DE2356008A1 - Propeller - Google Patents

Description

Priorität vom 13z.^L^I in Schweden, Nr.14672/72

Die Erfindung betrifft einen Propeller, insbesondere einen solchen Propeller, der zu Rührzwecken geeignet ist.

Viele Propellerkonstruktionen herkömmlicher Art sind z.B. mit zwei oder mehreren an einer zentralen Nabe angebrachten Blättern versehen. Die meisten Propeller dieser Art, sei es für die Verwendung für den Antrieb von Schiffen oder Plugzeugen oder für Rührzwecke, sind stromlinienförmig ausgebildet^ d.h. die Blätter haben in jeder Umfangsebene mehr oder weniger gerundete und Stromlinienquerschnitte. Die bekannten Propeller werden oft durch Gießen hergestellt, wobei das Gießen eine mehr oder weniger teure Nachbearbeitung erfordert, um glatte Oberflächen gewünschter Form vor-

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zusehen· Dieses Verfahren ist kostspielig im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren, und jedem Propellermaß muß eine individuelle und besondere Gestalt gegeben werden. Ferner unterliegen die bekannten Propeller dem Nachteil, daß bei ihrer Verwendung als Rührpropeller oder Rührschaufeln die Mischwxrkung nicht in einem breiten Viskositätsbereich des dem. Rühren unterliegenden Mediums maxi-

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mal ist. Als einen weiteren Nachteil kann man einen grossen Materialverbrauch hinsichtlich des Abfallmaterials feststellen, welches sich aus der Bearbeitung und im Hinblick auf die überschüssige Dicke der Propellerblätter infolge deren stromlinienförmiger Gestalt ergibt.

Die Erfindung hat zum Zweck, einen Propeller zu schaffen, bei dem die vorstehenden Nachteile vermieden oder doch wesentlich vermindert sind. Der erfindungsgemäße Propeller ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Propellerblatt derart geformt ist, daß es im wesentlichen Teil des Mantels eines kreisförmigen Zylinders oder Konus ist und daß die Mittellinie des Blattes, vom äußeren Ende des Blattes beginnend und nach innen laufend gegen die Nabe einen laufend ansteigenden Winkel zur Mantel-erzeugenden bildet, so daß an jeder Stelle jener Mittellinie die Blattsteigung im wesentlichen konstant ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Propellers ist die Materialdicke im wesentlichen über die gesamte Fläche des Blattes konstant. Das Blatt ist vorzugsweise derart an

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der Nabe angebracht, daß die Erzeugende durch das Schwerpunktzentruffl des Blattes einen Winkel zu dem Radius durch denselben Funkt bildet, -wobei die Erzeugende hinter dem Radius liegt, in Drehrichtung des Propellers gesehen. ' .

Die Erfindung wird im folgenden durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Propellers näher erläutert, -wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Hier zeigt Fig. 1 schematisch den Propeller, in Axialrichtung gesehen, -wobei die Blätter von ihren konvexen Oberflächen gesehen sind (nur ein Blatt ist in der Zeichnung zwecks Vereinfachung gezeigt). Pig· 2 zeigt den Propeller, wobei ein Blatt desselben in einer Seitenansicht dargestellt ist, und Fig, 3 zeigt denselben Propeller, dessen Blatt von außerhalb ±m einer· radialen Richtung gesehen ist. In Fig. 4 ist ein Propellerblatt in einem wölbungsfreien oder geebneten, nicht gebogenen Zustand gezeigt, d.h.« es ist derjenige Rohling gezeigt, der nach dem Biegen oder Rollen das fertige Propellerblatt bildet.

Xn den Figuren 1 bis 3 ist schematisch ein aus unterschiedlichen Richtungen gesehener Propeller gezeigt, wobei zwecks vereinfachter Darstellung nur ein Propellerblatt gezeigt ist. Der Propeller besteht im Prinzip aus einer Hittelnabe 1, an der zwei oder mehrere Propellerblätter 3 in Übereinstimmung mit der Darstellung der Fig. 1 bis 3 angebracht sind. Die Art der Anbringung der Propellerblätter an der

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Nabe ist unwesentlich und kann mittels Schweißen oder Aufnieten der Blätter auf Anbringeinrichtungen auf der Nabe 1 vorgenommen werden, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Wie man am besten aus Pig. 3 erkennt, besteht das kennzeichnende Merkmal der Propellerblätter 3 darin, daß sie als aus dem Mantel eines kreisförmigen Zylinders mit dem Radius R ausgeschnitten angesehen werden können. In Fig. 1 ist die Mittellinie C des Blattes mit einer strichpunktierten Linie gezeichnet, die im Prinzip alle Fäden oder Stränge quer zum Propellerblatt in zwei gleiche Teile aufteilt· Diese Mittellinie C hat eine solche Krümmung, daß die Propellerbedingung 2¹JTR Tg (X konstant und gleich der Blattsteigung über den größeren Teil der Blattlänge ist. Fig. 3 zeigt die Extreme von Winkel o< , nämlich C*^ am äußeren Ende des Propellerblattes und (X ₂ neben der Propellernabe 1.

Fig. 1 zeigt auch das SchwerpunktZentrum T des Propellerblattes. Wie man klar aus der Figur erkennt, bildet die Erzeugende durch das Schwerpunktzentrum einen Winkel zum Radius durch denselben Punkt und liegt hinter diesem Radius, in Drehrichtung des Propellers gesehen, die durch einen Pfeil um das Drehzentrum der Propellernabe 1 gezeigt ist.

Durch die Ausgestaltung der Propellerblätter in Übereinstimmung mit der Darstellung der beiliegenden Zeichnungen und der obigen Beschreibung ist die Anbringung des BIa t-

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tes an der Nabe keineswegs bezüglich des Wirkungsgrades des Propellers kritisch, und dies ermöglicht gut die Befestigung von Blättern unterschiedlicher Längen auf Naben unterschiedlichen Maßes· Auf diese Weise kann ein und dasselbe Nabenmaß in Verbindung mit relativ weit sich verändernden Blattmaßen verwendet werden.

Fig. 3 zeigt auch.einen Abstand t, der ein Maß für die Krümmung des Blattes ist, wenn man eine Beziehung zwischen dem Abstand t zur Länge L der Linie, oder des Fadens K schafft· Experimentelle Untersuchungen hinsichtlich Gleitverhältnissen gekrümmter Blätter in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, daß die das Gleitverhältnis der Blätter als Funktion der Krümmung t zeigende Kurve durch ein erhebliches Niveaumaximum bei etwa t = O',O7»L läuft (L die Länge des Fadens K)· In der Praxis kann die Krümmung im Bereich von 0,05 L bis 0,15 L variieren, während technisch völlig annehmbare Propellerfunktionen möglich sind. Diese Gleichung führt jedoch zu einer oberen und einer unteren Grenze für Blattmaße, die bei einem gegebenen gewissen Radius R der Krümmung (Fig. 3) denkbar sind. Xn der Praxis scheint es bei einem gewissen gegebenen Radius R der Krümmung möglich zu sein, die Länge des Propellerblattes mit einem Faktor 2 zu verändern₀

Fig. h zeigt eisa. Propellerblatt 3 in einem ebenen^ wölbten Znastaado Ein in Übereinstimmung mit Figo k ams» geschnittener Bogesx kamm" somit iss. ©in PropeXXesrlbXatfc der geinmsclitea Fora₉ ZoB₀' «tarcls. kreiszylindrisches

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überführt werden, wobei die Rollrichtung Y in Fig. k durch einen Doppelpfeil dargestellt ist« Die Erfindung ist jedoch nicht auf Propellerblätter mit einer Gestalt beschränkt, die dem Mantel eines KreisZylinders entspricht, sondern das Propellerblatt kann auch als von einem Mantel eines Kreiskonus oder Kreiskegels ausgeschnitten gestaltet sein. Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform basiert auf einer Blattform entsprechend einem Kreiszylinder· mantel.

Der erfindnngsgemäße Propeller ist in -verschiedenen Beziehungen den früheren Propellern bekannter Art überlegen, insbesondere hi η si entlieh der Mischtätigkeit. Als besondere Vortdle kann. Hau die wesentlich reduzierten Kosten an Material und Arbeit anführen. Dieser Vorteil ist besonders hervorzuheben, wenn man große Propeller aus säurebeständigen Materialien in kleinen Serien herstellt. Die Propellerkonstruktion der Erfindung führt zu einem besseren Mischungswirkungsgrad bei niedrigen Reynold* s-Zahlen, was gleichbedeutend ist mit hohen Viskositäten, und ist den einfachen Axialfluß turbinen mit geraden Blättern darin überlegen, daß sie einen höheren Fluß liefert und somit einen besseren Mischwirkungsgrad bei derselben Kraft oder Leistung und bei derselben Umdrehungszahl _t und die Festigkeitseigenschaften des Materials können besser verwendet werden, was zu einen verminderten Material verbauen führt. Selbstverständlich kommt die verbessert© Festigkeit von der Krümmung des Propellerblattes, was am besten aus Fxg« 3 ersichtlich ±st. 409824/0968 . ₇ „

Claims (2)

1. Patentanspr tic h e

   1· Propeller, Insbesondere zu Rührzwecken, mit zwei oder mehreren Blättern (3), die an einer zentralen Nabe (1) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blatt (3) derart gestaltet ist, daß es im wesentlichen ein Teil des Mantels eines Kreiszylinders oder eines
   Kegels ist, und daß die Mittellinie (c) des Blattes,
   beginnend vom äußeren Ende des Blattes und nach innen
   laufend gegen die Nabe (i), einen allmählich größer werdenden Winkel zur Mantelerzeugenden (6) bildet, so daß an jeder Stelle dieser Mittellinie die Blattsteigung im wesentlichen konstant ist.
2. 2. Propeller nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, daß die Materialdicke im wesentlichen .über die gesamte Oberfläche des Blattes konstant ist.

   3· Propeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt derart angeordnet ist, daß die Erzeugende durch den Blatt schwerpunkt (T) einen Winkel zum Radius durch denselben Punkt bildet und hinter dem Radius, in Orehrich.tung des Propellers gesehen, liegt.

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