DE1216148B

DE1216148B - Double-acting pump piston for high-speed piston pumps and intermittent jet drives

Info

Publication number: DE1216148B
Application number: DEE19756A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Johann Endres
Original assignee: Dr-Ing Johann Endres
Current assignee: Dr-Ing Johann Endres
Priority date: 1960-08-11
Filing date: 1960-08-11
Publication date: 1966-05-05

Description

Doppelt wirkender Pumpenkolben für schnellaufende Kolbenpumpen und intermittierende Strahlantriebe Im Hauptpatent 1187 945 ist eine doppelt wirkende Kolbempumpe mit düsenförmig ausgebildeten Kolben für hydraulische Strahlantriebe von Wasserfahrzeugen unter Schutz gestellt.Double-acting pump piston for high-speed piston pumps and intermittent jet drives In the main patent 1187 945, a double-acting piston pump with nozzle-shaped pistons for hydraulic jet drives of watercraft is protected.

Ein wichtiges Problem bei intermittierenden Strahlantrieben ist die Steuerung der Wassermassen vor und hinter die Pumpenkolben in die Zylinderdruckräume. Da zur Erreichung einer günstigen Leistungskonzentration Kolbengeschwindigkeit und Hubzahl weitgehend gesteigert werden müssen, sind die üblichen Ausführungen der Steuerorgane wegen der Massenträgheit und der begrenzten öffnungszeit für die Durchströmquerschnitte für Pumpen und Strahlantriebe mit großem Massendurchsatz nicht geeignet.An important problem with intermittent jet propulsion is that Control of the water masses in front of and behind the pump pistons in the cylinder pressure chambers. As in order to achieve a favorable power concentration piston speed and The number of strokes must be increased to a large extent, are the usual versions of the Control organs because of the inertia and the limited opening time for the flow cross-sections not suitable for pumps and jet propulsion with high mass throughput.

Vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Ausführungen der Steuerorgane für Kolbenpumpen und schafft neue Grundlagen für leichte Steuerorgane mit größtmöglicher öffnungszeit der Durchströmquerschnitte dadurch, daß die Steuerklappen des Pumpenkolbens nach dem Hauptpatent als Durchströmorgane mit noch geringerer Trägheit ausgebildet sind. Pumpenkolben und Steuerorgane bilden eine Einheit, wobei die Steuerorgane bei Verwendung bei einem Strahlantrieb außer durch den Staudruck zusätzlich durch mechanische Kräfte bei der Beschleunigung in den Totpunktlagen betätigt werden.The present invention avoids the disadvantages of the known designs controls for piston pumps and creates new foundations for lightweight controls with the largest possible opening time of the flow cross-sections in that the control flaps of the pump piston according to the main patent as flow-through organs with an even lower level Indolence are formed. Pump piston and control elements form a unit, whereby the controls when used with a jet propulsion except through the back pressure additionally by mechanical forces during acceleration in the dead center positions be operated.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane als an sich bekannte Federklappen ausgebildet und in Kegelmantellinien der Stimwände des Kolbens angeordnet sind.The invention is characterized in that the control organs as Well-known spring flaps formed and in conical surface lines of the end walls of the piston are arranged.

F i g. 1 zeigt einen doppelwandigen düsenförmigen Kolben mit Steuerorganen auf den Kegelmantellinien; F i g. 2 zeigt im Querschnitt zu F i g. 1 die Ausbildung der Steuerorgane als Federklappen; F i g. 3 zeigt im Querschnitt zu F i g. 1 eine andere Ausbildum, der Steuerorgane als Federklappen nach Art der Gutermuthklappen.F i g. 1 shows a double-walled nozzle-shaped piston with control elements on the surface lines of the cone; F i g. 2 shows in cross section to FIG. 1 the design of the control organs as spring flaps; F i g. 3 shows in cross section to FIG. 1 a different training course, the control organs as spring flaps like the Gutermuth flaps.

In F i g. 1 sind die Steuerorgane 1 und 2 in den kegelmantel- oder düsenfönnigen Wänden 3 und 4 eines doppelt wirkenden, kegelförmig oder düsenförmig ausgebildeten Hohlkolbens 5 angeordnet.In Fig. 1 , the control elements 1 and 2 are arranged in the conical or nozzle-shaped walls 3 and 4 of a double-acting, conical or nozzle-shaped hollow piston 5 .

Das unter Staudruck anströmende Wasser tritt durch den Einlaufdiffusor 6 und die Einströmschlitze 7 der Zyadermantelfläche 8 in den durch die beiden Kegelflächen gebildeten Hohlraum 9 vor die Steuerorgane 1 und 2 auf den Stirnwänden 3 und 4, die durch ein zentrisches Düsenrohr 10 miteinander verbunden sind. Die äußere, zylindrische Kolbenmantelfläche 11 enthält Einlaufkanäle für den Stauwassereintritt in den Kolbenhohlraum 9. Das Düsenrohr 10 ist mittels Radialrippen 12 mit der Kolbenstange 13 verbunden. Beim Kolbenhub nach rechts wird das in den Zylinderraum 14 mit der vorderen kegelförmigen Zylinderwand 15 eingesteuerte Wasser durch die feststehende Düse 16 ausgestoßen, wobei gleichzeitig Stauwasser aus dem Zylinderraum9 durch die Steuerorgane 1 in den hinteren Zylinderraum 17 mit der kegel- oder düsenförmigen Zylinderwand 18 eintritt. Beim Kolbenhub nach links wird das in den Zylinderraum 17 eingesteuerte Wasser durch die Düse 19 ausgestoßen, wobei gleichzeitig aus dem Zylinderraum 9 das Wasser durch die Steuerorgane 2 in den Zylinderraum 14 eingesteuert wird.The water flowing in under dynamic pressure passes through the inlet diffuser 6 and the inflow slots 7 of the Zyader jacket surface 8 in the cavity 9 formed by the two conical surfaces in front of the control elements 1 and 2 on the end walls 3 and 4, which are connected to one another by a central nozzle pipe 10. The outer, cylindrical piston jacket surface 11 contains inlet channels for the backwater entry into the piston cavity 9. The nozzle tube 10 is connected to the piston rod 13 by means of radial ribs 12. When the piston stroke to the right, the water fed into the cylinder chamber 14 with the front conical cylinder wall 15 is ejected through the stationary nozzle 16 , with backwater simultaneously entering the cylinder chamber 9 through the control elements 1 into the rear cylinder chamber 17 with the conical or nozzle-shaped cylinder wall 18 . During the piston stroke to the left, the water fed into the cylinder chamber 17 is ejected through the nozzle 19 , the water being fed from the cylinder chamber 9 into the cylinder chamber 14 by the control members 2 at the same time.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform der in den Mantelflächen des Strömungskolbens angeordneten Steuerklappen dargestellt. Die Steuerklappe 20 ist als Federklappe ausgebildet und wird durch Strömungsdruck und Beschleunigungskräfte abgehoben und mittels Hubbegrenzungsvorrichtung 21 in der Endlage gehalten, wobei die in der Mantelfläche liegenden Durchbrüche 22 freigegeben werden. Die Schließung der Durchströrakanäle erfolgt durch die Rückbewegung der unter Eigenspannung stehenden Federklappen. Die Befestigung der Federklappen in der Kegelmantelfläche erfolgt durch Schrauben 23. In Fig. 2 shows an embodiment of the control flaps arranged in the lateral surfaces of the flow piston. The control flap 20 is designed as a spring flap and is lifted off by flow pressure and acceleration forces and held in the end position by means of the stroke limiting device 21, the openings 22 in the lateral surface being released. The through-flow channels are closed by the return movement of the spring flaps, which are under inherent tension. The spring flaps are fastened in the surface of the cone by means of screws 23.

In F i g. 3 ist eine zweite Form der Steuerklappen nach Art der bekannten Gutermuthklappen dargestellt. Die Federklappen 24 besitzen eine innere elastische Wicklung 25 und sind in einem zentrischen Halterungsbolzen 26 befestigt. Zur Erreichung einer doppelseitigen Steuerklappe 27, also mit Federklappe, sind die Windungen 28 in der Längsrichtung unterbrochen und werden abwechselnd von rechts und links an den Halterungsbolzen herangeführt. Diese Ausführungsform besitzt eine absolut weiche Steuerung bei größtmöglicher Freigabe der Durchströmkanäle.In Fig. 3 shows a second form of control flaps in the manner of the known Gutermuth flaps. The spring flaps 24 have an inner elastic winding 25 and are fastened in a central mounting bolt 26. To achieve a double-sided control flap 27, that is to say with a spring flap, the windings 28 are interrupted in the longitudinal direction and are brought up to the mounting bolt alternately from the right and left. This embodiment has an absolutely soft control with the greatest possible clearance of the flow channels.

Die Ausführung des kegelförmig ausgeführten Strömungskolbens mit den erfindungsgemäßen Steuerklappen gewährleistet hohe Hubzahlen und Kolbengeschwindigkeiten bei vollständiger Ausschaltung der Kavitation, da die für die Kavitation maßgebliche vorgelagerte Wassermasse durch die Anordnung der Steuerklappen in der Kolbenwand fast auf Null reduziert wird. Antriebskolben und Pumpenkolben können daher im Bereich der normalen Drehzahlen mit gleicher Kolbengeschwindigkeit arbeiten, wodurch die Pumpe oder das gesamte Triebwerk eine außerordentlich hohe Leistungskonzentration besitzt. Da außerdem der Strömungskolben eine hohe einstufige Förderhöhe besitzt, sind mit solchen Strahlantrieben Fahrgeschwindigkeiten erreichbar, die von Propellern und Propellerpumpen wegen der begrenzten Förderhöhe und des Wirkungsgradabfalls nicht zu realisieren sind.The design of the conical flow piston with the Control flaps according to the invention ensures high numbers of strokes and piston speeds with complete elimination of the cavitation, since that which is decisive for the cavitation upstream water mass due to the arrangement of the control flaps in the piston wall is reduced to almost zero. Drive piston and pump piston can therefore be in the area of normal speeds work with the same piston speed, whereby the Pump or the entire engine produce an extraordinarily high concentration of power owns. Since the flow piston also has a high single-stage delivery head, can be achieved with such jet propulsion speeds that of propellers and propeller pumps because of the limited head and the drop in efficiency cannot be realized.

Ein Strömungskolben mit Steuerorganen nach der Erfindung stellt somit einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiet der schnellaufenden Kolbenpumpen und der Strahlantriebe mit Kolbenpumpen dar.A flow piston with control members according to the invention thus provides a significant advance in the field of high-speed piston pumps and jet propulsion with piston pumps.

Claims

Claims: 1. Double-acting pump piston for high-speed piston pumps and intermittent jet drives with control members on both conical or nozzle-like shaped end walls of the same according to patent 1187 945, d a - characterized in that the control oraans (1, 2) are designed and known as spring flaps are arranged in conical surface lines of the end walls (3, 4) of the piston (5) .

2. Device according to spoke 1, characterized in that each control member (24, 27) is supported by means of a spring winding (25) in a known manner on a bolt (26) located centrally in it, this bolt being arranged in a conical surface line of an end wall . Considered publications: German Patent Specifications No. 197 202, 906 408; Patent Specification No. 1 501 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany; Austrian Patent No. 193 723; "Handbook for Ship Engineers and Maritime Engineers" by E. L u d wi g, K. 1 11 ie s , Verlag Friedr. Vieweg and Son, Braunschweig, 1958, fig. 31 and 32 on p. 504.