DE13060C - Rotationspumpe, welche auch als Ventilator oder Propeller angewendet werden kann - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE S8: Pressen.

Diese Neuerungen bestehen hauptsächlich darin, dafs die Pumpen-Ventilator- oder Radschaufeln nach Art der Windmühlenflügel mit der Drehungsebene einen Winkel bilden. Das Schaufelrad zur Fortbewegung von Fahrzeugen im Wasser besteht aus Schaufeln, welche auf der Drehaxe nach Art der Windmühlenflügel innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, das auf beiden Seiten der Schaufeln einen bestimmten ringförmigen Spielraum zur Vermeidung zu grofser Reibungswiderstände läfst.

Wenn man ein derartiges Rad in Rotation versetzt, so werden die' Luft- oder Wassermoleküle vertical zur Oberfläche der Schaufeln bei Seite geschoben, d. ' h.·' in einer' Richtung,' welche mit der Ebene, innerhalb deren die Drehung der Schaufeln stattfindet,' einen Winkel bildet. Das gegen eine der seitlichen-Wände des Gehäuses gedrängte Fluidum wird auf der anderen Seite desselben die Pressung vermindern und ein Ansaugen bewirken. ■ Indem man nun durch eine Abschlufswand das Fluidum an einem Umherkreisen in dem ringförmigen Spielraum hindert, nöthigt man dasselbe aus der unter der Abschlufswand angebrachten Oeffnung · seinen Weg zu nehmen.

In den Fig. 1, 2 und 3 bezeichnet α ein cylindrisches Gehäuse,· in dessen untere Partie ein Saug- und ein Druckkanal 2'z'¹ einmünden; der eine dieser Kanäle schneidet, wie aus Fig. 2 zu ersehen, mit der einen, der andere mit der anderen Seitenwand des Gehäuses ab, dieselben liegen also diagonal einander gegenüber. Das Gehäuse kann aus Gufseisen, Blech u. s. w. hergestellt werden.

Fig. 4 zeigt einen Apparat, dessen Theile theils aus Kupfer, theils aus Gufseisen, Blech oder anderen Materialien bestehen können. Das Gehäuse, Fig. 3, hat im Innern auf der Breite c¹ einen ringförmigen Vorsprung α¹, während es auf der Breite c einen erweiterten Durchmesser zeigt. Durch Schrauben «⁴ ist die Seitenwand a¹ mit dem Gehäuse α verschraubt. Das Schaufelrad besteht aus einer Nabeb¹, aus den Schaufelnd und einem Kranze ί>², Fig. 3. Die Zahl der zur Drehaxe geneigt stehenden Schaufeln ist durch die Breite derselben und die Neigung der Schaufelquerschnitte zurDrehungsebenebestimmt. Die Seitenwände des Gehäuses schliefsen sich genau der Form der Nabe an. Die Axe der Schaufeln tritt durch die Stopfbüchsen aus beiden Seiten des Gehäuses heraus. Im Innern des Gehäuses, gerade oberhalb der diagonal gegenüberliegenden Saug- und Druckkanäle, ordne ich zwei Abschlufswände g g, Fig. 5, 6 und 7 an, deren Höhe derjenigen der 'ringförmigen Spielräume cc¹ genau entspricht, derart, dafs die Aufsenränder der in Drehung versetzten Schaufeln an ihnen ohne starke Reibung vorbeistreichen.

Bei den Schaufelrädern der Schiffe empfiehlt es sich, behufs bequemer Reinigung die Anschlufsstücke von aufsen zwischen zwei Rippen in das Gehäuse einschieben zu können. Die Anordnung der Saug- und Druckkanäle ii^y der Fig. 5 und 7, welche in das Innere des Gehäuses horizontal einmünden, kann auch in der in Fig. 5^Ws und 7^bls dargestellten Weise geschehen.

Es ist vortheilhaft, eine möglichst grofse Schaufelzahl einzuführen. Um das Maximum der Nutzarbeit zu erhalten, mufs die Entfernung

der Schaufeln von einander eine derartige sein, dafs man ein Parallelogramm aus den auf die Enden der Schaufeln, Fig. 9, gezogenen Verticalen bilden kann, ohne dafs eine Verticale am Ende der einen Schaufel auf ihre Querschnittsrichtung gezogen, die andere Schaufel schneidet. Am unteren Ende der Schaufeln, da wo sie in die Nabe b^l eintreten, ist der Abstand derselben natürlich geringer, als an der Peripherie des Gehäuses. In diesem Falle wird auch, wie Fig. 12 ergiebt, die geleistete Arbeit entsprechend geringer. In Fig. 9 und 12 ist die Richtung der durch die Parallelogramme dargestellten, angesaugten oder gedrückten Flüssigkeitsmasse durch Pfeilrichtungen angegeben. Die vortheilhaftesten Neigungswinkel der Schaufelquerschnitte zur Drehungsebene liegen zwischen 45⁰ bis 6o°. Eine Neigung von 45° ermöglicht den geringsten gegenseitigen Abstand derselben. Es ist nicht vortheilhaft, den Schaufeln nach unten hin eine abnehmende Breite zu geben und dem entsprechend diejenige des Gehäuses zu reduciren, wie dies in Fig. 13 und 14 angedeutet ist, da infolge der durch die konische Form des Gehäuses herbeigeführten veränderten Richtung des Fluidums Stöfse entstehen können. Unbedingt besser ist es, Schaufeln mit einer parallelen seitlichen Begrenzung beizubehalten, wobei man ihnen an der Peripherie des Gehäuses eine Neigung ihrer Breitenrichtung zu der Umdrehungsebene von ungefähr 6o° giebt, während man nach innen hin die Neigung allmälig bis auf ungefähr 50⁰ reducirt, Fig. 20.

In Fig. 15, 16, 17, 18 und 19 sind einige Schaufelneigungen graphisch dargestellt. Selbstverständlich mufs die Erfahrung die günstigste ,Form des Gehäuses, die vortheilhafteste Breite des ringförmigen, seitlichen Spielraums, Neigung der Breitenrichtung der Schaufeln zur Drehungsebene, ihre zweckmäfsigste Höhe und Breite, sowie endlich die Abweichung der Höhenrichtung der Schaufeln von der radialen Einstellung ergeben.

Das Einziehen der Seitenwände a¹ des Gehäuses bei a^b, Fig. 3, soll so viel als möglich einen luftdichten Abschlufs um die Mitte des Gehäuses bewirken. Vielleicht ist es von Vortheil, den ringförmigen Spielraum, in welchem das Ansaugen stattfindet, etwas gröfser als den zu machen, in welchem das Fluidum fortgedrängt wird.

Indem man zwei Schaufelräder mit entgegengesetzt eingestellten Schaufeln auf einer Axe innerhalb eines Gehäuses vereinigt, erzielt man eine Doppelpumpe mit einem einzigen ringförmigen Spielraum in der Mitte der Breitenrichtung des Gehäuses, Fig. 21, während die seitlichen Spielräume wie gewöhnlich bleiben.

Auf die Mitte des ringförmigen Theiles der gemeinsamen Schaufelnabe setzt sich das Abschlufsstück g, Fig. 8, auf, das man aufsen am Gehäuse befestigt.

Indem man ein solches Schaufelrad in Um drehung versetzt, wird das Fluidum (Luft oder Wasser) in dem einen der ringförmigen Spielräume c c¹ angesaugt, in dem anderen fortgedrückt. Es bilden sich zwischen den Schaufelbacken zwei Strömungen. Die seitlichen Abschlufsstücke gg verhindern das Zurücktreten der Flüssigkeit; diese wird je nach der Drehungsrichtung der Axe entweder durch den Kanal i oder z¹ mit einer von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schaufeln und ihrer Einstellung abhängenden Geschwindigkeit hinausgeworfen oder angesaugt und zwar ohne Einwirkung der Centrifugalkraft. Das Functioniren der Pumpe kann sehr wahrscheinlich durch einfaches Fortspülen ohne besonderes Fufsventil stattfinden, namentlich dann, wenn man, wie in Fig. 22, die Kanäle ii^l nach oben verlegt.

Soll eine solche Pumpe zur Bewegung von Fahrzeugen im Wasser dienen, so schützt man zweckmäfsig die Mündungen der Kanäle i i¹ durch vorgelegte Gitter, um das Eindringen gröfserer, fester Massen zu verhüten. In einem solchen Falle kann man sich einer oder zweier stehender Pumpen bedienen, Fig. 23 und 24 (in Fig. 25 durch Seitenansicht verdeutlicht). Man kann aber auch liegende Pumpen anwenden, wie in Fig. 26, 27 und 28. Bringt man noch in Zweigkanälen // der Kanäle ii^l, Fig. 23 und 24, Schützen m m an, so kann man durch geeignete Stellung derselben dem Fahrzeuge einen Seitenantrieb ertheilen und dasselbe ohne Zuhülfenahme des Ruders umwenden.

Bei den liegenden Pumpen kann man entweder die Lage der Abschlufsstücke g g, wie in Fig. 5, 6 und 7 oder in s^bis und 7^bis beibehalten und den Zu- und Abflufs durch Krümmerrohre ii¹, Fig. 27, vermitteln. Man kann aber auch die Lage der Abschlufsstücke ändern, wie in Fig. 28, wo die in gleicher Höhe angeordneten Abschlufsstücke g g in entgegengesetzter Richtung gebogen sind.

Das Schaufelrad zum Bewegen von Fahrzeugen im Wasser kann wie gewöhnlich in einem Kasten von cylindrischer Form angeordnet werden, Fig. 29. Der Zu- und Abflufskanal liegen am unteren Theile des Kastens in gleicher Horizontal-, aber in verschiedenen Verticalebenen. Freilich hat eine solche Schaufelpumpe gegenüber den gewöhnlichen Schaufelrädern den Nachtheil, dafs die Schaufeln der letzteren erheblich tiefer eingetaucht sind. Indessen diesen Nachtheil wiegt die Möglichkeit auf, der ersteren eine beliebige Geschwindigkeit ertheilen zu können, ohne jemals Wirbel und Rückschläge zu verursachen, welche bei den gewöhnlichen Schaufelrädern bei zu grofser Geschwindigkeit sich stets bilden.

Claims (4)

1. Schaufelräder nach meinem System können zu zweien, dreien auf einer Axe angeordnet werden. In diesem Falle ist es gut, wie in Fig. 30 angedeutet, die Röhren am Kiel an verschiedenen Punkten, die eine hinter der anderen, ausmünden zu lassen, um dem ausgeworfenen Wasser, den , gröfstmöglichen Widerstand zu verursachen.

   In dem geringen Widerstände, den das durch ein verhältnifsmäfsig enges Rohr mit ziemlich geringer Geschwindigkeit aus einer zum Betreiben von Schiffen benutzten Centrifugalpumpe tretende Wasser findet, ist wahrscheinlich der Mifserfolg zu erblicken, den diese Pumpen in dieser Beziehung gehabt haben. Es ist hiernach unbedingt erforderlich, auf das Wasser direct durch Schaufelschlag oder Druck einzuwirken. Mein Schaufelrad erzeugt im Wasser einen directen Rückschlag, aufserdem gestattet es die Anordnung von genügend grofsen Röhren. Der erwähnte directe Rückschlag wird durch einen vollständig seitlichen Antrieb der Wassermassen im Gehäuse hervorgerufen bei Anwendung von Abschlufsstücken g g, und dies ist es, was mein System von anderen unterscheidet, bei denen dieser Antrieb nur theilweise seitlich ist, wie bei dem Schraubenrade von Boulton etc.

   Pa te ν t-An Sprüche:

   i. Ein in einem Gehäuse liegendes Schaufelrad, bestehend aus einer Nabe P, der Axe c, den Schaufeln dd und dem darumliegenden Kranze P, so dafs die Schaufelquerschnitte aufsen am Kranze mit ihrer Drehungsebene einen kleineren Winkel bilden als die Querschnitte, welche näher an der Nabe liegen.
2. 2. Die Anordnung eines solchen Schaufelrades in einem mit Kanälen i i¹ versehenen cylindrischen Gehäuse behufs Herstellung einei Schaufelpumpe zum Pumpen von Luft oder Wasser zum Fortbewegen von Fahrzeugen im Wasser etc. derart, dafs zwischen den Schaufelrädern und den Seitenwänden des Gehäuses ringförmige Spielräume c c¹ von der Breite der Schaufelhöhe entstehen.
3. 3. Die Anordnung von Abschlufsstücken gg über oder unter den Saug- und Druckkanälen ii^l (je nach deren Lage im Gehäuse) derart, dafs bei der Drehung die Seitenränder der Schaufeln hart, doch ohne grofse Reibung an ihnen sich vorbeibewegen können, um ein Zurücktreten der Flüssigkeit zu verhindern und einen vollständig seitlichen Antrieb der Wassermassen im Gehäuse hervorzurufen.
4. 4. Die horizontale oder verticale, einfache oder combinirte Anordnung einer solchen Schaufelpumpe in einem Schiffskörper in Verbindung mit Zweigkanälen //, welche durch Schützen m in verschliefsbar sind, behufs Ermöglichung des Umwendens des Schiffskörpers im Wasser durch passendes Einstellen dieser Schützen.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.