AT146547B - Vorrichtung zur Bewegung der drehbaren Schaufeln an Schaufelrädern. - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bewegung der drehbaren Schaufeln an Schaufelrädern, deren Schaufelachsen zur Radachse ganz oder annähernd parallel verlaufen, und bezwekt eine Vereinfachung der zur Steuerung der Schaufeln derartiger Räder erforderlichen Vorrichtung. 



   Bekanntlich ist nach hydraulischen Grundgesetzen die richtige Relativbewegung solcher Schaufeln gegenüber dem Radkörper dann erreicht, wenn die Geraden, die von den Drehachsen der Schaufeln senkrecht zu einer gedachten   Schaufelmittelebene   gezogen werden, sieh immer in einem im Raum festliegenden Punkt, der Steuerzentrum genannt werden soll, schneiden. Es sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, mit denen sich dieses Bewegungsgesetz erfüllen lässt. Sie arbeiten mit einem materiellen oder ideellen Steuerzentrum, das beispielsweise im ersteren Fall Lenkern zur Führung dienen kann, die mit den Schaufeln fest verbunden sind. 



   Der Nachteil der bisher bekanntgewordenen mechanischen Steuervorrichtungen beruht in der Hauptsache darin, dass die durch das materiell Steuerzentrum hindurchgeführten Lenker oder die ein solches Steuerzentrum umgreifenden Kulissen in so viel verschiedenen Radialebenen übereinander angeordnet sein müssen, wie Schaufeln vorhanden sind. Diese Anordnung ergibt eine grosse Bauhöhe des mittleren Schaufelradteiles sowie eine sehr ungünstige Beanspruchung des Steuerzentrum, das infolge der Etagenanordnung der verschiedenen Lenker bzw. Kulissen als fliegender Zapfen oder Führungkörper ausgebildet werden muss. 



   Diese Nachteile werden durch die Erfindung dadurch vermieden, dass mit einem bei der Schaufelsteigung Null zentrisch liegenden, jedoch exzentrisch einstellbaren und mit dem Schaufelrad umlaufenden Teil für jede Schaufel je eine Stange gelenkig verbunden ist, die mit einer Geradführung versehen ist, deren geradgeführter Punkt auf dem Rad festliegt und von der die Winkelbewegung der Schaufeln abgeleitet ist. 



   Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die schematische Darstellung eines Schaufelrades mit sechs Schaufeln in Draufsicht, Fig. 2 einen Aufriss zu Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine geänderte Steuervorrichtung ähnlich der nach Fig. 1 und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bewegung eines Schaufelantriebes relativ zum Radkörper. 



   Im Körper des Schaufelrades   A   sind auf einem Kreis in der Nähe des Umfanges die einzelnen Zapfen bl der Schaufeln B in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. In der Mitte des Rades ist der ebenfalls in bekannter Weise als Steuerzentrum ausgebildete Mittelteil   C   untergebracht, der drehbar auf einem Kugelzapfen D gelagert ist. Der Kugelzapfen D ist in einem feststehenden Lager E gelagert und von aussen von Hand oder durch Regelvorrichtungen so beweglich, dass er dem Steuerzentrum   G   in der Radialebene nach beiden Dimensionen dieser Ebene beliebige Lagen zu geben vermag. Mit dem Steuerzentrum C ist mittels Gelenken F für jede Schaufel B eine Gleitstange G beweglich verbunden.

   Jede der Stangen   G   ist durch einen am Radkörper   A   befestigten Gleitstein H gerade geführt und an ihrem äusseren Ende mittels eines Gelenkes gl und einer Schubstange J mit der zugehörigen Schaufel B in der Weise verbunden, dass das äussere Ende der Stange J an einem Hebel b2 angelenkt ist, der am Schaufelzapfen bl befestigt ist. 



   Das das Steuerzentrum bildende   Mittelstück   C macht bei der Drehung des Schaufelrades in bekannter Weise dessen Bewegung mit. Zur Verbindung zwischen Radkörpern und Steuerzentrum   a   ist ein Kupplungshebel K vorgesehen, der mit dem Steuerzentrum C fest verbunden ist und vom Rad- 

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 körper   A   aus durch eine Kulissenverbindung kl mitgenommen wird. Die Beweglichkeit dieser Kulisse kl muss so weit reichen, dass die grössten erforderlichen Verschiebungen des Steuerzentrum 0 nach beiden Dimensionen seiner Axialebene möglich sind. 



   Gemäss Fig. 3 ist eine Anordnung getroffen, welche die Mitnahme des Steuerzentrum C ohne Benutzung eines besonderen Kuppelhebels gestattet. Hier ist eine der Gleitstangen, nämlich   G2,   mit dem Steuerzentrum C nicht gelenkig, sondern fest verbunden, und es wird über diese Stange durch Vermittlung der zugehörigen Schubstange J und des Schaufelhebels b2 die für das Steuerzentrum C erforderliche Drehbewegung vom Radkörper   A   aus erteilt. 



   Diese beiden Arten der Mitnahme des Steuerzentrum bringen es mit sich, dass die Bewegung des letzteren nicht mit konstanter, sondern mit schwankender Winkelgeschwindigkeit erfolgt.   Natürlich   ist es auch möglich, die Kupplung zwischen Radkörper und Steuerzentrum so auszubilden, dass beide Teile stets mit vollkommen gleicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen, doch würde hiedurch eine unnötigerweise verwickelte Bauart entstehen, deren Aufwand zu den praktischen Vorteilen in keinem Verhältnis steht. Praktisch ist mit diesen Kuppelvorriehtungen zwischen Radkörper und Steuerzentrum vollkommen auszukommen ; selbstverständlich ergeben sich hiebei gewisse Abweichungen der Antriebsteile untereinander je nach ihrer Lage zur Kuppelstange.

   Die Längen der Schubstangen J werden etwas voneinander verschieden, und die Gleitsteine H liegen nicht auf einem Kreis um die Achse des Radkörpers, wie dies bei einer exakten Kupplung auf konstante Winkelgeschwindigkeit der Fall sein würde. Die Abweichung der genannten Grössen untereinander sind jedoch rechnerisch und konstruktiv unschwer zu ermitteln, und es ergibt sich bei ihrer richtigen Bemessung eine so weitgehende Annäherung an die theoretisch exakten Verhältnisse, dass die letzteren praktisch fast vollkommen erreicht werden. 



   Durch diese Bauart werden die bereits in der Einleitung angedeuteten Vorteile erreicht, so in erster Linie, dass die Angriffspunkte der Schubstangen J am Steuerzentrum 0 alle in ein und derselben Ebene liegen können, so dass sowohl die geringste Bauhöhe als auch die günstigste Beanspruchung des Steuerzentrum selbst erreicht wird. Diese Antriebsanordnung hat jedoch auch noch weitere Vorzüge, die darauf hinauslaufen, dass man mit ihrer Hilfe die Bewegung und den Ausschlag der Schaufeln in einer Weise beeinflussen kann, wie dies mit den bisher bekannten mechanischen Steuervorrichtungen derartiger Schaufelräder nicht möglich war. 



   Bei den bisher bekannten Vorrichtungen war die Lenkerführung stets mit dem Steuerzentrum fest verbunden, und ein Endpunkt des Lenkers war mit dem   umlaufenden Radkörper gelenkig   verbunden. 



  Es war damit zwangläufig immer der Ausschlag der Schaufel proportional dem Ausschlag des Lenkers, und die Schaufel erreichte ihren grössten Ausschlag genau in demselben Zeitpunkt wie der Lenker. 



   Kinematische Untersuchungen des Bewegungsgesetzes ergeben, dass die beiden grössten Amplituden der Schaufel zeitlich um so rascher aufeinanderfolgen müssen, je grösser die Steigung des Schaufelrades gemacht werden soll. Die bisher bekannten Ausführungen verursachten daher Schwierigkeiten, wenn die   Schaufelräder   für grössere Steigungen ausgeführt werden sollten, weil das ganze Getriebe einschliesslich des Lenkers für sehr rasch aufeinanderfolgende grösste Amplituden ausgebildet werden musste, wobei grosse   Beschleunigungskräfte   und ungünstige Hebelverhältnisse unvermeidlich waren. 



   Bei der erfindungsgemässen Anordnung liegt die   Lenkerführung   drehbar am Radkörper fest, wodurch eine periodische Änderung   des Übersetzungsverhältnisses zwischen   den Winkelbewegungen der Stange G und des   Schaufelhebels'b2   auftritt, u. zw. in der Weise, dass die Stellungen der Schaufel bei grösstem Ausschlag zeitlich rascher aufeinanderfolgen als die der Stange G. 



   Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung dieser Verhältnisse. Die Änderung des Übersetzungsverhältnisses kommt dadurch zustande, dass die freie Länge   I   der Stange G sich periodisch so verändert, dass die Geschwindigkeit des Gelenkes gl in denjenigen Stellungen des Getriebes besonders gross wird, welche zeitlich zwischen den rasch aufeinanderfolgenden grössten Amplituden liegen. Diese Verhältnisse werden erreicht, wenn das Getriebe so ausgelegt wird, dass bei zentriseher Lage des steuernden Mittelteils die Länge der Stange G durch die Geradführung so geteilt wird, dass die Entfernung zwischen der Achse des inneren Gelenkes F und der   Lenkerführung H   die Hälfte bis ein Drittel der gesamten Stangenlänge beträgt. 



   Gegenüber der bisher üblichen Anordnung des mechanischen Schiffsantriebes, bei dem die Antriebsmaschine ein schnellaufender Motor mit waagrechter Welle ist, der über eine in der Längsrichtung des Schiffes liegende Wellenleitung mit dem Propeller mit stehender Achse verbunden ist, und die Welle - zumeist über ein   Stirnräderpaar-ein konisches Ritzel   treibt, das in einen mit dem   Propellerlaufrad   verbundenen Zahnkranz eingreift, bietet die erfindungsgemässe Anordnung für elektrischen Antrieb besondere Vorteile. Auch für unmittelbar elektrischen Antrieb des Schaufelrades bringt die Erfindung ihren Vorteil voll zur Geltung. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur Bewegung der drehbaren Schaufeln an Schaufelrädern, deren Schaufelachsen zur Radachse ganz oder annähernd parallel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem bei der Schaufelsteigung Null zentrisch liegenden, jedoch exzentrisch einstellbaren und mit dem Schaufelrad (A) <Desc/Clms Page number 3> umlaufenden Teil (0) für jede Schaufel je eine Gleitstange (G) gelenkig verbunden ist, die mit einer Lenkerführung (H) versehen ist, deren Drehpunkt auf dem Rad (A) festliegt und von der die Winkelbewegung der Schaufeln (B) abgeleitet ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkerführung (H) zwischen den beiden Drehpunkten (F, gl) der Gleitstange (/liegt, an denen diese einerseits mit dem steuernden Mittelteil (0) und anderseits über eine Schubstange (J) mit der Schaufel (B) verbunden ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei zentrischer Lage des steuernden Mi, ttelteiles (0) die Länge der Gleitstange (G) durch die Geradführung (H) so geteilt wird, dass die Entfernung zwischen der Achse des inneren Gelenkes (F) und der Lenkerführung (H) die Hälfte bis ein Drittel der gesamten Stangenlänge beträgt.

   4. Vorrichtung nach Anspruch l, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Mitnahme des Mittelteiles (0) durch den umlaufenden Radkörper eine der Gleitstangen (G) dient, die fest mit dem Mittelteil (0) verbunden ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Mitnahme des Mittelteiles (C) durch den umlaufenden Radkörper (A) ein Kupplungshebel (K) dient, der fest mit dem Mittelteil (0) verbunden ist und vom Radkörper (A) aus durch eine Kulissenverbindung (kl) mitgenommen wird.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (0) vom Radkörper (A) über eine besondere Kupplung (K, kl) angetrieben wird, die so ausgebildet ist, dass der Mittelteil (0) mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umläuft. EMI3.1