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Kraftrad.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Kraftrad, dessen Schaufeln eine gekrümmte Arbeitsfläche auf weisen. Für das Kraftrad kommt a) a Treibmittel insbesondere Wasser in Betracht. es kann aber auch Luft, Gas oder Dampf Verwendung finden. Um eine geordnete Strömung des auf die Kraftradfläche treffenden Treibmittels den Schaufelnächen entlang zu erzielen und besondera um das Treibmittel unter einem möglichst stossen Hebelarm gegenüber der Kraftradwelle auszunutzen, haben die Schaufeln des Rades eine besondere Ausbildung erfahren.
Von einer in radialer Ebene verlaufenden Eintrittskante gehen die senkrecht zu dieser Kante verlaufenden Kurven, derart gekrümmt aus, dass eine Linie, die die in der grössten Ausbuchtung am tiefsten liegenden Punkte verbindet, sich von einem Punkte in der Nähe der Radmitte nach einem Punkte der Austrittskante erstreckt, der zwischen dem Radmittelpunkt und dem Schaufelumfang, und zwar möglichst nahe tin diesem liegt. Von diesem Punkte aus geht die betreffende Linie nach einem Punkte des Schaufelunifanges. Jede Schaufel besitzt somit eine unsymmetrische. löffelförmige Gestalt.
Der erwähnte Kurvenzug stellt etwa die Strömungsrichtung des auf die Schaufeln auftreffenden Treibmittels dar. Das auftreffende Treibmittel wird also einerseits von der Mitte des Rades und andererseits von dessen Umfang nach einem m der Nähe des Umfanges gelegenen Punkte der Austrittskante strömen und so eine Nutzkraft auf die Schaufel übertragen, deren Angrispunkt verhältnismässig weit von der Drehachse des Kraftrades entfernt liegt.
Um eine bessere Ausnutzung des Treibmittels zu erreichen, ist jede Schaufel zweckmässig der Strömungsrichtu. ng des Treibmittels entgegengeneigt und hinsichtlich ihrer Welle verwunden.
Fig. l der Zeichnungen stellt ein Ausführungsbeispiel des Kraftrades nach der Erfindung in Vorderansicht dar, während Fig. 2 einen Grundriss des Rades zeigt. Fig. 3 veranschaulicht einen Seitenriss des Kraftrades, teilweise im Schnitt, und zeigt die Anordnung des Rades auf einer wagerechten Welle. Fig. 4 gibt die Ansicht einer Schaufel vor deren Formgebung durch Pressen und mit Einzeichnung des eingangs erwähnten Kurvenzuges, währendTFig. 5 eine Reihe von Querschnitten durch die gebogene Schaufel veranschaulicht.
Das Kraftrad wird zweckmässig aus Metallblech hergestellt. und zwar entweder aus einem einzigen Stück oder aus mehreren Segmenten, von denen jedes eine oder mehrere Schaufeln tragen kann. Die Zusammensetzung des Rades aus Segmenten wird zweckmässig bei Rädern von grösserem Durchmesser verwendet.
Das zur Herstellung des Rades verwendete ehene Metallblech erhält zunächst die Form eines Kreises von geeignetem Durchmesser. Der Kreis wird alsdann durch vom Umfang nach
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volles Stück 1 verbleibt, durch das sämtliche Schaufeln miteinander in Verbindung stehen.
Die scharfen Kanten am Kreisumfange werden bei jedem Sektorstück abgerundet und nunmehr wird jeder Sektor durch geeignete Pressformen derart gebogen, dass die Schaufeln, und besonders deren äusserer Teil. der Strömungsrichtung des Treibmittels entgegengeneigt sind. Gleichzeitig mit diesem Pressen erhalten die Schaufeln eine Form, die aus Fig. 4 und noch deutlicher aus den
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Bei Verwendung des Kraftrades in fliessendem Wasser oder in Meeresströmungen wird das Rad auf eine Nabe 9 (Fig. 3) aufgenietet, die auf einer wagerechten Welle J befestigt ist. Die Welle ruht in Lagern 10, die an dem Gestell 13 in geeigneter Weise gehalten werden. Das Gestelf ist unter dem Wasserspiegel angebracht.
Zur grösstmöglichen Kraftausnützung muss das Rad vollkommen in das Wasser versenkt sein,. wodurch ein gleichmässiger, von der Strömung herrührender Wasserdruck auf die gesamte arbeitende Fläche des Rades erzielt wird. Der die geneigten Flächen der Schaufeln treffende Wasserstrom dreht das Rad und infolge der eigenartigen Ausbildung der Schaufeln und ihrer Neigungswinkel wird der grösste Teil der Wassermenge zwischen den Schnittlinien b und d der Fig. 4 zusammengefasst. Hiedurch wird das Rad in Umdrehung versetzt.
Das auf. die Radschaufeln treffende strömende Wasser wird einerseits von der Mitte des Rades nach auswärts und von dem Umfange nach einwärts zu abgelenkt. Die beiden Wasserströmungen treffen sich etwa an der Schnittstelle c-c (Fig. 4 und 5), die in der Nähe des Radumfanges liegt. Von hier aus wird das Wasser nach rückwärts abgelenkt und geht durch den zwischen zwei Schaufeln liegenden Zwischenraum in ungefähr zu den Halbmessern rechtwinklig liegenden Strömungsrichtungen hindurch.
Wie ersichtlich, befindet sich der Kreis, auf dem der Austritt des Wassers erfolgt, nahe an den äusseren Enden der Schaufeln. Hiedurch wird erreicht, dass die gegebene Menge des Treibmittels an einem grösseren Hebelarm auf das Rad wirkt, als wenn es durch die Schaufeln derart abgelenkt werden würde, dass es in vielen mittelpunktgleichen Kreisen den Schaufeln entströmt.
Es hat sich aus Versuchen ergeben, dass bei Verwendung des Kraftrads in Strömen mit paralleler Richtung der Stromfäden, wie z. B. in Flüssen, das Kraftrad hinsichtlich Geschwindigkeit und Energiemenge bessere Ergebnisse zeitigt, wenn es seiner aus senkrecht zur Strömungsrichtung liegender Drehungsebene etwas nach vorwärts oder rückwärts geneigt angeordnet wird.
Dies rührt daher, dass durch die besondere Ausgestaltung der Schaufeln ein Hohlraum gebildet wird und sich so ein grosser Druck und Widerstand an der vorderen Fläche des Rades dem einströmenden Wasser entgegenstellt, bis Druck und Widerstand durch die Umdrehung des Rades aufgehoben sind.
Bei Verwendung des Rades in Luftströmungen wird das Rad auf ein drehbares Gestell gesetzt, das mit einem sich selbsttätig einstellenden Flügel versehen ist, wie dies bei allen sich um eine wagerechte Achse drehenden Windrädern gebräuchlich ist. Hiedurch bieten derartige
Räder der Windströmung stets ihre Vorderfläche dar, auch wenn die Strömungsrichtung sich ändert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kraftrad mit eine gekrümmte Arbeitsfläche aufweisenden Schaufeln, dadurch gekenn- zeichnet. dass der eine der die Arbeitsfläche bildenden Linienzüge der Schaufeln, die Eintritts- kante (4), in radialer Ebene verläuft, während die quer zu diesem Linienzug verlaufenden Kurven der einzelnen Schaufelquerschnitte derart gekrümmt sind, dass die die in der grössten Ausbuchtung am tiefsten liegenden Bchaufelpunkte verbindende Linie (7, 7a) sich von einem Punkte in der
Nähe der Radmitte nach einem zwischen dem Radmittelpunkte und dem Umfange gelegenen
Punkt \der Austrittskante der chaufel und von dort nach einem Punkt des Schaufel- umfanges (5) erstreckt.