專利名稱：噴水驅動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于平緩流動水域的船用噴水驅動器。其中，一個半軸流葉片式工作輪及其垂直轉軸可轉動地安裝在一個罐形泵殼內(nèi)，用于驅動工作輪的驅動裝置從泵殼上方穿過蓋板插進泵殼內(nèi)，泵殼的下方由一塊底板封住，在底板上有一個設置在中心的進水管，用于向工作輪輸送軸向流動的流體，另外還至少有一個平緩傾斜的排水噴口，在工作輪的輸水通道和至少一個排水噴口之間設置有一個導向器。
在這類所謂的“罐式泵”中，導向器是一個固定安裝的葉片外框，其中葉片的安裝方式要保證流體在葉片通道或導向器中最大程度地由流動能轉換成壓力能。該驅動器最好安在平底船的平底的后部，驅動器將船底下方區(qū)域內(nèi)的水吸入并經(jīng)過工作輪將水流加速，使水流從工作輪流出時獲得較高的動能。這部分動能在流體從導向器流出后又被轉換成壓能，也就是說，在流體從導向器出來進入壓縮室時已具有較高的壓能。由于流體具有較高的壓能因而可從壓縮室的任意位置進出排水噴口，該排水噴口則確定推動船只行駛的水流噴射方向。這種方案的優(yōu)點在于可自由地選擇排水噴口的布置方式，其缺點是制造費用較高(見DE-4021340)。
本發(fā)明的目的在于提供一種這類的驅動裝置，它與已知的裝置相比造價低、重量輕。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的解決方案是，噴水驅動器上的導向器是一個在泵殼和工作輪殼之間形成的、與工作輪轉軸同軸的無葉片的環(huán)形通道，沿半軸流方向離開工作輪的流體在環(huán)形通道內(nèi)形成排出流體，排出流體與入口流體的流動方向呈160°至200°夾角。本發(fā)明所述的驅動器也要根據(jù)需要采用其他形式，如環(huán)形通道的橫截面形狀是恒定的，或是沿流動方向逐漸縮小的;環(huán)形通道的外邊界直接由泵殼確定;環(huán)形通道的內(nèi)邊界直接由工作輪殼確定;環(huán)形通道的出流端與排水噴口相接，排水噴口與驅動器殼的底板制成一體;進水管是非對稱結構而且最好設置在底板上;驅動器的整體可繞工作輪的縱向軸線或轉動軸線轉動。
下面進一步說明附圖中所表示的本發(fā)明所述噴水驅動器，其中

圖1為沿驅動器下底板方向投影得到的頂視圖;
圖2為沿驅動器縱向中心面截取的剖視圖;
圖3和圖4分別為沿圖1、2中的Ⅲ-Ⅲ線及沿圖1中的Ⅳ-Ⅳ線截取的剖面圖。
本發(fā)明噴水驅動器的基本構件包括罐式泵殼1、在其葉片2之間由葉片或水流通道沿半軸流方向延伸而構成的泵工作輪3、工作輪的驅動裝置4、導向器5、下底板6、設置在底板中部的進水管7、中央排水噴口8以及兩個側置的排水噴口9和10、所謂“半軸流葉片式”意味著，水流沿軸向流向工作輪3，而后這股具有流動能量的水離開工作輪并沿著與工作輪轉軸呈某個小于90°夾角的方向進入導向器。驅動裝置4可采用慣用的形式，因而可省去對其本身結構的說明。驅動器安裝在泵殼1的頂蓋之上并由此延伸到泵殼內(nèi)，以便在泵殼內(nèi)與工作輪3連接并傳遞扭矩。驅動器例如可以采用DE-4021340號專利中公開的結構形式。在進水管7處可設置一個網(wǎng)眼較粗的進水濾網(wǎng)11。由于該導向器上沒有設置葉片，因此較之帶葉片的導向器而言，其驅動裝置對隨水流進入的異物顆粒更不敏感，所以進水濾網(wǎng)的網(wǎng)眼可以比較粗。
根據(jù)本發(fā)明，導向器是一個不帶葉片的環(huán)形擴散器，其出口與工作輪軸線的夾角為160至200°之間，以180°為最佳。環(huán)形擴散器或導向器5是直接由泵殼外壁12為外邊界、工作輪殼13為內(nèi)邊界構成的。其結構為轉軸對稱式，并且無任何鑲嵌件。從導向器到排水噴口8、9、10之間可保證有一段較長的通道。導向器的橫截面形狀是恒定的，必要時甚至可以是逐漸減小的。
進水管是非對稱的，其一端為圓口14，而另一端則是與該圓口錯開的另一圓口15。進水管的幾何非對稱結構的設計要保證進水管在最常見的工作條件下基本上不產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。
本發(fā)明所提供的這種結構避免了進水損失，并保證在擴散器中只有較小的排水損失。此外也保證了只在擴散器壁上有摩擦，而在葉片壁上則無摩擦。由于擴散器中的流體經(jīng)過較長的路徑才流到排水噴口8至10，因而水流可以準確地按照所希望的流線流動。由于環(huán)形擴散器的結構即有軸向也有徑向工作方向，可使殼體或罐形口具有較小的內(nèi)徑。因此可以用較緊湊的結構獲得較高的推進效率。此外，由于水流橫截面較大，因而在等截面殼體或罐形體中同樣可以獲得較高的推進效率(與具有帶葉片導向器的已知方案相比)。此外，采用網(wǎng)眼較粗的進水濾網(wǎng)還可減少氣蝕和污染的可能性。進水管的非對稱結構至少在最常見的工作條件下可減小在進水管產(chǎn)生氣蝕的傾向。由于擴散器是直接由泵殼壁與工作輪殼壁構成的，其結構為旋轉對稱式并且不帶葉片，所以其加工費用較低、重量也較輕，這對于大型驅動器具有特別重要的意義。
擴散器的橫截面形狀可以按最佳方式選擇，所確定的各個導流半徑應該保證，盡管導向器上沒有葉片但也可使流體無分離地流經(jīng)擴散器。
如已知噴水驅動器一樣，該噴水驅動器可繞工作輪7的縱軸線無限制地雙向任意轉動。其轉動方向即決定了水流的噴出方向，從而決定了被驅動的水運工具的行駛方向。為此目的，帶有排水噴口8至10及進水管7的底板6也以相應的方式制成可相對殼體1轉動的結構，在此情況下，該底板也可以作為結構組件與船體承載構架制成一體。
排水噴口8至10在各種情況下都要保證水流沿著平緩傾斜的方向離開驅動器，如圖3、4所示那樣。根據(jù)本發(fā)明重要的是導向器是一個不帶葉片的環(huán)形擴散器，其出口與工作輪軸線的夾角為160至200°之間，以180°為最佳。
已知的驅動裝置(DE-A-4021340)通過由導向葉片組成的葉片通道是相對困難的，在驅動裝置的直徑較大，其功率較高時尤其不好。具有導向葉片外框的導向器僅在徑向方向上有效，則葉片通道必須很長，驅動裝置要具有較大的直徑，如所述的那樣，這將產(chǎn)生重量大和安裝的問題，即驅動裝置要占位置，這會減少可利用的空間。
取消帶葉片的導向器的現(xiàn)有技術(DE-A-4021340)中的葉片使根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形擴散器的重量大大減輕，這一點對于大的機器尤其重要。如此設置根據(jù)本發(fā)明的無葉片環(huán)形擴散器，即有效方向不僅僅是徑向，還有軸向。這意味著，與帶葉片導向器的驅動器相比提供同樣的推進效率殼體較小，較輕或者說利用同樣的外形尺寸可獲得較高的推力并減輕重量。后者表明通過一個較大的橫流斷面將使氣蝕的危險和污染的斜面減小。
環(huán)形擴散器或導向器5的外側直接由泵殼外壁12，其內(nèi)側直接由工作輪殼13構成，即無需為其外形使用單獨的構件，這將以緊湊簡單的方式構成重量最輕的有效的噴水驅動器。根據(jù)本發(fā)明構制的噴水驅動器保證了用于排水噴口8至10的長的導向裝置。導向器的橫截曲線可如此增加，即實現(xiàn)從速度能向壓力能的繼續(xù)轉換。橫截曲線尤其是恒定的或甚至于變窄，從而可直接利用水流的動能。
在無葉片的導向器中有扭轉分量，該分量可使在切線方向上由工作輪排出的水流的分量比有葉片的導向器的現(xiàn)有技術中的分量更大。
權利要求
1.一種船用的噴水驅動器，其適用于平緩流動的水域，其中，一個半軸流葉片式工作輪及其垂直轉軸可轉動地安裝在一個罐形泵殼內(nèi)，用于驅動工作輪的驅動裝置從泵殼上方穿過蓋板插進泵殼內(nèi)，泵殼的下方由一塊底板封住，在底板上有一個設置在中心的進水管，用于向工作輪輸送軸向流動的流體，另外還至少有一個平緩傾斜的排水噴口，在工作輪的輸水通道和至少一個排水噴口之間設置有一個導向器，其特征在于，導向器是一個在泵殼(12)和工作輪殼(13)之間形成的、與工作輪轉軸同軸的無葉片的環(huán)形通道，沿半軸流方向離開工作輪(3)的流體在環(huán)形通道內(nèi)形成排出流體，排出流體與入口流體的流動方向呈160°至200°夾角。
2.如權利要求1所述的噴水驅動器，其特征在于，環(huán)形通道的橫截面形狀是恒定的，或是沿流動方向逐漸縮小的。
3.如權利要求1或2所述的噴水驅動器，其特征在于，環(huán)形通道的外邊界是直接由泵殼(12)確定的。
4.如權利要求1至3之一所述的噴水驅動器，其特征在于，環(huán)形通道的內(nèi)邊界是直接由工作輪殼(13)確定的。
5.如權利要求1至4之一所述的噴水驅動器，其特征在于，環(huán)形通道的出流端與排水噴口(8-10)相接，排水噴口與驅動器殼的底板(6)制成一體。
6.如權利要求1至5之一所述的噴水驅動器，其特征在于，進水管(7)是非對稱結構而且最好設置在底板(6)上。
7.如權利要求1至6之一所述的噴水驅動器，其特征在于，驅動器的整體可繞工作輪(3)的縱向軸線或轉動軸線擺動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一般船用噴水驅動器，在工作輪的輸水通道和排水噴口之間設置有一個導向器，水從工作輪輸送到至少一個排水噴口，其間不產(chǎn)生流動能向壓縮能的轉換過程。導向器是由一個無葉片的環(huán)形通道構成。進水管是非對稱結構。與進水管及排水噴口制成一體的底板可繞殼體的縱向軸雙向轉動，該底板即可以作為可整體轉動的殼體的一部分也可以相對殼體轉動。
文檔編號B63H11/04GK1093666SQ9410140
公開日1994年10月19日 申請日期1994年2月19日 優(yōu)先權日1993年2月20日
發(fā)明者史蒂芬·考爾, 史蒂芬·胡特 申請人:約瑟夫·比克有限公司施奧泰爾船廠