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Weitstrahl-Regner mit einer im Bereich des aus der umlaufenden Düse
ungehindert austretenden Strahles einstellbaren axial beaufschlagten Freistrahlturbine
Die Erfindung betrifft einen Weitstrahl-Regner mit einer im Bereich des aus der
umlaufenden Düse des Beregnungsgerätes ungehindert austreten.-den Strahles einstellbaren,
axial beaufschlagten Freistrahlturbine, deren Welle über ein Unters,etzungsgetriebe
ein auf einem faststehenden Zahnkranz abrollendes Ritzel antreibt.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, bei derartigen Weitstrahlregnern
die Breite des beaufschlagbaren Teiles des Schaufelkranzes der Turbine mindestens
so, groß zu halten wie der Durchmesser der Düsenöffnung und die Schaufeln vollkommen
außerhalb des Nabenumfanges anzuordnen sowie die Schaufeln derart in dem die Nabe
überragendem Teil anzuordnen, daß sie in einem rechtwinkligen Dreieck auslaufen.
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Bei diesen bekannten Regnern ist das Schaufelrad jedoch radial beaufschlagt
und die Schaufeln durch Umbiegen des eingeschnittenen Randes einer Blechscheibe
gebildet und dann in einem bestimmten Winkel zur Nabe eingestellt. Durch diese bekannte
Einrichtung ist es jedoch nicht möglich, den Beaufschlagungswinkel derart weitgehend
zu ändern, daß damit gleichfalls eine Regelung der Umlaufgeschwindigkeit des Turbinenrades,
und damit auch der Zerstäubung des Strahles erfolgt.
Erfindungsgemäß
werden diese Nachteile bei einem W eitstrahl-Regner der vorgenannten Art dadurch
behoben, daß die in an sich bekannter Weise außerhalb des Näbenumfanges angeoirdneten-Schaüfeln
derart gekrümmt sind, daß zwischen ihnen, in Achsrichtung gesehen, nach außen sich
verengende freie Durchgangsschlitze gebildet werden.
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Zufolge der Verwendung dieser verhältnismäßig großen Turbinenschaufeln,
die in ihrer Gesamtheit außerhalb des Nebenumfanges angeordnet sind, können auch
bei vollem Einrücken der Turbine in den Strahl nur die Schaufelflächen selbst beaufschlagt
werden,. Es kann dabei die gesamte Fläche der Schaufeln für den Antrieb nutzbar
gemacht werden, so daß die Beaufschlagung der Turbine in einem großen Bereich beliebig
eingestellt werden kann. Der Regner läßt den eingetretenen Strahl ungehindert und
verstopfungsfrei austreten,, so daß die volle Ausnutzung der mit dem jeweils vorhandenen
kleineren oder größerem Betriebsdruck verbundenen größtmöglichen Wurfweite erzielt
wird.
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Bei Ausbildung des Gerätes als periodisch ungleichförmig ein- und
ausschwenkbare und zwangläufig gesteuerte Einrichtung kann es zur gleichmäßigen
Beregnung von rechteckigen bz.w. quadratischen Flächen eingesetzt werden. Das vollständige
Ausregnen der Ecken wird dabei durch den periodisch ungleichförmigen Umlauf der
Strahldüse erreicht. Diese Ungleichförmigkeit der Schwenkbewegung ist erforderlich,
um die umlaufende Düse mit ständig veränderlicher Geschwindigkeit zu bewegen. Die
Anordnung ist daher so getroffen, daß die Umlaufgeschwindigkeit .gegen die Ecken
nahezu auf Null abnimmt und der Strahl praktisch in der Ecke stehenbleibtz dann
nach Durchgang durch die Ecke wieder beschleunigt wird und in der Mitte zwischen
zwei Ecken einen Höchstwert erreicht. Die drehende Bewegung des Regners wird dabei
durch die beim Einschwenken der Freistrahlturbine in den Wasserstrahl jeweils veränderte
Beaufschlagung der und den dadurch erzielten höheren Schaufeldruck sowie die sich
hierdurch einstellende höhere Umlaufgeschwindigkeit ungleichförmig gestaltet. Es
tritt beim Einschwenken der Turbine in den Wasserstrahl eine Vergrößerung und beim
Ausschwenken aus diesem eine Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit ein. Dieser
Geschwindigkeitswechsel erfolgt bei einer vollen Regnerumdrehung viermal. Beim Einschwenken
der Turbine wird der stets unter dem gleichen Winkel austretende Wasserstrahl stetig
zunehmend zerteilt und dabei zwangläufig verkürzt, während beim Ausschwenken der
Turbine die Zerteilung zurückgeht, so daß also bei einer vollen Regnerumdrehung
eine rechteckige Fläche vollkommen gleichmäßig beregnet wird.
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Die neue Ausbildung ist mit weiteren Merkmalen nachstehend an Hand
der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß
ausgebildeten Beregnungsgeräten dargestellt. Es zeigt Fig. i als erstes Ausführungsbeispiel
ein Kreisflächen-Weits.trahlgerät im lotrechten Achsschn@itt, Fig. 2 einren Schnitt
nach der Linie II-II in Fig. r, Fig. 3 als zweites Ausführungsbeispiel einen Quadratflächenberegner
im lotrechten Achsschnitt, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Getriebe, Fig. 5 eine
Vorderansicht des geöffneten vorderen (Schwenk-) Getriebes.
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Fig. 6 eine Ansicht der Turbine von. rückwärts. Im erstem. Ausführungsbeispiel
(Fig. i) ist auf den feststehenden Fußteil des Regners das Strahlrohr 2 mit abgebogenem
Endteil, im Kugellager 3 laufend, drehbar aufgesetzt. Die die Freistrahlturbine
4 tragende Welle 5 durchsetzt vorn ein an das Straf robr 2 angesetztes Führungskugellager
6 und überträgt über die eigentliche 7 und ein in einem Gehäuse 8 untergebrachtes
Untersetzungagetriebe, z. B. ein Schneckengetriebe, seine Drehbewegung auf ein Zahn-
oder Kegelrad 9, welches an dem am feststehenden Fußteil i vorgesehenen Zahnkranz
io abrollt und damit den Regner in 'gleichförmige Drehbewegung versetzt. Die Turbinenwelle
5 ist durch eine allseits schwenkbare Kupplung, z. B. ein Gummischlauchstück i i,
an die Getriebewelle 7, die die gesteuerte Drehbewegung des Regners hervorruft,
angeschlossen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Regners hängt von dem Ausmaß, in welchem
die Turbinenschaufeln in den Wasserstrahl eingreifen, ab-. Der Achs.abstand der
Weihei 5 des Turbinenrades von der Düse kann jeweils von Hand durch Verdrehen einer
Schraube i2 eingestellt werden. Dadurch greifen die Turbinenschaufeln: mehr oder
weniger in den. Wasserstrahl ein, und es wird eine stärkere oder schwächere Zerstäubung
erzielt. Auch können zu dem letztgenannten Zweck an das Strahlrohr 2 Düsen 13 mit
verschiedenem Durchmesser angesetzt werden, wodurch Kreisflächen dein jeweils gewünschten
Durchmessers beregnet werden können.
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Vom großer Bedeutung ist die richtige Wahl des Abstandes der Düsen
von. der Eintrittsstelle des Wassers in die Turbinenschaufeln. Weiterhin muß der
Ausbildung -des Turbinenrades bzw. der Form der Turbinenschaufeln besonderes- Augenmerk
zugewendet werden. Diese sind in an sieh bekannter Weise gekrümmt und bilden: in
ihrem die Nabe überragenden Teile 32 ein rechtwinkeliges Dreieck (schraffiert in
Fig. r) aus, dessen Hypotenuse 33 die der Umdrehungsrichtung abgekehrte Schaufelkante
bildet. Durch diese Farmgebung wird erreicht, daß dar Wasserstrahl, der allmählich
eine immer breiter werdende Aufschlagfläche trifft, eine ganz allmähliche Verkürzung
erfährt, wodurch als Begrenzungslinie der, beregneten Fläche eine geradlinige Quadratseite
erreicht wird. Die Beaufschlagung erfolgt auf die gekrümmten Schaufelflächen unter
dem günstigsten: Winkel. Die Turbinenflügel sind vorteilhaft so angeordnet, daß
die volle Schaufelfläche außerhalb des Nebenumfanges liegt. Der auftreffende Strahl
kommt daher nicht nur mit einem Teil, sondern mit der gesamten Schaufelfläche in
Berührung, so. daß diese vollkommen als
Nutzfläche zur Wirkung gelangt.
Dadurch: wird eine vollständige Ausnutzung der Turbine gewährleistet.
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Zwischen je zwei Schaufeln 34 sind, in der Achsrichtung gesehen, freie,
trapezfärmige, nach außen sich verengende Schlitze 35 vorhanden, durch welche ein
Teil des Wasserstrahles, ohne die Schaufeln zu beaufschlagen, frei hindurchgeht.
Um eine gute Wasserverteilung auch in unmittelbarer Nähe des Regners zu erzielen,
ist vorn an der Nabe 38 der Turbine eine Austrittsleitflächie, ein axial angeordneter,
kegeliger Ansatz 39 mit konvexer Mantelfläche vorgesehen. Ohne diese Einrichtung
bleibt der Raum nahe um den Regner trocken..
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Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist auf das Wasserzuleitungsrohr
14 das Strahlrohre, in Kugellagern 3 laufend, drehbar aufgesetzt und im Endteil
in bekannter Weise unter einem spitzen Winkel gegen die Horizontale geneigt. An
das Strahlrohr sind die beiden Getriebekästen angeschlossen, der vordere Kasten
15 für das Schwenkgetriebe und der rückwärtige Kasten 16 für das Geschwindigkeitsgetriebe.
Auf der Welle 17 ist das Turbinenrad 18 aufgesetzt, dessen Schaufelkranz in den
Bereich der Düsenöffnung i9 am Ende 2o des Strahlrohres ragt und dass durch den
aus der Düse austretenden Wasserstrahl in Drehbewegung versetzt wird. Diese Drehbewegung
wird über die Welle 17, die mittels einer aus einem GummischlauchstÜck 36 bestehenden
Kupplung an die Getriebewelle 37 angeschlossen ist, und durch die Schneckengetriebe
24, 25 stark untersetzt, auf die aus drei in gleicher Weise flexibel aneinandergereihten
Teilen bestehende Welle- 2 i übertragen, die an ihrem rückwärtigen Ende das Kegelrad
22 trägt, welches am Zahnkranz 23 des Fußstückes abrollt und damit das Strahlrohr
2 in drehende Bewegung versetzt. Bei viermaliger Umdrehung des Kegelrades 22 dreht
sich der Regner einmal. Das vordere Ende der Welle 21 trägt ein Zahnrad 24', welches
in ein zweites einen exzentrischen Bolzen 27 tragendes Zahnrad 26 eingreift. Die
Turbinenwelle 17 durchsetzt, in einem Kugellager 28 laufend, einen Schlitten 29,
der ein Schlitzstück 30 mit Schlitz 31 trägt, in welchem der Bolzen 27 gleitbar
sitzt. Jede Drehbewegung der Turbine 18 wird über die beiden Schneckengetriebe 24,
25 und die Welle 21 auf das Zahnrad 24' übertragen und mittels des auf dem angetriebenen
Zahnrad 26 sitzenden exzentrischen Bolzens 27 in eine hin und her gehende, zur und
von der Düse i9 gerichtete Schwenkbewegung umgewandelt, die der im Schlittern gelagerten
Turbinenwelle mitgeteilt wird. Bei einer Umdrehung des Regners vollzieht die Turbine
vier volle Schwenkbewegungen, so daß alle vier Ecken der zu beregnenden quadratischen
Fläche voll bedeckt werden.
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Wenn das Turbinenrad durch Verkleinerung- des Achsabstandes mehr in
den Bereich des aus der Düse austretenden Wasserstrahles gebracht wird, erhöht sich
seine Umlaufgeschwindigkeit. Dabei wird der Strahl sehr stark zerteilt und verkürzt.
Die schnellere Umlaufgeschwindigkeit des Turbinenrades.erhöht auch die Umdrehungsgeschwindigkeit
des Regners:. Es wird demnach bei geringerer Umlaufgeschwindigkeit, also gegen die
Ecken zu, der Strahl länger und in geringerem Maße zerstäubt; dagegen erreicht er
an den Ecken die größte Strahlweite.