DE1431341C - Direkt durch Muskelkraft ange tnebenes Kolbenpumpenaggregat, insbe sondere fur den Antrieb von Sportbooten - Google Patents
Direkt durch Muskelkraft ange tnebenes Kolbenpumpenaggregat, insbe sondere fur den Antrieb von SportbootenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein direkt durch Muskelkraft angetriebenes Kolbenpumpenaggregat,
insbesondere für den Antrieb von Sportbooten, bei dem die von außenbords angesaugte Druckflüssigkeit
zum Antrieb des Fahrzeuges benutzt wird.
Bei diesem bekannten Wasserstrahlantrieb besteht das Kolbenpumpenaggregat aus zwei Luft- oder Flüssigkeitskolbenpumpen,
deren Druckluft einer Turbine mit Propeller oder einem nicht näher beschriebenen
Düsenantrieb zugeführt werden kann. Diese Aufteilung zwischen Pumpenteil einerseits und Antriebsteil
andererseits erbringt einen schlechten Wirkungsgrad (deutsche Patentschrift 861 809).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hier in Rede stehenden Strahlantrieb zu schaffen, der
manuell betätigbar ist (Arm- oder Beinarbeit) und eine strömungstechnisch ausgebildete Kolbenpumpe
aufweist, die sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Dabei wird von der Erkenntnis
ausgegangen, daß die manuelle Arbeitsleistung im Verhältnis zur motorischen Arbeitsleistung sehr begrenzt
ist und zwischengeschaltete Getriebe wegen ihrer Leistungsverluste unzweckmäßig sind. Daher soll
der Antrieb direkt betätigbar sein, wie es bei einem Ruderboot mit Riemenbetätigung bekanntlich der
Fall ist. Dazu bedarf es indes einer besonderen Ausbildung der Kolbenpumpe.
Erfindungsgemäß wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe in der Weise gelöst, daß als Kolbenpumpenaggregat
eine an sich bekannte doppeltwirkende Düsenkolbenpumpe verwendet wird, die
ίο das angesaugte Außenwasser zum Treibstrahl umformt,
und deren Pumpenzylinder eine sich über die ganze Hublänge erstreckende, sich selbsttätig steuernde
Wassereinlaßvorrichtung aufweist.
Entsprechend der niedrigen Fahrtgeschwindigkeit bei Ruderbooten muß die Stauenergie möglichst verlustlos
dem Düsenkolben zugeführt werden. Daher sind erfindungsgemäß über dem gesamten Bereich
des Kolbenhubs bzw. über die gesamte Zylinderlänge Einlauforgane mit selbsttätigen Klappen angeordnet.
ao Mit fortschreitender Kolbenbewegung werden weitere Einlauforgane an dem Wassereinlauf beteiligt, so daß
trotz zunehmender Kolbengeschwindigkeit und Füllung der Pumpenräume die Einlaufgeschwindigkeiten
niedrig sind und keine Druckänderungen in der Strömung
innerhalb der Einlaufkanäle und der Pumpenräume auftreten. Bei normalen Kolbenpumpen ändert
sich die Einlaufgeschwindigkeit im Einlaufventil von Null über ein Maximum wieder auf Null (in den Totpunktlagen).
Der Druckverlauf in der Strömung ist umgekehrt zum Geschwindigkeitsverlauf über dem
Kolbenhub. Um beim Düsenkolben-Strahlantrieb die unter dem Staudruck der Fahrtgeschwindigkeit stehende
Wassermasse möglichst verlustlos in die Pumpenräume zu fördern, muß der Einlaufvorgang mit
konstanter Geschwindigkeit über dem gesamten Kolbenhub und der gesamten Zylinderlänge gewährleistet
sein, damit die Staudruckverluste gering bleiben. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Treibstrahl beim Hub des Düsenkolbens in Strahlrichtung durch einen Diffusor am hinteren
Ende des Zylinders und beim Hub des Düsenkolbens entgegen der Strahlrichtung durch einen Diffusor
in dem der Antriebskolbenstange abgewandten Ende des Kolbens ausgestoßen wird, der hier in eine
hohle Kolbenstange übergeht und in einem Lager in am hinteren Zylinderende gelagert ist.
Die Anordnung von Diffusoren in den Strahldüsen eines hydrodynamischen Strahlantriebs beruht auf
der Forderung nach guten Strahlwirkungsgraden, die nur erreicht werden können, wenn die Strahlgeschwindigkeit
um 50 bis 100 % über der Fahrtgeschwindigkeit liegt. Da die Fahrtgeschwindigkeiten
der manuell angetriebenen Wasserfahrzeuge verhältnismäßig niedrig sind, müssen die Strahlgeschwindigkeiten
mit entsprechend niedrigen Werten ausgelegt werden. Wenn daher die Strahlgeschwindigkeit mit
Rücksicht auf einen guten Strahlwirkungsgrad klein ist, muß das Fördervolumen naturgemäß groß sein,
wenn ein Schubwert erreicht werden soll, welcher der Antriebsleistung entspricht. Die Beschleunigung von
großen Wassermassen erfordert aber große konstruktive Abmessungen des Strahlantriebs, insbesondere
des Durchmessers und des Hubes bei einem Düsenkolben-Strahlantrieb.
Bei Wasserfahrzeugen mit Strahlantrieben und manuellem Antrieb erfordert die niedrige Antriebsleistung
eine Kleinhaltung der Verluste und eine optimale niedrige Auslegung der Strahlgeschwindigkeit
3 4
bei den niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten, um einen Zylinders 122 hat gegenüber der äußeren Kolbenguten Strahlwirkungsgrad zu erreichen. Da die Be- mantelfläche 141 ein Laufspiel. Das Wasser strömt
schleunigung großer Massen wegen der erforderli- durch die Einlaufkanäle 134 und die freien Querchen
großen Abmessungen ausscheidet, muß der An- schnitte der Federmembrane 135 vor bzw. hinter den
trieb kleiner Masse und großer Förderhöhe ausgelegt 5 Düsenkolben 121. Die Wirkungsweise der Einlaufwerden,
wobei die in der Düse auftretende hohe vorrichtung ist von den Druckverhältnissen in den
Strahlgeschwindigkeit in hintergeschalteten Diffuso- beiden Pumpenräumen abhängig. Bei der Hubbeweren
wieder auf niedrige Austrittsgeschwindigkeit re- gung des Düsenkolbens 121 aus der linken Totpunktduziert
wird, um gute Strahlwirkungsgrade zu errei- lage nach rechts (Fig. 1) entsteht im linken Pumpenchen.
Durch die Querschriittserweiterung im Diffusor io raum 122' des Zylinders 122 durch Volumenvergröwird
die Geschwindigkeit bei gleichzeitigem Druck- ßerung ein Druckabfall, durch welche die Federmemanstieg
in der Strömung auf den Wert reduziert, der branen 135 die Einlaufkanäle 134 der Wassereinlaufeinen
optimalen Strahlwirkungsgrad gewährleistet. vorrichtung 133 öffnen, so daß Wasser in den linken
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Pumpenraum 122' eingesaugt bzw. durch den Stau-Erfindung
dargestellt. Die Erfindung ist nicht auf die- 15 druck der Fahrgeschwindigkeit hineingedrückt wird,
ses Beispiel beschränkt, es sind lediglich die zum Bei der weiteren Kolbenbewegung nach rechts wer-Verständnis
des Erfindungsgedankens erforderlichen, den kontinuierlich weitere Einlaufkanäle 134 an dem
grundlegenden technischen Merkmale dargestellt. Einlaufvorgang beteiligt, wodurch der Gesamtein-
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausbildung laufquerschnitt vergrößert und die Einlaufgeschwinder
Düsenkolbenpumpe mit Wassereinlaufvorrich- ao digkeit über dem gesamten Hub einen niedrigen Mittung;
telwert annimmt. Gleichzeitig wird das Volumen des
F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Zylinder rechten Pumpenraumes 122" verkleinert und das
und die Wassereinlauf vorrichtung gemäß Fig. 1. Wasser unter Strahlbildung durch die Ausstoßdüse
In Fig. 1 ist eine besondere Ausbildung der Du- 128 ausgestoßen, wobei die jeweils rechts vom Düsenkolbenpumpe
dargestellt. Der Düsenkolben 121 25 senkolben 121 liegenden Einlaufkanäle 134 geschlosim
Pumpenzylinder 122 ist mit einem Diffusor 123 sen sind.
ausgerüstet, dessen Diffusorrohr nach hinten als Bei der Kolbenbewegung nach links aus der rechhohle
Kolbenstange 124 ausgebildet und in einem ten Totpunktlage heraus entsteht analog in dem rech-Lager
125 geführt ist. Der Zylinder 122 geht an sei- ten Pumpenraum 122" durch Volumenvergrößerung
nem Ende 126 über eine Verengung in den Diffusor 30 ein Druckabfall, durch welchen nunmehr die rechts
127 und anschließend in die Ausstoßdüse 128 über. vom Düsenkolben 121 liegenden Federmembrane
Der Düsenkolben 121 ist nach vorn mittels Rippen 135 die Einlaufkanäle 134 freigeben, so daß Wasser
129 und Buchse 130 mit einer Kolbenstange 131 ver- in den rechten Pumpenraum 122" einströmt. Bei diebunden,
die in einem weiteren Lager in der vorderen ser Kolbenbewegung von rechts nach links werden
Zylinderstirnwand geführt und mit einer nicht darge- 35 wiederum weitere Einlaufkanäle kontinuierlich an
stellten Antriebsvorrichtung verbunden ist. Die Zy- dem Einlaufvorgang beteiligt, während die jeweils
linderwandung 132 weist auf einer dem Kolbenhub links vom Kolben liegenden Federmembrane geentsprechenden
Länge eine Wassereinlauf vorrichtung schlossen sind und das beim Vorhub (Kolbenbewe-133
mit Einlaufkanälen 134 auf, die von Federmem- gung von links nach rechts) in dem linken Pumpenbranen
135 gesteuert werden. Die einzelnen Einlauf- 40 raum 122' befindliche Wasser unter Strahlbildung
kanäle sind in Form eines Pakets zusammengesetzt durch die hohle Kolbenstange 124 ausgestoßen wird,
und an der Zylinderwandung 132 mittels z. B. durch- Durch diese strömungstechnische Ausbildung-einer
gehender Schrauben 136 befestigt. Gemäß F i g. 2 ist . doppeltwirkenden Düsenkolbenpumpe ist ein hydraudie
Zylinderwandung 132 in der oben bezeichneten lischer Strahlantrieb mit manuellem Antrieb geschaf-Länge
ausgespart, und in diese Aussparung ist das 45 fen worden, der für Sportboote eine einfache techni-Paket
der Einlaufkanäle 135 eingesetzt, die mittels sehe Ausführungsmöglichkeit bietet und auch im Bez.
B. durchgehender Schrauben 139 zusammengehal- reich der niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten gute Proten
werden. Die innere Begrenzungsfläche 140 des pulsionswirkungsgrade erreicht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Direkt durch Muskelkraft angetriebenes Kolbenpumpenaggregat, insbesondere für den
Antrieb von Sportbooten, bei dem die von außenbords angesaugte Druckflüssigkeit zum Antrieb
des Fahrzeuges benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kolbenpumpenaggregat
eine an sich bekannte doppeltwirkende Düsenkolbenpumpe verwendet wird, die das angesaugte
Außenwasser zum Treibstrahl umformt, und deren Pumpenzylinder (122) eine sich über
die gesamte Hublänge erstreckende sich selbsttätig steuernde Wassereinlaßvorrichtung (133 bis
135) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstrahl beim Hub des
Düsenkolbens (121) in Strahlrichtung durch einen Diffusor (127) am hinteren Ende des Zylinders
(122) und beim Hub des Düsenkolbens (121) entgegen der Strahlrichtung durch einen Diffusor
(123) in dem der Abtriebskolbenstange (131) abgewandten Ende des Kolbens ausgestoßen wird, der
hier in eine hohle Kolbenstange (124) übergeht und in einem Lager (125) am hinteren Zylinderende
gelagert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereinlaßvorrichtung
aus Einlaufkanälen (134) besteht, deren Durchlaß von Federmembranen (135) gesteuert
wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkanäle (134) in
Form eines Paketes zusammengesetzt und an der Zylinderwandung (132) mittels Schrauben (136)
befestigt sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEE0027511 | 1964-07-29 | ||
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Publications (3)
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DE1431341B2 DE1431341B2 (de) | 1972-07-13 |
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