DE1556505B2 - Zweistufiger hydraulischer Strahlantrieb für Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

Auf der Zeichnung ist in Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt, ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten zweistufigen hydraulischen Strahlantriebs U für ein Wasserfahrzeug C wiedergegeben. Dieser Antrieb ist in einem unmittelbar über dem Fahrzeugboden 2 verlaufenden, einen Strömungskanal 1 bildenden Gehäuse H angeordnet. Vor dem im Fahrzeugboden befindlichen Einlauf stutzen la des Strömungskanals ist ein Sieb 1 g vorgesehen. Vom Einlauf stutzen an erweitert to sich der Strömungskanal und geht in einen rohrförmigen Gehäuseteil 1 b über, in dem ein Axial-Pumpenlaufrad 10 angeordnet ist, welches die erste Stufe des zweistufigen Strahlantriebs darstellt. Hinter diesem Laufrad 10 ist gleichachsig mit ihm ein feststehender Leitschaufelkranz 14 angeordnet, hinter dem sich der Strömungskanal in Richtung der Strömung zu einem Gehäuseteil 19 erweitert, das an der Stelle

19 a den größten Durchmesser aufweist. Von dieser Stelle an verjüngt sich das Gehäuse über einen Gehäuseteil 19 b zur Mittelachse hin und geht in den Ausströmstutzen 3 über, an welchen eine Düse N anschließt. In dem sich erweiternden Teil des Strömungskanals ist ein Diagonal-Pumpenlaufrad 12 angeordnet, hinter dem in Strömungsrichtung ein feststehendes Leitrad 20 angeordnet ist. Der das Leitrad

20 hinter dem Diagonal-Pumpenlaufrad 12 umschließende Gehäuseteil 19 verjüngt sich zur Mittelachse hin so, daß der Austrittsquerschnitt über dem Laufrad 12 bis zum Eintritt in die Austrittsdüse N etwa unverändert bleibt.

Außerhalb des Gehäuses N ist ein beiden Pümpenlaufrädern gemeinsamer Antriebsmotor 5 angeordnet, mit dessen Ausgangswelle 5 α ein Untersetzungsgetriebe 7 gekuppelt ist. Dieses besteht aus miteinander kämmenden Zanhrädernla, Ib, von denen letzteres mit einer Welle 6 verbunden ist, auf welcher das Diagonal-Pumpenlaufrad 12 befestigt ist, und aus miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 7 c, 7 d, von denen das Zahnrad 7 d mit einer die Welle 6 umschließenden Hohlwelle 8 verbunden ist, auf der das Axial-Pumpenlaufrad 10 befestigt ist. Die Hohlwelle ist von einem inneren Gehäuseteil 16 unter Zwischenlage einer Abdichtung 15 umschlossen. Die Untersetzungsverhältnisse sind so gewählt, daß die Hohlwelle 8 und folglich das Laufrad 10 mit kleinerer Drehzahl umläuft als die Welle 6 und das mit ihr verbundene Laufrad 12.

In dem mit verhältnismäßig kleiner Drehzahl umlaufenden, voll beaufschlagten Axial-Pumpenlaufrad 10, dessen mittlerer Durchmesser strichpunktiert bei 11 angedeutet ist, wird der vom Einlauf stutzen 1 α zuströmende Wassermenge mit verhältnismäßig geringer Druckdifferenz beschleunigt, verläßt dieses die erste Stufe des zweistufigen Strahlantriebs darstellende Pumpenlaufrad an dessen rückwärtiger Randkante 11 a, durchströmt den sich hieran anschließenden feststehenden Leitschaufelkranz 14 und wird von dem die zweite Stufe des Strahlantriebs bildenden Diagonal-Pumpenlaufrad 12 erfaßt, dessen mittlerer Durchmesser durch die strichpunktierte Linie 13 angedeutet ist und das eine größere Drehzahl aufweist als das dem Einlauf benachbarte Pumpenlaufrad 10 der ersten Stufe. Der kleinere mittlere Durchmesser des Axial-Pumpenlaufrades 10, verglichen mit dem des Diagonal-Pumpenlaufrades 12, hat zur Folge, daß die Drehzahl des Diagonal-Pumpenlaufrades kleiner — wenn auch stets größer als die des Axial-Pumpenlaufrades der ersten Stufe — gehalten werden kann als wenn für die zweite Stufe gleichfalls ein Axial-Pumpenlaufrad verwendet werden würde.

Die sich aus der Art der Pumpenlaufräder und ihrer unterschiedlichen Drehzahl ergebenden Druckverhältnisse verhalten sich etwa wie 1:3, so daß, wenn beispielsweise der Strahlantrieb insgesamt 258 PS liefern soll, vom Diagonal-Pumpenlaufrad der zweiten Stufe etwa 192 PS und vom Axial-Pumpenlaufrad der ersten Stufe etwa 66 PS erzeugt werden.

Durch die gleichachsig angeordneten Leitschaufelkränze 14 bzw. 20 wird die Wasserströmung nach Verlassen der in Strömungsrichtung vor ihnen befindlichen Turbinenlaufräder 10 bzw. 12 geradegerichtet und wird Wirbelbildung unterdrückt. Die radial verlaufenden inneren Enden der Leitschaufeln 14 sind an eine Nabe 14 α angeschlossen, in welcher sich ein Lager 14 b für die Hohlwelle 8 und ein Lager 14 c für die Welle 6 abstützen. In der Vertikalebene der Leitschaufeln 14 ist das Gehäuse mit einem zur Inspektion abnehmbaren Deckel 14 d versehen, der gleichfalls mit einem oder mit mehreren Leitschaufeln versehen sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Drehzahl aufweist als das dem Einlauf benachbarte Patentanspruch: Pumpenlaufrad der ersten Stufe.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe, das Wasser-Zweistufiger hydraulischer Strahlantrieb für fahrzeug schnell auf Geschwindigkeit kommen zu Wasserfahrzeuge mit einem an einen Einlaufstut- S lassen und entsprechend schnell eine hohe Schubzen anschließenden und in einen Ausströmstutzen kraft unter Vermeidung von Kavitation zu erzeugen, auslaufenden, einen Strömungskanal bildenden ist abweichend von dem eingangs beschriebenen Gehäuse, in dem gleichachsig sowohl festste- zweistufigen hydraulischen Strahlantrieb gemäß der hende Leitschaufelkränze als auch in Strömungs- Erfindung ein anderer Weg beschritten, bei dem die richtung vor ihnen je ein Pumpenlaufrad vorgese- io Aufteilung des Druckgefälles auf die beiden Stufen hen sind, von denen das die zweite Stufe des An- der Pumpe und dadurch ein schnelles Ansteigen der triebes darstellende Pumpenlaufrad eine größere Schubkraft auf andersartige Weise erreicht Avird, Drehzahl aufweist als das dem Einlauf benach- nämlich dadurch, daß das Laufrad der ersten Stufe barte Pumpenlaufrad der ersten Stufe, und mit als Axial-Pumpenlaufrad und das Laufrad der zweieinem außerhalb des Strömungskanals angeordne- 15 ten Stufe als Diagonal-Pumpenlaufrad ausgebildet ist ten beiden Pumpenlauf rädern gemeinsamen An- und daß der das Leitrad hinter dem Diagonal-Pumtriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, penlaufrad umschließende Gehäuseteil sich in bedaß das Laufrad der ersten Stufe als Axial-Pum- kannter Weise zur Mittelachse hin so verjüngt, daß penlaufrad (10) und das Laufrad der zweiten der Austrittsquerschnitt aus dem Laufrad der zweiten Stufe als Diagonal-Pumpenlaufrad (12) ausgebil- 20 Stufe bis zum Eintritt in die Austrittsdüse etwa undet ist und daß der das Leitrad (20) hinter dem verändert bleibt. Das Axial-Pumpenlaufrad ist dann Diagonal-Pumpenlaufrad umschließende Gehäu- in einem sich etwa bis zum Einlaß in das Diagonalseteil sich in bekannter Weise zur Mittelachse hin Pumpenlaufrad erstreckenden rohrförmigen Gehäuso verjüngt, daß der Austrittsquerschnitt aus dem seteil und das Diagonal-Pumpenlaufrad in einem sich Laufrad (12) bis zum Eintritt in die Austrittsdüse 25 hieran anschließenden erweiternden und sich an- (N) etwa unverändert bleibt. schließenden zur Austrittsdüse hin verjüngenden Ge

häuseteil angeordnet.

Nach bekannter Formel ist die spezifische Drehzahl direkt proportional dem Wurzelwert der Was-

30 sermenge/sek und direkt proportional der Drehzahl

des Pumpenlaufrades und umgekehrt proportional

■·■■■· einer Potenz des Druckes. Ein hoher Ausgangsdruck

könnte mittels eines Laufrades großen Durchmessers

Die Erfindung bezieht sich auf einen zweistufigen mit entsprechend großem Strömungsquerschnitt erhydraulischen Strahlantrieb für Wasserfahrzeuge mit 35 reicht werden und bzw. oder dadurch, daß man dieeinem an einen Einlaufstutzen anschließenden und in ses Laufrad mit hoher Drehzahl umlaufen läßt. Beieinen Ausströmstutzen auslaufenden, einen Strö- den Größenwerten sind aber praktisch Grenzen gemungskanal bildenden Gehäuse, in dem gleichachsig setzt durch die im allgemeinen sehr beschränkten sowohl feststehende Leitschaufelkränze als auch in Raumverhältnisse und durch die mit zunehmender Strömungsrichtung vor ihnen je ein Pumpenlaufrad 40 Drehzahl anwachsende Fliehkraft und die zunehvorgesehen sind, und mit einem außerhalb des Strö- mende Lagerbelastung.

mungskanals angeordneten beiden Pumpenlaufrä- Diese Nachteile lassen sich ausschalten, wenn in

dem gemeinsamen Antriebsmotor. Ein solcher besonderer Art eine Aufteilung des Druckgefälles auf Strahlantrieb ist aus der britischen Patent- die beiden Stufen der Pumpe dergestalt vorgenomschrift 866 033 bekannt. 45 men wird, daß die 1. Stufe nur eine geringe und die

Bei dieser bekannten Ausbildung können beide 2. Stufe eine entsprechend höhere Druckdifferenz er-Pumpenlaufräder, wenn beide Stufen mit Schaufeln zeugt. Dann wird durch das Laufrad der ersten Stufe gleicher Neigung ausgebildet sind, nur mit gleichmä- eine große Wassermenge/sek erreicht, was bei gerinßiger Druckerhöhung, aber gleicher Durchtrittsge- ger Anhebung des Druckes bei schon verhältnismäschwindigkeit, oder wenn die Schaufeln des hinteren 50 ßig kleinen Drehzahlen und entsprechend geringer Pumpenlaufrades größere Neigung als diejenigen des Lagerbelastung und ohne Kavitationsgefährdung vorderen Pumpenlaufrades aufweisen, zwar unter Er- möglich ist. Durch Weiterleitung dieser großen Washöhung der Durchlaufgeschwindigkeit in der zweiten sermenge/sek zu dem mit größerer Drehzahl umlau-Stufe wirken, wobei jedoch Kavitation in der ersten fenden, in seinem ganzen Querschnitt voll beauf-Stufe nicht ausgeschlossen ist. Durch zwei in einem 55 schlagten Laufrad der zweiten Stufe wird der für die Strömungskanal hintereinander gleich schnell umlau- gewünschte Leistung erforderliche Wasserdruck erfende Pumpenlaufräder läßt sich deshalb kein ausrei- reicht. Diese unterschiedliche Druckanhebung verchend hohes Anfahrmoment und somit keine schnell teilt sich dann auf die beiden Stufen in der Weise, ansteigende Schubkraft erreichen, wie es im allgemei- daß, wenn der Strahlantrieb beispielsweise 25S PS nen erwünscht ist. 60 liefern soll, 66 PS vom Axial-Pumpenlaufrad der

Bei einem im deutschen Patent 1 302 418 behan- 1. Stufe und 192PS vom Diagonal-Pumpenlaufrad delten Vorschlag ist zur Behebung dieses Nachteils der 2. Stufe erzeugt werden, oder anders ausgebei einem zweistufigen hydraulischen Strahlantrieb drückt, es wird V_d der gewünschten Leistung in der der zuvor angegebenen Ausführung eine Kombina- 1. Stufe und etwa ³/₄ in der 2. Stufe erzeugt,
tion gekennzeichnet, die vorschlägt, daß das die 65 Der dem Diagonal-Pumpenlaufrad folgende Leit-Pumpenlaufräder eng umschließende Gehäuse nach schaufelkranz hat die Aufgabe, die Strömung zum hinten konvergiert und das die zweite Stufe des An- Eintritt in die Austrittsdüse möglichst verlustfrei zu triebes darstellende Pumpenlaufrad eine größere richten und dabei zu entdrallen.