DE638318C - Vorrichtung zur Bewegung der drehbaaren Schaufeln an vollkommen eingetauchten Schaufelraedern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bewegung der drehbaren Schaufeln an vollkommen eingetauchten Schaufelrädern, deren Schaufelachsen zur Radachse ganz oder annähernd parallel verlaufen, und bezweckt eine Vereinfachung der zur Steuerung der Schaufeln derartiger Räder erforderlichen Vorrichtung.

Bekanntlich ist nach hydraulischen Grundgesetzen die richtige Relativbewegung solcher Schaufeln gegenüber dem Radkörper dann erreicht, wenn die auf einer gedachten Schaufelmittelebene auf den Schaufeln in deren Drehachsen errichteten Normalen sich dauernd in einem im Raum festliegenden Punkt, dem Steuerzentrum, schneiden. Es sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, mit denen sich dieses Gesetz erfüllen läßt. Sie arbeiten mit einem materiellen oder ideellen Steuerzentrum, das beispielsweise im ersteren Fall Lenkern zur Führung dienen kann, die mit den Schaufeln fest verbunden sind.

Der Nachteil der bisher bekanntgewordenen mechanischen Steuervorrichtungen beruht in der Hauptsache darin, daß die durch das materielle Steuerzentrum hindurchgeführten Lenker oder die ein solches Steuerzentrum umgreifenden Kulissen in so viel verschiedenen Radialebenen übereinander angeordnet sein müssen, wie Schaufeln vorhanden sind. Diese Anordnung ergibt eine große Bauhöhe des mittleren Schaufelradteiles sowie eine sehr ungünstige Beanspruchung des Steuerzentrums das infolge der verschiedenen übereinander liegenden Lenker oder Kulissen als fliegende Zapfen oder Führungskörper ausgebildet werden muß.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden, daß mit einem bei der Schaufelsteigung Nullzentrisch liegenden, jedoch to exzentrisch einstellbaren und mit dem Schaufelrad umlaufenden Teil für jede Schaufel je eine Stange gelenkig verbunden ist, die mit einer Geradführung versehen ist, deren geradegeführter Punkt auf dem Rad festhegt und von der die Winkelbewegung der Schaufehl abgeleitet ist.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι die schematische Darstellung eines Schaufelrades mit sechs Schaufehl in Draufsicht, Abb. 2 einen Aufriß zu Abb. 1,

Abb. 3 eine Draufsicht auf eine geänderte Steuervorrichtung, ähnlich Abb. 1, und

Abb. 4 eine schematische Darstellung der Bewegung eines Schaufelantriebes relativ' zum Radkörper.

Im Körper des Schauf elrades A sind auf einem Kreis in der Nähe des Umfanges· die einzelnen Zapfen b¹ der Schaufehl B in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. In der Mitte des Rades ist der ebenfalls in bekannter Weise als Steuerzentrum ausgebildete Mittelteil C untergebracht, der drehbar auf einem Kugelzapfen D gelagert

ist. Der Kugelzapfen D ist in einem feststehen- der Fall sein würde. Die Abweichungen der den Lager E gelagert und von außen von Hand genannten Größen untereinander sind jedoch oder durch Regelvorrichtungen so beweglich, ^.,rechnerisch und konstruktiv unschwer zu erdaß er dem Steuerzentrum C in der Radialeberil|?4^f|teln, und es ergibt sich bei ihrer richtigen 65 nach allen Richtungen dieser Ebene beHeb^j^gsB|ijaessung eine so weitgehende Annäherung Lagen zu geben vermag. Mit dem Steu'ej£^|if*clie theoretisch exakten Verhältnisse, daß Zentrum C ist mittels Gelenke F für jed6*#illie'se praktisch fast vollkommen erreichtwerden.

Schaufel B eine Gleitstange G beweglich ver-, bunden. Jede der Stangen G ist durch einen am Radkörper .4 befestigten Gleitstein H geradegeführt und an ihrem äußeren Ende mittels eines Gelenkes g¹ und einer Schubstange / mit der zugehörigen Schaufel B in der Weise verbunden, daß das äußere Ende der Stange / an einem Hebel δ² angelenkt ist, der am Schaufelzapfen δ¹ befestigt ist. .

Das Steuerzentrum C macht bei der Drehung des Schaufelrades in bekannter Weise dessen Bewegungen mit. Zur Verbindung zwischen Radkörper und Steuerzentrum C ist ein Kupplungshebel K vorgesehen, der mit dem Steuerzentrum C fest verbunden ist und vom Radkörper A aus. durch eine Kulissenverbindung k^x mitgenommen wird. Die Beweglichkeit dieser Kulisse k¹ muß so weit reichen, daß die größten erforderlichen Verschiebungen des Steuerzentrums C nach allen Richtungen seiner Axialebene möglich sind.

Gemäß Abb. 3 ist eine Anordnung getroffen, die die Mitnahme des Steuerzentrums C ohne Benutzung eines besonderen Kuppelhebels ge-• stattet. Hier ist eine de? Gleitstangen, nämlich G², mit dem Steuerzentrum C nicht gelenkig, sondern fest verbunden, und es wird über diese Stange durch Vermittlung der zugehörigen Schubstange / und des. Schaufelhebels δ² die dem Steuerzentrum C erforderliche Drehbewegung vom Radkörper A aus erteilt.

Die beiden beschriebenen Arten der Mitnahme des Steuerzentrums bringen es mit sich, daß seine Bewegung nicht mit konstanter, sondern mit schwankender Winkelgeschwindigkeit erfolgt. Natürlich ist es auch möglich, die +5 Kupplung zwischen Radkörper und Steuerzentrüm so auszubilden, daß beide Teile stets mit vollkommen gleicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen, doch würde hierdurch eine unnötigerweise verwickelte. Bauart entstehen, deren Aufwand zu den praktischen Vorteilen in keinem Verhältnis steht.. Praktisch ist mit den beschriebenen Kuppelvorrichtungen zwischen Radkörper und Steuerzentrum vollkommen auszukommen ; selbstverständlich ergeben sich hierbei gewisse Abweichungen der Antriebsteile untereinander, je nach ihrer Lage zur Kuppelstange. Die Längen der Schubstangen / sind etwas voneinander verschieden-, und die Gleitsteine H liegen nicht auf einem Kreis um- die Achse des Radkörpers, wie dies bei einer exakten Kupplung auf konstante Winkelgeschwindigkeit Durch die beschriebene Bauart werden die bereits in der Einleitung angedeuteten Vorteile erreicht, so in erster Linie, daß die Angriffspunkte der Schubstangen / am Steuerzentrum C alle in ein und derselben Ebene liegen können, so daß sowohl die geringste Bauhöhe als auch die günstigste Beanspruchung des Steuer-Zentrums selbst erreicht wird. Die beschriebene Antriebsanordnung hat jedoch auch noch weitere Vorzüge, die darauf hinauslaufen, daß man mit ihrer Hilfe die Bewegung und den Ausschlag der Schaufeln in einer Weise beeinflussen kann, wie dies mit den bisher bekannten mechanischen Steuervorrichtungen derartiger Schaufelräder nicht möglich war.

⁵Bei den bisher bekannten Vorrichtungen war der geradegeführte Punkt stets mit dem Steuer-Zentrum fest verbunden, und ein Endpunkt des Lenkers war mit dem umlaufenden Radkörper gelenkig verbunden. Es war damit zwangläufig immer der Ausschlag der Schaufel proportional dem Ausschlag des Lenkers, und die Schaufel erreichte ihren größten Ausschlag genau in demselben Zeitpunkt wie der Lenker. Kinematische Untersuchungen des Bewegungsgesetzes ergeben, daß die beiden größten Amplituden der Schaufel zeitlich um so rascher aufeinanderfolgen müssen, je größer die Steigung des Schaufelrades gemacht werden soll. Die bisher bekannten Ausführungen verursachten daher Schwierigkeiten, wenn die Schaufelräder für größere Steigungen ausgeführt werden sollten, weil das ganze Getriebe einschließlich des Lenkers für sehr rasch aufeinanderfolgende größte Amplituden ausgebildet werden mußte, wobei große Beschleunigungskräfte und ungünstige Hebelverhältnisse unvermeidlich waren.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung liegt der geradegeführte Punkt am Radkörper fest, wodurch eine periodische Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen den Winkelbewegungen der Stange G und des Schaufelhebeis b'² auftritt, und zwar in der Weise, daß die Stellungen der Schaufel bei größtem Ausschlag zeitlich rascher aufeinanderfolgen, als die der Stange G. Abb. 4 zeigt eine schematische Darstellung dieser Verhältnisse. Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses kommt dadurch zustande, daß die' freie Länge I der Stange G sich periodisch so verändert, daß die Geschwindigkeit des Gelenkes g¹ in denjenigen Stellungen des Getriebes besonders' groß wird, die zeitlieh zwischen den rasch aufeinanderfolgenden größten Amplituden liegen. Diese Verhältnisse

werden erreicht, wenn das Getriebe so ausgelegt wird, daß bei zentrischer Lage des steuernden Mittelteils die Länge der Stange G durch die Geradführung so geteilt wird, daß die Entfernung zwischen der Achse des inneren Gelenkes F und dem geradegeführten Punkt ¹I₂ bis ¹Z₃ der gesamten Stangenlänge beträgt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur Bewegung der drehbaren Schaufehl an vollkommen eingetauchten Schaufelrädern, deren Schaufelachsen zur Radachse ganz oder annähernd parallel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem bei der Schaufelsteigung Null zentrisch liegenden, jedoch exzentrisch einstellbaren und mit dem Schaufelrad (A) umlaufenden Teil (C) für jede Schaufel je eine Gleitstange (G) mit einer Geradführung (H) gelenkig verbunden ist, wobei der geradegeführte Punkt der Geradführung (H), von der die Winkelbewegung der Schaufehl (B) abgeleitet ist, auf dem Rad (A) festliegt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zentrischer Lage des steuernden Mittelteiles (C) die Länge der Gleitstange (G) durch die Geradführung (H) so geteilt wird, daß die Entfernung zwischen der Achse des inneren Gelenkes (F) und dem geradegeführten Punkt ¹Z₂ bis ¹Z₃ der gesamten Stangenlänge beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mitnahme des Mittelteiles (C) durch den umlaufenden Radkörper eine der Gleitstangen (G) dient, die fest mit dem Mittelteil (C) verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Mitnähme des Mittelteiles (C) durch den umlaufenden Radkörper (.4) ein Kupplungshebel (K) dient, der fest mit dem Mittelteil (C) verbunden ist und vom Radkörper^) aus durch eine Kulissenverbindung (k¹) mitgenommen wird.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (C) vom Radkörper (A) durch eine besondere Kupplung angetrieben wird, die so ausgebildet ist, daß der Mittelteil (C) mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen