DE2032328A1

DE2032328A1 - Düsenpropeller mit Ummantelung

Info

Publication number: DE2032328A1
Application number: DE19702032328
Authority: DE
Inventors: der Anmelder M ist
Original assignee: Rabouyt, Denis, Clamart, Hauts de Seine, Marsot Charles Louis, Paris (Frankreich)
Priority date: 1969-07-01
Filing date: 1970-06-30
Publication date: 1971-03-18
Also published as: US3680977A; FR2051912A5

Description

Patentanwälte
Dfpl. Ing. E. Eder _v

WpL Ing. K. Schliscktl D E NI S RABOU IT

rue Blanche, CLAMART, departement des Hauts de Seine

CH ARIiES LOUIS MARSOT 152, Champs Elysees, PARIS 8e departement de Seine 75

Düsenpropeller mit Ummantelung

Die Erfindung betrifft einen Düsenpropeller mit einer Propellerummantelung in Gestalt eines Profilrings, dessen Mittelpunkt in der den Propeller antreibenden Welle liegt und in dessen innerem Bereich der Propeller umläuft· Ein solcher Ring stellt einen kurzen Kanal dar, der von dem von dem Propeller durchwirbelten fließfähigen Medium (Fluid) durchsetzt wird.

Eine derartige Verkleidung kann theoretisch den Wirkungsgrad eines Propellers verbessern, wobei noch eine grössere Sicherheit gewährleistet wird, weil die Enden der Propellerblätter durch die Ummantelung geschützt werden.

Et ist bekannt, daß bei geringem Spiel zwischen der Ummantelung und den Propellerblattenden der Wirkungsgrad eines mit Ummantelung versehenen Propellers darauf beruht, daß der Strömungequerschnitt vor dem Propeller grosser als der des von der Ummantelung gebildeten Kanals ist (Diffusion

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der Fluid-Strömung) und daß die Randwirbel an dieser Strömung, die gleichbedeutend mit Verlusten an Antriebs- oder Propulsionskraft sind und die durch die Enden der Propellerflügel erzeugt werden, zum grossen Teil durch die Wirkung der Innenwand, d.h. im Hinblick auf die Propellerblätter: der Ummantelung beseitigt werden.

Wenn jedoch das Spiel zwischen der Innenwand der Ummantelung und des Blattendes nicht gering ist, kann der Querschnitt der Fluidströmung vor dem Propeller kleiner sein als der im Ummantelungskarial, während die Randwirbel erheblich groß werden.

Das erwähnte Spiel muß daher unbedingt sehr gering sein.

Jedoch ist es bei den praktisch ausgeführten Düsenpropellern ausserordentlich schwierig, ein geringes Spiel zwischen der Ummantelung und den Propellerblattenden aufrechtzuerhalten.

Der Propeller und sein Motor und manchmal die Ummantelung sind elastisch an dem Fahrzeug (Schiff, Luftschraubenboct, Luftfahrzeug usw....), das sie trägt, angebracht. Diese verschiedenen Bauteile vibrieren daher relativ zueinander, und man muß ein ziemlich grosses Spiel zwischen Propeller und Ummantelung wählen, um jede Berührung zwischen den Propellerblattenden und der Ummantelung zu vermeiden.

Man muß also so weit wie möglich das Spiel zwischen der Ummantelung und den Propellerblattenden verringern und dabei doch di« Relativbewegungen zwischen Ummantelung und Propeller nicht ausser Acht lassen.

Um dies·· Problem zu löten, ist bereit· vorgeschlagen worden, die Propellerblattenden mit einem Ring kraftechlüs-

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sig zu umgeben, der konzentrisch innerhalb der Ummantelung liegt und an seiner gegen die Ummantelung gewendeten Fläche Nylonfäden aufweist, die sich reibend an der Innenwand der Ummantelung vorbeibewegen. Diese Lösung verhindert nur sehr ungenügend die Bildung von Randwirbeln und läßt ausserdem wegen der Nylonfäden die Wand der Ummantelung verschieissen.

Die Erfindung bietet eine technische Lösung für das Problem des Spiels zwischen Propeller und Ummantelung.

Erfindungsgemäß ist der Düsenpropeller, der einen von f

einem Motor angetriebenen Propeller und eine ringförmige, profilierte Ummantelung aufweist, die zentrisch zu der Propellerwelle angebracht ist und in der der Propeller umläuft, wobei die Propellerblattenden mit einem ebenfalls konzentrisch zu der Ummantelung verlaufenden Ring kraftSchlussig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Propeller kraftschlüssig verbundene Ring in einer Ringnut angeordnet ist ₉ die in die Innenwand der Ummantelung, d.h. in die dem Propeller zugewandten Seite der Ummantelung geschnitten ist.

Vorzugsweise verläuft die Innenseite des Propellerrings μ

bündig mit der Innenwand der Ummantelung und ist so ausgeführt, daß das Profil der Ummantelung längs dieser Innenwand kontinuierlich weitergeführt ist.

Die Ummantelung sieht also aus, als bestünde sie aus einem relativ feststehenden Abschnitt (der eigentlichen Ummantelung) und einem umlaufenden Abschnitt (dem Propellerring). Da diese beiden Teile ringförmig und glatt sind, ist es einfach, zwischen ihnen ein Längsspiel Zwischen dem Ring und den Nutkanten) herbeizuführen, das gerade für .die Drehung ohne Berührung zwischen Ring und Ummantelung ausreicht, während das Axialspiel (zwischen dem Ring · und dem Boden der Nut) jeden erforderlichen Wert annehmen

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kann, weil in jedem Fall die Kontinuität des Ummantelungsprofils durch den Propellerring gewährleistet ist ο

Der Propellerring kann entweder als im wesentlichen zylindrischer Reifen ausgeführt sein oder an seinen in Längsrichtung liegenden Enden ringförmige seitliche Flanschen aufweisen, die senkrecht zur Propellerwelle verlaufen und in die Nut der Ummantelung eingeführt werden. Diese seitlichen Flanschen gestatten die Steifigkeit des Ringes zu erhöhen. Wenn der Ring Reifenform hat, kann der Reifen sehr dünn und daher verhältnismässig biegsam sein, um sein Gewicht so weit wie möglich herabzusetzen.

Wenn der Propeller rotiert, erzeugt er einen Unterdruck oberhalb des Düsenpropellers und einen ÜberdiEck unterhalb des Düsenpropellers, während die Nut Normaldruck aufweist.· Daher kann eine Störströmung von unterhalb' der Düse nach oberhalb quer über die Ringnut entstehen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden im Inneren der Nut Dichtungen vorgesehen, die eine gute Abdichtung zwischen dem feststehenden und dem bewegten Teil der Ummantelung herstellen.

Wenn der Ring als dünner Reifen ausgeführt ist, kann die Kreisform des Rings, die von den während einer normalen Rotation auf ihn ausgeübten Kräften aufrechterhalten wird, durch den Druck einer derartigen Dichtung während der Beschleunigungen und Verzögerungen aufrechterhalten werden.

Die beigefügten Zeichnungen stellen dart

Fig, 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Düsenpropellers zum Teil im Schnitt;

Fig. 2 eine Vorderansicht des Antriebs nach Fig. 1; Fig. 3 bis 9 Ansichten von Einzelheiten eines erfindungs-109812/0071.

- 5 gemessen Antriebs in grösserem Maßstab.

Der Düsenpropeller nach den Fig. 1 und 2 weist einen Motor 1 auf, dessen stromlinienförmig verkleidete Nabe 2 mehrere Propellerblätter 3 (in der Zeichnung vier Stück) eines Antriebspropellers trägt.

Die Enden der Propellerblätter 3 sind untereinander durch einen dünnen, konzentrisch zu dem Propeller verlaufenden Ring M- verbunden. Ausserdem ist konzentrisch zu dem Propeller eine Propellerummantelung 5 in Gestalt eines Ringpr'ofils mit Hilfe von Armen 6 angebracht, die sich auf dem Gehäuse des Motors ^abstützen.

Gegenüber dem Ring M· ist an der Innenfläche 7 der Ummantelung 5 eine Nut 8 (vgl. Fig. 3) vorgesehen, in die der erwähnte Ring eingelassen ist. Die Innenseite ^a des Ringes Λ verläuft bündig mit der Fläche 7 und stellt die Profilkontinuität zwischen den Profilteilen her, die sich beiderseits des Ringes befinden.

Vorzugsweise ist die Ringnut 8 tiefer in die Ummantelung 5 eingeschnitten als es für die Rotation des Ringes 4· erforderlich w'vre, während die 'kreisförmigen Ränder 9 der Nut 8 zusammen mit den kreisförmigen Rändern 10 des Ringes H ein Spiel definieren, das während des Betriebs keine Berührung zustande kommen läßt.

Der umlaufende Propeller erzeugt oberhalb der Ummantelung e inen Unterdruck und unterhalb einen Überdruck, während die Nut 8 mit einem Fluid unter normalem Druck erfüllt ist. Daher kann eine Fluid-Strömung entstehen, die von unterhalb der Düse nach oberhalb gerichtet ist und zwischen dem Ring t und der Ummantelung 5 durch die Nut 8 zieht.

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Um derartige Nachteile zu vermeiden_s kann in der Nut 8 eine Dichtung 11 angebracht werden, um die Abdichtung zwischen dem Ring 4 und dem übrigen Teil der Ummantelung 5 herzustellen. Dazu ist die Ringnut 8 in der Ummantelung 5 vergrössert, um diese Dichtung unterbringen zu können.

In der Aus führ ungs form nach Fig. 4 j nach der der Ring 4 als im wesentlichen zylindrischer Reifen ausgeführt ist, besitzt die Dichtung 11, die-beispielsweise aus Polytetrafluorethylen besteht, zwei elastische Ringlippen 12 und 13, die in der Nut beiderseits des Ringes 4 angeordnet sind und gegen diesen von dem Druck gepreßt werden, der in der Nut herrscht. Wenn der Reifen zur Gewichtsverminderung sehr dünn ausgeführt ist, halten die Lippen 12 und 13 bei dem Ring die Zylinderform aufrecht, insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen.

Bei der Ausführungsform nach Fig» 5 ist der Ring 4 auf natürliche Weise durch Ringflanschen 14 und 15 versteift, die ihm ungefähr die Form einer Spule geben. Die Lippen 16 und 17 einer Dichtung 11 können dann unter dem in der Nut 8 herrschenden Druck gegen die Flanschen gepreßt werden.

Die Ringe in den Ausführungsformen nach den Fig„ 6 und 7 weisen ebenfalls Flanschen 14 und 15 auf. Die in Fig. 6 gezeichnete Dichtung 18 ist eine Radial» oder Axiallabyrinthdichtung, während die Dichtung 19 nach Fig. 7 aus einer Kunststoffmasse mit Zellenstruktur "besteht, beispielsweise aus Polyurethanschaum, der die Ringnut erfüllt und in dem die Flanschen 14 und 15 mit geringem Spiel umlaufen. Dazu können die Nuten, in denen die Flanschen 14 und 15 liegen, entweder bei der Herstellung der Dichtung 19 oder bei dem Zusammenbau der Ummantelung 5 um den Propeller in die Masse geschnitten werden,, die di® Nut 8 als Dichtung erfüllt.

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Das für die Rotation der Flanschen 14 und Έ vorgesehene Spiel kann sehr gering sein, um eine gute Abdichtung zu erzielen, weil, selbst wenn der Düsenpropeller starken Vibrationen ausgesetzt ist, diese Flanschen mit der elastischen Dichtung selbst in Berührung kommen, nicht aber mit der festen Ummantelung.

Die Blätter 3 können, statt mit ihren Enden starr an dem Ring 4 befestigt zu sein, sich in ihm verdrehen und dadurch einen Propeller mit verstellbarer Steigung bilden. Dazu werden die Enden der Blätter 3 (vgl. Fig. 8 und 9) mit zylindrischen .Lagerzapfen 20 oder sphärischen Lagerzapfen 21 versehen, die sich in Lagerungen 22 oder 23 drehen könnenj die in dem Ring vorgesehen sind.

Zwischen den Lagerungen und dem zugehörigen Lagerzapfen können vorteilhafterweise Dichtungen aus reibungsarmem und/oder nachg^igem Material vorgesehen werden, die eine leichte Verdrehung der Blätter 3 ermöglichen und dabei doch die Blätter als Antriebsorgane für den Ring 4 wirksam werden lassen.

PATENTANWÄLTE

Dipl. »ng. E. Eder Dipl. Ing. K. Schieschke

Patentansprüche:

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Claims

PATENTANWÄLTE - 8 -

Dipl. Ing. E. Eder _x Dipl. Ing. K. Schieschkl

Patentansprüche

Düsenpropeller, mit einem von einem Motor angetriebenen Propeller und einer ringförmigen, profilierten Ummantelung, die zentrisch zu der Propellerwelle angebracht ist und in der der Propeller umläuft, wobei die Propellerblattenden mit einem ebenfalls konzentrisch zu der Ummantelung verlaufenden Ring kraftschlüssig verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Propeller kraftschlüssig verbundene Ring (¹O in einer Ringnut (8) ordnet ist, die in die Innenwand der Ummantelung (¹O geschnitten ist.

2. Düsenpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des kraftSchlussig mit dem Propeller verbundenen Rings (¹O bündig mit der Innenwand der Ummantelung (4·) verläuft und so ausgeführt ist, daß das Profil der Ummantelung längs dieser Innenwand kontinuierlich weitergeführt ist.

3. Düsenpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (f) die Form eines im wesentlichen zylindrischen Reifens hat.

Düsenpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (U) an seinen in Längsrichtung zeigenden

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Enden seitlich liegende Ringflanschen (14, 15) aufweist, die senkrecht zur Propellerwelle verlaufen und in die Nut (8) der Ummantelung (4) eingeführt sind.

5. Düsenpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (8) Abdichtungsmittel (11) zwischen dem Propellerring (4) und der Ummantelung (5) vorgesehen sind.

6. Düsenpropeller nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwei ringförmige Lippen (12, 13) aufweist, die beiderseits des Ringes (4) angeordnet sind und gegen den Ring gedrückt werden.

7. Düsenpropeller nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (11) zwei ringförmige Lippen (16, 17) aufweist, die beiderseits des Ringes (4) angeordnet sind und gegen dessen Flanschen (14, 15) gedrückt werden.

8. Düsenpropeller nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeicünet, daß die Dichtung (11) als Labyrinthdichtung (18) ausgeführt ist und Nuten für die Flanschen (14,15) aufweist.

^fJ, Düsenpropeller nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (11) von einer Masse elastischem Werkstoff (1.9), vorzugsweise mit Zeil-

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struktur,, gebildet ist₉ die die Ringnut (8) erfüllt und sich der Form des Ringes (4) und seiner Flanschen (14j 15) anpaßt»

10» Düsenpropeller nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet daß die Propellerblätter (3) in dem Propellerring (Ό verdrehbar angebracht sind,,

PATENT/^WÄLTg

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