NO174737B - Vannjetdrivanordning for skip bestemt for bruk i grunne farvann - Google Patents

Description

Ved en såkalt pumpejet, slik denne er praktisk utført på grunnlag av teknikkens stand, er i skipsskroget en vertikal rørformet sjakt innebygget, hvis nedre ende ligger i det vesentlige i det horisontale plan som opptar den i det vesentlige plane bunn av skipet som bestemt for bruk også i ekstremt grunne vannområder. I denne sjakt er anordnet om en vertikal akse som faller sammen med sjaktens lengdeakse, et dreibart, halv-aksialt løpehjul. Dette løpehjul suger vann aksialt inn i inn-løpet for å transportere det på skrå opp og inn i skovlkanalene. Det transporterte vann trenger deretter inn i et spiralhus hvorfra det trenger ut gjennom en dyse slik at stråleener-gien bestemmer skipets fremdrift og stråleretningen dens beveg-elsesretning. Nedad er sjakten avstengt med et deksel i hvilket konsentrisk innsugingsåpningen er anordnet for det vann som suges inn av løpehjulet.

Dette prinsipp ble ved en såkalt pannepumpe forlatt ifølge DE 3 735 699, da løpehjulet istedenfor å transportere i et spiralhus, transporterte i en faststående løpeskovlkrans som er slik utformet at den strømningsenergi som foreligger ved disse kanalers inntaksender, i størst mulig grad også omsettes i trykkenergi ved strømningskanalenes uttaksender. Sjakten er ikke lenger fast innebygget i skipsskroget, men er et om sin lengdeakse dreibart trykkhus og omslutter sammen med bunnplaten et trykkammer i hvilket det transporterte vann befinner seg under trykk, slik det foreligger ved ledeskovlkransens uttaks-ende. På et hvilket som helst sted av trykkhuset eller pannen, kan en uttaksåpning anordnes for å bevirke skipets fremdrift og for å bestemme skipets fremdriftsretning, henholdsvis fartsretning. I steden for denne ene uttaksåpning kan også flere ut-taksåpninger anordnes i hensiktsmessig plassering til hverandre og til huset.' Ved dreining av trykkhuset kan uttaksretningen for den stråle, henholdsvis de stråler som forlater huset be-stemmes, for dermed å kunne bestemme skipets fremdriftsretning, henholdsvis fartsretning. Hermed er frembrakt et som nytt be-traktet drivsystem, uten at det imidlertid er angitt hvorledes dette prinsipp kan omsettes i praksis.

Her kommer imidlertid foreliggende oppfinnelse inn, ved at den på spesielt hensiktsmessig måte beskriver en i praksis realiserbar oppbygning av en slik pannepumpe. Trekkene for en pumpe ifølge oppfinnelsen fremgår av patentkravene. Pumpen beskrives i det etterfølgende nærmere på grunnlag av tegningen. Tegningen viser på figur 1 et vertikal snitt langs I-l på figur 3, figur 2 viser et tilsvarende snitt langs II-II på figur 3, figur 3 viser et vertikalt riss av pumpens underside, i henhold til figur 1, 2, og figur 4 viser en detalj av anordningen, vist med sirkelen A på figur 1, og forstørret.

Som i og for seg allerede kjent, har også drivanordningen ifølge oppfinnelsen en sylindrisk, henholdsvis pannefor-met trykkbeholder 1 som er bygget inn i skipet med vertikal lengdeakse, og som nederst er lukket med en bunnplate 3 og øverst med den med ribber 27a avstivede dekkplate 27 og som koaksialt til sin lengdeakse mottar løpehjulet 2 som på den halve aksel har skovler, og hvoretter en ledeskovlkrans 5 er koplet som i størst mulig utstrekning omsetter den strøm-ningsenergi som foreligger i området ved uttakskantene på løpe-hjulets 2 skovler, til trykkenergi. Det aksiale vanninntak 4 i trykkhuset 1 er integrert konsentrisk til husets lengdeakse i bunnplaten 3, i hvilken også tre uttaksdyser 10, 11, 12 er anordnet og utformet symmetrisk til et vertikalt diameterplan 16a (figur 2). Det vann som suges aksialt inn gjennom inntaket 4 ledes i løpeh julet 2 i en retning på skrå oppover og etter ledeinnretningen med ledeskovlkransen 5, tilføres det uttaksdysene 10-12, for å forlate disse på skrå nedover (figur 1). I trykkhusets 1 trykkammer 6 foreligger således kun en meget liten strømning da strømningsenergien nettopp i størst mulig utstrekning er omsatt til trykkenergi. Strømningsforløpet fra den sentriske inntaksåpning 4 til bunnplaten 3 og frem til inntaket i trykkammeret 6 henholdsvis mot enden av strøm-ningskanalen i ledeskovlkransen, er vist med pilene 7 (innsuging), 8 (gjennomstrømning gjennom løpehjulets 2 strøm-ningskanaler) og 9 (gjennomstrømning gjennom ledeskovlkransens strømningskanaler). Vannets uttak fra trykkammeret 6 foregår via de tre på samme måte og parallelt på skrå nedad rettede og i bunnplaten 3 integrerte uttaksdyser 10, 11 og 12, tilsvarende pilene 13, 14 og 15. Da de tre uttaksdyser 10, 11 og 12 i grunnrisset på figur 3, er anordnet symmetrisk i forhold til det vertikale langsgående midtplan 16, oppstår ved den 360° styring i begge dreieretninger med eller mot urviseren, ikke ulike og i tillegg meget lave styremomenter, noe som forenkler opplagringen av drivanordningen og styringen av skipet. Mellom det sylindriske trykkhus 1 og bunnplaten 3 består ingen meka-nisk forbindelse i motsetning til det som er kjent fra teknikkens stand. Det foreligger derimot en ringspalte mellom trykkhusets vegg og bunnplaten 3 som med tetninger i stor grad er gjort vanntett. Hertil er tetningsringer 17 holdt i en vertikal, sylindrisk kant 16, som ligger an i en avstivende ringformet, slitefast og ikke-rustende innsats 18 som ligger an mot sjakten 1 i et område ved dens nedre kant. Hver av de tre tetningsringer 17 består av et tettende materiale og er en åpen ring som fjærer radialt og som er slik innebygget i forhold til de to andre ringer at de tre åpne ringers skjøter er minst mulig, men i tillegg er forsatt i forhold til hverandre i omkretsretningen, slik at den midtre rings skjøt ligger bak en ikke-avbrutt del både av den ovenfor og den nedenfor liggende tetningsring og i tillegg er den øverste rings skjøt forsatt i omkretsretningen i forhold til den nederste tetningsrings skjøt. Det fremkommer således med hensyn til driftsbetingelsene en optimal labyrinttetning.

Det i bunnplaten 3 integrerte vanninntak 4 er et innad ledende krageformet ledelegeme 19 som har en strømningsgunstig kontur som begrenser strømningen og omfatter ribber 20 som sam-tidig tjener som beskyttelsesgitter mot innsugingen. Over flere av disse radiale ribber 20 er en styreaksel 21 fastholdt med sin nedre ende sentrisk i inntaket 4, slik at styreakselens 21 dreiebevegelser kan overføres i begge omkretsretninger via ste-gene 20 til bunnplaten 3, for å kunne endre utgangsretningen av de vannstråler 13, 14, 15 som trenger ut av vanndysene 10-12. Styreakselens 21 dreiebevegelser oppnås via en tannhjulsveksel 22, 23 hvis flens 24 er forbundet med flensen på drivakselen i en hensiktsmessig, ikke vist innstillbar motor. Styreakselens 21 og tannhjulsvekselens 22, 23 øvre ende er anordnet i det øvre område av det hvelvformede hus 25, idet tannhjulsvekselen er et snekkedrev hvis snekke 23 er ført ut av huset 25 med sin aksel 26 og utenfor huset 25 bærer tilkoplingsflensen 26 på sin ende. Snekkehjulet 22 på den ene side og snekken 23, akselen 26 og flensen 24 på den annen side er anordnet i ulike plan parallelt med billedflaten slik at snekken 23 er ført tangentialt på baksiden av snekkehjulet 22 og griper inn i dette.

Mellom trykkhuset 1 og det hvelvede hus 25 er husets dekkplate 27 anordnet, som er utformet som ringplate med av-stivningsribber 27a og på sin ytre kant er forbundet med sjaktens øvre kant, henholdsvis en horisontal flens 28 som avstiver denne og på den indre kant likeledes løsbart forbundet med en ringflens 29 i det hvelvede hus 25, idet skrueforbindelser 30 symbolsk viser de løsbare festeforbindelser. På undersiden av husets dekkplate 27 er ledeskovlkransens 5 skovler festet, idet dekkplaten 27 har en slik kontur at den utgjør en av dekk-skivene for skovlkanalbegrensningene. Den andre dekkskive 21 tjener til nedre begrensning av skovlkanalene og ender i et sylinderavsnitt 31a, idet et nålelager 32 befinner seg mellom dette og inntakslederlegemet 19. Nålelageret 32 er fremstilt av et ikke-rustende stål og smøres av det omgivende medium (vann). Fremmedlegemer som befinner seg i mediet, eksempelvis smuss og sand, holdes borte fra nålelageret 32 av fUtringer 33, 34 som likeledes smøres av mediet (figur 4). Ved denne anordning kre-ves ingen smøring med olje eller fett, opplagringen er miljø-vennlig og vedlikeholdsfri. Hele bunnplaten kan styres uendelig om sin lengdeakse, styreakselens 21 lengdeakse, slik at det i en hvilket som helst styreretning står den fulle horisontale trykkraft til rådighet.

Styreakselen 21 er ført koaksialt gjennom den som hul aksel utformede kraftoverføringsaksel 35 som ender under vek-selen 22, 23 i det hvelvede hus 25 og som på den øvre ende har festet et kjeglehjul 36 og dermed til kraftoverføringsakselen 35, dreiemomentet til driften overføres for løpehjulet 2 ved hjelp av et motvirkende hjul 37 og dettes ut fra det hvelvede hus 25 ragende aksel samt en koplingsflens 38, fra en ikke vist hensiktsmessig drivmotor. Kraftoverføringsakselen 35 er ført i et rør 41 ved hjelp av to aksialt og i forhold til hverandre forsatte dreielagre 39, 40, idet røret holdes konsentrisk i flensens 29 plan i det hvelvede hus 25 ved dettes nedre ende idet begge rørender og dreielagre 39, 40 ligger over henholdsvis under dette plan. Under rørets 41 nedre ende er løpe-hjulet 2 festet dreibart med sitt nav til kraftoverførings-

akselen 35.

Snekkedrevet 22, 23 kan, bortsett fra den hittil van-lige elektriske eller hydrauliske styring, også styres meka-nisk, idet det herved kan ses fordeler betinget av oppfinnelsen. Grunnen for denne mulighet ligger i at styremomentene er lik i begge dreieretninger og fremfor alt meget små. Dette muliggjøres i det vesentlige ved den symmetriske anordning av uttaksdysene 10-12 og tetningen 17 ifølge oppfinnelsen.

Tetningen mellom bunnplaten 3 og trykkhuset 1 over labyrinttetningen med de tettende stempelringer 17 muliggjør bruk av små styremomenter. Det oppstår nemlig ingen stikk-slippeffekt hvor de to deler som beveges mot hverandre og skal tettes i forhold til hverandre, risikerer at tetningene ved stillstand festes til den ene eller begge deler og ved oppstart rives løs med betydelig dreiemoment fra den ene del og skades. Selv om det ikke foreligger fare for dette ved anvendelsen av de som åpne, radialt fjærende "stempelringer" utførte tetningsringer 17 ifølge oppfinnelsen, er de utført av i stor utstrekning slitefast plastmateriale i "åpen utførelse". De er i innebygget tilstand radialt forspent, tilsvarende en fjær. Det oppstår ingen økning av friksjonen på grunn av trykket i trykkammeret 6, som hindrer løpehjulets 2 dreining.

Montering og demontering av hele drivverket er mulig ved det i skipsstrukturen anordnet trykkhus 1, idet trykkhuset 1 kan integreres som del av skipets bærende struktur 42.

Som rotorens motløpsflate mot hvilken tetningen 17 ligger an, tjener den allerede nevnte innsats 18 som er utført som påsveiset eller på annen måte, eksempelvis påkrympet slite-ring av ikke-rustende stål.

Tydelig er den indre vegg av pannen, henholdsvis trykkhuset 1 utført glatt over innsatsen 18 og uten avsatser og danner bunnplaten 3 med løpehjulet 2, ledeanordningen 5, 27a, 31 og trykkhusets deksel 27 med ribbene 27a, i form av en enhet som støttes mot trykkhusets øvre ende og her er løsbart forbundet med dette, slik at denne enhet etter frigjøring av for-bindelsene, kan bygges ut oppover. Ved den øvre ende er enheten løsbart forbundet med trykkhuset mens en horisontal fjærende tetning er anordnet mot trykkhuset ved den nedre ende ved hjelp av tetningsringer, idet trykkhuset fungerer driftssikkert også under hensyntagen til produksjonsunøyaktigheter som ikke kan unngås, især urundheter, også over lange driftstider.

Av de beskrevne fordeler ved bruken av fjærende, stem-pelringliknende tetningsringer 17 fremgår at det herved er be-skrevet en løsning av oppfinnerisk betydning som er uavhengig av den konkrete utforming især av løpehjulet og pannepumpen.

Som optimal løsning ifølge oppfinnelsen betraktes de tre symmetrisk til det vertikale diameterplan 16a anordnede uttak 10-12 for trykksatt vann. Riktignok kan det være til-strekkelig med den ene uttaksdyse 11 eller uttaksdyseparet 10, 12 dersom den ene uttaksdyse 11 eller uttaksdyseparet 10, 12 er anordnet symmetrisk til diameterplanet 16a.

Claims (15)

1. Vannjetdrivanordning for skip bestemt for bruk i grunne farvann, hvor et løpehjul med skovler på den ene aksiale halvdel er dreibart opplagret med vertikal dreieakse i et brønnformet trykkhus i hvilket drivanordningen for løpehjulet er innført ovenfra gjennom en dekkplate, hvor trykkhuset nederst er lukket med en bunnplate som omfatter et konsentrisk i midten anordnet vanninntak for løpehjulets aksiale tilstrømning og i det minste et noe skråstilt vannuttak, idet en ledeanordning er anordnet mellom uttaksenden av løpehjulets transportkanaler og det i det minste ene vannuttak, idet strøm-ningsenergien av det vann som transporteres av løpehjulet i størst mulig utstrekning omsettes til trykkenergi i ledeanordningen, KARAKTERISERT VED at bunnplaten (3) i det brønnformede trykkhus (11) og dettes dekkplate (27) er utført atskilt fra hverandre og at trykkhuset er integrert i skipets bærestruktur (42) som dennes bestanddel, mens bunnplaten med i denne integrerte vanninntak (4) og det i det minste ene vannuttak (11), kan dreies uendelig i begge dreieretninger omkring trykkhusets lengdeakse.

2. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at en spaltetetning (17, 18) er anordnet mellom bunnplatens (3) ytre kant og trykkhuset (1).

3. Anordning ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at trykkhusets (1) indre vegg, ovenfor bunnplatens (3) område, er glatt over hele lengden og uten vesentlige endringer i diameteren, at diameteren tilsvarer bunnplatens (3) diameter i tillegg til den spalte som skal dekkes av avtetningene (17), og at bunnplaten (3) med løpehjulet (2) og ledeanordningen (5, 27a, 31), er tilordnet husets deksel (27, 27a) som støttes på trykkhuset og kan bygges ovenfra og er løsbart forbundet med dette.

4. Anordning ifølge krav 1-3, KARAKTERISERT VED at en midtre vannuttaksdyse (11) og to vannuttaksdyser (10, 12) på siden er integrert symmetrisk til et vertikalt diameterplan (16a) i bunnplaten (3).

5. Anordning ifølge krav 1-4, KARAKTERISERT VED at det i bunnplaten (3) integrerte, sentrale og vertikale vanninntak (4) er begrenset av den strømningsgunstig utformede indre vegg av et ledelegeme (19) som tilsvarende en stuss rager inn i trykkhusets (1) indre.

6. Anordning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at ledelegemets (19) øvre ende er opplagret i en sylinderdel (31a) av ledeanordningens (5, 27a, 31) nedre dekkplate (31, 31a), hvor ledeanordningens øvre dekkplate (27, 27a) er trykkhusets (1) dekkplate.

7. Anordning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at den øvre dekkplate (27, 27a) er en ringskive (27) som omfatter ribber (27a) på utsiden for avstivning.

8. Anordning ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at ledelegemets (19) opplagring i sylinderdelen (31a) i ledeanordningens (5, 27a, 31) nedre dekkplate (31, 31a) oppnås med et vannsmurt nålelager (32).

9. Anordning ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at den omfatter filttetninger (33, 34) over og under nålelageret (32), som er vanngjennomtrengelig men ikke gjennomtrengelig for smuss.

10. Anordning ifølge krav 1-8, KARAKTERISERT VED at ringspaltens avtetning mellom trykkhuset (1) og bunnplaten (3) oppnås med tre åpne radialt fjærende tetningsringer (17) som holdes i en sylinderdel (16) av bunnplaten og ligger an med forspenning mot en slitefast og korrosjonsfast sylindrisk frik-sjonsplate (18) på trykkhusets nedre ende.

11. Anordning ifølge krav 10, KARAKTERISERT VED at ringene (17) er bygd inn slik forsatt til hverandre i omkretsretningen at hver ring ligger med sin skjøt bak en gjennom-gående del av den følgende tetningsring.

12. Anordning ifølge krav 1-11, KARAKTERISERT VED at bunnplaten (3) er festet til en styreaksels (21) nedre ende ved hjelp av i inntaksledelegemet (19) anordnede radiale steg (20) som er ført koaksialt til trykkhusets (1) lengdeakse, er ført gjennom trykkhusets øvre dekkplate (27, 27a) og som er tilkop-let en styremotor via en veksel (22, 23) over den øvre dekkplate.

13. Anordning ifølge krav 12, KARAKTERISERT VED at styreakselen (21) er ført koaksialt gjennom den som hul aksel utformede kraftoverføringsaksel (35) for løpehjulet (2) og at en veksel (36, 37) for tilkopling til løpehjulets drivmotor er anordnet mellom trykkhusets (1) dekkplate (27) og styreakselens veksel (22, 23).

14. Anordning ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at styreakselen (21) og kraftoverføringsakselen (35) er ført koaksialt gjennom et rør (41) som holdes i en flens (29) som lukker en konsentrisk ringformet åpning i trykkhusets (1) dekkplate (27), mellom røret og den ringformede dekkplates indre vegg og bærer et hvelvet hus (25) i hvilket vekslene (22, 23, 36, 37) for styreakselen (21) og kraftoverføringsakselen (35) er anordnet.

15. Drivanordning ifølge krav 14, KARAKTERISERT VED at kraf toverføringsakselen (35) er ført i et dreielager (39, 40) i hver ende av røret (41).