EP0464739B1 - Wasserstrahlantrieb für Schiffe, die zum Einsatz in flachen Gewässern bestimmt sind - Google Patents

Wasserstrahlantrieb für Schiffe, die zum Einsatz in flachen Gewässern bestimmt sind Download PDF

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EP0464739B1
EP0464739B1 EP91110861A EP91110861A EP0464739B1 EP 0464739 B1 EP0464739 B1 EP 0464739B1 EP 91110861 A EP91110861 A EP 91110861A EP 91110861 A EP91110861 A EP 91110861A EP 0464739 B1 EP0464739 B1 EP 0464739B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
impeller
water
water jet
pressure housing
cover plate
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP91110861A
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English (en)
French (fr)
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EP0464739A1 (de
Inventor
Siegfried Dipl.-Ing. Lais
Gerd Krautkrämer
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Schottel GmbH and Co KG
Original Assignee
Schottel GmbH and Co KG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H11/00—Marine propulsion by water jets
    • B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
    • B63H11/10—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof
    • B63H11/101—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof having means for deflecting jet into a propulsive direction substantially parallel to the plane of the pump outlet opening
    • B63H11/102—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water having means for deflecting jet or influencing cross-section thereof having means for deflecting jet into a propulsive direction substantially parallel to the plane of the pump outlet opening the inlet opening and the outlet opening of the pump being substantially coplanar

Definitions

  • a vertical, tubular shaft is installed in the ship's hull, the lower end of which lies in the substantially horizontal plane, which is also the essentially flat floor of the for use in extremely shallow waters of certain ships.
  • a semiaxial impeller is rotatably arranged in this shaft about a vertical axis which coincides with the longitudinal axis of the shaft. This impeller sucks water axially in its inlet in order to convey it obliquely upward in the blade channels.
  • the pumped water enters a spiral housing, from which it exits through a nozzle, the jet energy determining the propulsion of the ship and the jet direction of its direction of movement.
  • the shaft is closed at the bottom by a cover in which the suction opening for the water to be sucked in by the impeller is arranged concentrically.
  • An outlet opening can be provided at any point of the pressure housing or "pot” in order to effect the propulsion of the ship and to determine the direction of propulsion or direction of travel of the ship.
  • a plurality of outlet openings can also be provided in an appropriate assignment to one another and to the housing.
  • the drive device also has a cylindrical or pot-shaped pressure vessel 1 which is installed in the ship with a vertical longitudinal axis, is closed at the bottom by a base plate 3, at the top by the cover plate 27 stiffened by ribs 27a and is coaxial with it Longitudinal axis receives the semi-axially bladed impeller 2, which is followed by a guide vane ring 5, which largely converts the flow energy, which prevails in the region of the outlet edges of the blades of the impeller 2, into pressure energy.
  • the axial water inlet 4 in the pressure housing 1 is integrated concentrically to the longitudinal axis of the housing in the base plate 3, in which three outlet nozzles 10, 11, 12 are arranged and formed symmetrically to a vertical diameter plane 16a (FIG. 2).
  • the axially sucked water through the inlet 4 is directed obliquely upwards in the impeller 2 and, after the diffuser with the guide vane ring 5, is fed to the outlet nozzles 10 to 12 in order to leave them obliquely downwards (FIG. 1). Accordingly, there is only a very small flow in the pressure chamber 6 of the pressure housing 1, because the flow energy is largely converted into pressure energy.
  • Each of the three sealing rings 17 provided is made of a sealing material, it is an open ring which springs radially and which is so installed relative to the other two rings that the joints of the three open rings are as small as possible, but on top of that they are offset in the circumferential direction are so that the joint of the middle ring lies behind an uninterrupted section of both the above and the sealing ring lying underneath it, and on top of that the joint of the top ring is circumferentially offset from the joint of the lowest sealing ring. This provides an optimal labyrinth seal with regard to the operating requirements.
  • the water inlet 4 integrated into the base plate 3 is an inward-looking cuff-shaped guide body 19 which has a flow-restricting contour which limits the flow and, at the same time, serves as a suction grille with ribs 20.
  • a control shaft 21 is fixedly held with its lower end centrally in the inlet 4, so that rotary movements of the control shaft 21 can be transmitted in both circumferential directions via the webs 20 to the base plate 3 in order to determine the direction of exit from the water nozzles 10 to be able to change up to 12 emerging water jets 13, 14, 15.
  • the rotary movements of the control shaft 21 are effected via a gear transmission 22, 23, the flange 24 of which is flanged to transmit power to the output shaft of a suitable servomotor, not shown.
  • the upper end of the control shaft 21 and gear mechanism 22, 23 are arranged in the upper region of a dome-like housing 25, the gear mechanism being a worm gear, the worm 23 of which is guided with its shaft 26 out of the housing 25 and outside the housing 25 at the end the connecting flange 26 wearing.
  • Worm gear 22 on the one hand and worm 23, shaft 26 and flange 24 on the other hand are arranged in different planes parallel to the image plane, so that the worm 23 is brought tangentially to and engages in particular on the back of the worm gear 22.
  • the housing cover plate 27 is arranged, which is designed as an annular plate with stiffening ribs 27a and is detachably on the outer edge with the upper shaft edge or a horizontal flange 28 stiffening it and on the inner edge also releasably with an annular flange 29 of the dome-like housing 25 is connected, wherein screw connections 30 are shown symbolically as releasable fastening means.
  • the blades of the guide vane ring 5 are fixed, the cover plate 27 being contoured so that it is one of the cover plates of the blade channel boundaries.
  • the other cover disk 31 serves to limit the blade channels and ends in a cylinder section 31a, between which and the inlet guide body 19 there is a wire roller bearing 32.
  • the wire roller bearing 32 is made of a stainless steel and is lubricated by the surrounding medium (water). Foreign bodies in the medium, such as dirt and sand, are kept away from the wire roller bearing 32 by felt rings 33, 34, which are also lubricated by the medium (FIG. 4). Due to this arrangement, no oil-grease lubrication is required, the storage is environmentally friendly and maintenance-free.
  • the entire base plate 3 is endlessly controllable about its longitudinal axis, which is the longitudinal axis of the control shaft 21, so that the full horizontal thrust is available in any control direction.
  • the control shaft 21 is guided coaxially through the transmission shaft 35, which is designed as a hollow shaft and ends below the gear 22, 23 in the dome-like housing 25 and at this upper end rotatably carries a bevel gear 36, onto which and thus the transmission shaft 35 the drive torque for the impeller 2 is transmitted by means of a counter gear 37 and its shaft which is led out of the dome-like housing 25 and a coupling flange 38 from a suitable drive motor (not shown).
  • the power transmission shaft 35 is guided by means of two axially offset rotary bearings 39, 40 in a tube 41, which is held concentrically in the plane of the flange 29 in the dome-like housing 25 at its lower end, the two tube ends and the rotary bearings 39, 40 above or below this level. Below the lower end of the tube 41, the impeller 2 with its hub is rotatably mounted on the power transmission shaft 35.
  • the worm drive 22, 23 can, in addition to the previously usual electrical or hydraulic control, also be controlled mechanically, which is seen as an advantage according to the invention.
  • the reason for this possibility is that the control torques in both directions of rotation are the same and above all very low. This is made possible primarily by the symmetrical arrangement of the outlet nozzles 10 to 12 and the seal 17 designed according to the invention.
  • the seal between the base plate 3 and the pressure housing 1 via the labyrinth seal with the sealing piston rings 17 makes it possible to manage with low control torques. There is namely no stick-slip effect, in which the two parts to be moved and sealed against each other would run the risk of the seals stuck to one or both parts at standstill and being torn off and destroyed when one part was turned on with considerable torque. Although this danger does not exist in the application according to the invention of the sealing rings 17 designed as open, radially resilient “piston rings”, they are made of largely wear-resistant plastic material in an “open design”. When installed, they are radially preloaded like a spring. There is no increase in friction which impedes the rotation of the impeller 2 due to the pressure in the pressure chamber 6.
  • the previously mentioned insert 18, which is designed as a welded-in or in some other way, for example shrink-fit, wear ring made of stainless steel serves as the mating surface of the rotor against which the seals 17 abut.
  • the inner wall of the pot or pressure housing 1 above the insert 18 is smooth and has no shoulder and forms the base plate 3 with the impeller 2, guide device 5, 27a, 31 and pressure housing cover 27 with ribs 27a, a structural unit which is supported on the upper end of the pressure housing there is releasably connected to it, so that this unit can be removed after loosening the connections.
  • the structural unit is detachably connected to the pressure housing, while at the lower end there is a horizontally spring-loaded seal to the pressure housing by means of the sealing rings, the latter also functioning reliably in the face of inevitable manufacturing inaccuracies, in particular roundness, over a long operating time.
  • the three pressurized water outlets 10 to 12 arranged symmetrically to the vertical diameter plane 16a were found to be the optimal solution according to the invention.
  • one outlet nozzle 11 or the pair of outlet nozzles 10, 12 can possibly also be used as long as the one outlet nozzle 11 or the pair of outlet nozzles 10, 12 is or are arranged symmetrically to the diameter plane 16a.

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Description

  • Bei einem sogenannten Pumpjet, wie er hier als bisher praktizierter Stand der Technik zugrundegelegt wird, ist im Schiffsrumpf ein vertikaler, rohrförmiger Schacht eingebaut, dessen unteres Ende in der im wesentlichen horizontalen Ebene liegt, die den im wesentlichen ebenen Boden des für den Einsatz auch in extrem flachen Gewässern bestimmten Schiffs aufnimmt. In diesem Schacht ist um eine vertikale Achse, die mit der Längsachse des Schachts zusammenfällt, drehbar ein halbaxiales Laufrad angeordnet. Dieses Laufrad saugt in seinem Einlaß Wasser axial an, um es in den Schaufelkanälen schräg nach oben zu fördern. Das geförderte Wasser gelangt in ein Spiralgehäuse, aus dem es durch eine Düse hindurch austritt, wobei die Strahlenergie den Vortrieb des Schiffes bestimmt und die Strahlrichtung dessen Bewegungsrichtung. Nach unten ist der Schacht durch einen Deckel verschlossen, in dem konzentrisch die Ansaugöffnung für das vom Laufrad anzusaugende Wasser angeordnet ist.
  • Dieses Prinzip wurde bei einer sogenannten Topfpumpe nach der DE-OS 37 35 699 insofern verlassen, als das Laufrad statt in ein Spiralgehäuse zu fördern, in einen feststehenden Leitschaufelkranz fördert, der so ausgebildet ist, daß an den Austrittsenden der Strömungskanäle die am Eintrittsende dieser Kanäle vorliegende Strömungsenergie weitestgehend in Druckenergie umgesetzt ist. Der Schacht ist nicht mehr im Schiffsrumpf fest eingebaut, sondern ein um seine Längsachse drehbares Druckgehäuse, und er umschließt zusammen mit der Bodenplatte eine Druckkammer, in der sich das geförderte Wasser mit dem Druck befindet, wie er sich am Austrittsende des Leitschaufelkranzes einstellt. An jeder beliebigen Stelle des Druckgehäuses oder "Topfes" kann eine Austrittsöffnung angebracht werden, um den Vortrieb des Schiffes zu bewirken und die Vortriebsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Schiffes zu bestimmen. Statt dieser einen Austrittsöffnung kann auch eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen in zweckentsprechender Zuordnung zueinander und zum Gehäuse vorgesehen werden. Durch Schwenken des Druckgehäuses kann die Austrittsrichtung des oder der das Gehäuse verlassenden Strahls bzw. Strahlen bestimmt werden, um damit die Schubrichtung bzw. die Fahrtrichtung des Schiffes bestimmen zu können. Damit ist ein für neu erachtetes Antriebssystem aufgezeigt, ohne daß aber angegeben wird, wie dieses Prinzip in die Praxis umgesetzt werden könnte.
  • Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein, indem sie eine in besonders zweckmäßiger Weise in der Praxis realisierbare Bauweise einer solchen Topfpumpe aufzeigt. Die Merkmale einer erfindungsgemäßen Pumpe ergeben sich aus den Patentansprüchen. Die Pumpe ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    einen vertikalen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 3,
    Fig. 2
    einen entsprechenden Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 3,
    Fig. 3
    eine vertikale Ansicht auf die Unterseite der Pumpe gemäß Fig. 1,2 und
    Fig. 4
    eine Einzelheit der Anordnung, die in Fig. 1 etwa durch den Kreis A umschrieben ist, in größerer Darstellung.
  • Wie an sich bereits bekannt, weist auch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung einen zylindrischen bzw. topfförmigen Druckbehälter 1 auf, der mit vertikaler Längsachse im Schiff eingebaut ist, unten durch eine Bodenplatte 3, oben durch die mit Rippen 27a versteifte Deckplatte 27 verschlossen ist und gleichachsig zu seiner Längsachse das halbaxial beschaufelte Laufrad 2 aufnimmt, dem ein Leitschaufelkranz 5 nachgeschaltet ist, der weitestgehend die Strömungsenergie, die im Bereich der Auslaßkanten der Schaufeln des Laufrades 2 herrscht, in Druckenergie umsetzt. Der axiale Wassereinlaß 4 in das Druckgehäuse 1 ist konzentrisch zur Gehäuselängsachse in die Bodenplatte 3 integriert, in die auch drei Auslaßdüsen 10,11,12 symmetrisch zu einer vertikalen Durchmesserebene 16a (Fig. 2) angeordnet und ausgebildet sind. Das axial durch den Einlaß 4 angesaugte Wasser wird im Laufrad 2 in eine Richtung schräg nach oben gelenkt und nach dem Leitapparat mit dem Leitschaufelkranz 5 den Auslaßdüsen 10 bis 12 zugeführt, um diese schräg nach unten gerichtet zu verlassen (Fig. 1). In der Druckkammer 6 des Druckgehäuses 1 liegt demzufolge nur eine sehr geringe Strömung vor, weil die Strömungsenergie eben weitestgehend in Druckenergie umgesetzt ist. Der Strömungsverlauf von der zentrischen Eintrittsöffnung 4 in der Bodenplatte 3 bis zum Eintritt in die Druckkammer 6 bzw. zum Ende der Strömungskanäle des Leitschaufelkranzes sind durch Pfeile 7 (ansaugen), 8 (Durchtritt durch die Strömungskanäle des Laufrades 2) und 9 (Durchtritt durch die Strömungskanäle des Leitschaufelkranzes) gekennzeichnet. Der Austritt des Wassers aus der Druckkammer 6 erfolgt über die drei in gleicher Weise und parallel schräg nach unten gerichteten in die Bodenplatte 3 integrierten Auslaßdüsen 10,11 und 12 entsprechend den Pfeilen 13,14 und 15. Da die drei Auslaßdüsen 10,11 und 12 in der Draufsicht gemäß Fig. 3 bezüglich der vertikalen Längsmittelebene 16 symmetrisch angeordnet sind, treten bei der Rundumsteuerung in beide Drehrichtungen mit oder gegen den Uhrzeigersinn keine unterschiedlichen und obendrein noch sehr niedrige Steuermomente auf, was die Lagerung des Antriebs vereinfacht und die Steuerung des Schiffes erleichtert. Zwischen dem zylindrischen Druckgehäuse 1 und der Bodenplatte 3 besteht abweichend vom Stand der Technik keine mechanische Verbindung. Es besteht vielmehr ein Ringspalt zwischen Druckgehäusewand und Bodenplatte 3, der weitgehend durch Dichtungen wasserdicht abgedichtet ist. Hierzu sind in einem vertikalen, zylindrischen Rand 16 Dichtungsringe 17 gehalten, die an einem den Schacht 1 im Bereich seines unteren Randes versteifenden ringförmigen, verschleißfesten und nichtrostenden Einsatz 18 anliegen. Jeder der vorgesehenen drei Dichtungsringe 17 besteht aus einem dichtenden Werkstoff, er ist ein offener Ring, der radial federt und der so relativ zu den beiden anderen Ringen eingebaut ist, daß die Stöße der drei offenen Ringe möglichst klein, aber obendrein noch in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, so daß der Stoß des mittleren Ringes hinter einem nicht unterbrochenen Abschnitt sowohl des oberhalb als auch des unterhalb von ihm liegenden Dichtungsringes liegt und obendrein ist der Stoß des obersten Ringes in Umfangsrichtung gegenüber dem Stoß des untersten Dichtungsringes versetzt. Es ist damit im Hinblick auf die Betriebsanforderungen eine optimale Labyrinthdichtung gegeben.
  • Der in die Bodenplatte 3 integrierte Wassereinlaß 4 ist ein nach innen weisender stulpenförmiger Leitkörper 19, der eine die Strömung begrenzende strömungsgünstige Kontur hat, und mit Rippen 20 gleichzeitig als Ansaugschutzgitter dient. Über mehrere dieser radialen Rippen 20 ist zentrisch im Einlaß 4 eine Steuerwelle 21 mit ihrem unteren Ende fest gehalten, so daß Drehbewegungen der Steuerwelle 21 in beiden Umfangsrichtungen über die Stege 20 auf die Bodenplatte 3 übertragen werden können, um die Austrittsrichtung der aus den Wasserdüsen 10 bis 12 austretenden Wasserstrahlen 13,14,15 verändern zu können. Die Drehbewegungen der Steuerwelle 21 werden über ein Zahnradgetriebe 22,23 bewirkt, dessen Flansch 24 an die Abtriebswelle eines geeigneten, nicht dargestellten Stellmotors kraftübertragend angeflanscht ist. Oberes Ende der Steuerwelle 21 und Zahnradgetriebe 22,23 sind im oberen Bereich eines domartigen Gehäuses 25 angeordnet, wobei das Zahnradgetriebe ein Schneckengetriebe ist, dessen Schnecke 23 mit ihrer Welle 26 aus dem Gehäuse 25 herausgeführt ist und außerhalb des Gehäuses 25 am Ende den Anschlußflansch 26 trägt. Schneckenrad 22 einerseits und Schnecke 23, Welle 26 und Flansch 24 andererseits sind in verschiedenen, zur Bildebene parallelen Ebenen angeordnet, so daß die Schnecke 23 insbesondere auf der Rückseite des Schneckenrades 22 tangential an dieses herangeführt ist und in dieses eingreift.
  • Zwischen dem Druckgehäuse 1 und dem domartigen Gehäuse 25 ist die Gehäusedeckplatte 27 angeordnet, die als Ringplatte mit Versteifungsrippen 27a ausgebildet ist und am Außenrand lösbar mit dem oberen Schachtrand bzw. einem diesen versteifenden Horizontalflansch 28 und am Innenrand ebenfalls lösbar mit einem Ringflansch 29 des domartigen Gehäuses 25 verbunden ist, wobei als lösbare Befestigungsmittel Schraubenverbindungen 30 symbolisch dargestellt sind. An der Unterseite der Gehäusedeckplatte 27 sind die Schaufeln des Leitschaufelkranzes 5 befestigt, wobei die Deckplatte 27 so konturiert ist, daß sie eine der Deckscheiben der Schaufelkanalbegrenzungen ist. Die andere Deckscheibe 31 dient der unteren Begrenzung der Schaufelkanäle und endet in einem Zylinderabschnitt 31a, zwischen dem und der Einlaßleitkörper 19 sich ein Drahtwälzlager 32 befindet. Das Drahtwälzlager 32 ist aus einem nichtrostendem Stahl hergestellt und wird durch das umgebende Medium (Wasser) geschmiert. Sich im Medium befindende Fremdkörper, wie Schmutz und Sand, werden durch Filzringe 33,34, die ebenfalls durch das Medium geschmiert werden, vom Drahtwälzlager 32 ferngehalten (Fig. 4). Es ist durch diese Anordnung keine Öl-Fettschmierung erforderlich, die Lagerung ist umweltfreundlich und wartungsfrei. Die gesamte Bodenplatte 3 ist um ihre Längsachse, die die Längsachse der Steuerwelle 21 ist, endlos steuerbar, so daß in jeder beliebigen Steuerrichtung die volle horizontale Schubkraft zur Verfügung steht.
  • Die Steuerwelle 21 ist koaxial durch die als Hohlwelle ausgeführte Kraftübertragungswelle 35 hindurchgeführt, die unterhalb des Getriebes 22,23 in dem domartigen Gehäuse 25 endet und an diesem oberen Ende drehfest ein Kegelrad 36 trägt, auf das und damit die Kraftübertragungswelle 35 das Antriebsdrehmoment für das Laufrad 2 mittels eines Gegenrades 37 und dessen aus dem domartigen Gehäuse 25 herausgeführten Welle sowie einem Kupplungsflansch 38 von einem nicht dargestellten geeigneten Antriebsmotor aus übertragen wird. Die Kraftübertragungswelle 35 ist mittels zweier axial gegeneinander versetzter Drehlager 39,40 in einem Rohr 41 geführt, das in der Ebene des Flansches 29 in dem domartigen Gehäuse 25 an dessen unterem Ende konzentrisch gehalten ist, wobei die beiden Rohrenden und die Drehlager 39,40 oberhalb bzw. unterhalb dieser Ebene liegen. Unterhalb des unteren Endes des Rohres 41 ist auf der Kraftübertragungswelle 35 das Laufrad 2 mit seiner Nabe drehfest gelagert.
  • Der Schneckentrieb 22,23 kann, außer der bislang üblichen elektrischen oder hydraulischen Ansteuerung auch mechanisch angesteuert werden, worin ein erfindungsbedingter Vorteil gesehen wird. Der Grund für diese Möglichkeit liegt darin, daß die Steuermomente in beiden Drehrichtungen gleich und vor allem sehr niedrig sind. Dies wird hauptsächlich ermöglicht durch die symmetrische Anordnung der Auslaßdüsen 10 bis 12 und die erfindungsgemäß ausgeführte Abdichtung 17.
  • Die Abdichtung zwischen der Bodenplatte 3 und dem Druckgehäuse 1 über die Labyrinthdichtung mit den dichtenden Kolbenringen 17 ermöglicht es, mit geringen Steuermomenten auszukommen. Es tritt nämlich kein stick-slip-Effekt auf, bei dem die beiden gegeneinander zu bewegenden und abzudichtenden Teile Gefahr laufen würden, daß beim Stillstand die Dichtungen an einem oder beiden Teilen festbacken und beim Andrehen des einen Teils mit erheblichem Drehmoment losgerissen und zerstört würden. Obwohl diese Gefahr bei der erfindungsgemäßen Anwendung der als offene, radial federnde "Kolbenringe" ausgeführten Dichtungsringe 17 nicht besteht, sind sie aus weitestgehend verschleißarmem Kunststoffmaterial in "offener Bauform" ausgeführt. Sie sind im eingebauten Zustand ähnlich einer Feder radial vorgespannt. Es tritt keine die Drehung des Laufrads 2 behindernde Reibungserhöhung durch den Druck in der Druckkammer 6 auf.
  • Montage und Demontage des gesamten Antriebs ist bei in der Schiffsstruktur verbleibendem Druckgehäuse 1 möglich, weshalb das Druckgehäuse 1 als Teil der Tragstruktur 42 des Schiffes in diese integriert werden kann.
  • Als Gegenlauffläche des Rotors, an der die Dichtungen 17 anliegen, dient der bereits genannte Einsatz 18, der als eingeschweißter oder in sonstiger Weise, beispielsweise Einschrumpfen, befestigter Schleißring aus nichtrostendem Stahl ausgeführt ist.
  • Ersichtlich ist die Innenwand des Topfes bzw. Druckgehäuses 1 oberhalb des Einsatzes 18 glatt und absatzlos und bildet die Bodenplatte 3 mit Laufrad 2, Leitapparat 5, 27a, 31 und Druckgehäusedeckel 27 mit Rippen 27a eine Baueinheit, die auf dem oberen Ende des Druckgehäuses abgestützt und dort mit diesem lösbar verbunden ist, so daß diese Baueinheit nach dem Lösen der Verbindungen nach oben ausgebaut werden kann. Am oberen Ende ist die Baueinheit mit dem Druckgehäuse lösbar verbunden, während am unteren Ende mittels der Dichtungsringe eine horizontal gefederte Abdichtung zum Druckgehäuse gegeben ist, wobei letztere auch angesichts unvermeidbarer Fertigungsungenauigkeiten, insbesondere Unrundheiten über lange Betriebszeit hinweg zuverlässig funktioniert.
  • Aus den insgesamt geschilderten Vorteilen der Anwendung der federnden, kolbenringartigen Dichtungsringe 17 ergibt sich, daß es sich hierbei um eine Lösung von erfinderischer Bedeutung handelt, die von der konkreten Ausbildung insbesondere des Laufrads und der Topfpumpe unabhängig ist.
  • Als optimale Lösung gemäß der Erfindung wurden die drei symmetrisch zur vertikalen Durchmesserebene 16a angeordneten Druckwasseraustritte 10 bis 12 befunden. Allerdings kann gegebenenfalls auch mit der einen Auslaßdüse 11 oder dem Auslaßdüsenpaar 10,12 auszukommen sein, solange die eine Auslaßdüse 11 oder das Auslaßdüsenpaar 10,12 symmetrisch zur Durchmesserebene 16a angeordnet ist bzw. sind.

Claims (15)

  1. Wasserstrahlantrieb für Schiffe, die zum Einsatz in flachen Gewässern bestimmt sind, wobei ein halbaxial beschaufeltes Laufrad mit vertikaler Drehachse in einem brunnenförmigen Druckgehäuse drehbar angeordnet ist, in das von oben her durch eine Deckelplatte der Antrieb für das Laufrad eingeführt ist, das unten durch eine Bodenplatte verschlossen ist, die einen konzentrisch in der Mitte angeordneten Wassereinlaß für die axiale Anströmung des Laufrades und zumindest einen flach geneigten Wasserauslaß aufweist, wobei zwischen dem Austrittsende der Förderkanäle des Laufrades und dem zumindest einen Wasserauslaß ein Leitapparat angeordnet ist, in dem die Strömungsenergie des vom Laufrad geförderten Wassers weitestgehend in Druckenergie umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (3) vom brunnenförmigen Druckgehäuse (1) und dessen Deckplatte (27) baulich getrennt ist und daß das Druckgehäuse in die Tragstruktur (42) des Schiffes als dessen Bestandteil integriert ist, während die Bodenplatte mit in sie integriertem Wassereinlaß (4) und dem mindestens einen Wasserauslaß (11) um die Längsachse des Druckgehäuses in beiden Umfangsrichtungen endlos drehbar ist.
  2. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Spaltabdichtung (17,18) zwischen dem Außenrand der Bodenplatte (3) und dem Druckgehäuse (1).
  3. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Druckgehäuses (1) oberhalb des Bereiches der Bodenplatte (3) auf ihrer gesamten Länge glatt und ohne wesentliche Durchmesserveränderung ist, daß der Durchmesser dem Durchmesser der Bodenplatte (3) zuzüglich des von Abdichtungen (17) zu überbrückenden Spaltes ist und daß die Bodenplatte (3) mit dem Laufrad (2) und dem Leitapparat (5,27a,31) dem Gehäusedeckel (27,27a) zugeordnet ist, der auf dem Druckgehäuse nach oben ausbaubar abgestützt und lösbar mit ihm verbunden ist.
  4. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Wasseraußlaßdüse (11) und zwei seitliche Wasserauslaßdüsen (10,12) symmetrisch zu einer vertikalen Durchmesserebene (16a) in die Bodenplatte (3) integriert sind.
  5. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Bodenplatte (3) integrierte zentrale vertikale Wassereinlaß (4) von der strömungsgünstig ausgebildeten Innenwand eines in das Innere des Druckgehäuses (1) stulpenförmig hineinragenden Leitkörpers (19) begrenzt wird.
  6. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Leitkörpers (19) in einem Zylinderabschnitt (31a) der unteren Deckplatte (31,31a) des Leitapparates (5,27a,31) gelagert ist, dessen obere Deckplatte (27,27a) die Deckplatte des Druckgehäuses (1) ist.
  7. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Deckplatte (27,27a) eine Ringscheibe (27) ist, auf deren Außenseite zur Versteifung Rippen (27a) aufgesetzt sind.
  8. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Leitkörpers (19) in dem Zylinderabschnitt (31a) der unteren Deckplatte (31,31a) des Leitapparates (5,27a,31) mittels eines wassergeschmierten Drahtlagers (32) erfolgt.
  9. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Filzdichtungen (33,34) oberhalb und unterhalb des Drahtlagers (32), die wasserdurchlässig, nicht aber schmutzdurchlässig sind.
  10. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Ringspaltes zwischen Druckgehäuse (1) und Bodenplatte (3) durch drei offene, in sich radial federnde Dichtringe (17) erfolgt, die in einem Zylinderabschnitt (16) der Bodenplatte gehalten sind und mit Vorspannung an einer verschleißarmen korrosionsbeständigen zylindrischen Reibplatte (18) am unteren Ende des Druckgehäuses anliegen.
  11. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (17) in Umfangsrichtung so gegeneinander versetzt eingebaut sind, daß jeder der Ringe mit seinem Stoß hinter einem durchgehenden Abschnitt des auf ihn folgenden Dichtungsrings liegt.
  12. Wasserstrahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (3) mittels im Einlaßleitkörper (19) angeordneter Radialstege (20) auf dem unteren Ende einer Steuerwelle (21) befestigt ist, die koaxial zur Längsachse des Druckgehäuses (1) durch dieses hindurchgeführt ist, durch die obere Deckplatte (27,27a) des Druckgehäuses hindurchgeführt ist und oberhalb der oberen Deckplatte über ein Getriebe (22,23) an einen Steuermotor angeschlossen ist.
  13. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (21) durch die als Hohlwelle ausgebildete Kraftübertragungswelle (35) des Laufrades (2) koaxial hindurchgeführt ist, die zwischen der Deckplatte (27) des Druckgehäuses (1) und dem Getriebe (22,23) der Steuerwelle ein Getriebe (36,37) zum Anschluß an den Antriebsmotor des Laufrades aufweist.
  14. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerwelle (21) und Kraftübertragungswelle (35) koaxial durch ein Rohr (41) hindurchgeführt sind, das in einem Flansch (29) gehalten ist, der eine konzentrische ringförmige Öffnung in der Deckplatte (27) des Druckgehäuses (1) zwischen dem Rohr und dem Innenrand der ringförmigen Deckplatte verschließt und ein domartiges Gehäuse (25) trägt, in dem die Getriebe (22,23;36,37) von Steuerwelle (21) und Kraftübertragungswelle (35) angeordnet sind.
  15. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungswelle (35) an jedem Ende des Rohres (41) in einem Drehlager (39,40) geführt ist.
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