DE1406721C

DE1406721C - Piston pump with a nozzle-shaped piston for hydrodynamic steel drives

Info

Publication number: DE1406721C
Authority: DE
Inventors: Johann Dr Ing 8000 München Solln Endres
Original assignee: Blohm + Voss AG, 2000 Hamburg Stein werder
Publication date: 1971-02-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit düsenförmig ausgebildeten Kolben für hydrodynamische Strahlantriebe.The invention relates to a piston pump with nozzle-shaped pistons for hydrodynamic Jet propulsion.

Ein wichtiges Problem bei intermittierenden Strahlantrieben ist die Erzeugung eines Impulsstrahles mit möglichst konstanter Strahlgeschwindigkeit über den Kolbenhub zwecks Erreichung eines guten möglichst konstanten Strahlwirkungsgrades.An important problem with intermittent jet propulsion is the generation of a pulse jet with as constant a jet speed as possible over the piston stroke in order to achieve a good as possible constant beam efficiency.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die während der Kolbenbewegung in den Förderbzw. Druckräumen entstehenden Druckspitzen ohne einen Fördermengenverlust zu vermeiden, um auf diese Weise eine möglichst konstante Strahlgeschwindigkeit und somit einen guten möglichst konstanten Strahlwirkungsgrad zu erzielen.The invention is therefore based on the object that during the piston movement in the Förderbzw. Pressure peaks resulting from pressure chambers without a loss of flow to avoid in order to in this way a jet speed that is as constant as possible and thus a good as constant as possible To achieve beam efficiency.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zwecks Vermeidung von Druckspitzen das Volumen der Förderräume und/oder der Druckräume der Pumpe durch das Auftreten einer Druckspitze entsprechend vergrößerbar ist.The solution to this problem is that in order to avoid pressure peaks, the volume the delivery chambers and / or the pressure chambers of the pump by the occurrence of a pressure peak accordingly can be enlarged.

In weiterer Ausbildung der Erfindung können die Wände der Förderräume und/oder Druckräume der Pumpe elastisch gelagert sein. Insbesondere können die Wände der Förderräume in axialer Richtung gegen elastische Elemente, z. B. Federn, abgestützt sein. Das Ausweichen der gesamten Wand in axialer Richtung erbringt dann die erwünschte Volumenvergrößerung, sobald die zugelassene Druckspitze erreicht oder überschritten wird.In a further embodiment of the invention, the walls of the conveying chambers and / or pressure chambers can The pump must be elastically mounted. In particular, the walls of the conveying chambers can oppose in the axial direction elastic elements, e.g. B. springs, be supported. Dodging the entire wall in the axial direction then produces the desired increase in volume as soon as the permitted pressure peak is reached or exceeded.

In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens können die Wände der Förderräume und/ oder Druckräume der Pumpe ganz oder teilweise aus elastischem Material bestehen. So können z. B. die kegelförmigen Zylinderbegrenzungswände sowie die konischen Strahldüsen aus einem elastischen Material bestehen. In diesem Fall ist die Wand bzw. die Düse zwar ortsfest, aber in sich so weit und in einem solchen Umfang elastisch nachgiebig, daß dadurch die gewünschte Volumenvergrößerung eintritt.In a further embodiment of the inventive concept, the walls of the conveying spaces and / or pressure chambers of the pump consist entirely or partially of elastic material. So z. B. the conical cylinder walls and the conical jet nozzles made of an elastic material exist. In this case, the wall or the nozzle is stationary, but so far in itself and in such a way Circumference elastically resilient, so that the desired increase in volume occurs.

Es können aber auch in den Wänden der Förderräume bzw. des Druckraumes Durchbrüche vorgesehen sein, die durch elastische Membranen abgedeckt sind. In diesem Fall übernehmen die elastischen Membranen die Volumenvergrößerung.However, openings can also be provided in the walls of the conveying chambers or the pressure chamber be covered by elastic membranes. In this case the elastic ones take over Diaphragms increase in volume.

In allen Fällen aber wird die in der Volumenvergrößerung aufgenommene, also gespeicherte Menge des geförderten Mediums durch die nachträgliche Schrumpfung der durch die Druckspitze aufgetretenen Dehnung der elastischen Wände oder Wandteile beim Abklingen der Druckspitze dem Förderprozeß wieder zugeführt.In all cases, however, the recorded, i.e. stored, in the volume enlargement is used Amount of the conveyed medium due to the subsequent shrinkage caused by the pressure peak occurred expansion of the elastic walls or wall parts when the pressure peak subsides the conveying process fed back.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Es sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen grundlegenden technischen Merkmale gezeigt.Exemplary embodiments of the invention are shown schematically in the drawings. The invention is not limited to these examples. They are only those necessary to understand the invention basic technical characteristics shown.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das gesamte Triebwerk, Kolbenpumpe, Druckraum und schwenkbare Schubdüse;Fig. 1 shows a longitudinal section through the entire engine, piston pump, pressure chamber and pivotable Thrust nozzle;

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Pumpe mit Düsenkolben und Pumpenzylinder mit abgefederten düsenartig geformten Zylinderbegrenzungswänden; F i g. 2 shows a longitudinal section through the pump with nozzle piston and pump cylinder with sprung nozzle-like shaped cylinder boundary walls;

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Kolbenpumpe mit elastischen Membranen in den feststehenden Düsenwänden;F i g. 3 shows a longitudinal section through the piston pump with elastic diaphragms in the stationary Nozzle walls;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Kolbenpumpe mit aus elastischem Material bestehenden Zylinderbegrenzungswänden und konischen Düsen;Fig. 4 shows a longitudinal section through the piston pump with consisting of elastic material Cylinder baffles and conical nozzles;

F i g. 5 zeigt einen Druckraum mit elastisch abgedeckten Durchbrüchen.F i g. 5 shows a pressure space with elastically covered openings.

In F i g. 1 pumpt ein doppeltwirkender und doppelwandiger Düsenkolben 1 das durch den Einlauf 2 mittels Steuerklappen 3 auf den Kegelflächen 4 des Düsenkolbens aus dem Stauraum 5 in die Pumpenzylinderräume 6 und 7 eingesteuerte Stauwasser durchIn Fig. 1, a double-acting and double-walled nozzle piston 1 pumps the through the inlet 2 by means of control flaps 3 on the conical surfaces 4 of the nozzle piston from the storage space 5 into the pump cylinder spaces 6 and 7 controlled backwater through

ίο die Rückschlagklappen 8 und 9 in den Druckraum 10, der mit einer Membrane 11 versehen ist. Das Druckwasser strömt aus einer um 360 ° schwenkbaren Schubdüse 12 unter Bildung eines einen Vortrieb erzeugenden Wasserstrahls konstanter Strahl-ίο the non-return flaps 8 and 9 in the pressure chamber 10, which is provided with a membrane 11. The pressurized water flows from a 360 ° pivotable Thrust nozzle 12 with the formation of a propulsion-generating water jet of constant jet

geschwindigkeit aus. t)ie Drehung der Schubdüse wird durch eine Steuerwelle 13 mit Zahnrad 14 über ein mit der Schubdüse verbundenes drehbares Zahnkreuz 15 bewirkt. Der Antrieb des Düsenkolbens erfolgt durch ein an der Schubstange angelenktesspeed off. The rotation of the thrust nozzle is controlled by a control shaft 13 with gear 14 effected via a rotatable toothed cross 15 connected to the thrust nozzle. The drive of the nozzle piston takes place through a hinged on the push rod

ao Pleuel 18 mit Kurbeltrieb 19. Eine mit der Kurbelwelle laufende Welle 20 treibt die Hilfsantriebe 21 des Verbrennungsmotors 16 an.ao connecting rod 18 with crank mechanism 19. One with the crankshaft The running shaft 20 drives the auxiliary drives 21 of the internal combustion engine 16.

In F i g. 2 ist der mittels Schubstange 22 angetriebene Düsenkolben 23 im Pumpenzylinder 24 mit Einlauforganen 25 angeordnet, wobei die kegelförmigen Begrenzungswände 26 und 27 der Förderräume 28 und 29 in axialer Richtung beweglich angeordnet sind. Bei Überschreitung einer bestimmten Druckhöhe im Pumpenzylinder werden die Zylinderbegrenzungswände unter Vergrößerung des Zylindervolumens nach außen gedrückt, wobei die Federn 30 und 31 die Spitzendrücke aufnehmen und auf dem letzten Teil des Kolbenhubes wieder auf die Wassersäule übertragen. Dadurch entsteht in den Düsen 32 und 33 ein den Vortrieb erzeugender Impulsstrahl von annähernd konstanter Strahlgeschwindigkeit.In Fig. 2, the nozzle piston 23 driven by means of the push rod 22 is included in the pump cylinder 24 Inlet organs 25 arranged, the conical boundary walls 26 and 27 of the conveying spaces 28 and 29 are arranged to be movable in the axial direction. If a certain The cylinder boundary walls increase the pressure level in the pump cylinder while increasing the cylinder volume pressed outwards, with the springs 30 and 31 absorbing the peak pressures and on the transfer the last part of the piston stroke back to the water column. This creates in the nozzles 32 and 33 a pulse jet generating propulsion and having an approximately constant jet speed.

In F i g. 3 sind die kegelförmigen Begrenzungswände 42 und 43 der in dem Pumpenzylinder 44 mit dem Düsenkolben 45 vorgesehenen Förderräume mit elastischen Membranen 46 und 47 versehen, die den Spitzendruck im Pumpenzylinder aufnehmen und die so gespeicherte Wassermasse im letzten Teil des Kolbenhubs wieder fördern.In Fig. 3 are the conical boundary walls 42 and 43 in the pump cylinder 44 with the nozzle piston 45 provided delivery spaces with elastic membranes 46 and 47, which the Record the peak pressure in the pump cylinder and the water mass stored in this way in the last part of the Promote piston stroke again.

In F i g. 4 sind die kegelförmigen Zylinderbegrenzungswände 48 und 49 sowie die konischen Strahldüsen 50 und 51 aus elastischem Material hergestellt, das die Druckhöhe in den Pumpenzylinderräumen und Düsen auf einen bestimmten Auslegungswert konstant hält. Außerdem ist die Zylinderwand In Fig. 4 are the conical cylinder boundary walls 48 and 49 and the conical jet nozzles 50 and 51 made of elastic material that the pressure head in the pump cylinder spaces and keeps nozzles constant at a certain design value. Also is the cylinder wall

_So 52 mit Durchbrüchen 53 und einem außenliegenden Zylindermantel 54 aus elastischem Material versehen, wodurch die Druckspitzen zunächst aufgenommen und die so gespeicherte Wassermasse im letzten Teil des Kolbehubes wieder gefördert wird. _S o 52 provided with openings 53 and an external cylinder jacket 54 made of elastic material, whereby the pressure peaks are initially absorbed and the water mass stored in this way is conveyed again in the last part of the piston stroke.

Gemäß F i g. 5 arbeitet in dem Zylinder 57 ein einfach wirkender Kolben 64 —, in dessen kegelförmiger Kolbenwand 56 Rückschlagklappen 55 vorgesehen sind —, mit einem feststehenden, ebenfalls kegelförmig ausgebildeten Klappenträger 58 mit Rückschlagklappen 59 zusammen. Das Wasser gelangt so in den Druckraum 60, dessen Durchbrüche mit einem Mantel 61 aus elastischem Material versehen sind, wodurch die Druckspitzen weggesteuert werden und der Druck bzw. die Strahlgeschwindigkeit in der Düse 62 annähernd konstant gehalten wird. Durch einen in der Strahldüse angeordneten Steuerpilz 63 können Düsenquerschnitt, Druck und Strahlgeschwindigkeit angepaßt werden.According to FIG. 5, a single-acting piston 64 - works in the cylinder 57, in its conical Piston wall 56 non-return flaps 55 are provided -, with a fixed, likewise conical flap carrier 58 with non-return flaps 59 together. The water gets in so in the pressure chamber 60, the openings of which are provided with a jacket 61 made of elastic material are, whereby the pressure peaks are controlled away and the pressure or the jet speed is kept approximately constant in the nozzle 62. By one arranged in the jet nozzle Control button 63, nozzle cross-section, pressure and jet speed can be adjusted.

Durch die vorliegende Erfindung wird der Vorteil der Strömungsmaschine, nämlich eine konstante Strahlgeschwindigkeit — mit dem Vorteil der Kolbenmaschine, einer großen einstufigen Druckhöhe bei hohem Pumpenwirkungsgrad — verbunden, wodurch hohe Fahrgeschwindigkeiten bei optimalen Vortriebswirkungsgraden erreicht werden, was bekanntlich bei Propellern und Propellerpumpen wegen der begrenzten Druckhöhe nicht erzielbar ist.The present invention has the advantage of the turbomachine, namely a constant Jet speed - with the advantage of the piston machine, a large single-stage pressure head high pump efficiency - connected, resulting in high travel speeds with optimal propulsion efficiency can be achieved, which is known to be the case with propellers and propeller pumps because of the limited Print height is not achievable.

Claims

Claims: IO

1. Piston pump with nozzle-shaped pistons for hydrodynamic jet propulsion, characterized in that in order to avoid pressure peaks the volume of the Delivery chambers and / or the pressure chambers of the pump due to the occurrence of a pressure peak can be enlarged accordingly.

2. Piston pump according to claim 1, characterized in that the walls of the delivery spaces and / or pressure chambers of the pump are elastically mounted.

3. Piston pump according to claim 2, characterized in that the walls (26, 27) of the delivery spaces (28, 29) in the axial direction against elastic elements, e.g. B. springs (30,31) supported are (Fig. 2).

4. Piston pump according to claim 1, characterized in that the walls of the delivery spaces and / or pressure chambers of the pump completely or partially

. consist of elastic material.

5. Piston pump according to claim 4, characterized in that the walls (42, 43) of the delivery spaces or the pressure chamber (10) are provided with openings through elastic membranes (46,47,11) are covered (Figs. 1 and 3).

6. Piston pump according to claim 4, characterized in that the conical cylinder boundary walls (48, 49) and the conical jet nozzles (50, 51) made of an elastic material exist.

.

7. Piston pump according to claim 4, characterized in that the cylindrical wall (57) of the pressure chamber (60) is provided with openings that are formed by a cylindrical jacket (61) made of elastic material are covered from the outside (Fig. 5).

1 sheet of drawings