DE4140881A1 - Wasserstrahlantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlantrieb mit einem Stator und einem Rotor, die von einem einen Ein­ lauf und eine Austrittsdüse aufweisenden Gehäuse umfaßt sind, in dem die den Rotor tragende Rotorwelle mittels stromauf- und stromab angeordneten Wellenlagern drehbar gelagert ist.

Bekanntlich werden Strahlantriebe, ebenso wie die be­ kannten Schraubenantriebe, als vollständige Antriebs­ einheiten hergestellt und von bootsbauenden Werften be­ zogen und dort mit den fertigen Bootskörpern verbunden. Hierzu sind geeignete Öffnungen in dem Bootsspiegel an­ zubringen. Bei der Verwendung von Strahlantrieben ist u. a. auch noch der Bootsboden derart auszubilden, daß der Einlaufkanal Raum für seine Anordnung findet.

Hierzu durchstößt, wie z. B. die DE 21 52 308 zeigt, das stromaufliegende Wellenlager die als Teil des Einlauf­ kanals ausgebildete Bootswand des mit dem Strahlantrieb zu verbindenden Bootes, während das stromabliegende Wellenlager in einer Nabe des dem Rotor nachgeordneten Teil des Gehäuses des Strahlantriebes bildenden Stators angeordnet ist.

Gemäß der FR 13 35 579 ist die Ausbildung des Strahlan­ triebes derart, daß der Einlaufkanal außerhalb des Bootskörpers liegt, so daß lediglich Öffnungen für die Welle des Antriebsaggregates in dem Bootsspiegel des Bootskörpers vorzusehen sind.

Um solche Montagearbeiten auch von Bootsbauern fachge­ recht und kostengünstig durchführen zu können, besteht die Forderung nach einer solchen Ausbildung der An­ triebsaggregate, daß diese einfach und sicher mit dem Bootskörper zu verbinden sowie notwendige Justier- und Einstellvorgänge, die insbesondere die angetriebene Ro­ torwelle betreffen, ohne großen technischen Aufwand je­ derzeit reproduzierbar durchzuführen sind. Dies gilt insbesondere auch für solche Bootskörper, die als Schlauchboote ausgebildet sind, da dort auch technische Laien mit der Montage solcher Strahlantriebe befaßt sind.

Bekanntlich weisen Wasserstrahlantriebe ein sogenannte Pumpe mit einem Stator und einem Rotor zur Beschleuni­ gung und zum Ausstoßen des für die Vortriebserzeugung benötigten Wassers auf. Bei solchen Antrieben besteht die Forderung der genauen Spalteinstellung zwischen dem konischen Gehäuse bzw. Stator und dem Rotor, um die sogenannten Spaltverluste möglichst klein zu halten. Die einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen von Gehäuse bzw. Stator und Rotorschaufel können zylin­ drisch und/oder konisch ausgebildet sein. Nach längerem Betrieb solcher Pumpen ist es ferner vorteilhaft, wenn die Einstellung zwischen Stator und Rotor bzw. in bezug auf das Gehäuse nachzustellbar ausgebildet ist.

Diese Ein- bzw. Nachstellung erfolgte bisher durch Di­ stanzscheiben, beispielsweiss zwischen einem Anschlag auf der Rotorwelle und den auf die Rotorwelle aufge­ schobenen Rotor, um den anzutreibenden Rotor gegenüber dem Gehäuse bzw. dem feststehenden Stator einstellen zu können. Nach Einfügen dieser Distanzscheiben war die, mittels zweier Drehlager im Pumpengehäuse gelagerte Ro­ torwelle in diesen Drehlagern in ihrer axialen Einstel­ lung unveränderbar definiert.

Eine Justage des Rotors in bezug auf das konische Ge­ häuse mittels Distanzscheiben ist aufwendig und schwie­ rig und erfordert besondere Kenntnisse, insbesondere ist aber das vorstehend erwähnte Nachjustieren der Ro­ torwelle zeit- und arbeitsaufwendig, da dann das Pum­ pengehäuse mit der daran angebrachten Strahlsteuerung weitgehend demontiert werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die be­ kannten Wasserstrahlantriebe zu verbessern und so aus­ zubilden, daß eine einfache Montage und Justage der Ro­ torwelle möglich wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Rotorwelle lagernden Wellenlager eine über ein außenliegendes Stellglied einstellbare axiale Verschie­ bung der Rotorwelle ermöglichende Ausbildung aufweisen.

Hierzu ist der Rotorwelle als Drehmoment übertragendes Mittel eine Riemenscheibe zugeordnet, die auf der Ro­ torwelle frei drehbar und über eine eine axiale Bewe­ gung der Rotorwelle ermöglichende Zahnkupplung mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die mit der Rotorwelle formschlüssig verbundene Zahnkupplung in einem mit der Riemenscheibe fest verbundenen Montage­ flansch angeordnet und ist der Montageflansch mit einer Abdeckhaube fest verbunden, die von einem feststellba­ ren Einstellglied zentrisch durchsetzt ist, über das die Rotorwelle in bezug auf die Riemenscheibe axial verschiebbar ist, wobei die Riemenscheibe mittels Ku­ gellagern auf einer von der Rotorwelle zentrisch durch­ setzten Lagerhülse drehbeweglich, aber axial un­ verschiebbar gelagert ist, die auf der Lagerhülse mit­ tels Sprengringen axial fixiert sind, und wobei die Lagerhülse an ihrem freien Ende einen Lagerflansch auf­ weist zwecks lösbarer Verbindung mit dem Bootsspiegel eines Wasserfahrzeuges.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung von Rotorwelle und deren Drehmoment übertragende Glieder als Riemen­ scheibe wird sowohl ein einfacher Aufbau der An­ triebseinheit und deren Justage erreicht. Ferner ermög­ licht die erfindungsgemäße Lagerung der Antriebs- oder Rotorwelle in gewissen Grenzen einen Achsversatz zwi­ schen antriebsseitigem und abtriebsseitigem Lager, was sich auf die Montage und den Betrieb, insbesondere bei quasi starren Wasserfahrzeugen, wie Schlauchbooten, außerordentlich günstig auswirkt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Was­ serfahrzeug in Form eines Schlauchbootes mit einem Wasserstrahlantrieb, und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Antriebswelle im Schnitt.

Eine im nachfolgenden auch als Rotorwelle bezeichnete Antriebswelle 10 - siehe Fig. 2 - durchsetzt eine La­ gerhülse 11 frei drehbar und hin- und herverschiebbar mit Achsspiel, die einen Lagerflansch 14 aufweist, über den die Lagerhülse am Bootsspiegel 15 oder an einer stirnseitigen, nicht dargestellten Montageplatte des Wasserstrahlantriebes eines Wasserfahrzeuge starr be­ festigt ist. Die Lagerhülse 11 ist Teil einer noch zu beschreibenden Kraftübertragungsvorrichtung K für die Antriebswelle 10.

Das Wasserfahrzeug kann als Boot oder Yacht oder auch - wie in Fig. 1 dargestellt - als Schlauchboot SB aus­ gebildet sein, wobei im letzteren Falle der Bootsspie­ gel 15 aus Holz oder Metall gefertigt ist.

Dem Wasserfahrzeug SB ist ein an sich bekannter Wasser­ strahlantrieb ST zugeordnet, von dem in der Fig. 2 le­ diglich das Gehäuse, bestehend aus den miteinander ver­ schraubten Gehäuseschalen 18 und 19, sowie die davon umfaßte Pumpe P dargestellt sind. Die Pumpe P umfaßt unter anderem einen der Antriebswelle zugeordneten Ro­ tor 20 und einen Stator 21, der mit der Gehäuseschale 19 starr verbunden ist. Das eine freie Ende 23 der An­ triebswelle 10 ist in gewissem Ausmaß hin- und herver­ schieblich in einem Schwenklager 24 drehbar gelagert, das in einer Lageröffnung 25 des Stators 21 angeordnet ist, während das andere Ende der Antriebswelle in der Kraftübertragungsvorrichtung drehbar gelagert ist. Der Rotor 20 mit seiner Nabe 30 ist mit der Antriebswelle 10 drehfest verbunden.

Das über einen hier nicht dargestellten Einlauf des Wasserstrahlantriebs eintretende Wasser wird von der Pumpe P beschleunigt und tritt über einen hier eben­ falls nicht dargestellten Austrittskanal mit einer in aller Regel steuerbar ausgebildeten Düse aus und er­ zeugt dadurch den gewünschten Vortrieb für das Wasser­ fahrzeug.

Der Antrieb der Pumpe erfolgt über die Kraftübertra­ gungsvorrichtung K, die eine dem Antrieb der Antriebs­ welle 10 dienende Riemenscheibe 40 mit kreisringförmi­ gem Querschnitt aufweist. Der Riemenscheibe ist über ein Zahnriemen ein hier nicht dargestellter Motor, z. B. ein Benzin- oder Dieselmotor, zugeordnet.

Über zwei durch einen Distanzring 64 im Abstand vonein­ ander angeordnete, an einem Bund 38 der Riemenscheibe 40 sich abstützende Kugellager 42 und 43 ist die Rie­ menscheibe auf dem Außenmantel der Lagerhülse 11 dreh­ bar gelagert, wobei die Kugellager über sogenannte Sprengringe 65 und 66 auf dem Außenmantel der Lagerhül­ se 11 axial fixiert sind.

Mit der abgewandten Stirnseite 39 der Riemenscheibe 40 ist ein im Querschnitt im wesentlichen L-förmiger Mon­ tageflansch 45 fest, aber lösbar verbunden, der mit einem Bund 46 auf der Innenmantelfläche der Riemen­ scheibe aufliegt und mit einer Stirnfläche 47 an der Stirnseite der Riemenscheibe anliegt. Mit einer gegen­ überliegenden Stirnfläche 48 des Montageflansches ist die Stirnseite 49 einer im Querschnitt im wesentlichen trichterförmigen Kupplungshaube 50 fest, aber lösbar verbunden und umfaßt einen Fortsatz 37 des Montageflan­ sches 45.

Der Montageflansch 45 weist ferner in einer zentrischen Öffnung 51 das eine Teil 53 einer Zahnkupplung 55 auf, dessen anderes Teil 56 auf dem zugewandten Ende der An­ triebswelle 10 verkeilt ist.

Auf diese Weise ist die Antriebswelle 10 drehfest, aber axial in Pfeilrichtung 58 in bezug auf die Riemen­ scheibe verschiebbar mit dem Montageflansch 45 und da­ mit mit der Riemenscheibe 40 verbunden, bei deren An­ trieb der Montageflansch und die Kupplungshaube und da­ mit auch die Antriebswelle gleichsinnig umlaufen.

Die Kupplungshaube 50 ist zentrisch in axialer Richtung von einem Einstellglied in Form einer Einstellschraube 60 durchsetzt, die über eine Gewindeverbindung 61 eben­ falls in Pfeilrichtung 58 verstellbar ist. Die jewei­ lige Einstellage ist mittels einer Kontermutter 62 feststellbar. Die Stirnseite 63 der Einstellschraube 60 liegt an der ballig ausgebildeten Stirnseite 12 der An­ triebswelle 10 an.

Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, ist die Antriebs­ welle 10 zweifach gelagert, nämlich an ihrem einen Ende 23 mittels des Schwenk-Gleitlagers 24 und an dem abge­ wandten Ende mittels der Kraftübertragungsvorrichtung K, die die auf der Lagerhülse 11 angeordneten Kugella­ ger 42 und 43 umfaßt, wobei beide Lagerungen in gewis­ sen Grenzen eine Verschiebung der Antriebswelle 10 in Pfeilrichtung 58 erlauben. über den Montageflansch 45, der einerseits mit der Riemenscheibe 40 und anderer­ seits mit der Kupplungshaube 50 über die Schrauben 41 fest verbunden ist, und der über die Zahnkupplung 55 mit der Antriebswelle 10 drehfest verbunden ist, wird die auf die Riemenscheibe 40 übertragene Antriebsbewe­ gung über diese Zahnkupplung der Antriebswelle 10 und damit dem Rotor 20 der Pumpe P aufgezwungen.

Über die Einstellschraube 60 kann die Antriebswelle 10 und damit der Rotor 20 in bezug auf den Stator 21 bzw. das Gehäuse axial verstellt bzw. eingestellt, d. h. ju­ stiert werden. Da die Kupplungshaube 50 infolge der Schrauben 41 fest mit der Riemenscheibe 40 verbunden ist, läuft die Einstellschraube 60 synchron mit der Riemenscheibe 40 und damit mit der Antriebswelle 10 um, so daß zwischen den einander zugewandten Stirnseiten von Einstellschraube 60 und Antriebswelle 10 keine Re­ lativbewegung stattfinden kann. Da die Einstellschraube 60 in bezug auf den Bootsspiegel 15 in das Innere des Wasserfahrzeuges weist, kann von dort aus, und zwar ohne Demontage der Kraftübertragungsvorrichtung oder des Gehäuses, die Antriebswelle 10 und damit der Rotor 20 gegenüber dem Stator 21 bzw. dem Gehäuse justiert werden.

Wird als Zahnkupplung eine Bogen-Zahn-Kupplung, z. B. als Bowex-Kupplung bekannt, verwendet, so ist in gewis­ sen Grenzen auch an der Lagerstelle K ein Verschwenken der Antriebswelle 10 möglich. Auf diese Weise lassen sich Versetzungen zwischen den Lagerstellen K und 24 sicher beherrschen und führen nicht zu Betriebsstörun­ gen.

Claims (8)

1. Wasserstrahlantrieb mit einem Stator und einem Rotor, die von einem einen Einlauf und eines Austritts­ düse aufweisenden Gehäuse umfaßt sind, in dem die den Rotor tragende Rotorwelle mittels stromauf und stromab angeordneten Wellenlagern drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rotorwelle (Antriebswelle 10) lagernden Wellenlager (24, K) eine über ein außen­ liegendes Stellglied (60) einstellbare axiale Verschiebung (Pfeilrichtung 58) der Rotorwelle (10) ermöglichende Ausbildung aufweisen.

2. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rotorwelle (Antriebswelle 10) als drehmomentübertragendes Mittel eine Riemenscheibe (40) zugeordnet ist, die auf der Rotorwelle (10) frei dreh­ bar (Lagerhülse 11) und über eine axiale Bewegung (Pfeilrichtung 58) der Rotorwelle ermöglichende Zahn­ kupplung (55) mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist.

3. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Rotorwelle (10) formschlüssig verbundene Zahnkupplung (55) in einem mit der Riemenscheibe (40) fest verbundenen Montageflansch (45) angeordnet ist, und daß der Montageflansch mit einer Abdeckhaube (60) fest verbunden ist, die von ei­ nem feststellbaren (Kontermutter 62) Einstellglied (Stellschraube 60) zentrisch durchsetzt ist, über das die Rotorwelle (10) in bezug auf die Riemenscheibe (40) axial (Pfeilrichtung 58) verschiebbar ist.

4. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (40) mit­ tels Kugellagern (42, 43) auf einer von der Rotorwelle (10) mit Achsspiel zentrisch durchsetzten Lagerhülse (11) drehbeweglich, aber axial unverschiebbar gelagert ist, die auf der Lagerhülse (11) mittels Sprengringen (45, 46) axial fixiert sind, und daß die Lagerhülse (11) an ihrem freien Ende einen Lagerflansch (14) auf­ weist zwecks lösbarer Verbindung mit dem bootsfesten Teil (15) eines Wasserfahrzeuges.

5. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Montageflansch (45) im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und an seiner einen Stirnseite einen mit der Innenman­ telfläche der Riemenscheibe (40) korrespondierenden Bund (46) und auf der abgewandten Stirnseite einen Fortsatz (37) aufweist, der von einer Paßfläche (61) einer Kupplungshaube (60) umfaßt ist, die mit ihrer ba­ sisseitigen Stirnseite mit einer Paßfläche (48) des Montageflansches korrespondiert, und daß Montageflansch (45) und Kupplungshaube (60) mittels Schrauben (41) mit der einen Stirnseite der Riemenscheibe (40) fest ver­ bunden sind.

6. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Montageflansch (45) in einer stirnseitigen Öffnung (51) die Zahnkupplung (55) trägt, deren eines Kupplungsteil (56) mit der Rotor­ welle (10) drehfest verkeilt ist.

7. Wasserstrahlantrieb nach den Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewandte Ende (23) der Rotorwelle (10) mittels eines Schwenklagers (24) drehbar und hin- und herbeweglich (Pfeilrichtung 58) gelagert ist, das in einer Lageröffnung (25) des Lager­ körpers (26) des Stators (21) angeordnet ist.

8. Wasserstrahlantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zahnkupplung (55) eine Bogen- Zahn-Kupplung verwendet ist.