 angetrieben wird, arbeitet der Kegel k vorwärts oder der Kegel "-. 1 rückwärts ; der ruhende Kegelpropeller bietet dabei dem von dem arbeitenden Propeller abströmenden Medium (Wasser und Luft) keinen nennenswerten Wider- stand, vielmehr werden dessen Schaufeln a gewissermassen als Leitschaufeln dienen.
Für Propeller nach den Fig. 1 bis 5 empfiehlt es sich, die Kegelbasis p durch eine kegelig gestaltete Kappe c nach hinten abzuschliessen, wie in Fig. 6 dargestellt ist.
Für alle Propeller empfiehlt es sich, die Kegelbasis mit einem Schwungring aus schwerem Metall, beispielsweise Blei, zu versehen, wobei darauf Rücksicht zu nehmen ist, dass das ungehinderte Abströmen des an den Kegelflächen entlangströmenden Mediums nicht erschwert wird.
Die Wirkung des neuen Propellers ist auf folgende Weise zu erklären.
Nach bekannten Gesetzen wirken radial gestellte Flügel- oder 8chaufelfl chen eines Drehkörpers an sich bei schneller Drehung nur zentrifugal. Durch Zusammenwirken der Radialflächen mit den von der Spitze s nach der Basis p allseitig ansteigenden Kegel-oder Pyramidenflächen ändert sich die Wirkung aber in folgender Weise.
Die. grosse Umfangsgeschwindigkeit nahe der Basis p oder an dieser hat das Bestreben, das umgebende Medium (Wasser oder Luft) nach aussen zu schleudern. Da die Kegel-oder Pyramidenflächen ein Zuströmen des Mediums von innen verhindern, muss der grössere Bedarf der Basis p von dort genommen werden, wo die Umfangsgeschwindigkeit geringer ist, also von der Spitze s her. Es muss demnach an der Kegelfläche entlang eine, von der Spitze 8 nach der
Basis p stetig zunehmende Strömung entstehen, die ihrerseits auch die Schleuderkraft an der Basis p nach hinten ablenkt, so dass die Richtung der durch die Radialflächen erzeugten Zentrifugalbewegung sich mehr der parallel zur Welle gerichteten Bewegung nähert.
Die neuen Propeller können nicht nur für die Bewegung von Wasser-und Luftfahrzeugen, sondern auch als Ventilatoren oder als Saug-und Druckpumpen Verwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kegelpropeller, gekennzeichnet durch einen Kegel (k), dessen Kegelfläche mit von der Kegelspitze (s) nach der Kegelbasis (p) längs der Erzeugenden verlaufenden Radialflächen (a) versehen ist.
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Cone propeller.
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Type that consists of a conical or pyramidal body or shell. radially directed surfaces are arranged on its outer or inner surface.
Surfaces emanating radially from a rotating body (shaft) have a purely centrifugal effect when the rotating body rotates, as soon as these radial surfaces lie exactly in the axial direction.
In all previously known screw propellers, these radial surfaces are therefore rotated at a certain angle to the axial direction, as a result of which the known suction and pressure effects of today's screw propellers arise. The centrifugal effect of the radial surfaces (helical blades) is still present. which is shown immediately if the propeller is set in rotation faster than calculated.
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that any centrifugal side effects occur.
This purpose is achieved by the interaction of the conical surface with a larger number of radial surfaces. which, running from the tip of the cone to the base of the cone, extends over the
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To achieve a good effect, it does not matter whether the radial surfaces are arranged on the outer or inner surface of the cone or on both. Should radial surfaces on the inner
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shown:
Fig. 1 shows a cone propeller with outer blades in side view.
Fig. 2 the same in front view, while in
FIG. 3 shows this propeller in a vertical longitudinal section according to A-B of FIG.
Fig. 4 shows this propeller with the outside view placed at an angle to the generatrix of the cone in side view, and
Fig. 5 shows in front view.
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Fig. 12 this propeller in a rear view, and
FIG. 13 in longitudinal section according to FIG. 12. In
Fig. 14 is a side view of a cone propeller with inner blades alone, in
Fig. 15 in rear view, and in
FIG. 16 is shown in longitudinal section according to G-H of FIG. The
Figs. 17 and 19 show various examples of applicable blade shapes.
The conical propeller shown in FIGS. 1 to 3 is to be regarded as a typical basic form of the new propeller system.
The hollow cone jacket k is formed at its tip s to form a hub n, by means of which the cone is fastened in a suitable manner from the shaft shaft M ′. In the drawing, the usual method of fastening for the previous screw propellers by means of washer u and shaft nut M is only shown as an example.
A suitable number of outer blades a are attached to the outer surface of the cone k in such a way that they run radially from the tip s of the cone to its base p at exactly the same spacing from one another.
The cone jacket k can be cast in one piece with its hub n and the blades a
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be operated. For larger propellers, however, it is advisable to manufacture the cone mautels from strong boiler plate, which is attached to the cone tip in a suitable manner on the hub n.
The number of blades a has to depend on their shape and surface width. In FIG. 2 there are 16 blades a, which number has been found to be the most favorable through practical tests with the blade shape shown in FIG. 1, but between 2 and 36 blades a can be used with this blade shape.
When using a small number of blades, the area of each individual blade a must be larger, and with a larger number of blades correspondingly smaller. The rear blade tips k must in no way rise above the circumference of the cone base p, because protruding the blade edges beyond the periphery p would immediately have a centrifugal effect.
In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the blades a are arranged obliquely to the generatrix of the conical surface.
The propeller shown in FIGS. 8 to 10 differs from the propeller according to FIGS. 1 to 3 only in that, instead of the round cone, an arbitrarily polygonal pyramid b serves as a base for the outer blades a. In this case, the outer blades a are to be attached to the edges of the pyramid b. so that their number depends on the number of pyramid edges.
The drawing shows 16 edges with J6 blades a, but the number can vary between 4 and 36.
FIGS. 11 to 13 illustrate the use of outer and inner blades on a cone propeller.
The tip s is cut off from the conical envelope k, so that a correspondingly large inlet opening e emerges. The jacket k is rigidly connected to the hub n by arms o.
The outer blades a are attached to the outer surface and the inner blades i are attached to the inner surface of the body shell k at regular intervals from one another; here, too, the trailing edges h of the outer blades a must not extend over the periphery p of the cone base and the
Trailing edges h of the inner fascia t do not protrude beyond the trailing edge of the base p
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to fix.
In FIGS. 14 to 16, a propeller which only has inner blades i is shown.
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The mode of operation of the new propellers can be seen from FIGS. 3, 13 and 16.
When rotating rapidly, the radially standing blades a and i take hold of the medium (water or air) surrounding the propeller as a result of the suction effect occurring in the direction from the tip to the base of the cone and force it to flow along the surfaces of the cone at an accelerated rate in order to then act as to leave a hollow cone, as indicated by dash-dotted lines. When the vehicle moves quickly, the medium will leave the propeller, e.g. B. a pipe pulled over a mandrel.
The propeller always only works forwards, i.e. H. in the direction of the cone tip 8, regardless of the direction in which the rotation takes place. For backward travel special propellers would therefore have to be used, which are opposite to those for forward travel.
Such a propeller for forward and reverse travel is illustrated in FIG.
Here the cone k for forward gear is fastened on a hollow shaft 10, and the cone kl for reverse gear, in the opposite direction to the former, is fastened on a solid shaft 101, which the latter lies in the hollow shaft 10. Depending on whether the shaft w or 101 is driven, the cone k works forwards or the cone "-. 1 backwards; the stationary cone propeller offers no significant resistance to the medium (water and air) flowing off the working propeller; Blades a to a certain extent serve as guide vanes.
For propellers according to FIGS. 1 to 5, it is advisable to close off the cone base p towards the rear with a conical cap c, as shown in FIG.
For all propellers it is advisable to equip the cone base with a flywheel made of heavy metal, for example lead, whereby care must be taken that the unimpeded outflow of the medium flowing along the conical surfaces is not made difficult.
The effect of the new propeller can be explained in the following way.
According to known laws, radially positioned wing or blade surfaces of a rotating body only act centrifugally when rotating rapidly. However, due to the interaction of the radial surfaces with the conical or pyramid surfaces rising on all sides from the tip s to the base p, the effect changes in the following way.
The. high circumferential speed close to the base p or at this tends to throw the surrounding medium (water or air) outwards. Since the conical or pyramid surfaces prevent the medium from flowing in from the inside, the greater requirement of the base p must be taken from where the peripheral speed is lower, that is to say from the tip s. There must therefore be one along the conical surface, from the tip 8 to the
Base p, a steadily increasing flow occurs, which in turn also deflects the centrifugal force at base p backwards, so that the direction of the centrifugal movement generated by the radial surfaces more closely approximates the movement parallel to the shaft.
The new propellers can be used not only for moving watercraft and aircraft, but also as fans or as suction and pressure pumps.
PATENT CLAIMS:
1. Cone propeller, characterized by a cone (k), the conical surface of which is provided with radial surfaces (a) extending from the cone tip (s) to the cone base (p) along the generatrix.
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