ES2351397T3 - PROPULSION DRIVER DRIVING UNIT FOR A WATER JET. - Google Patents

Abstract

Una unidad de propulsión de agua de masa elevada a baja presión que incluye un impulsor de aguas arriba (4) y un impulsor de aguas abajo (5), un alojamiento de la bomba (2), una entrada de agua (1) para comunicarse con el impulsor de aguas arriba (4) y una salida (3) para comunicarse con el impulsor de aguas abajo (5), estando montados los dichos impulsores (4, 5) en y, en uso, accionados por unos ejes (6, 6a) de manera que sean coaxiales unos con otros, dentro del alojamiento de la bomba (2); dichos impulsores (4, 5) están separados y se adaptan para ser girados dentro del alojamiento de la bomba (2) en direcciones opuestas, y en la que cada impulsor (4, 5) incluye una serie de palas del impulsor que se extienden radialmente desde un buje central, y las palas del impulsor de aguas arriba (4) son de paso opuesto a las palas del impulsor de aguas abajo (5), caracterizada porque, uno de los impulsores (4, 5) se dispone para transmitir menos energía al agua que el otro impulsor (4,5); y en la que el área transversal de la salida (3) es tal que en uso presenta una impedancia mínima al flujo de agua a través de la misma, dicha unidad de propulsión de agua no incluye entradas de aire entre los impulsores (4, 5).A high pressure low mass water propulsion unit that includes an upstream impeller (4) and a downstream impeller (5), a pump housing (2), a water inlet (1) to communicate with the upstream impeller (4) and an outlet (3) to communicate with the downstream impeller (5), said impellers (4, 5) being mounted in and, in use, driven by axes (6, 6a) so that they are coaxial with each other, inside the pump housing (2); said impellers (4, 5) are separated and adapted to be rotated inside the pump housing (2) in opposite directions, and in which each impeller (4, 5) includes a series of radially extending impeller blades from a central hub, and the upstream impeller blades (4) are of opposite pitch to the downstream impeller blades (5), characterized in that, one of the impellers (4, 5) is arranged to transmit less energy to water than the other impeller (4,5); and in which the cross-sectional area of the outlet (3) is such that in use it has a minimum impedance to the flow of water through it, said water propulsion unit does not include air inlets between the impellers (4, 5 ).

Description

CAMPO DE LA INVENCIÓN FIELD OF THE INVENTION

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Esta invención se refiere en general a un aparato de propulsión por chorro de agua para la propulsión de barcos y otras embarcaciones y también a unas bombas fijas y a la generación hidroeléctrica, y más concretamente a una unidad de propulsión de agua de acuerdo con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1. This invention relates generally to a water jet propulsion apparatus for the propulsion of ships and other vessels and also to fixed pumps and hydroelectric generation, and more specifically to a water propulsion unit according to the characteristics of the preamble of independent claim 1.

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ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

Un dispositivo de propulsión por chorro de agua opera utilizando las fuerzas de reacción resultantes de impulsar una masa en una dirección creando así una fuerza igual y opuesta en la otra dirección. 15 A water jet propulsion device operates using the reaction forces resulting from driving a mass in one direction thus creating an equal and opposite force in the other direction. fifteen

Un chorro de alta presión produce su empuje básicamente en la sección de la boquilla en la parte posterior del dispositivo. Los impulsores que producen el empuje tienen un paso fino de manera que sean capaces de desarrollar una carga de presión, que a su vez cree un gran cambio en la velocidad a medida que el agua es forzada a través de una salida que se reduce rápidamente. La velocidad del agua por delante de la sección de 20 la boquilla en un chorro de agua que opera por encima de la línea de agua, no es la misma que la velocidad del agua del barco o embarcación. La velocidad del agua en la sección del impulsor y la toma está por debajo de la velocidad del barco, y así el cambio de velocidad se calcula a partir del cambio neto de la velocidad desde la toma hasta la salida de la boquilla, teniendo lugar el mayor cambio en esta última. 25 A high pressure jet produces its thrust basically in the nozzle section on the back of the device. The impellers that produce the thrust have a fine pitch so that they are capable of developing a pressure load, which in turn creates a great change in velocity as water is forced through an outlet that is rapidly reduced. The water velocity ahead of the section of the nozzle in a water jet operating above the water line is not the same as the water velocity of the boat or vessel. The speed of the water in the section of the impeller and the intake is below the speed of the boat, and thus the change of speed is calculated from the net change of the speed from the intake to the exit of the nozzle, taking place the biggest change in the latter. 25

Otra forma de aparato de propulsión por chorro de agua consiste en una unidad que envía una masa considerable de agua a través de una boquilla de salida pero a una presión comparativamente baja. Tales dispositivos son conocidos comúnmente como unidad de masa elevada a baja presión. Another form of water jet propulsion apparatus consists of a unit that sends a considerable mass of water through an outlet nozzle but at a comparatively low pressure. Such devices are commonly known as high pressure low mass unit.

Los sistemas de propulsión por chorro de agua tienen unos atributos 30 específicos para la característica referente al diseño de la unidad. Se sabe que los sistemas de propulsión por chorro de alta presión son especialmente eficaces operando en aguas poco profundas. Los defectos de un sistema de propulsión a chorro de alta presión sin embargo, se refieren generalmente a su operación a velocidad de lenta a media. Un chorro de agua requiere alta presión a fin de crear un cambio de velocidad en la sección de la 35 boquilla suficiente para producir un empuje utilizable. Para lograr esto, los sistemas Water jet propulsion systems have specific attributes for the characteristic related to the design of the unit. It is known that high pressure jet propulsion systems are especially effective operating in shallow water. The defects of a high pressure jet propulsion system, however, generally refer to its operation at slow to medium speed. A water jet requires high pressure in order to create a speed change in the section of the nozzle sufficient to produce a usable thrust. To achieve this, the systems

conocidos emplean un impulsor o impulsores inductores de presión de paso fino, a menudo seguido por una o varias secciones del estator y a continuación una boquilla de reducción. Los impulsores de paso fino van desde aproximadamente 11-20 grados, y por lo tanto tienen un coeficiente de avance reducido (relación entre la velocidad del barco y la velocidad periférica del impulsor). A revoluciones de impulsor lentas, desarrollan un 5 empuje relativamente bajo. known employ a fine pitch pressure inductor or impellers, often followed by one or more stator sections and then a reduction nozzle. Thin pitch impellers range from approximately 11-20 degrees, and therefore have a reduced forward coefficient (ratio between ship speed and peripheral impeller speed). At slow impeller revolutions, they develop a relatively low thrust.

Un sistema de propulsión por chorro de agua tiene una velocidad de agua notablemente reducida por delante de la sección de la boquilla. El agua difunde en una sección de toma en frente del impulsor de aguas arriba, y a mediada que lo hace, se ralentiza. Esta ralentización del agua a medida que pasa por el cuerpo de la bomba reduce 10 las pérdidas por fricción. Los estatores (álabes supresores de turbulencias en el agua, situados aguas abajo de los impulsores) también representan un potencial para las pérdidas por fricción inaceptables si la velocidad del agua aguas arriba de los mismos se eleva demasiado. El uso de impulsores de coeficiente de avance bajo mantiene la velocidad baja, pero permite que se produzca una presión muy alta en la sección de la 15 boquilla. Aquí es donde tiene lugar el mayor cambio en la velocidad resultando en un empuje utilizable. Esto obliga a un sistema de chorro de alta presión a tener una configuración donde una masa relativamente baja de agua se acelera a velocidades muy altas en una sección de la boquilla, situada aguas abajo de todas estas estructuras. A water jet propulsion system has a markedly reduced water velocity ahead of the nozzle section. Water diffuses in an intake section in front of the upstream impeller, and as it does, it slows down. This water slowdown as it passes through the pump body reduces friction losses by 10. The stators (water turbulence suppressing blades, located downstream of the impellers) also represent a potential for unacceptable friction losses if the water velocity upstream of them is too high. The use of low feed coefficient impellers keeps the speed low, but allows a very high pressure to occur in the nozzle section. This is where the greatest change in speed takes place resulting in a usable thrust. This forces a high pressure jet system to have a configuration where a relatively low mass of water accelerates at very high speeds in a section of the nozzle, located downstream of all these structures.

Para un usuario que requiera tanto una velocidad del barco buena, así como 20 un control de velocidad lenta a revoluciones del motor bajas, el chorro de alta presión tiene limitaciones, ya que expulsa una masa relativamente baja de agua a una velocidad de penacho lenta. Donde se requieren bajas velocidades del impulsor y altos empuje del propulsor, el chorro de alta velocidad no es un buen sustituto para un sistema de hélice. For a user who requires both a good boat speed, as well as a slow speed control at low engine revolutions, the high pressure jet has limitations, since it expels a relatively low mass of water at a slow plume speed. Where low impeller speeds and high thrust of the propeller are required, the high speed jet is not a good substitute for a propeller system.

Por lo tanto se ha dirigido un desarrollo considerable hacia la mejora de la 25 eficacia de las unidades de propulsión por chorro de agua y en particular para proporcionar una unidad de propulsión que pueda actuar como un dispositivo de masa baja a alta presión y un dispositivo de masa elevada a baja presión efectivo. Therefore, considerable development has been directed towards the improvement of the efficiency of the water jet propulsion units and in particular to provide a propulsion unit that can act as a low pressure high mass device and a high pressure device. High mass at low effective pressure.

TÉCNICA ANTERIOR 30 PREVIOUS TECHNIQUE 30

Un sistema de propulsión a chorro de alta presión se describe en la patente U.S. 3044260 (Hamilton). El sistema de Hamilton se caracteriza por unos impulsores que tienen un coeficiente de avance bajo. Un área en sección transversal de la boquilla que se reduce en gran medida resulta en un cambio muy grande en la velocidad del agua, y así se 35 produce el empuje. A high pressure jet propulsion system is described in U.S. Pat. 3044260 (Hamilton). The Hamilton system is characterized by impellers that have a low feed rate. A cross-sectional area of the nozzle that is greatly reduced results in a very large change in water velocity, and thus thrust occurs.

Otras formas de bombas de alta presión se han descrito en la patente U.S. 3.269.111 (Brill) y 3.561.392 (Baez). Other forms of high pressure pumps have been described in U.S. Pat. 3,269,111 (Brill) and 3,561,392 (Baez).

Una variedad de boquillas de descarga ajustables han sido descritas por ejemplo en la patente US 5.658.176, (Jordan) que muestra un dispositivo de control de la presión de la boquilla diseñado para optimizar la presión en una bomba de alta presión. 5 Jordan no define las condiciones necesarias para una eficacia óptima en una bomba de baja presión, se refiere a los "medios de bombeo que por la fuerza envían el agua a través de la boquilla impulsando así la nave..." (Columna 1 líneas 14-17). Esto se refiere claramente al empuje que se genera en la sección de la boquilla. La inclusión de una sección de estator también impide que este dispositivo sea una bomba de baja presión. 10 A variety of adjustable discharge nozzles have been described for example in US Patent 5,658,176, (Jordan) which shows a nozzle pressure control device designed to optimize the pressure in a high pressure pump. 5 Jordan does not define the necessary conditions for optimum efficiency in a low pressure pump, it refers to the "pumping means that forcibly send water through the nozzle thus driving the ship ..." (Column 1 lines 14-17). This clearly refers to the thrust that is generated in the nozzle section. The inclusion of a stator section also prevents this device from being a low pressure pump. 10

La patente U.S. 6.293.836 (Blanchard) describe una boquilla ajustable para una bomba de alta presión. En las líneas 27-29 de la columna 1 hay una referencia a que la presión se desarrolla en la boquilla, donde se dice: "una apertura menor también es deseable para la maniobra de baja velocidad, ya que resultaría en una mayor velocidad del flujo de agua saliente a unas rpm de motor bajas". 15 U.S. Patent 6,293,836 (Blanchard) describes an adjustable nozzle for a high pressure pump. In lines 27-29 of column 1 there is a reference that the pressure develops in the nozzle, where it is said: "a smaller opening is also desirable for the low speed maneuver, since it would result in a higher flow velocity of outgoing water at low engine rpm. " fifteen

Ha habido un intento anterior para superar las limitaciones de los chorros de agua de alta presión. Las patentes US 5.634.832 (Davies) y 6.193.569 (Davies) describen un chorro de agua por encima de la línea de flotación que opera a bajas presiones. A diferencia de los chorros de presión tradicionales, donde el empuje se desarrolla en la sección de la boquilla, un chorro de baja presión produce un cambio en la velocidad 20 predominantemente a través de sus palas del impulsor. Utilizando las velocidades de toma de agua muy bajas por adelante de los impulsores, pueden lograrse grandes ganancias en la eficacia. A fin de estar en su punto de máxima eficacia, las contrapresiones de la bomba deben mantenerse tan bajas como sea posible, para permitir la mínima impedancia del agua acelerada a medida que abandona el impulsor de aguas abajo. Por lo tanto un 25 dispositivo de presión baja de este tipo no utiliza una salida estrechada para la boquilla que está en contraposición a la manera en que opera la sección de la boquilla de un chorro de alta presión. There has been an earlier attempt to overcome the limitations of high pressure water jets. US Patents 5,634,832 (Davies) and 6,193,569 (Davies) describe a water jet above the waterline operating at low pressures. Unlike traditional pressure jets, where the thrust develops in the nozzle section, a low pressure jet produces a change in velocity 20 predominantly through its impeller blades. Using very low water intake speeds ahead of the impellers, great efficiency gains can be achieved. In order to be at its peak of efficiency, the back pressure of the pump should be kept as low as possible, to allow the minimum impedance of the accelerated water as it leaves the impeller downstream. Therefore, such a low pressure device does not use a narrowed outlet for the nozzle that is in contrast to the way the nozzle section of a high pressure jet operates.

Los impulsores contrarrotatorios también proporcionan un flujo recto o lineal a la salida, eliminando así la necesidad de estatores. Esto también significa que una vez 30 que el agua se ha acelerado a su velocidad terminal, no debería haber estructuras presentes que ralenticen la velocidad del agua. Una configuración de una estructura submarina se describe en la patente US 5.846.103 (Vamey et al.) que muestra una configuración de una bomba de chorro que está suspendida por debajo del barco, de manera que la toma está sometida a las velocidades de agua de la velocidad del barco. 35 DE 3942672 se refiere a una bomba de chorro de masa baja a alta presión con una sección Counter-rotating impellers also provide a straight or linear flow to the outlet, thus eliminating the need for stators. This also means that once the water has accelerated to its terminal velocity, there should be no structures present that slow the water velocity. A configuration of an underwater structure is described in US Patent 5,846,103 (Vamey et al.) Which shows a configuration of a jet pump that is suspended below the ship, so that the intake is subjected to water velocities. of the speed of the ship. 35 DE 3942672 refers to a low pressure high mass jet pump with a section

de la boquilla de chorro y dos impulsores. Cada impulsor puede ser accionado en direcciones opuestas o en la misma a velocidades diferentes o iguales utilizando una caja de engranajes situada en el centro. El objetivo es producir un chorro con flujo irrotacional, la boquilla le impide operar como dispositivo de masa elevada a baja presión, y el empuje se produce en la sección de la boquilla. 5 of the jet nozzle and two impellers. Each impeller can be driven in opposite directions or in it at different or equal speeds using a gearbox located in the center. The objective is to produce a jet with irrotational flow, the nozzle prevents it from operating as a high mass device at low pressure, and the thrust occurs in the nozzle section. 5

WO 98/47760 describe un método para accionar dos impulsores en unos engranajes de anillo con un eje único accionando los impulsores de esta manera se evita el eje a través de la sección central del alojamiento de la bomba. El dispositivo mostrado es un dispositivo de masa baja a alta presión con una boquilla. WO 98/47760 describes a method for driving two impellers in a ring gears with a single shaft by driving the impellers in this way the shaft is avoided through the central section of the pump housing. The device shown is a low pressure high mass device with a nozzle.

WO 94/08845 muestra un dispositivo descrito como de masa elevada a baja 10 presión, y define el intervalo como (0-40 psi). El dispositivo funcionará de hecho fuera de este intervalo y el requisito de una boquilla con un dispositivo de estrangulación sugiere en realidad una bomba de chorro de masa baja a alta presión que opere en un intervalo extenso más que un verdadero dispositivo de masa elevada a baja presión. La necesidad de una boquilla reduce la eficacia, y la obliga a operar como un dispositivo de mayor 15 presión. WO 94/08845 shows a device described as high mass at low pressure, and defines the range as (0-40 psi). The device will in fact operate outside this range and the requirement of a nozzle with a throttle device actually suggests a low pressure, high pressure jet pump operating over an extended range rather than a true low pressure high mass device. . The need for a nozzle reduces efficiency, and forces it to operate as a device of greater pressure.

WO 00/38980 describe una masa elevada a baja presión operando entre 0 ~ 40 psi y una masa baja a alta presión de hasta 100 psi. El dispositivo incluye una boquilla entre etapas que incrementa la presión bajo la cual opera el impulsor de aguas arriba. Este dispositivo es la combinación de una bomba de chorro de alta presión de una 20 sola etapa y una hélice que opera a presión atmosférica. Para garantizar que el impulsor de aguas abajo opera a presión atmosférica se incluyen unas entradas de aire, lo que aumenta la complejidad del dispositivo. El requisito de unas entradas de aire para operar el impulsor de aguas abajo en condiciones atmosféricas es probable que aumente la erosión en el impulsor de aguas abajo. Este dispositivo sufre las pérdidas de una unidad 25 de alta presión pero tiene una presión de penacho más baja, no es un dispositivo de masa elevada a baja presión, sólo se basa en los principios de masa elevada, baja presión y configuración estrangulada. WO 00/38980 describes a high mass at low pressure operating between 0 ~ 40 psi and a low mass at high pressure of up to 100 psi. The device includes a nozzle between stages that increases the pressure under which the upstream impeller operates. This device is the combination of a single stage high pressure jet pump and a propeller operating at atmospheric pressure. To ensure that the downstream impeller operates at atmospheric pressure, air intakes are included, which increases the complexity of the device. The requirement of air inlets to operate the downstream impeller in atmospheric conditions is likely to increase erosion in the downstream impeller. This device suffers the losses of a high pressure unit 25 but has a lower plume pressure, it is not a high mass device at low pressure, it is only based on the principles of high mass, low pressure and strangulated configuration.

Los impulsores para un chorro de baja presión idealmente deberían diseñarse para tener un coeficiente de avance relativamente alto y esto requiere impulsores de paso 30 grande. Asimismo, el cuerpo de la bomba no debería crear arrastre o fricción como resultado de estar expuesta al agua de movimiento rápido debajo del barco. The impellers for a low pressure jet should ideally be designed to have a relatively high feed rate and this requires large pitch impellers. Also, the pump body should not create drag or friction as a result of being exposed to fast moving water under the boat.

La técnica anterior anteriormente indicada y la tecnología conocida en este campo muestran que para que un chorro de baja presión/masa elevada opere de manera eficaz, debe tenerse en cuenta un parámetro fundamental a medida que aumentan las 35 The prior art indicated above and the technology known in this field show that in order for a low pressure / high mass jet to operate effectively, a fundamental parameter must be taken into account as the 35

revoluciones del impulsor, y aumenta el cambio en la velocidad a través de las palas del impulsor. impeller revolutions, and the change in speed increases through the impeller blades.

En una bomba de masa elevada a baja presión, el aire que está siendo arrastrado de vuelta a la bomba por la caída de las presiones desarrollada sobre los impulsores y en la toma, induce ventilación, similar a una hélice que opera cerca de la 5 superficie del agua. Para combatir esta situación puede colocarse un dispositivo anti-ventilación ajustable a la salida de escape para adaptar los diferentes requisitos de cebado a través de un amplio intervalo de revoluciones del impulsor por minuto. Este dispositivo no es siempre necesario, ya que el tamaño de la salida de escape puede fijarse a una configuración diana, sin embargo hay algunas situaciones donde el uso de un dispositivo 10 de este tipo ayudará a la operación del chorro. A unas velocidades de bomba internas lentas, la apertura de salida de escape estaría al máximo, y se caracterizaría por una velocidad de penacho muy baja. Si la salida fuese a permanecer bajo el agua durante la operación, entonces la salida puede ser mayor nuevamente. A medida que aumenta la velocidad del agua a través de la bomba, la salida de escape debe reducirse en área, para 15 controlar la ventilación, y permitir conducir la nave en el plano, y hasta velocidades muy altas. In a high pressure low mass pump, the air that is being dragged back to the pump due to the drop in pressures developed on the impellers and in the intake, induces ventilation, similar to a propeller operating near the surface of the water. To combat this situation, an adjustable anti-ventilation device can be placed at the exhaust outlet to adapt the different priming requirements over a wide range of impeller revolutions per minute. This device is not always necessary, since the size of the exhaust outlet can be set to a target configuration, however there are some situations where the use of such a device 10 will help the operation of the jet. At slow internal pump speeds, the exhaust outlet opening would be at maximum, and would be characterized by a very low plume speed. If the exit were to remain underwater during the operation, then the exit may be greater again. As the speed of the water through the pump increases, the exhaust outlet must be reduced in area, to control the ventilation, and allow the ship to be driven in the plane, and to very high speeds.

Todas la unidades de propulsión por chorro de agua conocidas que incluyen bombas de flujo, bombas, bombas contrarrotatorias de baja presión y flujo axial, centrífugas, se caracterizan por tener unas palas del impulsor “cerradas”, es decir que el 20 borde frontal de una pala se superpondrá al borde de salida de la siguiente pala en ese impulsor. Se considera que esta configuración se requiere para posibilitar que la bomba sea de cebado automático, lo que es debido a que la unidad de propulsión es, en efecto, una bomba que opera por encima del nivel del agua, debe ser capaz de crear una caída en la presión aguas arriba de los impulsores que forzará al agua a través de la toma de la 25 bomba y sobre las palas del impulsor de aguas arriba. Esta característica de cebado automático debe permanecer a lo largo de la operación de la bomba para asegurar el envió adecuado de agua a través de la bomba. A medida que el barco se mueve por el agua, el movimiento de avance también ayudará a mantener la bomba cebada debido al efecto de presión dinámica en el agua que entra a través de la toma. 30 All known water jet propulsion units including flow pumps, pumps, low pressure and axial flow counter-rotary pumps, centrifugal, are characterized by having "closed" impeller blades, that is, the front edge of a blade will overlap the trailing edge of the next blade on that impeller. It is considered that this configuration is required to enable the pump to be self-priming, which is because the propulsion unit is, in effect, a pump that operates above the water level, must be able to create a fall in the upstream pressure of the impellers that will force the water through the intake of the pump and on the upstream impeller blades. This automatic priming feature must remain throughout the operation of the pump to ensure proper water delivery through the pump. As the ship moves through the water, the forward movement will also help keep the pump barley due to the effect of dynamic pressure on the water entering through the intake. 30

Los sistemas de propulsión de agua conocidos que utilizan dos impulsores contrarrotatorios tienen unos impulsores que son prácticamente idénticos, excepto porque las palas de un impulsor serán del paso opuesto a las palas del otro impulsor. El efecto de esto es que cada impulsor transmitirá prácticamente la misma cantidad de energía al agua. Known water propulsion systems that use two counter-rotating impellers have impellers that are practically identical, except that the blades of one impeller will be of the opposite passage to the blades of the other impeller. The effect of this is that each impeller will transmit virtually the same amount of energy to the water.

También se ha sugerido en un esfuerzo por mejorar la eficacia hacer que el 35 impulsor de aguas abajo de una bomba con impulsores gemelos contrarrotatorios haga It has also been suggested in an effort to improve efficiency to make the impeller downstream of a pump with counter-rotating twin impellers make

más trabajo que el impulsor de aguas arriba de manera que los impulsores se equilibren en su operación. more work than the upstream impeller so that the impellers are balanced in their operation.

Es considerado por los inventores que el uso de dos impulsores contrarrotatorios cada uno de los cuales tiene unas palas que se superponen creará una caída de la eficacia y por tanto del rendimiento y se ha descubierto inesperadamente que 5 al formar un impulsor, el impulsor de aguas arriba o de aguas abajo de manera que sea menos eficaz que el otro creará un aumento de la eficacia. It is considered by the inventors that the use of two counter-rotating impellers each of which has overlapping blades will create a drop in efficiency and therefore in performance and it has been unexpectedly discovered that when forming an impeller, the water impeller upstream or downstream so that it is less effective than the other will create an increase in efficiency.

Además también se considera que las dos impulsores deberían configurarse para que el impulsor de aguas abajo no pueda crear succión contra el impulsor de aguas arriba. Por supuesto, es necesario que el impulsor de aguas arriba se configure de manera 10 que pueda crear una caída de la presión en el lado de aguas arriba del impulsor para posibilitar que la unidad sea de cebado automático y genere un cambio de velocidad a través de las palas del impulsor, de manera que se produzca el empuje. In addition, it is also considered that the two impellers should be configured so that the downstream impeller cannot create suction against the upstream impeller. Of course, it is necessary that the upstream impeller be configured so that it can create a pressure drop on the upstream side of the impeller to enable the unit to be automatically primed and generate a change in speed through the impeller blades, so that thrust occurs.

Todavía otro requisito más es que los dos impulsores trabajen de manera que se minimice la posibilidad de cavitación, es decir cuando el aire entra a la bomba 15 especialmente a través de la salida de la bomba. Yet another requirement is that the two impellers work in a way that minimizes the possibility of cavitation, that is when the air enters the pump 15 especially through the pump outlet.

Un factor significativo por tanto en la eficacia de la bomba es controlar la succión relativa que puede existir en la zona entre los impulsores de aguas arriba y de aguas abajo. Si el impulsor de aguas abajo tiene que superar la succión transmitida por el impulsor de aguas arriba, entonces se utiliza una proporción de la energía disponible en la 20 superación de la succión en lugar de ser utilizada para generar propulsión. A significant factor therefore in the efficiency of the pump is to control the relative suction that may exist in the area between the upstream and downstream impellers. If the downstream impeller has to overcome the suction transmitted by the upstream impeller, then a proportion of the energy available in overcoming the suction is used instead of being used to generate propulsion.

OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION

Es un objeto de esta invención proporcionar una bomba de masa elevada a 25 baja presión mejorada que sea eficaz a diversas velocidades de barco y en particular que a mayores velocidades de barco proporcione la eficacia deseada. It is an object of this invention to provide a high mass pump at improved low pressure that is effective at various boat speeds and in particular that at higher boat speeds provides the desired efficiency.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN SUMMARY OF THE INVENTION

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En una forma de la invención una unidad de propulsión de agua que comprende un alojamiento de la toma, un alojamiento de la bomba, un alojamiento de la salida, un impulsor de aguas arriba y un impulsor de aguas abajo, In one form of the invention a water propulsion unit comprising a socket housing, a pump housing, an outlet housing, an upstream impeller and a downstream impeller,

estando dichos impulsores de aguas arriba y de aguas abajo separados y situados dentro del alojamiento de la bomba entre el alojamiento de la toma y el 35 alojamiento de la salida, incluyendo cada impulsor una serie de palas del impulsor que se said upstream and downstream impellers being separated and located within the pump housing between the socket housing and the outlet housing, each impeller including a series of impeller blades that are

extienden radialmente desde un buje central, siendo las palas del impulsor de aguas arriba de paso opuesto a las palas del impulsor de aguas abajo; extend radially from a central hub, the upstream impeller blades being opposite to the downstream impeller blades;

en la que dichos impulsores van montados sobre y, en uso, accionados por unos ejes de manera que sean coaxiales entre sí, dentro del alojamiento de la bomba; wherein said impellers are mounted on and, in use, driven by axes so that they are coaxial with each other, within the pump housing;

en la que los impulsores se configuran de manera que en uso uno de los 5 impulsores transmita menos energía al agua que pasa por ese impulsor que el impulsor restante; in which the impellers are configured so that in use one of the 5 impellers transmit less energy to the water passing through that impeller than the remaining impeller;

y el impulsor de aguas arriba en uso cree una caída de presión de aguas arriba de dicho impulsor de aguas arriba y transmita un rápido cambio de velocidad al agua a medida que pasa sobre las palas. 10 and the upstream impeller in use creates a pressure drop upstream of said upstream impeller and transmits a rapid change of speed to the water as it passes over the blades. 10

Preferentemente el impulsor de aguas abajo se adapta para quitar una cantidad considerable de energía radial en el agua a medida que pasa por el impulsor de aguas abajo, Preferably the downstream impeller is adapted to remove a considerable amount of radial energy in the water as it passes through the downstream impeller,

En otra forma la invención puede decirse que comprende una unidad de 15 propulsión de la embarcación que incluye In another form the invention can be said to comprise a boat propulsion unit that includes

un impulsor de aguas arriba y una impulsor de aguas abajo, an upstream impeller and a downstream impeller,

un alojamiento de la bomba, a pump housing,

una entrada de agua para comunicarse con el impulsor de aguas arriba y 20 a water inlet to communicate with the upstream impeller and 20

una salida para comunicarse con el impulsor de aguas abajo, an outlet to communicate with the downstream impeller,

estando los dichos impulsores separados y teniendo unos ejes concéntricos y estando adaptados para ser girados dentro del alojamiento de la bomba en direcciones opuestas, y 25 said impellers being separated and having concentric axes and being adapted to be rotated inside the pump housing in opposite directions, and

en la que las palas de un impulsor son de paso opuesto a las palas del segundo impulsor, in which the blades of an impeller are of opposite pitch to the blades of the second impeller,

caracterizada porque uno de los impulsores se dispone para transmitir menos energía al agua que el otro impulsor. characterized in that one of the impellers is arranged to transmit less energy to the water than the other impeller.

Preferentemente la unidad se configura de manera que se controle la succión 30 generada por el impulsor de aguas abajo en la zona entre el impulsor de aguas arriba y el impulsor de aguas abajo. Preferably the unit is configured so that the suction 30 generated by the downstream impeller in the area between the upstream impeller and the downstream impeller is controlled.

Preferentemente el impulsor de aguas abajo transmite mayor energía al agua que el impulsor de aguas arriba. Preferably the downstream impeller transmits more energy to the water than the upstream impeller.

Preferentemente uno de los impulsores se forma con menos palas que el otro 35 impulsor. Preferably one of the impellers is formed with fewer blades than the other impeller.

Preferentemente el impulsor de aguas arriba tiene menos palas que el impulsor de aguas abajo. Preferably the upstream impeller has fewer blades than the downstream impeller.

Preferentemente uno de los impulsores tiene unas palas de configuración cerrada y el segundo impulsor tiene unas palas de configuración abierta. Preferably one of the impellers has closed configuration blades and the second impeller has open configuration blades.

Preferentemente las palas de los impulsores de aguas arriba y de aguas abajo 5 son de configuración abierta. Preferably, the blades of the upstream and downstream impellers 5 are open configuration.

Preferentemente se deja una distancia entre las puntas de las palas de uno de los impulsores y la pared interior del alojamiento de la bomba. Preferably a distance is left between the tips of the blades of one of the impellers and the inner wall of the pump housing.

Preferentemente la velocidad de rotación del impulsor de aguas abajo es menor que la velocidad de rotación del impulsor de aguas arriba. 10 Preferably the rotation speed of the downstream impeller is less than the rotation speed of the upstream impeller. 10

Preferentemente ambos impulsores van montados sobre ejes contrarrotatorios concéntricos. Preferably both impellers are mounted on concentric counter-rotating shafts.

Preferentemente los dos impulsores son accionados desde de un solo motor a través de un engranaje reductor para proporcionar la relación entre velocidades de rotación deseada entre los impulsores de aguas arriba y de aguas abajo. 15 Preferably the two impellers are driven from a single motor through a reduction gear to provide the ratio between desired rotation speeds between the upstream and downstream impellers. fifteen

Preferentemente se fija la relación entre velocidades de rotación entre los impulsores de aguas abajo y de aguas arriba. Preferably, the relationship between rotation speeds between the downstream and upstream impellers is set.

Preferentemente puede modificarse la relación entre las velocidades de rotación entre los impulsores de aguas abajo y de aguas arriba. Preferably, the relationship between the rotation speeds between the downstream and upstream impellers can be modified.

Preferentemente cada impulsor es accionado por un motor distinto. 20 Preferably each impeller is driven by a different motor. twenty

Preferentemente el alojamiento de la toma se abomba hacia afuera aguas arriba del impulsor de aguas arriba. Preferably, the socket housing is swung outwardly upstream of the upstream impeller.

Preferentemente se proporcionan unos medios para variar el área transversal del interior del alojamiento de la bomba entre los impulsores de aguas arriba y de aguas abajo. 25 Preferably, means are provided for varying the cross-sectional area inside the pump housing between the upstream and downstream impellers. 25

Preferentemente se proporcionan unos medios para variar el diámetro transversal de la salida. Preferably, means are provided to vary the transverse diameter of the outlet.

Preferentemente puede variarse el área transversal de la salida hasta un tamaño óptimo para permitir que salga la máxima cantidad de agua de la unidad mientras se controla también la ventilación. 30 Preferably, the cross-sectional area of the outlet can be varied to an optimum size to allow the maximum amount of water to flow out of the unit while also controlling the ventilation. 30

Preferentemente los impulsores de aguas arriba y de aguas abajo son ambos de configuración de flujo axial. Preferably the upstream and downstream impellers are both of axial flow configuration.

Preferentemente el impulsor de aguas arriba presenta una configuración de flujo mixto y el impulsor de aguas abajo presenta una configuración de flujo axial. Preferably, the upstream impeller has a mixed flow configuration and the downstream impeller has an axial flow configuration.

35   35

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La FIGURA 1 es una vista cortada en alzado lateral de parte de una forma de una bomba de chorro de agua de baja presión/ masa elevada de acuerdo con esta invención. FIGURE 1 is a side elevational view of part of a form of a low pressure / high mass water jet pump according to this invention.

5  5

La FIGURA 2 es una vista cortada en alzado lateral de otra forma de una bomba de chorro de agua de baja presión/masa elevada de acuerdo con esta invención. FIGURE 2 is a side elevation view of another form of a low pressure / high mass water jet pump in accordance with this invention.

La FIGURA 3 es una vista en alzado lateral de dos impulsores y sus partes asociadas de otra forma de la invención. 10 FIGURE 3 is a side elevational view of two impellers and their associated parts of another form of the invention. 10

La FIGURA 4 es un alzado lateral de los ejes de accionamiento, los impulsores de aguas arriba y de aguas abajo y la estructura de soporte de otra forma de la invención. FIGURE 4 is a side elevation of the drive shafts, the upstream and downstream impellers and the support structure of another form of the invention.

15   fifteen

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERENTES DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Antes de la presente invención, la estructura de unidades de masa baja a alta presión, o una unidad de masa elevada a baja presión comprendía la utilización de dos (o 20 más) impulsores montado en ejes concéntricos y girados en direcciones opuestas. Ambos impulsores eran prácticamente de la misma estructura aparte de la necesidad de que las palas de un impulsor fuesen de un paso opuesto a las palas del otro impulsor. Ambos impulsores en las unidades de la técnica anterior se disponían para transmitir una cantidad similar de energía al agua, por lo general accionando ambos impulsores a las mismas 25 revoluciones por minuto. Prior to the present invention, the structure of low mass units at high pressure, or a high mass unit at low pressure comprised the use of two (or 20 more) impellers mounted on concentric shafts and rotated in opposite directions. Both impellers were practically of the same structure apart from the need for the blades of one impeller to be of a step opposite to the blades of the other impeller. Both impellers in the prior art units were arranged to transmit a similar amount of energy to the water, generally by driving both impellers at the same 25 revolutions per minute.

La teoría de los impulsores gemelos es que el impulsor de aguas arriba transmitirá una energía radial y una axial al agua que se envía al impulsor de aguas abajo. Debido a que el impulsor de aguas abajo está rotando en la dirección opuesta, mientras que se transmite una energía axial adicional al agua, la energía radial en el agua que pasa 30 por las palas del impulsor de aguas abajo también se convierte en gran parte en energía axial. The twin impeller theory is that the upstream impeller will transmit radial and axial energy to the water that is sent to the downstream impeller. Because the downstream impeller is rotating in the opposite direction, while additional axial energy is transmitted to the water, the radial energy in the water that passes through the downstream impeller blades also largely becomes axial energy

Se ha descubierto que si ambos impulsores son de igual o similar estructura, pero con pasos opuestos y giran a velocidades iguales, esto puede crear un arrastre no deseado sobre el agua que pasa por las palas de los impulsores con unos resultados 35 It has been found that if both impellers are of the same or similar structure, but with opposite steps and rotate at equal speeds, this can create an unwanted drag on the water passing through the impeller blades with results 35

inadecuados. Para posibilitar una operación eficaz es necesario equilibrar la cantidad de trabajo realizado por cada impulsor. inadequate To enable effective operation it is necessary to balance the amount of work done by each impeller.

La mejora de la tecnología de las unidades de propulsión de agua resultante de esta invención es hacer que una de las unidades de impulsor sea menos eficaz que la otra sin impedir el flujo de agua o introducir pérdidas por fricción no deseadas. 5 The improvement of the technology of the water propulsion units resulting from this invention is to make one of the impeller units less efficient than the other without impeding the flow of water or introducing unwanted friction losses. 5

Una característica preferente de la presente invención es disponer el impulsor de aguas arriba para que realice más trabajo que el impulsor de aguas abajo, como mediante la reducción de las revoluciones del impulsor de aguas abajo, entonces es posible un aumento de la eficacia. Sin embargo como se verá a partir de la siguiente descripción, también son posibles otras configuraciones. 10 A preferred feature of the present invention is to arrange the upstream impeller to perform more work than the downstream impeller, as by reducing the revolutions of the downstream impeller, then an increase in efficiency is possible. However, as will be seen from the following description, other configurations are also possible. 10

En una forma de la invención, cada impulsor puede ser accionado a través de un engranaje apropiado mediante un motor distinto (no mostrado en los dibujos). En otra forma, ambos impulsores son accionados a través de un engranaje apropiado mediante el mismo motor. In one form of the invention, each impeller can be driven through an appropriate gear by a different motor (not shown in the drawings). In another way, both impellers are driven through an appropriate gear by the same motor.

En una forma preferente, el engranaje se dispone de manera que las 15 velocidades relativas de los dos impulsores se fijen de manera que el impulsor de aguas abajo rote siempre a una velocidad diferente que el impulsor de aguas arriba. In a preferred form, the gear is arranged so that the relative speeds of the two impellers are set so that the downstream impeller always rotates at a different speed than the upstream impeller.

En otra forma preferente de la invención, el engranaje se dispone para ser variable de manera que pueda ajustarse la velocidad de rotación del impulsor de aguas abajo con respecto a la velocidad de rotación del impulsor de aguas arriba, bien mientras 20 la unidad está en operación, o cuando la unidad se ha detenido. Formas adecuadas de engranaje ajustable para lograr este requisito son conocidas en la técnica y no forman parte de la presente invención. In another preferred form of the invention, the gear is arranged to be variable so that the rotation speed of the downstream impeller can be adjusted with respect to the rotation speed of the upstream impeller, either while the unit is in operation. , or when the unit has stopped. Suitable forms of adjustable gear to achieve this requirement are known in the art and are not part of the present invention.

También se entenderá que mientras que en una forma altamente preferente, los impulsores van montados en unos ejes contrarrotatorios concéntricos, en una 25 modificación los ejes pueden separarse con unos cambios apropiados a la estructura para permitir que los dos impulsores se alineen axialmente. It will also be understood that while in a highly preferred manner, the impellers are mounted on concentric counter-rotating shafts, in one modification the shafts can be separated with appropriate changes to the structure to allow the two impellers to align axially.

De acuerdo con la presente invención se propone equilibrar el trabajo realizado por los dos impulsores y a tal efecto la velocidad de envío del impulsor de aguas arriba debe aumentarse, o por el contrario debe reducirse la capacidad del impulsor de 30 aguas arriba de retener la presión de manera que el impulsor de aguas abajo pueda 'succionar' más agua. Sin embargo es importante que la cantidad de succión entre los dos impulsores se gradúe cuidadosamente a fin de obtener la máxima eficacia. In accordance with the present invention, it is proposed to balance the work done by the two impellers and for that purpose the upstream impeller delivery speed must be increased, or on the contrary the upstream impeller capacity to retain the pressure of so that the downstream impeller can 'suck' more water. However, it is important that the amount of suction between the two impellers be carefully graduated in order to obtain maximum efficiency.

También se ha descubierto inesperadamente variando la rotación o la velocidad relativa de los dos impulsores que puede asegurarse un aumento significativo 35 en la eficacia de la unidad. En concreto se descubrió que cuando se aumentaba la It has also been discovered unexpectedly by varying the rotation or relative speed of the two impellers that can ensure a significant increase in the efficiency of the unit. Specifically it was discovered that when the

velocidad de rotación del impulsor de aguas arriba y la velocidad de rotación del impulsor de aguas abajo se mantenía igual, la eficacia de la unidad aumentaba a la vez que se mantenía el flujo lineal a la salida. Por consiguiente las características de la unidad pueden cambiarse considerablemente ajustando la velocidad de rotación de los dos impulsores, particularmente de manera que la velocidad de rotación del impulsor de aguas 5 abajo sea menor que la velocidad de rotación del impulsor de aguas arriba. Este efecto observado se produce tengan o no los dos impulsores estructuras similares. Rotation speed of the upstream impeller and the rotation speed of the downstream impeller remained the same, the efficiency of the unit increased while maintaining the linear flow at the outlet. Accordingly, the characteristics of the unit can be changed considerably by adjusting the rotation speed of the two impellers, particularly so that the rotation speed of the downstream impeller 5 is less than the rotational speed of the upstream impeller. This observed effect occurs whether or not the two drivers have similar structures.

En la forma de la invención ilustrada en las Figuras 1 y 2, la unidad tiene un alojamiento de la toma 1, un alojamiento de la bomba 2 y un alojamiento de la salida 3. Los impulsores 4 y 5 están bloqueados sobre unos ejes contrarrotatorios 6 y 6a soportados 10 por un soporte del eje 7. Los ejes 6 y 6a son accionados desde una caja de engranajes 8. El alojamiento de la bomba también puede incluir una junta transom adecuada una forma de la cual se ilustra en 9. Los impulsores 4 y 5 están acoplados a los ejes mediante unas chavetas adecuadas (no mostradas en los dibujos) como se conocerá en la técnica. In the form of the invention illustrated in Figures 1 and 2, the unit has a housing of the socket 1, a housing of the pump 2 and a housing of the outlet 3. The impellers 4 and 5 are locked on counter-rotating shafts 6 and 6a supported 10 by a shaft support 7. Shafts 6 and 6a are driven from a gearbox 8. The pump housing may also include a suitable transom joint, a form as illustrated in 9. The impellers 4 and 5 are coupled to the shafts by suitable keys (not shown in the drawings) as will be known in the art.

El eje 6a también se soporta en la parte posterior de la unidad dentro del 15 alojamiento de la toma 3 mediante la estructura 10 que puede situarse mediante unos álabes hidrodinámicos delgados 11. Estos álabes deberían ser pocos en número y aerodinámicos, de manera que no induzcan innecesariamente arrastre o fricción en el alojamiento de la toma 3 que en esta forma de realización se representa tubular, y paralelo. 20 The shaft 6a is also supported on the back of the unit within the housing of the socket 3 by the structure 10 which can be placed by thin hydrodynamic blades 11. These blades should be few in number and aerodynamic, so as not to induce unnecessarily dragging or friction in the housing of the socket 3 which in this embodiment is shown tubular, and parallel. twenty

Los ejes 6 y 6a se soportan mediante unos elementos de soporte (no mostrados en los dibujos) y están protegidos por unas juntas (no mostradas en los dibujos) de una manera que se pondrá de manifiesto para los expertos en la materia. Shafts 6 and 6a are supported by support elements (not shown in the drawings) and are protected by joints (not shown in the drawings) in a manner that will be apparent to those skilled in the art.

Como se ilustra en la Figura 1 las palas del impulsor de aguas arriba 4 son de la misma estructura y número que las palas del impulsor de aguas abajo 5 excepto porque 25 son de paso opuesto. As illustrated in Figure 1 the upstream impeller blades 4 are of the same structure and number as the downstream impeller blades 5 except that 25 are of opposite pitch.

La contrarrotación del impulsor de aguas abajo 5 elimina la energía rotacional transmitida al agua por el impulsor de aguas arriba 4, resultando en un flujo lineal en la salida de escape 3. Esto elimina la necesidad de álabes supresores de turbulencias (estatores) que se encuentran comúnmente en otras unidades de propulsión a chorro. 30 The counter-rotation of the downstream impeller 5 eliminates the rotational energy transmitted to the water by the upstream impeller 4, resulting in a linear flow at the exhaust outlet 3. This eliminates the need for turbulence suppressing blades (stators) that are found commonly in other jet propulsion units. 30

A medida que el agua pasa a través de la toma en la dirección de la flecha 12, pasa por el impulsor de aguas arriba 4, donde se hace girar y se conduce hacia el exterior hacia las paredes interiores del alojamiento de la bomba. A medida que el agua avanza a la parte posterior del impulsor de aguas arriba 4 será anular en apariencia y en espiral hacia atrás a lo largo de las paredes del alojamiento de la bomba hacia el impulsor de 35 aguas abajo. El impulsor de aguas abajo tenderá a eliminar las turbulencias en el agua As the water passes through the outlet in the direction of the arrow 12, it passes through the upstream impeller 4, where it is rotated and is directed outwards towards the inner walls of the pump housing. As the water advances to the rear of the upstream impeller 4 it will be annular in appearance and spiral backward along the walls of the pump housing towards the impeller 35 downstream. The downstream impeller will tend to eliminate turbulence in the water

eliminando la energía radial y en el momento en que el agua sale de la parte posterior del impulsor de aguas abajo 5, es básicamente de flujo axial y de forma anular. eliminating radial energy and at the moment when water leaves the back of the downstream impeller 5, it is basically of axial flow and annular shape.

Como se muestra en esta forma de realización, la bomba también puede incluir un dispositivo de ventilación 13. En una forma preferente la salida 3 es de dimensiones internas constantes y un tapón cónico liso 18 se sitúa en la salida. El 5 diámetro del tapón aumenta hacia la salida 3. El área transversal deseada de la salida 3 variará de acuerdo con las velocidades de rotación del agua sobre los impulsores, y caerá preferentemente entre aproximadamente 0,55 y 0 como una relación entre área de las palas del impulsor de aguas arriba y la salida. En caso necesario, el diámetro del tapón 18 puede ajustarse para dar el empuje máximo a la velocidad del agua de salida deseada. El 10 área transversal del interior de la salida 3 formada por la combinación de la pared interior de la salida 3 y el tapón 18 es tal que evitará o prácticamente evitará que el aire vuelva a ingresar a la bomba y provoque así la ventilación. Además el área transversal de la salida 3 será tal que la presión de retroceso se mantendrá contra el impulsor de aguas abajo tan baja como sea posible a la vez que presenta la mínima impedancia al agua a medida que 15 sale de la salida. As shown in this embodiment, the pump can also include a ventilation device 13. In a preferred form the outlet 3 is of constant internal dimensions and a smooth conical plug 18 is located at the outlet. The 5 diameter of the plug increases towards the outlet 3. The desired cross-sectional area of the outlet 3 will vary according to the rotational speeds of the water on the impellers, and will preferably fall between about 0.55 and 0 as a ratio between the area of the upstream impeller blades and outlet. If necessary, the diameter of the plug 18 can be adjusted to give the maximum thrust at the desired outlet water speed. The cross-sectional area inside the outlet 3 formed by the combination of the inner wall of the outlet 3 and the plug 18 is such that it will prevent or practically prevent the air from re-entering the pump and thus causing ventilation. In addition, the cross-sectional area of the outlet 3 will be such that the back pressure will be maintained against the downstream impeller as low as possible while presenting the minimum impedance to the water as it exits the outlet.

Tal como se ilustra en la Figura 2, el impulsor de aguas arriba 4 tiene el mismo número de palas que el impulsor de aguas abajo, pero las palas del impulsor de aguas arriba son de menor diámetro que las palas del impulsor de aguas abajo 5 así que dejan una distancia significativa entre las puntas de las palas y la pared interior del 20 alojamiento de la bomba. Esta configuración ayudará a permitir reducir la succión del impulsor de aguas abajo. As illustrated in Figure 2, the upstream impeller 4 has the same number of blades as the downstream impeller, but the upstream impeller blades are smaller in diameter than the downstream impeller blades 5 so which leave a significant distance between the tips of the blades and the inner wall of the pump housing. This configuration will help to reduce the suction of the downstream impeller.

Como se ilustra en la Figura 3 donde partes iguales tienen los mismos números de referencia, el impulsor de aguas arriba 4 es del mismo diámetro y estructura, pero de paso opuesto, que el impulsor de aguas abajo 2b pero en la forma ilustrada, el 25 impulsor tiene dos palas sólo en contraposición al impulsor de aguas abajo 5 que tiene cinco palas. As illustrated in Figure 3 where equal parts have the same reference numbers, the upstream impeller 4 is of the same diameter and structure, but of opposite pitch, as the downstream impeller 2b but in the illustrated form, the impeller has two blades only as opposed to the downstream impeller 5 which has five blades.

En todavía otra estructura ilustrada en la Figura 4, el impulsor de aguas abajo 5 se proporciona con unas palas abiertas mientras el impulsor de aguas arriba 4 se proporciona con unas palas cerradas de manera que el impulsor de aguas abajo actúe más 30 como una hélice. Debe entenderse que también se contempla que el impulsor de aguas abajo pueda formarse con menos palas que el impulsor de aguas arriba o que tenga un diseño abierto. In yet another structure illustrated in Figure 4, the downstream impeller 5 is provided with open blades while the upstream impeller 4 is provided with closed blades so that the downstream impeller acts more like a propeller. It should be understood that it is also contemplated that the downstream impeller can be formed with fewer blades than the upstream impeller or has an open design.

En otra forma la caja de engranajes 8 se dispone de manera que la velocidad de rotación de un impulsor sea diferente a la velocidad de rotación del otro impulsor de 35 manera que se proporcionen unos medios de ajustar la cantidad relativa de trabajo In another form the gearbox 8 is arranged so that the speed of rotation of one impeller is different from the speed of rotation of the other impeller so that means are provided to adjust the relative amount of work

realizado por cada impulsor. En todavía otra forma, no mostrada en los dibujos, la potencia de rotación para cada impulsor se proporciona mediante un motor distinto para así permitir que la velocidad relativa de los dos impulsores se ajuste fácilmente para adecuarse a los requisitos y las circunstancias concretas. performed by each impeller. In still another form, not shown in the drawings, the rotational power for each impeller is provided by a different motor in order to allow the relative speed of the two impellers to be easily adjusted to suit specific requirements and circumstances.

La contrarrotación de los impulsores también puede lograrse accionando los 5 impulsores a través de una caja de engranajes colocada detrás del impulsor de aguas abajo, entre los dos impulsores, en la sección de toma, o cualquier combinación entre estas posiciones. The counter rotation of the impellers can also be achieved by driving the 5 impellers through a gearbox placed behind the downstream impeller, between the two impellers, in the intake section, or any combination between these positions.

También se pueden emplear métodos para mantener las partículas o el crecimiento marino lejos de las piezas móviles. Estos pueden incluir cubiertas flexibles, o 10 compartimentos sellados como se conocerá en la técnica y no se muestran en los dibujos y no forman parte de esta invención. Methods can also be used to keep particles or marine growth away from moving parts. These may include flexible covers, or 10 sealed compartments as will be known in the art and are not shown in the drawings and are not part of this invention.

La unidad también puede incorporar unos álabes de dirección adecuados o similares situados de manera que el agua que sale de la salida fluya a través de los álabes que pueden tener su ángulo de ataque modificado para así proporcionar dirección. Los 15 medios también pueden incorporarse para permitir que el flujo del agua que sale de la salida se invierta, permitiendo así que el barco de la vuelta. The unit may also incorporate suitable or similar steering blades located so that the water leaving the outlet flows through the blades that can have their modified angle of attack in order to provide direction. The means can also be incorporated to allow the flow of water leaving the outlet to be reversed, thus allowing the boat to return.

En todavía otra forma, puede cambiarse la forma aerodinámica de las palas de un impulsor para modificar la eficacia del impulsor. In still another form, the aerodynamic shape of an impeller blades can be changed to modify the efficiency of the impeller.

El objetivo principal del impulsor de aguas arriba de acuerdo con esta 20 invención es inducir un remolino en el agua, y cambiar la velocidad del agua, a medida que pasa el impulsor y minimizar el arrastre asociado con el impulsor de aguas arriba. Estas modificaciones, tales como el diámetro reducido y los cambios en la forma aerodinámica de las palas del impulsor, u otros cambios como se han analizado en la presente memoria, reducen la eficacia del impulsor permitiendo que pase más agua sin 25 crear un arrastre indebidamente. Se considera que sin estas modificaciones, el impulsor de aguas arriba actúa como una forma de presa con resultados nocivos en el rendimiento de la unidad The main objective of the upstream impeller according to this invention is to induce a swirl in the water, and change the speed of the water, as the impeller passes and minimize the drag associated with the upstream impeller. These modifications, such as the reduced diameter and changes in the aerodynamic shape of the impeller blades, or other changes as discussed herein, reduce the efficiency of the impeller allowing more water to pass without unduly creating a drag. It is considered that without these modifications, the upstream impeller acts as a form of dam with harmful results in the performance of the unit

Un método para proporcionar un ajuste independiente de las velocidades de rotación relativas de los impulsores es utilizar un motor distinto para accionar cada 30 impulsor. Se ha descubierto en determinadas circunstancias que a velocidades de barco altas, necesita ser transmitida una velocidad de rotación muy pequeña al impulsor de aguas abajo, mientras que a velocidades de barco más bajas, puede resultar ventajoso transmitir más velocidad de rotación al impulsor de aguas abajo. Las velocidades relativas de los dos impulsores también pueden fijarse como cuando ambos impulsores son 35 accionados por el mismo motor y en tal caso la diferencia de las velocidades de rotación One method of providing independent adjustment of the relative rotational speeds of the impellers is to use a different motor to drive each impeller. It has been found in certain circumstances that at very high ship speeds, a very small rotation speed needs to be transmitted to the downstream impeller, while at lower ship speeds, it may be advantageous to transmit more rotation speed to the downstream impeller. . The relative speeds of the two impellers can also be set as when both impellers are driven by the same motor and in this case the difference in the rotation speeds.

puede obtenerse mediante un engranaje adecuado. Tal engranaje puede ser una relación fija o puede hacerse variable por métodos conocidos en la técnica. It can be obtained by suitable gear. Such gear can be a fixed ratio or can be made variable by methods known in the art.

Debe entenderse que la base de la invención reside en la capacidad para controlar la succión que pueda producirse en la zona 20 que puede existir entre los impulsores 4 y 5. 5 It should be understood that the basis of the invention lies in the ability to control the suction that may occur in zone 20 that may exist between impellers 4 and 5. 5

Otra ventaja significativa proporcionada por la presente invención radica en el hecho de que debido a que la unidad opera básicamente como una unidad de masa elevada a baja presión, el agua que sale de la salida de la unidad a chorro estará desplazándose a una velocidad no mucho mayor que la velocidad del barco. Esto reducirá significativamente el riesgo de erosión resultante del penacho de agua a alta velocidad 10 generada por los dispositivos de masa baja a alta presión. Además, debido a que el agua sale de la salida a una presión comparativamente baja, se mejora la maniobrabilidad a baja velocidad de la unidad. Además puesto que un impulsor no está trabajando contra el otro (están en equilibrio) se logra un ahorro de combustible y un empuje mayor. Another significant advantage provided by the present invention lies in the fact that because the unit basically operates as a high mass unit at low pressure, the water leaving the jet unit outlet will be moving at a speed not much. greater than the speed of the ship. This will significantly reduce the risk of erosion resulting from the high-speed water plume 10 generated by low pressure high mass devices. In addition, because the water leaves the outlet at a comparatively low pressure, the low speed maneuverability of the unit is improved. In addition, since one impeller is not working against the other (they are in equilibrium), fuel savings and greater thrust are achieved.

15   fifteen

Claims (22)

REIVINDICACIONES 1. Una unidad de propulsión de agua de masa elevada a baja presión que incluye 1. A high pressure low mass water propulsion unit that includes 5  5 un impulsor de aguas arriba (4) y un impulsor de aguas abajo (5), an upstream impeller (4) and a downstream impeller (5), un alojamiento de la bomba (2), a pump housing (2), una entrada de agua (1) para comunicarse con el impulsor de aguas arriba (4) y a water inlet (1) to communicate with the upstream impeller (4) and una salida (3) para comunicarse con el impulsor de aguas abajo (5), an outlet (3) to communicate with the downstream impeller (5), 10  10 estando montados los dichos impulsores (4, 5) en y, en uso, accionados por unos ejes (6, 6a) de manera que sean coaxiales unos con otros, dentro del alojamiento de la bomba (2); dichos impulsores (4, 5) están separados y se adaptan para ser girados dentro del alojamiento de la bomba (2) en direcciones opuestas, y en la que cada impulsor (4, 5) incluye una serie de palas del impulsor que se extienden radialmente desde un buje 15 central, y las palas del impulsor de aguas arriba (4) son de paso opuesto a las palas del impulsor de aguas abajo (5), said impellers (4, 5) being mounted on and, in use, driven by axes (6, 6a) so that they are coaxial with each other, inside the pump housing (2); said impellers (4, 5) are separated and adapted to be rotated inside the pump housing (2) in opposite directions, and in which each impeller (4, 5) includes a series of radially extending impeller blades from a central hub 15, and the upstream impeller blades (4) are of opposite pitch to the downstream impeller blades (5), caracterizada porque, uno de los impulsores (4, 5) se dispone para transmitir menos energía al agua que el otro impulsor (4,5); y 20 characterized in that, one of the impellers (4, 5) is arranged to transmit less energy to the water than the other impeller (4,5); and 20 en la que el área transversal de la salida (3) es tal que en uso presenta una impedancia mínima al flujo de agua a través de la misma, in which the transverse area of the outlet (3) is such that in use it has a minimum impedance to the flow of water through it, dicha unidad de propulsión de agua no incluye entradas de aire entre los 25 impulsores (4, 5). said water propulsion unit does not include air inlets between the 25 impellers (4, 5). 2. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que el impulsor de aguas abajo (5) se adapta para eliminar una cantidad considerable de energía radial en el agua a medida que pasa por el impulsor de aguas abajo (5). 30 2. The water propulsion unit of claim 1, wherein the downstream impeller (5) is adapted to remove a considerable amount of radial energy in the water as it passes through the downstream impeller (5) . 30 3. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1 en la que se utiliza como una unidad de propulsión de embarcación. 3. The water propulsion unit of claim 1 wherein it is used as a boat propulsion unit. 4. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que la unidad 35 se configura de manera que se controle la succión generada por el impulsor de aguas 4. The water propulsion unit of claim 1, wherein the unit 35 is configured so that the suction generated by the water impeller is controlled abajo (5) en la zona (20) entre el impulsor de aguas arriba (4) y el impulsor de aguas abajo (5). down (5) in the zone (20) between the upstream impeller (4) and the downstream impeller (5). 5. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que el impulsor de aguas arriba (4) transmite una mayor energía al agua que el impulsor de 5 aguas abajo (5). 5. The water propulsion unit of claim 1, wherein the upstream impeller (4) transmits more energy to the water than the downstream impeller (5). 6. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que uno de los impulsores (4, 5) se forma con menos palas que el otro impulsor (4, 5). 6. The water propulsion unit of claim 1, wherein one of the impellers (4, 5) is formed with fewer blades than the other impeller (4, 5). 10   10 7. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 6, en la que el impulsor de aguas arriba (4) tiene menos palas que el impulsor de aguas abajo (5). 7. The water propulsion unit of claim 6, wherein the upstream impeller (4) has fewer blades than the downstream impeller (5). 8. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que uno de los impulsores (4, 5) tiene palas de una configuración cerrada y el segundo impulsor (4, 5) 15 tiene palas de una configuración abierta. 8. The water propulsion unit of claim 1, wherein one of the impellers (4, 5) has blades of a closed configuration and the second impeller (4, 5) 15 has blades of an open configuration. 9. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que las palas de los impulsores de aguas arriba (4) y de aguas abajo (5) son de configuración abierta. 9. The water propulsion unit of claim 1, wherein the upstream (4) and downstream (5) impeller blades are open configuration. 20   twenty 10. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que se deja una distancia entre las puntas de las palas de uno de los impulsores (4, 5) y la pared interior del alojamiento de la bomba (2). 10. The water propulsion unit of claim 1, wherein a distance is left between the tips of the blades of one of the impellers (4, 5) and the inner wall of the pump housing (2). 11. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que la 25 velocidad de rotación del impulsor de aguas abajo (5) es menor que la velocidad de rotación del impulsor de aguas arriba (4). 11. The water propulsion unit of claim 1, wherein the rotation speed of the downstream impeller (5) is less than the rotational speed of the upstream impeller (4). 12. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que ambos impulsores (4, 5) van montados en unos ejes contrarrotatorios concéntricos (6, 6a). 30 12. The water propulsion unit of claim 1, wherein both impellers (4, 5) are mounted on concentric counter-rotating shafts (6, 6a). 30 13. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que los dos impulsores (4, 5) se accionan desde un único motor a través de un engranaje reductor para proporcionar la relación entre velocidades de rotación deseada entre los impulsores de aguas arriba (4) y de aguas abajo (5). 35 13. The water propulsion unit of claim 1, wherein the two impellers (4, 5) are driven from a single motor through a reduction gear to provide the ratio of desired rotational speeds between the water impellers. up (4) and downstream (5). 35 14. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que se fija la relación entre las velocidades de rotación entre los impulsores de aguas abajo (5) y de aguas arriba (4). 14. The water propulsion unit of claim 1, wherein the relationship between the rotational speeds between the downstream (5) and upstream (4) impellers is set. 15. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 13, en la que puede 5 modificarse la relación entre las velocidades de rotación entre los impulsores de aguas abajo (5) y de aguas arriba (4). 15. The water propulsion unit of claim 13, wherein the ratio between the rotational speeds between the downstream (5) and upstream (4) impellers can be modified. 16. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que cada impulsor (4, 5) es accionado por un motor distinto. 10 16. The water propulsion unit of claim 1, wherein each impeller (4, 5) is driven by a different motor. 10 17. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que el alojamiento de la toma (1) se abomba hacia afuera aguas arriba del impulsor de aguas arriba (4). 17. The water propulsion unit of claim 1, wherein the socket housing (1) is swung outwardly upstream of the upstream impeller (4). 15   fifteen 18. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que se proporcionan unos medios para variar el área transversal del interior del alojamiento de la bomba (2) entre los impulsores de aguas arriba (4) y de aguas abajo (5). 18. The water propulsion unit of claim 1, wherein means are provided for varying the cross-sectional area inside the pump housing (2) between the upstream (4) and downstream (5) impellers. ). 19. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que se 20 proporcionan unos medios para variar el diámetro transversal de la salida (3). 19. The water propulsion unit of claim 1, wherein means are provided for varying the transverse diameter of the outlet (3). 20. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 18, en la que puede variarse el área transversal de la salida (3) hasta un tamaño óptimo para permitir que salga la máxima cantidad de agua de la unidad mientras se controla también la ventilación. 25 20. The water propulsion unit of claim 18, wherein the cross-sectional area of the outlet (3) can be varied to an optimum size to allow the maximum amount of water to flow out of the unit while also controlling the ventilation. 25 21. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que los impulsores de aguas arriba (4) y de aguas abajo (5) presentan ambos una configuración de flujo axial. 21. The water propulsion unit of claim 1, wherein the upstream (4) and downstream (5) impellers both have an axial flow configuration. 30   30 22. La unidad de propulsión de agua de la reivindicación 1, en la que el impulsor de aguas arriba (4) presenta una configuración de flujo mixto y el impulsor de aguas abajo (5) presenta una configuración de flujo axial. 22. The water propulsion unit of claim 1, wherein the upstream impeller (4) has a mixed flow configuration and the downstream impeller (5) has an axial flow configuration.