DE1431341C - Direkt durch Muskelkraft ange tnebenes Kolbenpumpenaggregat, insbe sondere fur den Antrieb von Sportbooten - Google Patents

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

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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)

Patentansprüche:

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.