DE102011012565A1

DE102011012565A1 - Ringpropeller mit Schaufelverstellung

Info

Publication number: DE102011012565A1
Application number: DE102011012565A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-02
Filing date: 2011-02-26
Publication date: 2012-04-26

Abstract

Herkömmliche Ring- bzw. Mantelpropeller haben, durch die unbeweglichen Propellerblätter,
keine Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Steigungs- bzw. Anstellwinkels, um einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen.
Durch einen Verstellmechanismus, kann ein „Ringpropeller” reguliert werden.
Der Mechanismus befindet sich in Form von einem Kegel(-plan)radgetriebe, zwischen Innen- und Außenhülse eines herkömmlichen Ring- bzw. Mantelpropellers (1).
Zwei unabhängig elektromagnetische Antriebe/Rotoren (2) treiben, verbunden mit jeweils ein Kegel(-plan)rad (3), die Zapfenwellen für die Ringpropellerschaufeln an (4) (5), um eine Regulierung zu ermöglichen.
Um einen konstanten Neigungswinkel der Schaufeln zu gewährleisten, dürfen die Zapfenwellen (4), durch die unabhängigen Antriebe/Rotoren (2), kein Moment an den Ringpropellerschaufeln übertragen.
Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Antriebe/Rotoren (2) mit derselben Drehzahl rotieren. Beim Verstellvorgang bewegen sich die beiden Antriebe/Rotoren (2) unabhängig voneinander mit unterschiedlicher Drehzahl. D. h. ein Antrieb/Rotor (2) und damit auch ein Kegel(-plan)rad (3) eilt vor und die Zapfenwellen (4) können dadurch bedingt ein Moment an die Schaufeln (5) übertragen.
Dadurch kann sie als Wasserturbine (Sichone-Turbine) besser auf die jeweilige Wassermenge und Fallhöhe eingestellt werden. Der damit erreichbare Wirkungsgrad von 80 bis 90 Prozent, ähnlich einer Kaplan-Turbine, ermöglicht den Einsatz von nur einem „Ringpropeller” mit Schaufelverstellung, statt mehrerer Propeller-Turbinen.

Description

Der Ringpropeller mit Schaufelverstellung ist eine Vorrichtung zur Verstellung der Steigungs- bzw. der Anstellwinkel eines Mantel- bzw. Ringpropellers. Sie gehört zum Gebiet der axialen Strömungsmaschinen.
Stand der Technik
„Mantel- bzw. Ringpropellersysteme sind dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb über einen Elektromotor erfolgt, der in einer Außenhülle integriert ist. Der ringförmige Rotor nimmt den Propeller auf, wobei die Flügel mit ihrer Außenseite an der Innenseite des Rotorrings starr, also unbeweglich zu einander befestigt sind. Zur Funktion des Ringpropellers ist eine leichtgängige Lagerung zwischen Rotor und Stator erforderlich”.[1]:

[1]:: Offenlegungsschrift: DE 10 2006 013 275 B4

In der Offenlegungsschrift DE 3718954 A1 , wird eine Propeller-Anordnung beschrieben, bei der die Lagerung des Propellers mit seinen starren Flügeln an seinem Außenring erfolgt.
Desweiteren wird in dem Gebrauchsmuster DE 20315369 U1 ein Mantelpropeller vorgestellt, der nur einen elektromagnetischen Antrieb, mit einem im Bereich des Mantelrings angeordneten Stator, zum Erzeugen eines die starren Propellerblätter/-flügel in Drehungsversetzenden, wandernden elektromagnetischen Wechselfeldes aufweist.[1]:

[1]:: Offenlegungsschrift: DE 10 2006 013 275 B4

Technisches Problem der Erfindung
Diese Propellersysteme haben durch die starre Anordnung der Propellerblätter/flügel einen geringeren Beaufschlagungsbereich gegenüber Propellersystemen wie z. B. einer Kaplan-Turbine mit einem Verstellmechanismus für die Schaufeln. Diese unbewegliche Anordnung wirkt sich bei Ringpropellern auf den Wirkungsgrad stark aus, da die Drehzahl im möglichen Turbinenbetrieb bzw. der Schub, nicht durch Änderung des Steigungs- bzw. der Anstellwinkels gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Bei dem üblichen Aufbau der Ringpropellersysteme befindet sich zwischen Innen- und Außenhülse kein Verstellmechanismus für die Steuerung und Regelung des Steigungs- bzw. der Anstellwinkels.
Aufgabe der Erfindung
Mit der Erfindung wurde eine Vorrichtung zum Steuern und Regeln der Steigung bzw. des Anstellwinkels von Ringpropellern entwickelt. Die Erfindung dient mit dieser Eigenschaft dazu, den Wirkungsgrad eines Ringpropellers maßgeblich zu verbessern. Weiterhin soll eine strömungsinduzierte Veränderung der Steigungs- bzw. der Anstellwinkel durch Einsatz von Kupplungen (Lastmomentsperren) verhindert werden.
Diese Fähigkeiten werden den Merkmale der Patentansprüche gerecht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einer Vielzahl von Ringpropellern, vergleichbar wenige effiziente Ringpropeller mit den im Patentanspruch genannten Eigenschaften, unabhängig von den Strömungsbedingungen hergestellt und genutzt werden können.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen
1a: EPS Thruster von der Firma Van der Velden als Stand der Technik
1b: 1 Offenlegungsschrift DE 3718954 A1 ebenfalls als Stand der Technik
2: Isometrische Ansicht des Verstellmechanismus
3: Schemata des Ringpropellers mit Schaufelverstellung
4: Wirkungsweise des Ringpropellers mit Schaufelverstellung
5: Verstellmechanismus im Vollschnitt
Ausgehend vom Stand der Technik nach 1a/b wird gemäß eines Ausführungsbeispiel der Erfindung, zwischen den Innen- und Außenringe des Ringpropeller ein Getriebe, bestehend aus zwei unabhängig elektromagnetische Antriebe angebracht, die gemeinsam nach 2 den Antrieb der Zapfenwellen für die Ringpropellerschaufeln bilden.
Dichtungen zwischen den Bohrungen der Innenhülse und den Zapfenwellen, verhindern das Eindringen von Fluid in das Gehäuse.
Um einen konstanten Neigungswinkel der Schaufeln zu gewährleisten, dürfen die Zapfenwellen durch die unabhängigen Antriebe/Rotoren bzw. durch die Strömung, kein Moment übertragen. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Rotoren mit derselben Drehzahl nach 3 rotieren.
Desweiteren verhindern in der Innenhülse, nach 5, montierte Kupplungen (Lastmomentsperren), die strömungsinduzierte Verstellung.
Beim Verstellvorgang, bewegen sich die beiden Rotoren unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten. D. h. ein Rotor eilt vor und die Zapfenwellen können dadurch bedingt nach 4 ein Moment an den Schaufeln übertragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006013275 B4 [0002, 0004]
DE 3718954 A1 [0003, 0013]
DE 20315369 U1 [0004]

Claims

Hauptanspruch Mantel- bzw. Ringpropeller, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Schaufelverstellmechanismus, der Steigungs- bzw. Anstellwinkel des Propellers gesteuert und geregelt werden kann.
Nebenanspruch Einsatz von Lastmomentsperren, als Kupplung für den Schaufelverstellmechanismus nach Anspruch 1. Dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsinduzierten Verstellvorgänge des Steigungs- bzw. Anstellwinkels verhindert werden.