DE172740C

DE172740C -

Info

Publication number: DE172740C
Application number: DENDAT172740D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVIl72740 -■ KLASSE 27c. GRUPPE- JVIl72740 - ■ CLASS 27c. GROUP

HANS BOAS in BERLIN.HANS BOAS in BERLIN.

Zur Erzeugung von Strömungen in Luft oder Wasser verwendet man schraubenähnliche Gebilde, die bei der Rotation um ihre-Achse das Medium, in dem sie sich drehen, in Richtung der Achse fortbewegen, ebenso wie umgekehrt Luft- und Wasserströmungen dazu benutzt werden, um in kinematischer Umkehrung des ersten Vorgangs Drehbewegungen zu erzeugen. Die dazu gebräuchliehen Flügel treffen bei ihrer Drehung mit ihren zur gesamten Propellerebene geneigten Flächen gegen das Medium auf, saugen es dabei von einer Seite her an und drücken es nach der anderen fort. In der Regel sind nun die Flügel dieser Propeller so gestaltet, daß jedes Massenteilchen, das vor dem Flügel liegt, so getroffen wird, daß es sich in. gerader Richtung, d. h. zur Achse parallel, fortbewegen muß. Jede durch den Propellerflügel hindurch gelegte Drucklinie ist dabei meistens gerade und verläuft radial von der Achse weg. Betrachtet man aber den Vorgang, der sich bei der Drehung abspielt, so wird man finden, daß ein sq gestalteter Flügel nur dann eine gute Wirkung äußern kann, wenn die Drehgeschwindigkeit eine verhältnismäßig niedrige ist, so daß Zentrifugalkräfte keinen störenden Einfluß ausüben. Faßt man aber solche Schraubenpropeller zum Fortbewegen von luft- und gasförmigen Medien ins Auge, so ergibt es sich, daß, wenn, man die Durchmesser der Flügel nicht über ein bestimmtes Maß vergrößern will, die Rotationsgeschwindigkeit entsprechend hoch sein muß, um so höher, je kleiner der Durchmesser des Flügels ist. Man bemerkt alsdann, daß der Flügel bei der Drehung nicht allein eine fortschiebende Wirkung auf das Medium ausübt, sondern daß vielmehr die Wirkung der zentrifugalen Kräfte sich außerodentlich intensiv äußert, was sich darin zeigt, daß ein derartiger Flügel die Gasmassen vor sich her in Gestalt eines hohlen Trichters fortwirft. Wird, was häufig nötig ist, der Propeller in einen Mantel, beispielsweise von Zylinderform eingebaut, so geht dabei der größte Teil der Flügelwirkung einfach an den Wänden des Zylinders zugrunde, weil die den Flügel in nächster Nähe umlagernden Luftschichten an jeder Stelle senkrecht auf die Zylinderwand auftreffen. Daraus ergibt sich, daß der Flügel im Verhältnis zu seinem Kraftverbrauch eine nur schwache Sauge- und Druckwirkung äußert. Der Ubelstand dieser Flügel ist bereits, seit langer Zeit bekannt, und man hat sich infolgedessen bemüht, die Wirkung dadurch zu verbessern, daß man die Ecken am Umfang der Flügel so nach vorwärts zu und schräg umgebogen hat, daß sie bei der Drehung einen Teil der vorlagernden Luftmassen nach dem Zentrum zu und vorwärts bewegen. Allein man sieht, daß dieses Mittel insofern ungünstig ist, als dadurch zwei für sich gesonderte Druckelemente gebildet werden, deren eines die 65: Luft in zentrifugaler Richtung heraus-, schleudert, während der periphere Teil in zentraler Richtung einen Luftstrom dagegenschleuder-t. Die beiden Luftströmungen laufen direkt gegeneinander, wobei sich ihre Bewegungen ausgleichen, was wiederum einen unnötigen Kraftverlust bedeutet.Screw-like ones are used to generate currents in air or water Structures that, when rotating around their axis, form the medium in which they rotate, move in the direction of the axis, as well as vice versa air and water currents can be used to perform rotational movements in kinematic inversion of the first operation to create. The wings used for this meet with their rotation their surfaces inclined to the entire propeller plane up against the medium, suck it up from one side and push it away from the other. Usually are Now the blades of this propeller are designed so that every mass particle that is before the Wing lies, is hit in such a way that it is in a straight direction, i.e. H. parallel to the axis, must move. Every pressure line laid through the propeller blade is included mostly straight and radially away from the axis. But if you look at the process, which takes place during the rotation, one will find that a sq shaped wing can only express a good effect if the rotational speed is a proportionate is low, so that centrifugal forces do not have a disturbing influence. One grasps but such screw propellers for moving air and gaseous media into the eye, it follows that, if, one does not want to increase the diameter of the blades beyond a certain amount, the speed of rotation must be correspondingly high, the higher the smaller the diameter of the wing. One then notices that the wing does not only have a pushing effect on the Medium exercises, but that rather the effect of the centrifugal forces is extraordinary intensely expresses what is shown in the fact that such a wing holds the gas masses in front of it in the form of a hollow one Funnel throws away. If, what is often necessary, the propeller is in a jacket, for example Built in a cylindrical shape, most of the wing effect is simple on the walls of the cylinder, because those surrounding the wing in close proximity Layers of air hit the cylinder wall perpendicularly at every point. It follows that the wing in proportion to its power consumption expresses only a weak suction and pressure effect. Of the The weakness of this wing has been known for a long time, and one has as a result endeavored to improve the effect by making the corners on the circumference of the wings so that it is bent forward and at an angle that it is part of the moving air masses in front of the center towards the center and moving forward. Alone you can see that this means is unfavorable in that it results in two separate pressure elements are formed, one of which is the 65: air in centrifugal direction out, flings, while the peripheral part flings a stream of air against it in a central direction. The two air currents run directly against each other, whereby their movements compensate, which in turn means an unnecessary loss of strength.

Im folgenden soll nun eine neue Konstruktion eines Propellerflügels beschrieben werden, der diesen Fehler nicht besitzt, indem die ganze Flügelfläche derartig gestaltetA new construction of a propeller blade will now be described below who does not have this defect by designing the entire wing surface in this way

ist, daß jedes vor derselben lagernde Luftoder Gasteilchen durch jedes auftreffende Flächenelement des Flügels die gleiche Bewegungsrichtung erhält. Die Fläche jedes Flügels läßt sich mathematisch in Strahlenscharen zerlegen und es läßt sich für jeden dieser Strahlen die Druckwirkung, die er auf ein davor lagerndes Gasteilchen ausübt, nach Stärke und Richtung berechnen. Betrachtetis that every air or gas particle lying in front of it passes through every incident Surface element of the wing receives the same direction of movement. The area of each Wing can be mathematically divided into flocks of rays and it can be done for everyone These rays reproduce the pressure that it exerts on a gas particle lying in front of it Calculate strength and direction. Considered

ίο man die Flügelfläche als Ganzes, so ' kann man sie darstellen als eine einzige Linie, die die Wirkung aller Strahlenscharen in sich vereinigt. Wählt man einen gewöhnlichen Ventilatorflügel, so stellen, wie schon oben erwähnt, alle diese einzelnen Strahlen Radien dar, und es ist infolgedessen auch der resultierende Gesamtdruck als Funktion eines einzelnen Radius gegeben. Ist jetzt die Rotationsgeschwindigkeit bekannt, die Dichte des Mediums und die Neigung des Flügels zur ganzen Propellerebene, so kann man rechnerisch wiederum das Verhältnis der gerade fortgedrückten, zentrifugal /herausgeschleuderten Luftmassen ermitteln. Demnach kann man auch umgekehrt aus den gegebenen Daten eine Druckkurve konstruieren, die bei der Drehung die vorliegenden Gasteilchen unter einem derartigen Winkel trifft, daß die davor liegenden Gasteilchen einen zentralen Bewegegungsantrieb erhalten, und wenn dieser zentrale Bewegungsantrieb den zentrifugalen eben aufhebt, so hat man damit einen Flügel, der ohne jeden Kraftverlust durch verlorengegangene Reibung an den Gasmassen lediglich einen Druck in achsialer Richtung ausübt. Kommt es darauf an, einen Druckkegel zu erzeugen, der sich vor dem Flügel verjüngt, wie es z. B. zweckmäßig sein wird, wenn der Flügel im weiteren Teil eines kegelförmigen Mantelrohres eingebaut wird, so ist man ebenfalls in der Lage, die Flügelform derartig zu treffen, daß auch hier keinerlei Luft zentrifugal herausgeschleudert wird, die Strömung sich vielmehr genau der Verjüngung des Kegels anschließt. Ein nach diesen Gesichtspunkten konstruierter Flügel hat nicht die Nachteile des erst beschriebenen Ventilatorflügels mit umgebogenen Ecken, da Druckrichtung und Druckstärke über seine ganze -Fläche weg leicht genommen werden können, ein Ver-. lust durch innere Gasreibung also nicht statthat. Kurven, welche den eben gestellten Bedingungen genügen, sind Spiralen, die jeden konzentrischen Kreis, der durch ihren Ausgangspunkt gelegt ist, unter konstantem Winkel durchschneiden. Die Größe des günstigsten Winkelwertes kann man rechnerisch bestimmen, sie ist aber auch in gewissem Maße von der Oberflächenbeschaffenheit des Flügels abhängig. Ist die Form und der Winkelwert der günstigsten Druckkurve einmal bestimmt, so ergibt sich daraus die gesamte Flügelform. Der Flügel selbst wird auf seiner Oberfläche hohl ausgebaucht, wobei die Pfeilhöhe der Ausbauchung am zweckmäßigsten den zehnten bis zwölften Teil der Fläche beträgt, wie es sich durch viele Versuche an gespannten Segeln am günstigsten erwiesen hat. Für den Querschnitt der Ausbauchung wählt man zweckmäßig eine Kegelschnittslinie, eine Parabel oder eine Hyperbel. Nach Konstruktion dieser Kurve findet man den Punkt der höchsten Er- · höhung, und der Flügel ist richtig konstruiert für den Fall, daß die ersterwähnte Kurve überall den Scheitelpunkt der Ausbauchung bildet, wodurch der Flügel in seiner Form bis auf geringe Abweichungen vollkommen festgelegt ist. Von so gestalteten Flügelelementen kann nun eine beliebige Anzahl an einer gemeinsamen Achse befestigt werden. ■ Praktische Versuche haben gezeigt, daß die Druckwirkung so hergestellter Flügel den bisher üblichen bei gleichem Kraftverbrauch um. ein. Bedeutendes überlegen' ist.. Nach dem Vorhergenannten ist es klar, daß die Flügelform, sofern sie am, günstigsten sein soll, stets von der Rotationsgeschwindigkeit abhängig ist.ίο the wing area as a whole, so 'can they can be represented as a single line, showing the effect of all multitudes of rays in itself united. If you choose an ordinary fan blade, set it as above mentioned that all these individual rays represent radii, and it is consequently also the resulting one Total pressure given as a function of a single radius. Now is the speed of rotation known, the density of the medium and the inclination of the wing to the whole propeller plane, so one can mathematically, in turn, the ratio of the just pushed away, centrifugally / ejected Determine air masses. Conversely, it is also possible to construct a pressure curve from the given data, which hits the gas particles present during the rotation at such an angle, that the gas particles in front of it receive a central drive for movement, and if this central drive of motion cancels the centrifugal drive, then one has with it a wing that without any loss of power due to lost friction only exerts a pressure in the axial direction on the gas masses. It depends to generate a pressure cone that tapers in front of the wing, as it is, for. B. expedient will be when the wing is installed in the further part of a conical jacket pipe, so you are also in the Able to meet the wing shape in such a way that no air whirled out centrifugally here either rather, the flow follows exactly the taper of the cone. A blade constructed according to these aspects does not have the disadvantages of the fan blade described above bent corners, as the direction and strength of the pressure are gone over its entire surface can easily be taken to be a ver. pleasure through internal gas friction does not take place. Curves, which meet the above conditions, are spirals that everyone concentric circle, which is placed through its starting point, under constant Cut through the angle. The size of the most favorable angle value can be calculated determine, but it also depends to a certain extent on the surface properties of the wing. Is the shape and once the angle value of the most favorable pressure curve has been determined, this results the entire wing shape. The wing itself is hollowed out on its surface, where the arrow height of the bulge is most expediently the tenth to twelfth part the area is the most favorable from many attempts on taut sails has proven. For the cross-section of the bulge, it is advisable to choose a conic section line, a parabola or a hyperbola. After constructing this curve one finds the point of the highest er- elevation, and the wing is properly constructed in the event that the first-mentioned curve everywhere forms the apex of the bulge, which gives the wing its shape is completely fixed except for minor deviations. From wing elements designed in this way Any number can now be attached to a common axis. ■ Practical tests have shown that the pressure effect of the wing so produced previously usual with the same power consumption. a. Significant considerations' is .. After From the foregoing it is clear that the wing shape, if it is most favorable, is the most favorable is always dependent on the speed of rotation.

In der Fig. 1 ist ein einzelner Flügel in Vorderansicht dargestellt, in der Fig. 2 ein an der Achse angesetzter Ventilatorflügel dieser Art, der mit drei einzelnen Flügeln versehen ist. Die Figuren sind ohne weitere Erklärungen verständlich. Die für den gezeichneten Flügel gewählte Tangente an die Kurve beträgt 45⁰, eine Neigungslinie, die sich für etwa 1200 Umdrehungen in der Sekunde am günstigsten erwiesen hat.In Fig. 1, a single wing is shown in front view, in Fig. 2 a fan blade of this type attached to the axis, which is provided with three individual blades. The figures can be understood without further explanation. The tangent to the curve chosen for the drawn wing is 45 ^° , a line of inclination which has proven to be the most favorable for about 1200 revolutions per second.

Claims

Patent Claim:.

Blades for screw fans or. Propeller, characterized in that the center of gravity of its printing surface runs in a spiral of such inclination that it revolves around its starting point described circle intersects at a constant angle (Archimedean spiral), so that the front of the wing lying mass particles experience a movement drive in a central direction, which cancels the centrifugal forces generated by the wing.

1 sheet of drawings.