DE10005085A1 - Laufrad - Google Patents

Abstract

Ein Laufrad, das entweder von einem strömenden Arbeitsmedium drehbar angetrieben wird oder drehbar angetrieben durch Einwirken auf ein Arbeitsmedium eine Vortriebskraft erzeugt. Ein Radkörper ist mit einem Lager versehen und ein Radkranz ist an den Laufschaufeln zum Anströmen des Arbeitsmediums bzw. zum Einwirken auf das Arbeitsmedium angebracht. Die Schaufeln (23) sind am Radkranz (10) drehbar so gelagert, daß sie stets senkrecht zur Oberfläche des strömenden Arbeitsmediums (40) ausgerichtet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad, das entweder von einem strömenden Arbeitsmedium drehbar angetrieben wird oder drehbar angetrieben durch Einwirken auf ein Arbeitsmedium eine Vortriebskraft erzeugt, aufweisend einen Radkörper mit einem Lager und einem Radkranz, an dem Laufschaufeln zum Anströmen des Arbeitsmediums bzw. zum Einwirken auf das Arbeitsmedium angebracht sind.

Laufräder dieser Art sind für gewöhnlich mit radial vorstehenden Schaufeln versehen. Beim Einsatz eines solchen Antriebs-Laufrades, um beispielsweise ein Boot zu bewegen, treten die Schaufeln in schräger Richtung in das Wasser ein, so daß zunächst einmal die wirksame Fläche der Schaufeln gering ist. Steht die Schaufel senkrecht zur Wasseroberfläche, erreicht das Antriebsmoment die größte Wirkung. Die Vortriebskraft nimmt von diesem Zeitpunkt an wieder ab, so daß insgesamt die zugeführte mechanische Energie nur sehr unzulänglich in eine Vortriebskraft für das Wasserfahrzeug umgewandelt wird. Es kommt noch hinzu, daß die Schaufeln bei diesem geschilderten Bewegungsvorgang dem Wasserfahrzeug unerwünschte Kraftkomponenten in vertikaler Richtung erteilen. Beim Einsatz eines Laufrades, das von einem strömenden Medium angeströmt wird, um beispielsweise als Generator zu wirken, liegen die Verhältnisse entsprechend ungünstig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unabhängig vom Einsatzzweck ein wesentlich höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann. Erreicht wird dies dadurch, daß bei dem Laufrad der eingangs genannten Art die Schaufeln am Radkranz drehbar so gelagert sind, daß sie senkrecht zur Oberfläche des strömenden Arbeitsmediums sind.

Durch die Führung der Schaufeln, so daß diese senkrecht zur Wasseroberfläche in das Wasser eintauchen, wird praktisch keine nach oben gerichtete vertikale Komponente erzeugt, so daß die eingesetzte Drehenergie für den Laufkranz, an dem die Laufräder befestigt sind, in weit höherem Maße in Bewegungsenergie für das Wasserfahrzeug umgesetzt wird.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, sicherzustellen, daß die Laufflächen die gewünschte Ausrichtung haben, wesentlich ist, daß die Laufflächen an einem Teil angebracht sind, der seinerseits zum Laufkranz drehbar ist, und zwar bei einer Umdrehung des Laufkranzes so, daß die Lauffläche ebenfalls eine Umdrehung ausübt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Laufrades gemäß der Erfindung, wobei zu Zwecken der einfachen Darstellung lediglich eine einzige Lauffläche gezeigt ist.

In der Figur ist mit 40 ein Gewässer mit einer Oberfläche bezeichnet und schematisch ist ein Laufrad 10, 11 gezeigt, welches an einem Wasserfahrzeug befestigt und gelagert ist, um dieses fortzubewegen.

Mit 10 ist der Laufkranz eines Laufrades bezeichnet, welches bei 11 auf einer Welle gelagert ist und mit Hilfe eines nicht gezeigten Motors in Richtung des Pfeiles 12 angetrieben wird.

An dem Laufkranz 10 ist ein Zahnrad 20 drehbar gelagert. Radial von dieser Lagerstelle vorstehend ist eine Lauffläche 21 an dem Zahnrad 20 befestigt, und zwar so, daß sich die Lauffläche 21 senkrecht zur Oberfläche des Gewässers 40 erstreckt. Damit nun diese Ausrichtung der Lauffläche 21 bei Umdrehung des Laufkranzes 10 aufrechterhalten bleibt, kämmt das Zahnrad 20 in einem festen Zahnrad 30. Die Verzahnung und Durchmesserverhältnisse sind hierbei so eingestellt worden, daß bei einer Umdrehung des Laufrades 10 das Zahnrad 20 eine Umdrehung durchführt, d. h. daß die Lauffläche 21 stets die in der Figur gezeigte Ausrichtung beibehält (die Zahnräder mit ihren Verzahnungen und Durchmessern sind hier nur schematisch wiedergegeben).

Bei einer Umdrehung des Laufkranzes 10 durch den nicht gezeigten Antrieb gelangt die Lauffläche 21 in senkrechter Richtung in das Gewässer hinein und zu Folge der Umdrehung des Laufkranzes 10 übt die Lauffläche auf das Wasser eine Kraft 23 aus, deren Reaktion zu einer Kraft führt, die das Wasserfahrzeug, an dem die Teile 10, 20, 30 entsprechend befestigt sind, fortbewegt. In der gezeigten Stellung ist die ausgeübte Kraftwirkung etwa zwei Drittel der maximalen, bei einer weiteren Bewegung um ca. 45° im Uhrzeigersinn erreicht die Kraft 23 den maximalen Wert. Von dieser Stellung an nimmt die Kraft 23 ab. Wesentlich ist, daß hierbei keine vertikalen Kräfte weder auf das Wasser noch auf den Laufkranz 10 ausgeübt werden, was zu einer deutlichen Erhöhung des Wirkungsgrades des Antriebes beiträgt.

Claims (1)

1. Laufrad, das entweder von einem strömenden Arbeitsmedium drehbar angetrieben wird oder drehbar angetrieben durch Einwirken auf ein Arbeitsmedium eine Vortriebskraft erzeugt, aufweisend einen Radkörper mit einem Lager und einem Radkranz, an dem Laufschaufeln zum Anströmen des Arbeitsmediums bzw. zum Einwirken auf das Arbeitsmedium angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (23) am Radkranz (10) drehbar so gelagert sind, daß sie stets senkrecht zur Oberfläche des strömenden Arbeitsmediums (40) ausgerichtet sind.