FI109013B - Vesisuihkulaite - Google Patents

Description

109013

Vesisuihkulaite - Vattensträlanordning

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 5 johdanto-osan mukainen vesisuihkulaite.

Ns. "maljapumppujen" yhteydessä ohjauslaitteena toimii kiinteä turpiinin työpyörän kehä, jonka siivet on asetettu siten, että siipikanavissa tai vastaavasti ohjauslaitteessa virtaava 10 energia tulee mitä suurimmassa määrin muutetuksi paine-energiaksi. Sopivimmin tasaisen laivanrungon tason taakse asetettu käyttölaite imee vettä laivanrungon alapuolella olevalta alueelta, tämän imetyn veden liikkeen kiihtyessä juoksupyö-rässä, jolloin vedellä on juoksupyörän poistopään kohdalla 15 suuri liike-energia, joka muunnetaan ohjauslaitteen poisto- päässä paine-energiaksi, jolloin vedellä on siis korkea pai-| ne-energia ohjauslaitteen poistopään jälkeen ja painekotelos- sa, ja tämän korkean paine-energian ansiosta vesi voi paine-kotelon jokaisessa mielivaltaisessa kohdassa virrata pois 20 painekotelosta ja kulkea poistosuuttimien sisään, jotka määrittävät laivan eteenpäinliikkeeseen vaikuttavan vesisuihkun suunnan. Tämän ratkaisun etuna on poistosuutinjärjestelyn vapaa valintamahdollisuus, suhteellisen kalliin rakenteen ’·'·*' muodostaessa taas haitan (DE-A-4021340) .

.*'.25 : ’·· Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edellä *._ : selostettua käyttölaitetta siten, että siitä tulee rakenteel- ··· lisesti yksinkertaisempi ja kevyempi kuin tunnettu ratkaisu.

30 Tämä tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkillisen osan mukaisen vesisuihkulaitteen avulla, ja keksinnön mukaista laitetta on kehitetty tarkoituksenmukaisella tavalla edelleen alavaatimuksissa esitettyjen tunnusmerkil-···· listen ominaisuuksien mukaisesti.

I I

1 I

35 109013 2

Keksinnön mukaista vesisuihkulaitetta selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: 5 Kuvio 1 esittää yleiskuvantoa keksinnön mukaisen laitteen alemmasta kansilevystä;

Kuvio 2 esittää keskeltä otettua pituusleikkausta tästä laitteesta; ja 10

Kuviot 3 ja 4 esittävät leikkauksia, jotka on otettu kuvioiden 1 ja 2 linjaa III-III ja vastaavasti kuvion 1 linjaa IV-IV pitkin.

15 Esillä olevan keksinnön mukaisen vesisuihkulaitteen olennai-I sinä rakenneosaryhminä ovat maljamainen pumppukotelo 1, puo- liaksiaalisesti kulkevat siipi- tai vastaavasti virtauskana-vat, joiden siipien 2 välissä on pumppujuoksupyörä 3, tämän juoksupyörän käyttölaite 4, ohjauslaite 5 ja alempi kansilevy 20 6, jonka vedensyöttöaukon 7 keskelle on kiinnitetty keskim mäinen poistosuutin 8, ja kaksi sivulla olevaa poistosuutinta 9, 10. Käsitteellä "puoliaksiaalisesti kulkevat siipikanavat" halutaan ilmaista, että vesi virtaa juoksupyörään 3 aksiaali-sessa suunnassa ja lähtee juoksupyörästä virtausenergialla .’25 varustettuna ja tulee ohjauslaitteeseen kulmassa, jonka suu-; ’· ruus juoksupyörän kiertoakselin suhteen on alle 90°. Laite 4 :voi olla tyypiltään tavanomainen, joten sitä ei tarvitse ·· selostaa. Se on asetettu pumppukotelon 1 kanteen ja se ulot-, tuu pumppukotelon sisään, ollen siellä liitettynä kiertymät- 30 tömästi juoksupyörään 3. Se voi olla esimerkiksi julkaisussa DE-A-4021340 esitetyn laitteen kaltainen. Syöttöaukkoon 7 voi olla asetettu silmäkooltaan suhteellisen suuri syöttöristikko 11, joka voi olla sangen suurisilmäinen sen johdosta, että ···'· tämä laite siivillä varustetun ohjauslaitteen puuttumisen '.$5 johdosta on vähemmän altis veden mukana kulkeutuville vie-’. raille ainesosille kuin siivet sisältävällä ohjauslaitteella varustettu käyttölaite.

109013 3

Ohjauslaite käsittää tässä tapauksessa keksinnön mukaisesti ilman siipiä olevan rengashajottimen, jonka poistokulma juok-supyörän akselin suhteen on 160 - 200°, sopivimmin 180°. Ohjauslaite 5 on asetettu välittömästi kotelon ulkoseinän 12 5 ulkopuolelle ja juoksupyörän kotelon 13 sisäpuolelle. Se on muodoltaan kiertosymmetrinen eikä sisällä mitään soviteosia.

Se takaa huolellisen ohjauksen poistosuuttimiin 8, 9 ja 10. Ohjauslaitteen poikkileikkauskulku on suuruudeltaan vakio, jopa mahdollisesti vähenevä.

10

Syöttöaukko on epäsymmetrinen ja sisältää päätepiirin 14 ja sen suhteen siirretyn toisen päätepiirin 15. Tämä epäsymmetrinen imugeometria on muodostettu siten, että kavitaatioltaan vähäinen syöttövirtaus saadaan aikaan useimmin esiintyvien 15 käyttöolosuhteiden alaisena.

Keksinnön mukaisen ratkaisun avulla vältetään syöttöhäviöt ja taataan vähäiset poistohäviöt hajottimessa. Kitkaa esiintyy vain hajottimen seinissä mutta ei siipien seinissä. Poisto-20 suuttimiin 8-10 ulottuva pitkä virtaus hajottimessa mahdollistaa halutun virtauskulun tarkan ylläpitämisen. Rengashajottimen rakenne, joka sisältää sekä radiaalisen että myös i aksiaalisen toimintasuunnan, johtaa verrattain pieneen kote- lon tai vastaavasti kaivon sisäläpimittaan. Siten tulee taas 25 tiivis rakenne korkealla työntöhyötysuhteella mahdolliseksi.

'·· Näin saadaan myös käyttöön suhteellisen suuret virtauspoik- kileikkaukset, jotka myös johtavat hyvään työntöhyötysuhtee-··· seen kotelon tai kaivon vakiosuuruisen läpimitan yhteydessä . (verrattuna tunnettuihin siivillä varustetun ohjauslaitteen 30 sisältäviin ratkaisuihin), ja edelleen vähäiseen kavitaatio-taipumukseen ja likaantumisvaaraan yhdessä mahdollisesti suurisilmäisen imuristikon välttämättömän tarpeen kanssa. Epäsymmetrinen syöttöaukko aiheuttaa vähäisen syöttökavitaa-tiotaipumuksen ainakin useimmiten esiintyvien käyttöolosuh-·.·'35 teiden alaisena. Ilman siipiä oleva kiertosymmetrinen hajotin : ja sen koteloseinän ja juoksupyöräkotelon käsittävä rakenne .···. merkitsee sangen vähäisiä valmistuskustannuksia ja kevyttä 109013 4 painoa, joka erityisesti suurten laitteiden yhteydessä on tärkeää.

Hajottimen poikkileikkauskulku voidaan optimoida, jolloin 5 kääntösäteet on määritettävä siten, että huolimatta ohjaus-siipien puutteesta varmistetaan hajottimen jatkuva läpivirtaus .

Koko vesisuihkulaitetta voidaan tunnetulla tavalla kiertää 10 rajoittamattomalla tai päättymättömällä tavalla juoksupyörän 7 pituusakselin ympäri molemmissa kehäsuunnissa vesisuihkujen suihkutussuunnan ja siten myös käytössä olevan vesiajoneuvon ajosuunnan määrittämiseksi. Tätä samaa tarkoitusta varten voi pohjalevy 6 suuttimineen 8-10 ja syöttöaukkoineen 7 olla 15 vastaavalla tavalla kierrettävissä kotelon 1 suhteen, tämän kotelon voidessa tässä tapauksessa muodostaa kiinteän kantavan osan kantavasta laivarakenteesta.

Poistosuuttimet 8-10 takaavat kaikissa tapauksissa, että 20 vesisuihkut lähtevät pienessä kulmassa suihkulaitteesta, kuten erityisesti kuvioista 3 ja 4 näkyy. Keksinnön yhteydessä on siis olennaista, että ohjauslaite käsittää ilman siipiä olevan rengashajottimen, jonka poistokulma juoksupyörän akselin suhteen on noin 160 - 200°, sopivimmin 180°.

I 25

Ohjaussiipien muodostaman käyttöpyörän kehän johdosta tunnettu kääntölaite (DE-A-4021340) on sangen raskas, mikä on hai-tallista erityisesti suuriläpimittaisten eli siis erittäin tehokkaiden käyttölaitteiden yhteydessä. Tunnusmerkillistä on 30 lisäksi, että ohjauspyöräkehällä varustettu ohjauslaite toimii vain radiaalisessa suunnassa, jolloin kääntölaitteella on suhteellisen suuri läpimitta, joka, kuten edellä on mainittu, • |· saa aikaan suuren painon ja voi johtaa rakenteellisiin ongel- . miin, jolloin kääntölaitteen tilantarve aiheuttaa käyttötilan • 35 vähenemisen.

109013 5

Jo pelkästään siipien poisjättämisen johdosta on keksinnön mukainen rengashajotin huomattavasti kevyempi kuin nykyisin tunnettu siivillä varustettu ohjauslaite (DE-A-4021340) verrattuna, mikä on tärkeää erityisesti suurten koneiden yhtey-5 dessä. Keksinnön mukainen siivetön rengashajotin muodostetaan siten, että sen toimintasuunta ei ole vain radiaalinen, vaan myös aksiaalinen. Tämä merkitsee sitä, että verrattuna työn-tövoimahyötysuhteeltaan samaan siivillä varustetun ohjauslaitteen sisältävään kääntölaitteeseen keksinnön mukaisen 10 laitteen kotelo on pienempi ja kevyempi ja sen avulla saavutetaan suurempi työntövoima samoja ulkomittoja käyttäen sekä kevyempi paino. Keksinnön mukaisen sovellutuksen avulla saavutetaan myös suuremmat virtauspoikkileikkaukset ja vähennetään kavitaatiovaaraa ja likaantumistaipumusta.

15

Koska rengashajotin tai vastaavasti ohjauslaite 5 on muodostettu välittömästi koteloseinän 12 ulkopuolelle ja juoksu-pyöräkotelon 13 sisäpuolelle, ei tarvita mitään erityisiä rakenneosia sen muodostamiseksi, mikä mahdollistaa myös te-20 hokkaan vesisuihkukäytön kevyen, yksinkertaisen ja kompaktin rakenteen yhteydessä. Keksinnön mukaisesti muodostettu vesi-suihkukääntölaite takaa pitkän ohjausväylän poistosuuttimiin .*. 8, 9 ja 10. Ohjauslaitteen poikkileikkauskulku voi olla sillä , tavoin laajentuva, että saavutetaan nopeusenergian lisämuun- .1' 25 nos paine-energiaksi. Tämä poikkileikkauskulku on kuitenkin ... sopivimmin suuruudeltaan vakio tai jopa vähenevä virtauksen liike-energian välitöntä hyväksikäyttöä varten.

·.· · Siivettömässä ohjauslaitteessa pyörrekomponentit, siis juok- 30 supyörästä tulevan virtauksen kehän suuntaiset komponentit, pysyvät voimakkaampina kuin nykyisin tunnetun tekniikan mukaisessa siivillä varustetussa ohjauslaitteessa on mahdollis-ta.

J

Claims (9)

109013 6

1. Vesisuihkulaite laivoja varten, joita käytetään myös matalilla kulkuväylillä, puoliaksiaalisesti siivillä varustetun juoksupyörän, jolla on pystysuora kiertoakseli, ollessa ase-5 tettuna kiertyvästä kaivomaiseen pumppukoteloon, johon on asetettu ylhäältä päin kansilevyn kautta juoksupyörän käyttölaite ja joka on suljettu alhaalta pohjalevyn avulla, joka on varustettu keskellä olevalla vedensyöttöaukolla juoksupyörän aksiaalista virtausta varten ja vähintään yhdellä tasaisesti 10 kaltevalla vedenpoistoaukolla, jolloin juoksupyörän syöttö-kanavien poistopään ja vähintään yhden vedenpoistoaukon väliin on asetettu ohjauslaite, tunnettu siitä, että tämä ohjauslaite käsittää pumppukotelon (12) ja juoksupyörä-kotelon (13) väliin samankeskisestä juoksupyörän akselin 15 kanssa asetetun siivettömän rengaskanavan, johon johdetaan virtaus puoliaksiaalisessa suunnassa poistovirtauksena juok-supyörästä (3), jolloin poistovirtauksen ja tulovirtauksen välinen kulma on noin 160 - 200°.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vesisuihkulaite, tunnettu siitä, että rengaskanavan poikkileikkauskul-ku on suuruudeltaan vakio tai virtaussuunnassa vähenevä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vesisuihkulaite, *25 tunnettu siitä, että rengaskanavan ulkoisen muodon määrittää välittömästi pumppukotelo (12).

4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen vesisuihkulaite, • * :: tunnettu siitä, että rengaskanavan ulkoisen muodon 30 määrittää välittömästi juoksupyöräkotelo (13).

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen vesisuihkulaite, tunnettu siitä, että rengaskanava avautuu poistovir-ran puolella poistosuuttimiin (8-10), jotka on kiinnitetty . 35 laitekotelon kansilevyyn (6). % ! « i 109013 7 i i

6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen vesisuih-kulaite, tunnettu siitä, että pumpun syöttöaukko (7) on asetettu epäsymmetrisesti sopivimmin kansilevyyn (6).

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-6 mukainen vesisuih- kulaite, tunnettu siitä, että tätä laitetta voidaan kokonaisuudessaan kääntää juoksupyörän (3) pituus- tai vastaavasti kiertoakselin ympäri.

10 Patentkrav: