DE1901374A1 - Wasserstrahlantrieb fuer Wasserfahrzeuge - Google Patents

Description

• Werner Seidel, Heidenheim/Brenz Hermann Ebner, Krumbach/Schwaben Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge, Wassersstrahlantriebe für Schiffe, bei denen der Schubstrahl durch Düsen geführt ist, sind in verschiedenen Systemen als Reaktionsantriebe bekannt.
• Im Vergleich zu den Propellerantriebes bringen sie bis jetzt keine wesentlich höheren Fahrgeschwindigkeiten, weil es bischer nicht möglich ist, die für die richtige Nutzung des Wasserstrahlantriebes erforderlichen großen Fördermengen entsprechend zu beschleunigen sowie den Wasserstrahl selbst optimal als Schubstrahl auszunutzen. Die Wasserstrahlantriebe mit Kreiselpumpen und Axialpumpen konventioneller Bauart sind in ihrer Förderleistung und in hydraulischen Wirkungsgrad in bekannter Weise begrenzt und sind nicht für Schnelläufigkeit geeignet, d@ mit der Zunahme der Drehzahl die Förderleistung abfällt. Dieserhalb läßt sich ein notwendiger großer Schabstrahlquerschnitt nicht verwindlichen.
• Bei der Erfindung handelt es sich um einen Wasserstrahlantrieb mit Schneckenrotorpumpe als Förderaggregat, bei welchem die Schnelläufigkeit für die Förderung genügerd großer Mengen genutzt werden kann und die optimale Schubstrahlwirkung den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann.
• Die Erfindung ist nur zum Teil als Reaktionsantrieb anzusehen. Der Haupteffekt liegt in der möglichen hohen Schubstrahlbelastbarkeit durch die gesteigerte Leistung der Pumpe und eine entprechende Ausbildung der Schubstrahldüse. Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb mit Schnekenrotorpumpe, deren vorwiegerd eingängige Schnecke mit einer fest verbundenen mitrotierenden Umwandtelung versehen ist. Die Eintrittskante des Schnekenflägels verläuft spiralförmig von der Umwandtelung bis an die Schneckenwelle, sodaß die Flüssigkeit mit geringstem Verträngungswiderstand in den Schneckengang eingespult wird. Dadurch wird die auch bei den Kreiselpumpen bekannte Eintrittsversperrung durch Vorrotation mit zunehmender Schnellläufigkeit vermieden und eine volständige Füllung des Schneckenrotors ermöglicht. An beiden Enden der Ummantelung ist je eine Abdichtstelle, die durch die besondere Gestaltung einen leichten Spaltunterdruck bewirkt, sodaß auch stark verschmutze, sand- und schlamhaltige Flüssigkeiten ohne die Gefahr des Verstopfens oder Festsitzens das Schneckenrotors gefördert werden können. Durch die Gestaltung der Eintrittskante und der dadurch bedingte Füllungsgrad wird Kavitation mit Sicherheit vermieden.
• Von großer Bedeutung für die optimale Wirkung des Schubsrtahles ist die gestaltung der Austrittseite. Die bisher bekannten runden Düsen haben den Nachteil, daß die in Zentrum strömende Masse nur zum Teil wirksam genutzt wird. Erfindungsgemäß ist die Schubstrahldüse auf der Austrittsseite roseitenförmig ausgebildet, dadurch wird trotz zunehmeder Veringerung der Düsenfläche zum Austritt hin der Düsenumfang am Austritt gegenüber einer kreisrunden Düse erheblich vergrößert, sodaß ein viel größerer Teil des Schrubstrahles in den Außenbereichen wirksam wird. Um diese Wirkung zu verstärken, wird des Zentrum der rosettenförmigen Düse mit einem strömungsgünstigen verschlerser.
• Der Außenmantel des roseitenförmigen Teiles der Schrabeizahllüre verstärkt die Schubstrahlwirkung noch dadurch, daß in den Vertiefungen ein Sogeffekt ensteht, wodurch der die Düse umgelende Mitstrom wie bei einem Ejektor ausgesamgt wird; dadurch erfolgt eine weitere Vergrößerung des Schubstrallquerschnittes und der Sch@st@@@@rasse. Als weitere Folge hieraus findet eine er ebliche Verbesserung im Strömungsführung im Heck statt.
• Die nach der Erfindung gestaltete Schene@kenret @@@@@ kann die Zuströmger@@windigkeiten auch bei @@@@ F@@rge windigkeiten @@@@ruckles und wirksam ausnutzen, wodurch der Winhangsgrad des Schubstrahles wesentlich verbessert wird. Dieserhalb liegt die Zust@@@@öffnung des Saugrohres außerhalb des Schiffsmantels in Fahrtrichtung.
• Der Zulauf zum Schneckenrotor kann axial sowie radial erfolgen. Der Zulauf kann außerdem über mehrere Strömungskanäle erfolgen.
• Der ummantelte, vorwiegend eigängige Schneckenrotor besteht aus mindestens einer Windung und in der Regel nicht mehr als drei Windungen. Bei mlr einer Eintrittskante und der geringen Windungszahl besteht ein einziger, zusammenhängender Fördermittelstrang, welcher nur axial und nicht zentrifugal bewegt wird. Dadurch ergeben sich besonders niedrige Reibungsverluste. Windungszahl, Windungssteigung und äußerer Durchmesser des Schneckenrotore stehen in Abhängigkeit zur Drehzahl dns werden den Erfordernissen angepaßt.
• Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt.
• Abb. 1 zeigt einen Längschnitt durch den Wasserstrahlantrieb mit axialem Zulauf.
• Abb. 2 zeit die spiralförmig verlaufende Eintrittskante des Schneckenrotors, Abb. 3 zeigt den radialen Zulauf mit spiralförmiger Eintrittskante des Schneckenrotors in Umkehrung zur Abb. 2.
• Abb. 4 zeigt den rosettenförmigen Querschnitt am Ende der Schubstrahldüse.
• Das Zylindergehäuse 1 umgibt den ummantelten Schneckenrotor 2 . Dieser ist einerseits in der Nabe 3 gelagert und bei axialem Zulauf im Saugrohr 9 gelagert. Die Ringspalte 4 lund 5 haben größeres Spiel und erfüllen die Funktionen von Ejektoren. Die Zulaufgeschwindigkeit und die Austrittsgeschwindigkeit des Fördermittels bewirken in den Ringspalten 4 und 5 einen leichten ITnterdruck. Über das Rohr 15 kann infolge des Unterdruckes 1uft angesaugt werden, sodaß der Scimeckenrotor außen nicht im Wasser läuft. Der Zulaufquerschnitt 10 ist größer als der Eintrittsquerschnitt am Schneckenrotor. Die Eintrittsi-ante 6 des Schneckenflügels 7 verläoift spiralförmig und erstreckt sich radial - axial. Der Krümmungswinkel nimmt von außen nach innen stetig ab. Der Schneckenflügel 7 beginnt von der Ummantelung mit einer Spitze und nimmt in der radialen Breite stetig zu. In der Umkehrung der Eintrittssituation beginnt der Schneckenflügel 8 an der Welle mit einer Spitze und nimmt in seiner radialen Breite zur Ummantelung hin stetig zu. Anwendung findet dies besonders als vorgezogene Spirale in den Raum des Zulaufes, z.B. bei radialem zulauf nach Abb. 3.
• Die Schubstrahldüse 11 beginnt am Eintritt zylindrisch und endet in einem rosettenartigen Austritt 13, welcher im Zentrum mit dem Körper 12 verschlossen ist. Die Schubstrahldüse 11 kann zwischen der Ein- und Austrittsseite ein elastisch, biegsames Roiirstück enthalten, oun den Austrittsbereich der Schubstrahldüse in beliebige Winkel abbiegen zu können zum Zwecke der Steuerung.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h e .

1. Wasserstrahlantrieb für Wasserfahrzeuge aller Größen mit Schneckenrotorpumpe als Förderaggregat bevorzugt mit eingängigem Schneckenrotor und geringer Windungszahl, für hohe Drehzahlen geeignet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenrotor auf seiner gesamten Länge oder eines Teiles seiner gesamten Länge mit einer fest verbundenen, mitrotierenden Unmantelung versehen ist und daß die Entrittskante des Schneckenflügels spiralförmig radial - axial von der Unmantelung zur Welle verläuft.

2. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die siiralförnige Eintrittskante (6) des Schneckenflügels (8) aus der Unmantelung heraus in den Zulaufbaum vorgezogen ist.

3. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zulaufrohr in die Unmantelung des Schneckenmotors hinein ragt und ein Ringspalt zwischen der Innenfläche der Urmantelung und der Außenfläche des Zulaufrohres gebildet wird. Auf der Austrittsseite des Schneckenrotors wird ein Ringspalt zwischen der Außenfläc'ne der Ummantelung und der Innenfläche des Austrittsrohres gebildet.

4. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale - und das radiale Zulaufrohr seinen äußeren ,ulaufquerschnitt senkrecht zur Fahrtrichtung oder schräg dazu hat.

5. Wasserstrahlantrieb nach den Anspriichen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstrahldüse zylindrisch beginnt uncl auf der Austrittsseite mit rosettenförmigem oder sternförmigem Querschnitt endet.

6. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der rosettenfirmige oder sternförmige Austrittsquerschnitt im 7entrum verschlossen ist.

7. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Schubstrahldüse an einer Stelle biegsam ist uTid der Austrittsteil in beliebige Winkel verstellbar ist.

L e e r s e i t e