DE2749698A1

DE2749698A1 - Mehrstufige fluessigkeitspumpe vorzugsweise fuer schiffsstrahlantriebe

Info

Publication number: DE2749698A1
Application number: DE19772749698
Authority: DE
Inventors: Pierre Malvinsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-07
Filing date: 1977-11-07
Publication date: 1979-05-10

Description

PATENTANWÄLTE

L)-2 HAMBURG 70,ZIEsENISSTR-O POSTFACH (P.O.BOX) 70 15 42 ,_Λ w, «~w, » ^^^_n TELEFON (040) 6 529656/6522323

DIPL. ING. H. SCHAEFER Telegrammadresse:patentiwe DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _DATI)M 2. November 1977

UNSER ZEICIIKN: K S C h / L PATENTANWÄLTE SCIIAEFER. POSTFACH 70 15 42. D-2 HAMBURG 70 IHR ZEICHEN: « / *♦ χί D 1? O

PIIiRRL MALVlNSKY, Kollaustraße 113 B, 2000 Hamburg 61.

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Mehrstufige Flüssigkeitspumpe vorzugsweise für Schiffsstrahlantriebe.

Die Lrfindung betrifft eine mehrstufige Flüssigkeitspumpe mit mehreren koaxial hintereinanderliegend angetriebenen Flügelrädern vorzugsweise für Schiffsstrahlantriebe. Solche Pumpen mit mehreren axial hintereinander angeordneten Propellern sind als Axialpumpen für Schiffsstrahlantriebe vor allem kleinerer schneller Boote bekannt. Bei den bekannten Konstruktionen sind die Propeller der verschiedenen Stufen auf einer Welle befestigt und werden von dieser mit gleicher Drehzahl angetrieben. Line solche Konstruktion vermag zwar größere Kräfte zu übertragen als eine einstufige Pumpe, er-

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COMMERZBANK HAMBURG 22/5S226 (BU 20040000) SW.l.F.T.-CODE: COBADE HH · POSTSCHECKAMT HAMBURG 2250 5»-2O« (BLZ 200100 20)

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laubt es jedoch nicht, die den Strahlimpuls bestimmende Austrittsgeschwindigkeit des Wassers wesentlich zu erhöhen, da das Wasser in der letzten Stufe im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit strömen muß wie in der ersten Stufe. Ferner sind mehrstufige llochdruckkrei seipumpen mit Antrieb über eine gemeinsame Welle bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Flüssigkeitspumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Austrittsgeschwindigkeit des Strömungsmediums wesentlich erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hügel räder durch Übersetzungsgetriebe derart getrieblich verbunden sind, daß sich ihre Drehzahl in Richtung der durch die Pumpe strömenden Flüssigkeit von Stufe zu Stufe erhöht. Bei dieser Konstruktion laufen die durch Übersetzungsgetriebe gekoppelten Hügelräder mit zum l'umpenausgang hin steigender Drehzahl, so daß das Wasser zum Pumpenausgang hin mit optimalem Wirkungsgrad auf wesentlich höhere Geschwindigkeiten beschleunigt werden kann als bei den bekannten Konstruktionen. Es lassen sich auf diese Weise Austrittsimpuls und Wirkungsgrad erhöhen, was insbesondere für Wasserstrahlantriebe von Vorteil ist.

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Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Pumpe dadurch gekennzeichnet, daß der durchströmbare Querschnitt der Pumpe sich in Strömungsrichtung von Stufe zu Stufe verringert. Auf diese Weise wird der durchströmte Querschnitt in vorteilhafter Weise den sich stufenweise erhöhenden Wassergeschwindigkeiten angepaßt.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Pumpe dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel mit einer in ihrem Querschnitt die Aufnahme eines Getriebes ermöglichenden Nabe ausgebildet und in axialem Abstand angeordnet sind, wobei zwischen den Rädern feststehende, nach außen abgestützte Rohrstücke vorgesehen sind, die im Durchmesser an die benachbarten Naben anschließen und die Radlagerungen sowie die übersetzungsgetriebe aufnehmen. Üiese Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine äußerst kompakte Baueinheit bildet, die für mehrere Stufen nur einen Antrieb vom Motor her benötigt, wobei die zwischen den Stufen vorzusehenden Getriebe im Kern der Anordnung angeordnet sind. Dieser besteht aufeinanderfolgend aus feststehenden Rohrstücken und Radnaben. Die auf diese Weise gebildete Innenwand des ringförmigen Durchströmungskanales der Pumpe kann ströir.ungsgünstig glatt ausgebildet werden und dennoch die Getriebe

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aufnehmen. Der die Getriebe- und Radlagerungen tragende Kern wird von an den feststehenden Rohrachsen ausgebildeten, vorteilhafterweise strömungsgünstig geformten Stützen gehalten, die an der den Stromungsquerschnitt umgebenden Außenwand der Pumpe liefest igt sind.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Pumpe dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Pumpe durch eine koaxial angeordnete, mit dem ersten oder dem letzten Flügelrad verbundene Welle erfolgt. Diese Antriebsform zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus. Der am Ende der Welle sitzende Antriebsmotor ist vor bzw. hinter der Pumpe im Abstand zu dieser in einem gesonderten Gehäuse vorzusehen. Alternativ ist die erfindungsgemäße Pumpe vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über eine radial in einer der Rohrstückabstützungen angeordnete Welle sowie über einen in dein betreffenden Rohrstück vorgesehenen Kegeltrieb erfolgt. Bei dieser Ausbildung erfolgt der Zutrieb an einer Stelle zwischen zwei Stufen von der Seite her. Dabei wird der Raum vor und hinter der Pumpe in strömungsgünstiger Weise freigehalten.

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Eine als Schiffsstrahlantrieb dienende Pumpe der erfindungsgemäßen Art ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe am Schiffskiel angeordnet ist. Auf diese Weise ist das relativ hohe Gewicht der Pumpe in schwerpunktgünstiger Weise am tiefsten Punkt des Schiffes vorgesehen, wo außerdem durch den Strahlenantrieb die Strömungsverhältnisse des Schiffes in günstiger Weise beeinflußt werden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung um Beispiel einer Axialpumpe für Schiffsstrahlantrieb schematisch dargestellt. Hs zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine dreistufige Axialwasserpumpe mit Antrieb der ersten Stufe durch eine axial von vorn kommende Welle,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Rennbootes mit Strahlenantrieb durch eine Pumpe gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Frontalansicht des Bootes gemäß Fig. 2.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Pumpe im wesentlichen aus einem Gehäuserohr 1 und einem konzentrisch dazu angeord-

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neten Kern 2. Letzterer weist in axialer Richtung im Abstand stehende Rohrstücke 3 und 4 auf, die über strömungsgünstig geformte Verstrebungen 5 mit dem GEhäuserohr 1 fest verbunden sind.

Zwischen den Rohrstücken 3 und 4 ist eine Nabe 6 vorgesehen, die vom gleichen Außendurchmesser wie die benachbarten Rohrstücke 3 und 4 ist und an diesen drehbar gelagert ist. Auf ihrem Umfang verteilt trägt die Nabe mehrere bis zur Innenfläche des Cehäuserohres 1 ragende Schaufelblätter 7. Eine entsprechende Nabe 8 mit Blättern 9 der ersten Stufe sowie eine Nabe 10 mit Blättern 11 der letzten Stufe sind jenseits der Rohrstücke 3 und 4 vorgesehen. Die Naben 8 und 10 schließen im Durchmesser an die Rohrstücke 3 und 4 an und sind jeweils zum Pumpenäußeren hin in strömungsgünstiger Weise verrundet.

Die Durchströmung der Pumpe erfolgt in Richtung der in Fig. dargestellten Pfeile nacheinander durch die erste, die mittlere und die letzte Stufe. Am Pumpeneinlaß sind die Naben 8 bzw. 10 freilassende Gitter 12 bzw. 13 vorgesehen.

Die Nabe 8 ist in dem vorderen Rohrstück 3 und die Nabe 10

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der letzten Stufe ist im zweiten Rohrstück 4 gelagert. Die Nabe 6 der mittleren Stufe kann in einem der beiden Rohrstücke gelagert sein.

Zur Darstellung der getrieb1ichen Verbindung sind die mittlere Nabe 6 und das zweite Rohrstück 4 geschnitten. Wie dort ersichtlich, ist die Nabe 6 auf einer Welle 14 befestigt, die in einer Endplatte 15 des zweiten Rohrstückes 4 gelagert ist. Sie ragt durch diese hindurch in das Innere des Rohrstückes 4 und trägt dort ein Zahnrad 16, das mit einem kleineren Zahnrad 17 kämmt. Letzteres ist auf einer in den Endplatten 15, 20 des Rohrstückes 4 gelagerten Welle befestigt und treibt ein größeres Zahnrad 18, das mit einem kleineren Zahnrad 19 kämmt, welches auf dem Ende einer Welle befestigt ist, die in der zweiten Endplatte 20 des Rohrstückes 4 gelagert ist und auf der die Nabe 10 der letzten Stufe befestigt ist.

Ein dem geschilderten Vorgelege 16 bis 19 entsprechendes Getriebe ist im Inneren des vorderen Rohrstückes 3 zur getrieblichen Verbindung der Nabe 8 der ersten Stufe mit der Nabe 6 der zweiten Stufe angeordnet. Die Obersetzungen der

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beiden Getriebe sind derart gewählt, daß die in Durchströmungsrichtung hintereinander 1 legenden Naben 8, 6 und 10 mit unterschiedlichen, von vorn nach hinten stufenweise steigenden Drehzahlen angetrieben werden.

Der Antrieb der Pumpe erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Antriebswelle 21, die die vordere Nabe 8 treibt. Alternativ kann der Antrieb auch mit einer von hinten kommenden Welle an der Nabe 10 erfolgen oder mit radial angeordneten Antriebswellen, die in einer der Verstrebungen 5 liegt und über einen Kegeltrieb an eines der Getriebe angeschlossen ist.

Der durchströmbare Querschnitt der Pumpe verringert sich in Durchströmungsrichtung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist aus konstruktiven Gründen der aus den Naben 8, 6, 10 und den Rohrstücken 3, 4 gebildete Pumpenkern mit konstantem Durchmesser ausgebildet. Daher ist hier das Gehäuserohr 1 stufenförmig sich nach hinten verjüngend geformt. Die dargestellte Pumpe ist dreistufig ausgebildet. Es können jedoch auch andere Stufenzahlen vorgesehen sein.

In Fig. 2 ist ein Sportboot mit einem Rumpf 22 und einem

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Kiel 23 dargestellt. Am unteren Ende des Kieles ist im hinteren Bereich eine Pumpe gemäß Fig. 1 im wesentlichen freistehend angeordnet, so daß gute Wasserzulauf- und Abstrahlmöglichkeiten bestehen. Liη Motor bzw. ein von einem im Rumpf installierten Motor getriebenes Kegelgetriebe 24 zum Antrieb der Pumpe über die Welle 21 ist in Fahrtrichtung vor der Pumpe am Kiel befestigt.

Nach Ausbildung der liin- und Auslaufenden des Gehäuserohres 1 in Flanschform kann die Pumpe als Hochgeschwindigkeitsdruckpumpe verwendet werden. Anstelle der axial wirkenden Schaufelräder 9, 7, 11 können erforderlichenfalls auch radial arbeitende Kreiselpumpenräder vorgesehen sein, die analog stufenweise hintercinandergcschaltet sind.

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Claims

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DIPL. ING. H. SCHAEFER Telegrammadresse:patentiwe

DIPL. PHYS. K. SCHAEFER _DATUM. 2. November 1977

UNSER ZEK niiN: KSch/Ii PATENTANWÄLTE SCHAEFER. POSTFACH 70 15 42. D-2 HAMBURG 70 IHR ZEICHEN: * / H D Ό J

Pierre MALVINSKY,

KoIlaustraße 113 B, 2000 Hamburg 61.

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ANSPRÜCHE:

' 1J Mehrstufige Flüssigkeitspumpe mit mehreren koaxial hintereinanderliegend angetriebenen Flügelrädern vorzugsweise für Schiffsstrahlantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelräder (9, 7, 11) durch Übersetzungsgetriebe (16 bis 19) derart getrieblich verbunden sind, daß sich ihre Drehzahl in Richtung der durch die Pumpe strömenden Flüssigkeit von Stufe zu Stufe erhöht.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchströmbare Querschnitt der Pumpe sich in Strömungsrichtung von Stufe zu Stufe verringert.
3. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, daß die Flügel (9, 7, 11) mit einer in ihrem Querschnitt die Aufnahme eines Getriebes (16 bis 19)

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ermöglichenden Nabe (8, b, IC) ausgebildet und in axialem Abstand angeordnet sind, wobei zwischen den Rädern feststehende, nach außen abgestützte (5) Rohrstücke (3, 4) vorgesehen sind, die im Durchmesser an die benachbarten Naben anschließen und die Radlagerungen (15, 20) sowie die Übersetzungsgetriebe (1b bis 19) aufnehmen.
4. Pumpe nach Anspruch 7>, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Pumpe durch eine koaxial angeordnete, mit dem ersten oder dem letzten flügelrad (8, 10) verbundene Welle (2 1) erfolgt.
5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über eine radial in einer der Rohrstückabstützungen (5) angeordnete Welle sowie über einen in dem betreffenden Rohrstück (3, 4) vorgesehenen Kegeltrieb er folg t.

b. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Schiffsstrahlantrieb, dadurch ge kennze ichnet, daß die Pumpe (1) am Schiffskiel angeordnet ist.

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ORDIN INSPECTED