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Schuberzeuger Die Erfindung betrifft einen Schuberzeuger, insbesondere
eine Pumpe.
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für Wasserfahrzeuge, insbesondere eine Pumpe zur Schuberzeugung im
Bug eines Schiffes. Die Erfindung betrifft ferner insbesondere einen Schuberzeuger
mit transversaler bzw. tunnelartiger Bauweise.
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In der kanadischen Patentanmeldung 943 563 (deutsche Patentanmeldung
P 1506 372. 6) vom 22. Oktober 1965 sind verschiedene Arten von Bugschuberzeugern
beschrieben, und zwar mit tunnelartiger und vertikaler
Anordnung.
Die Ausdrücke "transversal ', !tunnelartik:: und "vertikal" beziehen sich hierbei
auf den Strömungskanal in einem Schiffsbug, nicht aber auf den Schuberzeuger in
einem derartigen Str(rnungskanal.
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In manchen Fällen genügen den Anforderungen eines Bugschuberzeugers
kleinere oder turmelartige Pumpen. Die verfügbaren transversalell Schuberzeuger
weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Der Hauptnachteil betrifft die Ausbildung des
Laufrades. Bei den bekannten tunnelartigen Schuberzeugern wird die Schubrichtung
durch eille Änderung des Anstellungswinkels der Laufradschaufeln oder durch ein
Ändern der Drehrichtung des Laufrades geändert. Hierbei wird eine Änderung der Schubrichtung
von backbord nach steuerbord erzeugt. Die Wirksamkeit und der Wiriaingsgrad dieser
bekannten Anordnungen ist jedoch sehr niedrig da die Laxafradschauteln einen symmetrischen
Querschnitt wegen der Forderung des Pumpens nach beiden Seiten aufweisen müssen.
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Hierdurch entstehen Kavitationsprobleme sowohl auf der Ansaugseite
als auch auf der Auslaßseite. Es ergibt sich deshalb der Nachteil eines sehr niedrigen
Wirkungsgrades, weshalb zur Erzielung der gewünschten Leistung die Schuberzeuger
sehr groß gebaut werden müssen.
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Ein im Vergleich zu bekannten Anordnungen verbesserter Schuberzeuger
ist in der vorgenannten kanadischen bzw. deutschen Anmeldung beschrieben, der nunmehr
Gegenstand der Ausscheidungsanmeldung 014, 816 vom 14. März 1968 ist. Ausgehend
hiervon liegt der Erf indung die Aufgabe zugrunde, einen Schuberzeuger weiter zu
verbessern, was insbesondere die Erhöhung des Wirkungsgrades und der Wirksamkeit
bei beliebigem Kanal- und Tunneldurchmesser sowie die Reduzierung
der
Baugröße und der Herstellungskosten betrifft. Außerdem soll eine Kavitation vermieden
oder zumindest erheblich reduziert und die Drehzahl erhöht werden. Es soll ferner
ein wirksamer Aufbau von Oberwasser (head water) am Laufrad erreicht werden und
außerdem der Vorteil bestehen, daß veränderliche Schaufeln und Laufräder vermieden
werden und daß statt dessen eine optimale Profilselmenauslegung für das Laufrad
für geraden Schub benutzt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird ein tunnelarliger Schuberzeuger vorgeschlagen,
der mit einem Gehäuse versehen ist, welches in einem transversalen Tunnel oder Kanal
angeordnet ist und mit dem Wasser außerhalb des Schiffes in Verbindung steht, wobei
ein drehbar gegenüber dem transversalen Kanal angeordnetes Rohr mit einem drehbar
hierin angeordneten Laufrad vorgesehen ist, dessen Drehachse senkrecht zur Drehachse
des Rohres liegt. Bevorzugt sind Antriebsmittel in dem Gehäuse angeordnet, die das
Laufrad mit einem Motor verbinden. Eine Welle kann aus dem Gehäuse nach außen herausgeführtsein
undin geeigneter Weise gedreht werden, so daß das Rohr und das Laufrad um einen
Winkel von mindestens 180 innerhalb des Gehäuses drehbar sind und auf der Steuerbordseite
oder auf der Backbordseite des Wasserfahrzeuges ein Schub erzeugt werden kann.
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Je nach den Erfordernissen eines speziellen Anwendungsfalles kann
der erfindungsgemäße Schuberzeuger auch an anderer Stelle als im Bug eines Schiffes
angeordnet werden, d. h. der erflndungsgemäße Schuberzeuger kann nach Wunsch an
einer beliebigen Stelle in Längsrichtung des khiffes, und zwar im im unteren Teil
desselben,angeordnet werden.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und anhand der beiliegenden Zeichnung
ersichtlich.
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Es zeigen: den Fig. 1 einenQuerschnitt durch Bug eines Wasserfahrzeuges
mit einer vertikalen Anordnung für den erfindungsgcI ßen Antrieb; Fig. 2 einen Querschnitt
durch die Pumpe zur Schuberzeugung gemäß Fig. 1.
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Ein Wasserfahrzeug 2 ist im Bug mit einem querverlaufenden Tunnel
bzw. mit einer Leitung 4 versehen, die von der Steuerbordseite bis zur Backbordseite
hindurchgeht. Der mittlere Teil der Leitung 4 ist mit einem trommelähnlichen Gehäuse
6 versehen, dessen oberes Ende geeignete Antriebsmittel, z.B. einen Elektromotor
8, haltert. Die gesamte Anordnung, die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist,
ergibt einen sehr kompakten Bugschuberzeuger 10 mit hoher Wirksamkeit.
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Das Gehäuse 6 weist zwei einander diametral gegenüberlie I de Leitungsabschnitte
12 auf, die jeweils mit einem Flansch 14 versehen sind.
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Wie Fig. 1 zu entnehmen, stehen die Abschnitte 12 mit ihren Flanschen
14 mit den inneren Enden der beiden Teile der Leitung 4 in Verbindung, die sich
von den Außenwänden des Wasserfahrzeuges nach innen erstrecken. Die Flansche 14
sind in geeigneter Weise, z. P lurch Schrauben
oder durch Schweißen,
mit den beiden zugeordneten Flanschen der beiden Teile der Leitung 4 fest verbunden.
Hierdurch ist die Anordnung im Bug des Wasserfahrzeuges fest gehaltert.
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Wie Fig. 2 zu entnehmen, sind je ein oberer und ein unterer Zentrierdeckel
16 bzw. 18 vorgesehen, die über Flansche 20 mit dem oberen bzw. mit dem unteren
Ende des Gehäuses 6 verbunden sind. Die Deckel 16 und 18 gewährleisten eine zentrale
Lage des Antriebes bzw. der SchubeilMleit in dem Gehäuse 6. Ein Rohr 22 ist mittels
einer oberen Welle 24 und einer unteren Welle 27 gehaltert. Die Wellen 24 und 27
erstrecken sich von dem Rohr 22 nach außen und sind durch Öffnungen in den Deckeln
16 und 18 hindurchgeführt. Der obere Deckel i6 lagert die Welle 24 drehbar über
ein Lager 26. Außerdem ist eine geeignete Dichtung 28 vorgesehen. In ähnlicher Weise
ist in dem unteren Deckel 18 die Welle 27 gelagert und abgedichte£, wozu ein Lagen
39 und eina-Dichtung 30 dienen. Ein in Fig. 1 dargestelltes Schneckenraduntersetzungsgetriebe
34 ist mit dem unteren Ende der Welle 27 verbunden und dient zum Drehen des gesamten
Rohres 22 um einen Winkel von mindestens 180° innerhalb des Gehäuses 6. Hierdurch
kann die Richtung des Schubes umgekehrt werden. Anstelle des Schneckenradgetriebes
können auch andere Einrichtungen zum Drehen des Rohres 22 vorgesehen sein.
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Innerhalb des Rohres 22 ist ein Strömungskörper 36 angeordnet, dessen
Form im einelnen aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der Strön:lullgskörper 36 wird durch
Verstrebungen oder durch Leitwände 38 gehaltert, die sich bis zur Innenwandung des
Rohres 22 erstrecken. Der Strömungskörper
ist, wie Fig. 2 zu entnehmen,
koaxial zur horizontalen Längsachse des Rohres 4 angeordnet. Der Strömungskörper
36 kann in bezug auf seine Längsachse ebenfalls um 180 gedreht werden, wobei seine
Spitze sodann in die entgegengesetzte Richtung zeigt. Die vertikale Drehachse des
Rohres 22 geht durch die htitte der oberen und unteren Welle 24 bzw. 27 und ist
senkrecht zur Längsachse des Str(illlungskörpers 36 ausgerichtet.
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Ein Flügelrad 40 ist drehbar zur Längsachse des Rohres 22 und koaxial
zu dem Strömungskörper 36 angeordnet Das FìiigeTrad 4O ist mit Schaufeln 42 versehen,
die Init einer Welle 44 verbunden sind.
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Die Welle 44 ist mit ihrem einen Ende über ein Rollenlager 46 in dein
Strömungskörper 36 und rnit ihrem anderen Ende über ein Rollenlager 48 in einem
Aufsatz 50 gelagert, der mit dem Strömungskörper 36 über Schrauben 52 verbunden
ist. Ein stromlinienförmiger Aufsatz 54 ist über Schrauben 56 mit dem Flügelrad
40 verbunden.
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Durch den Elektromotor 8 oder durch andere geeignete Antriebsmittel
wird die Welle 44 über eine Welle 58 in Drehung versetzt. Die Welle 58 ist in der
oberen Welle 24 angeordnet, welche deshalb hohl ausgebildet Ist. Die Welle 58 ist
durch ein Lager 82 in der Hohlwelle 24 und durch ein Lager 60 in einer Öffnung des
Strömungskörpers 36 gelagert. -Dasuntere Ende der Welle 58, welches in einen Hohlraum
des Strömungskörpers 36 hineinragt, ist mit einem Zahnrad 64 versehen, welches mit
einem Zahnrad 66 kämmt, wie dies im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist.
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Ein Einlaßende 68 des Rohres 22 weist in etwa den gleichen Durchmesser
auf wie die Teile 12 und 4; da die Laufradschaufeln gegentiber der Welle 44 nicht
reversierbar sind, kann der Abstand zwischen den Schauielenden und der Innenwandung
des Rohres 22 äußelzsl gering -z.B. in der Größenordnung von 0, 01 mm - gehalten
werden. Durch diese Verringerung des Abstandes werden die Wirksamkeit und der Wirkungsgrad
des Schuberzeugers stark erhöht.
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Die Leitwände 38 gewährleisten eine geradlinige Abströmung des Striimungsmediums.
Ein Auslaßende 70 des Rohres 22 ist mit einem sich allmählich verringernden Durchmesser
versehen, d. h. die Querschnittsfl!iche ist gegenüber dem Einlal3ende 68 verkleinert,
wodurch eine Schubdüse 72 gebildet wird. Aufgrund der eingeschnürten Form der Düse
72 wird in der Anordnung ein Druck aufgebaut, der zur Vermeidung von Kavitation
bzw. zur Erhshung der Lauf raddrehzahl beiträgt.
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Bei dem Beispiel gemäß Fig. 1 ist eine vertikale Anordnung für den
Schubantrieb vorgesehen, d. h. die Wellen 58 und 27 und der Motor 8 sind vertikal
angeordnet. Im Gegensatz hierzu können die Wellen 58 und 27 und der Motor 8 jedoch
auch horizontal angeordnet sein. Die Deckel 16 und-18 und die vorgenannten Wellen
sind sodann parallel zur Längsachse des Wasserfahrzeuges ausgerichtet.
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Der hohe Schub, der im Bereich des Auslaßendes 70 entsteht, kann durch
geeignete Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles erhöht werden. So können
zwei - z. B. gegenläufige Schaufelräder anstelle des dargestellten einzigen Schaufelrades
benutzt werden,
wobei eines der beiden Schaufelräder mit höherer
Drehzahl zur Verstärkung des Schubes im Rohr angetrieben wird.
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Die Erhöhung des Druckes und der Laufraddrehzahl gestatten, insbesondere
in Verbindung mit anderen Merkmalen, die Herstellung von tunnelartigen Schuberzeugern,
die die gleiche Leistungsfähigkeit aufweisen wie die bekannten, jedoch eine um bis
zu 40 % reduzierte Baugröße haben.