BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung fur kompressible oder inkompressible Medien. In letzterem Fall ist sie besonders geeignet zum Vortrieb und/oder zum Steuern von Schiffskörpern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von an sich bekannten Förderprinzipien ein grundsätzlich neues, universal anwendbares Aggregat zu schaffen, welches ohne nennenswerte Schwierigkeiten in neue und bestehende Anlagen eingebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass innerhalb eines feststehenden Ringgehäuses ein nabenloser, beschaufelter Ring angeordnet ist, der über eine externe Antriebsvorrichtung in Drehung versetzbar ist.
Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, - dass bei einer Anwendung als Pumpe die lichte Weite der Fördervorrichtung genau dem Strömungsquerschnitt der Förderrohre entspricht, ohne Beeinträchtigung durch eine zentrale Antriebswelle. Infolge des externen Antriebes eignet sich eine derartige Pumpe besonders in der chemischen und in der Lebensmittelindustrie sowie in explosionsgefährdeten Bereichen; - dass bei einer Anwendung als Vortriebseinheit für SchiffskÏrper die vollgekapselte Vorrichtung das Unfallrisiko beispielsweise flir Schwimmer erheblich reduziert. Dar über hinaus ist die Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Schrauben wesentlich unempfindlicher gegen Fischernetze und Kabel.
Dadurch, dass die Vorrichtung nahezu vollständig aus Kunststoff-Spritzgnssteilen hergestellt werden kann, ist mit geringeren Gestehungskosten zu rechnen, als bei gleichwertigen, derzeit üblichen Vorrichtungen.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Fördervorrichtung
Fig. 2 eine Vorderansicht derselben
Fig. 3 eine Pendelausführung in Seitenansicht
Fig. 4 eine Anwendung der Fördervorrichtung bei einem Kielboot
Fig. 5 zwei Anwendungen der Fördervorrichtung bei einem kielfreien Schiffskörper
Fig. 6 eine Pumpenanwendung.
In den verschiedenen Figuren sind die gleichen Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der geförderten Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.
In den Fig. 1 und 2 ist das Förderaggregat als Vortriebseinheit fur einen nicht dargestellten Schiffskörper konzipiert.
In einem Ringgehäuse 1 mit nach strömungstechnischen Gesichtspunkten ausgebildeter Innenkontur 2 ist ein beschaufelter Ring 3 gelagert. Die Ringinnentläche 4 ist bündig mit jener des Ringgehäuses 1. Fest mit dem Innenring verbunden ist die Beschaufelung. Im vorliegenden Fall besteht diese im Prinzip aus einem dreigängigen Schraubengewinde mit grosser Steigung. Das Gewinde erstreckt sich lediglich von der Eintrittsebene bis zur Austrittsebene des Ringgehäuses 1, so dass die Schaufeln 5 gerade, schräg gestellte Segmente bil- den. Die Segmenthöhe in radialer Richtung ist so bemessen, dass sich im Ringinnern eine nicht beschaufelte Kernzone 6 ergibt. Es handelt sich demzufolge um eine nabenlose Beschaufelung.
Selbstverständlich ist es möglich, profilierte Schaufeln vorzusehen, gegebenenfalls diese sogar als Ver stellschaufeln auszubilden.
Zum Schutz der Beschaufelung gegen das Eindringen von Fremdkörpern sowie zum Personenschutz gegen die rotierende Beschaufelung sind sowohl in der Eintrittsebene als auch in der Austrittsebene Gitter 7 angebracht, die den ganzen durchströmten Querschnitt bedecken und mit geeigneten Mitteln am Ringgehäuse 1 befestigt sind.
Die Lagerung und Zentnerung des Ringes 3 erfolgt über wälzgelagerte Rollen 8. Innerhalb des Gehäuses sind jeweils drei Rollenpaare um 1200 versetzt angeordnet. Ein Rollenpaar soll jeweils den Ring beidseitig sowohl axial als auch radial abstützen. Hierzu sind die Rollenachsen gegenuber der Ringachse geneigt, vorzugsweise um 45". Auf diese Weise kann problemlos Axialschub aufgenommen werden.
Um den Ring von aussen her antreiben zu können, trägt er an seinem äusseren Umfang einen Zahnkranz 9.
Auf das Ringgehäuse 1 ist ein multifunktionales Topfgehause 10 aufgesetzt. Zum einen dient dieses Gehäuse der Befestigung des Ringgehäuses am Trägerkörper, hier am Schiffsrumpf. Die Befestitung erfolgt über den Ringflansch 27. Zum andern enthält das Topfgehäuse Mittel zum Ringantrieb. Schliesslich ist es auch zur Aufnahme jener Mittel gedacht, die eine 360 -Drehung des Ringgehäuses 1 um die Vertikalachse gestatten.
Der Topf weist zylindrische Form auf, wobei seine Aus senabmessungen nur unwesentlich über die axiale Länge des
Ringgehäuses 1 hinausragen. Er ist mit einem Deckel 11 ver schlossen. Durch den Deckel ragt eine von einer Dichtung 12 umschlossene Antriebswelle 13. Das Topfgehäuse ist innen beidseitig mit einem Futter 28 ausgestattet, welches die La ger 14 der Getriebewellen 15 aufnimmt. Über eine mit der
Antriebswelle 13 verbundene Kegelverzahnung 16 und zwei Stirnräderpaare 17 resp. 18 8 wird der Ring 3 angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis von Antriebswelle zum beschaufel ten Ring ist dabei mit 1:1 gewählt. Anlässlich der Drehung fördert der beschaufelte Ring das Medium im Sinne der an sich bekannten Schraubenpumpe, d.h. bei beweglichen Trä gerkörpern wie z.B. Schiffskörpern erzeugt er den Vortrieb.
An seiner Aussenfläche trägt das Topfgehäuse 10 in einer
Ebene parallel zur Ringachse einen Zahnkranz 19, welcher mit einer Zahnstange, einem Ritzel oder einer Spindel (26 in
Fig. 3) der Schiffsteuerung im Eingriff steht. Dadurch kann die Anordnung durch einfache Winkelverstellung des Ring gehäuses 1 die Funktion des Ruders mitübernehmen; mittels einer 180 -Drehung kann von Vorwärtsfahrt auf Rückwärts fahrt umgeschaltet werden.
Die Anordnung gemäss Fig. 3 ist mit besonderem Vorteil für Wasserfahrzeuge bestimmt, die in flachen Gewässern ver kehren. Man erkennt hier, dass die Schiffswelle 20 - anstelle auf den üblichen Propeller - über eine Kegelradverzahnung
21 und ein nicht gezeigtes Getriebe auf den beschaufelten
Ring 3 einwirkt. Im Kasten 22 des Schiffsrumpfes ist das
Topfgehäuse 10 in einer Gyrolagerung 23 - wie sie beispiels weise aus dem Kompassbau bekannt ist - eingehängt. Um einen horizontal verlaufenden Drehzapfen 24 herum kann die ganze Einheit beim Anstossen gegen ein Hinderniss ohne weiteres aus der Standardposition, d.h. in der Regel aus der Vertikalstellung, nach hinten abklappen. Dies geschieht unabhängig von der jeweiligen Winkelstellung des Ringgehäuses zur Schiffslängsachse.
Beim Wegklappen geht sowohl die Kegelradverzahnung 21 als auch die für die Winkelverstellung massgebende Paarung Zahnkranz 19/Spindel 26 ausser Eingriff. Nach dem Uberwinden des Hindernisses ermöglicht eine Rückholfeder 25 das Zurückklappen der Vorrichtung in die Gebrauchsposition.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen anhand von Skizzen einige Anwendungen.
So kann gemäss Fig. 4 die Vortriebseinheit beispielsweise als Kielschraube montiert werden. Beim Nichtgebrauch ist es dann besonders vorteilhaft, wenn das Ringgehäuse um 90" angedreht wird und somit im Abströmbereich des Kieles möglichst wenig Strömungswiderstand leistet.
Bei Wasserfahrzeugen, deren Rumpf gemäss Fig. 5 ausgebildet ist, können die neuen Vorrichtungen sowohl am Heck als Vortriebseinheit als auch beidseitig am Bug als reine Steuereinheit für Kursänderungen vorgesehen werden.
Schliesslich eignet sich die Konstruktion auch zum Einbau in Rohrsträngen als Pumpe. Hierzu müssen lediglich die beiden Stirnseiten des Ringgehäuses als Flansche ausgebildet werden.
Sollen beispielsweise Gase mit der Vorrichtung gefördert werden, so kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass sich die Schaufelsegmente von der Ringinnenfläche in radialer Richtung bis zur Ringmitte hin erstrecken. In diesem Fall entfällt die oben beschriebene Kernzone.
DESCRIPTION
The invention relates to a conveying device for compressible or incompressible media. In the latter case, it is particularly suitable for propulsion and / or for controlling hulls.
The invention has for its object to create a fundamentally new, universally applicable unit based on known funding principles, which can be installed in new and existing systems without significant difficulties.
This object is achieved in that a hubless, bladed ring is arranged within a fixed ring housing and can be set in rotation by an external drive device.
The advantage of the invention can be seen in particular in the fact that - when used as a pump, the inside diameter of the delivery device corresponds exactly to the flow cross-section of the delivery pipes, without being affected by a central drive shaft. As a result of the external drive, such a pump is particularly suitable in the chemical and food industries and in potentially explosive areas; - That the fully encapsulated device considerably reduces the risk of accidents, for example for swimmers, when used as a propulsion unit for hulls. In addition, the device is much less sensitive to fishing nets and cables compared to conventional screws.
Because the device can be produced almost entirely from injection molded plastic parts, lower production costs are to be expected than with equivalent, currently customary devices.
In the drawing, several exemplary embodiments of the invention are shown schematically.
It shows:
Fig. 1 shows a longitudinal section through the conveyor
Fig. 2 is a front view of the same
Fig. 3 is a pendulum version in side view
Fig. 4 shows an application of the conveyor device in a keel boat
Fig. 5 shows two applications of the conveyor in a keel-free hull
6 shows a pump application.
The same elements are provided with the same reference symbols in the various figures. The direction of flow of the conveyed media is indicated by arrows.
1 and 2, the conveyor unit is designed as a propulsion unit for a hull, not shown.
A bladed ring 3 is mounted in a ring housing 1 with an inner contour 2 designed according to fluidic aspects. The inner ring surface 4 is flush with that of the ring housing 1. The blading is firmly connected to the inner ring. In the present case, this basically consists of a three-start screw thread with a large pitch. The thread extends only from the entry plane to the exit plane of the ring housing 1, so that the blades 5 form straight, inclined segments. The segment height in the radial direction is dimensioned such that a non-bladed core zone 6 results in the ring interior. It is therefore a hubless blading.
Of course, it is possible to provide profiled blades, if necessary even form these as adjustable blades.
To protect the blading against the penetration of foreign bodies and for personal protection against the rotating blading, grids 7 are fitted both in the inlet plane and in the outlet plane, which cover the entire cross-section through which flow is flowing and are fastened to the ring housing 1 by suitable means.
The bearing and centering of the ring 3 takes place via roller-mounted rollers 8. Three pairs of rollers are each offset by 1200 within the housing. A pair of rollers should support the ring both axially and radially on both sides. For this purpose, the roller axes are inclined with respect to the ring axis, preferably by 45 ". In this way, axial thrust can be absorbed without any problems.
In order to be able to drive the ring from the outside, it has a ring gear 9 on its outer circumference.
A multifunctional pot housing 10 is placed on the ring housing 1. On the one hand, this housing is used to attach the ring housing to the carrier body, here on the ship's hull. The attachment takes place via the ring flange 27. On the other hand, the pot housing contains means for the ring drive. Finally, it is also intended to accommodate those means which permit a 360 rotation of the ring housing 1 about the vertical axis.
The pot has a cylindrical shape, with its dimensions from only insignificant over the axial length of the
Project ring housing 1. He is closed with a lid 11 ver. A drive shaft 13, which is enclosed by a seal 12, projects through the cover. The inside of the pot housing is equipped on both sides with a chuck 28 which receives the bearing 14 of the gear shafts 15. About one with the
Drive shaft 13 connected bevel gear 16 and two spur gear pairs 17, respectively. 18 8, the ring 3 is driven. The gear ratio of the drive shaft to the bladed ring is chosen at 1: 1. On the occasion of the rotation, the bladed ring conveys the medium in the sense of the screw pump known per se, i.e. in the case of movable support bodies, e.g. It creates propulsion for hulls.
On its outer surface, the pot housing 10 carries in one
Plane parallel to the ring axis, a ring gear 19 which is connected to a toothed rack, a pinion or a spindle (26 in
Fig. 3) the ship control is engaged. This allows the arrangement by simple angular adjustment of the ring housing 1 to take over the function of the rudder; With a 180 turn, you can switch from driving forwards to driving backwards.
The arrangement according to FIG. 3 is intended with particular advantage for watercraft that sweep in shallow waters. It can be seen here that the ship's shaft 20 - instead of the usual propeller - has bevel gear teeth
21 and a gear not shown on the bladed
Ring 3 acts. In box 22 of the hull that is
Pot housing 10 in a Gyrolagerung 23 - as it is known for example from compass construction - hung. Around a horizontally extending pivot 24, the whole unit can be easily moved out of the standard position, e.g. usually from the vertical position, fold back. This happens regardless of the angular position of the ring housing relative to the ship's longitudinal axis.
When folding away, both the bevel gear toothing 21 and the pairing of toothed ring 19 / spindle 26, which is decisive for the angular adjustment, disengage. After the obstacle has been overcome, a return spring 25 enables the device to be folded back into the use position.
4 to 6 show some applications based on sketches.
4, the propulsion unit can be mounted, for example, as a keel screw. When not in use, it is particularly advantageous if the ring housing is turned 90 "and thus provides as little flow resistance as possible in the outflow area of the keel.
5, the new devices can be provided both at the stern as a propulsion unit and on both sides at the bow as a pure control unit for course changes.
Finally, the construction is also suitable for installation in pipe strings as a pump. For this purpose, only the two end faces of the ring housing have to be designed as flanges.
If, for example, gases are to be conveyed with the device, it can prove to be advantageous that the blade segments extend from the inner ring surface in the radial direction to the center of the ring. In this case, the core zone described above is omitted.