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Schraubenantrieb. Es sind Anordnungen bekannt, bei denen zur Verbesserung
der Wirkung einer umlaufenden Schraube eine Leitvorrichtung vor ihr angeordnet ist,,
der der Flüssigkeit eine Drehbewegung entgegengesetzt dem Drehsinn der Schraube
selbst erteilt. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die Flüssigkeit hinter
der, umlaufenden Schraube eine irrwesentlichen rein achsial gerichtete Bewegung
hat. Die bei einer `Schraube ohne Leitvorrichtung vorhandenen Energieverluste, die
von der Drehbewegung der Flüssigkeit hinter der Schraube .herrühren, werden auf
diese Weise sehr verringert oder gänzlich. vermieden, und hierdurch wird der-Wirkungsgrad
der Antriebsvorrichtung erhöht.
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Bei schnellaufenden Schrauben, bei denen die Umfangsgeschwindigkeit
im Verhältnis zur Zuströmgeschwindigkeit der Flüssigkeit groß ist, hat die erwähnte
Anordnung den Nachteil, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen der Flüssigkeit
und den Schraubenflügeln. noch über diejenige Größe hinaus erhöht wird, die bei
achsialem Eintritt der Flüssigkeit in die Schraube vorhanden wäre. Hiermit ist eine
erhebliche Vergrößerung -derjenigen Verluste verbunden, die von 'der Relativgeschwindigkeit
zwischen der Flüssigkeit und den Schraubenflügeln abhängen. Dies ist um so mehr
der Fall, als Energieverluste bekanntlich mit dem Quadrat der betreffenden Geschwindigkeit
wächsen. _ .Von besonderer Wichtigkeit ist dieser Umstand bei schnellaufenden Schrauben,
die gleichzeitig eine hohe Belastung erfahren. Bekanntlich arbeiten solche `Schrauben
dft mit »Kavitation«, d. h. die in unmittelbarer Nähe der Schraubenflügel entstehenden
-Geschwindigkeiten sind an einigen Stellen des Flügels so hoch, d;aß hier Unterdruck
auftritt, womit dann ein Einsaugen von Luft verbunden ist, so daß die 'Schraube
mit einem Gemisch aus Flüssigkeit und Luft -arbeitet. Die Folge dieser Vorgänge
ist 'ein bedeutendes Nachlassen der Wirkung der Schraube, sowie eine erhebliche
Verschlechterung des Wirkungsgrades. Die von der Kavitation herrührenden Verluste
können dabei ein- Vielfaches derjenigen Verluste sein, die bei der einfachen Schraube
infolge der Drehbewegung der Flüssigkeit hinter der umlaufenden Schrad'be auftreten.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird für schnellaufende, hoch belastete
Schrauben eine Verbesserung der Wirkung dadurch erzielt, daß vor der Schraube eine
Leitvorrichtung angeordnet ist, die so ausgebildet wird, daß die Flüssigkeit eine
möglichst geringe Relativgeschwindigkeit gegenüber den Schraubenflügeln erhält.
Zu diesem Zweck werden die Leitflächen der vor der umlaufenden Schraube angeordneten
Leitvorrichtung so gekrümmt, daß die Flüssigkeit eine Drehbewegung in gleicher Richtung
wie die Drehung der Schraube selbst erhält. Die Schraubenflügel bewegen sich daher
in der Eintritts; zone relativ zu einer Flüssigkeitssäule, die eine Drehung im Drehsinn
der Schraube selbst besitzt, d. h. die Relativgeschwindigkeit zwischen Flüssigkeit
und Schraubenflügel
ist veimindert: Hierdurch wird erreicht, daß
die Gefahr des Auftretens von Unterdruck erheblich verringert wird, so daß derartige
Antriebsvorrichtungen bedeutend stärker belastet werden können ab dies früher möglich
war.
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Die in Betracht kommenden Verhältnisse lassen sich gut erkennen aus
dem beigefügten Geschwindigkeits-Diagramm für den Eintritt in die Schraube. Das
gestrichelte Diagramm entspricht acbsialem Eintritt der Flüssigkeit 'in die Schraube
und zeigt eine große Relativgeschwindigkeit zwischen Flüssigkeit und Schraube. Durch
Anordnung einer der Erfindung entsprechend gekrümmten Leitvorrichtung vor der Schraube
wird nun erreicht, daß die Einströmgeschwindigkeit c eine in Richtung der Umfangsgestchwindigkeit
u liegende Umfangskomponente cu hat, und das Diagramm zeigt eine hierdurch bedeutend
verringerte Relativgeschwindigkeit w. In dem Beispiel der Abbildung beträgt diese
bei Anwendung der der Erfindung entsprechend gekrümmten Leitvorrichtung nur 8o Prozent
von derjenigen, die bei achsäalem Eintritt vorhanden wäre. Die Quadrate der beiden
Geschwindigkeiten verhalten sieh also wie 64 zu ioo, d. h. die Gefahr des Einstrittes
von Unterdruck ist beinahe auf die Hälfte verringert.
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Selbstverständlich wird durch eine solche Anordnung die Drehbewegung
der Flüssigkeit hinter der Schraube vergrößert. Da aber, wie oben erwähnt, die mit
der Kavitation zusammenhängenden Verluste erheblich größer sind als die von einer
etwaigen Drehung hinter der Schraube herrührenden, so ist es klar, daß durch die
Anordnung gemäß vorliegender Erfindung eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades für
schnellaufende, hoch belastete Schrauben erreicht wird.
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Bei einer solchen bestimmten Ausbildung der Leitvorrichtung; erhält
die Flüssigkeit andere Eintrittswinkel gegenüber den umAaufenden Schraubenflügeln
als ohne Vorhandensein einer Leitvorrichtung, und zwar sind die Eintrittswinkel,
wie die Abbildung; zeigt, größer geworden. Um einen stoßfreien Eintritt zu erreichen,
ist es daher vorteilhaft, die Schraube nicht, wie allgemein üblich, mit konstanter
Steigung in einem konzentrisch zur Achse liegenden Zylinderschnitt auszubilden,
sondern die Steigung an der Eintrittsstelle größer zu wählen als an der Austrittsstelle,
entsprechend einer tangentialen Veränderlichkeit der . Steigung. Hierdurch werden
die von der Relativgeschwindigkeit zwischen Flüssigkeit und Schraubenflügel abhängigen
Verluste noch weiter verringert und damit der Wirkungsgrad erhöht.