DE654064C - Schaufelrad zum Antrieb in Wasser und Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad zum Antrieb in Wasser oder Luft mit umlaufendem zylindrischem Gehäuse und veränderlicher Schaufelaustrittsstelle. Durch die Veränderung der Stelle des Schaufelaustritts läßt sich ohne Änderung der Umlaufrichtung des Schaufelrades ein Vortrieb in beliebiger Richtung zu den drei Hauptachsen des mit diesem Schaufelantrieb versehenen Fahrzeuges erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schaufelradantrieb für Wasserfahrzeuge bekannt, der sich als Mittel der Kurbelschleife bedient. Es liegt aber im Wesen dieses Maschinenelements, daß damit gleichzeitig nur zwei Schaufeln verstellbar sind, für vier Schaufeln also zwei Exzenter, und daß man auf gerade Schaufeln beschränkt ist, hydrodynamisch günstig gekrümmte also nicht anwenden kann, abgesehen von den gerade für die Kurbelschleife kennzeichnenden ungünstigen Reibungsverhältnissen.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die vorerwähnte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verstellung der gekrümmten, am Gehäuseumfang in entsprechenden Schlitzen geführten Schaufeln von einer in der Gehäuseachse liegenden Stellwelle aus durch eine gemeinsame Kurbel erfolgt, deren Kurbelzapfen als Spulenkörper ausgebildet ist, zwischen dessen Flanschen die Schaufeln in beliebiger, nur durch die gewünschte Schaufelstellung bedingter Anzahl drehbar gelagert sind.

Der Spulenkörper ist ferner vorteilhafterweise an seinem freien äußeren Ende durch einen Zapfen in einer Ringnut der äußeren Stirnwand des Gehäuses gelagert. Das so ausgebildete Schaufelradgetriebe ist ersichtlich von den wesentlichen, seine Anwendung einschränkenden Mängeln des vorerwähnten bekannten frei.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, und zwar zeigen:

Abb. ι einen Längsschnitt durch den Schaufelradkörper, teilweise in Ansicht,

Abb. 2 einen Querschnitt durch den Schaufelradkörper, teilweise in Ansicht.

Der Schnitt gemäß Abb. 1 ist so ausgeführt worden, daß man eine Schaufel in ihrer wahren Länge von oben sieht.

Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist der Träger für die Schaufeln als ein Radgehäuse 1 ausgebildet, das nur auf einer Flächenseite offen ist und an dieser durch einen Deckel 7 abgedeckt wird. Dieses Schaufelradgehäuse kann gegebenenfalls unter Benutzung von Zahnradvorgelegen oder anderen Übersetzungsmitteln, etwa unter Zuhilfenahme der Nabe 9, von einem Motor aus gedreht werden, oder irgendein äußeres Kraftmittel, wie Wasser, Luft, Dampf usw., kann auf die Schaufeln 2 einwirken und das Gehäuse in Drehung versetzen, wobei ebenfalls mit oder ohne Vorgelege die Kraftleistung etwa durch die fcabe 9 weitergieleitet wird.

Die aus dem Gehäuse 1 vorstehenden Schaufein 2 können ebenflächig sein, sind aber vorteilhaft gekrümmt. Sie passen sich der äußeren Gehäuseform an und können in der Zahl verschieden sein, je nach Durchmesser und Leistung des Schaufelrades. Alle Schaufeln^ sitzen auf einem spulenartigen Körper mit Flanschen 10, der mit Stiftbolzen 4 durch

Bohrungen 13 der Schaufeln 2 hindurchgeht Die Lagerung auf den Stiftbolzen 4 muß eine gewisse Beweglichkeit, insbesondere Drehbaikeit, gestatten. Der Träger des Spuleftköf:¹ pers ist als Kurbelarm 6 einer Welle 5 imJ gebildet. Die Stifte 4 sitzen mit Köpfen im Kurbelarm 6, gehen durch die Schaufeln und Spulenflansch 10 hindurch und werden mit Muttern 11 festgehalten. Als Lager für den Zapfen 12 des Spulenkörpers dient eine Ringnut 14 auf der Innenseite der äußeren Stirnwand 7. Der Spulenkörper kann hohl oder durch einen Mittelschaft 3 verstärkt sein.

Die Lage des Spulenkörpers 10 im Innern des Radgehäuses 1 kann von außen durch einfache Drehung der Steuerwelle 5 beliebig verändert werden. Damit wird auch die Treibrichtung der Schaufeln durch Änderung der Austrittsstelle der Schaufeln aus dem Radgehäuse abgeändert, indem die Schaufeln an gewissen Stellen völlig im Radkörper verschwinden und von da ab immer mehr aus dem Radkörper vorstehen, bis sie wieder allmählich zu der vollständig eingezogenen Lage kommen. Um diese Lagenveränderungen leicht durchführen zu können und hauptsächlich zur Aufnahme der auftretenden Torsionskräfte, besitzt' der Spulenkörper den mit Druck- und Laufkugellager (nicht gezeichnet) versehenen Führungszapfen 12, der in einer im Deckel bzw. Stirnwand 7 ausgesparten Nut 14 lauft. Der Spulenkörper erhält dadurch einen weiteren Auflagerpunkt, und damit wird die Betriebssicherheit erhöht. Ist der den Spulenkörper verstellende Kurbelarm 6 starr, so muß die Nut 14 in Kreisform verlaufen. Wird dagegen der Kurbelarm 6 etwa in seiner Länge verschiebbar gemacht bzw. veränderlich, so" kann die Nut auch in anderen Kurven verlaufen und demgemäß der Stellung der Schaufeln jeder beliebige Wert gegenüber dem Radkörper gegeben werden, je nachdem die Verhältnisse dies erfordern.

Wird der Radkörper in Drehbewegung versetzt, so nimmt er die Radschaufeln mit. Da die Schaufeln durch die exzentrische Anordnung des Spulenkörpers gegenüber der Drehachse des Gehäuses eine gewisse Drehung um • 50 die Stiftbolzen ausüben müssen, so wird ein besonderes Drehzapfenlager 15 für jede Schaufel vorgesehen. Diese Gelenklager sind an besonders verstärkten Stellen 16 im Innern des Radgehäuses angebracht und abgedichtet, um bei völlig geschlossenem Gehäuse ein Durchdringen von Gasen oder Wasser durch die Führungsstellen" zu verhindern.

Um" die Schaufeln frei spielen zu lassen, sind an dem Gehäuse die Schlitze S wie auch in den Drehzapfenlagern 16 die Schlitze 17 offengelassen. - ■

Wird der Tragekörper bzw. das Gehäuse 1 etwa durch an der Radnabe 9 angreifende ι Zahnräder in Bewegung gesetzt, so werden :"a.uch die Radschaufeln in der gleichen Dreh-"^richtung mitgenommen, und zwar um den ^Schaft 3 des Spulenkörpers 10. Die Entfernung des Schaftes zur Drehachse des Gehäuses ι ist bei dieser Ausführungsform konstant. Die Lage selbst kann aber durch Drehung der Steuerwelle 5 beliebig in einem Kreise, dessen Radius gleich der Entfernung des Schaftes von der Drehwelle ist, verändert werden. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß in einer ganz bestimmten Zone des Gehäuses eine bestimmte Zahl von Schaufeln radial nach außen geschoben wird, um in dem umgebenden Mittel (Wasser oder Luft) kraftabgebend oder kraftaufnehmend zu wirken. Dreht sich das Radgehäuse weiter, d. h. entfernt sich dann die Schaufel aus dieser Arbeitszone, so verschwinden die Schaufeln wieder allmählich innerhalb des Gehäuses, wodurch unnötiger Widerstand bzw. unerwünschte ·Wirb,elströme vermieden werden und damit die Kraftleistung verbessert und einwandfrei durchgeführt wird. Dies ist der Fall, unabhängig davon, zu welchen! Zweck der Schaufelkörper dient, und zwar ebenso bei der Fortbewegung eines Fahrzeugs in Wasser oder Luft wie bei der Einwirkung auf die Schaufeln in einem Wasserrad, einer Turbine usw.

Verstellt man die Achse 3 um genau i8ö°, so verdrehen sich auch die maximale und die minimale Wirkungszone der Radschaufeln. Hierdurch wird eine an verschiedenen Stellen des Radgehäuses wirkende unmittelbare Treib kraft ermöglicht, welche sowohl für Vorwärts- wie Rückwärts-, Auf- oder Abwärtsbewegung des in Frage kommenden Fahrzeugs gebraucht werden kann. Diese Wir- , kungsänderungen können vor sich gehen, ohne die Drehzahl der Hauptwelle zu verringern ' oder die Drehrichtung umzukehren. Auch etwaige Zwischengetriebe bedürfen keiner Abänderung oder Abstellung.

Auch bei der Verwendung des Schaufelradsystems für Zentrifugalpumpen, Wasserturbinen usw. werden die Schaufeln nur dort up wirksam, wo das Rad die Hauptleistung aufnehmen kann, und gegebenenfalls läßt sich die Schaufelform je nach dem Verwendungs- ;weck abändern, während das Arbeitsprinzip und Wirkungsweise des Schaufelradsystems bei den verschiedensten Anwendungsfällen dasselbe bleibt.

Claims (2)

1. - Patentansprüche:

   i. Schaufelrad zum Antrieb in Wasser oder Luft mit umlaufendem zylindrischem Gehäuse und veränderlicher Schau-

   felaustrittsstelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der gekrümmten, am Gehäuseumfang in entsprechenden Schlitzen geführten Schaufeln von einer in der Gehäuseachse liegenden Stellwelle aus durch eine Kurbel erfolgt, wobei der Kurbelzapfen als Spulenkörper ausgebildet ist, zwischen dessen Flanschen die Schaufeln in beliebiger, nur durch die gewünschte Schaufelstellung bedingter Anzahl drehbar gelagert sind.
2. 2. Schaufelrad nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (io) am freien äußeren Ende durch einen Zapfen (12) in einer Ringnut (14) der äußeren Stirnwand gelagert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen