KRALJEVINA JUGOSLAVIJA
UPRAVA ZA ZAŠTITU	|g|fe|	INDUSTRISKE SVOJINE	
KLASA 65 (2)	.ffijB	IZDAN 1 APRILA 1939.	
PATENTNI	SPIS	BR. 14746	ia f®Si]
J. M. Voith, St. Polten, Nemačka.
Pogonsko k-ašiikasto kolo.
Prijava od 11 ma:rta 1938.	Važi od 1 -oktobra 1938.
Naznačeno pravo prvenstva od 12 m ant a 1937 (Nemačka).
Predmet pronalaska se odnosi na ka-Šikasto kolo s a klati jivo pomeri j iviim kaši-kama (lopatama), čije su obrtne ose upravljane paralelno ili približno paralelno sa obrtnom osom -kola (točka) i ko j e se po-moču kakvog vodiljnog mehaniiizma stav-ljaju u klačenje, tako, da se od obrtnih osa lopata pod ugloim od 90° polazeči radius-vektori (u sledečem če biti nazivani lopa-tine normale) uzajamno seku u jednoj tač-ci (vodiljna tačka), ko j a se nalazi u krugu opisivanom obrtnim osama lopata. Zakon kretanja lopata, koji se iznuduje jednim takvim mehanizmom, je pokazan šematič-ki na sl. 1. Krog, po kojem se kreču obrtne ose lopata pri obrtanju kašikastog kola, označen je sa Ka vodiljna tačka sa N. Sa S je označena jedna od lopata, koja svojo-m obrtnom osom A opisuje krog K u smeru strele P, a pojedini položaji o-vih lopata su označeni oznakama 1 do 8. U smeru kretanja prednji kraj lopata S je označen strelastim vrhom. Svagdašnji položaj lopata na različitim tačkama kroga K je tako odreden, da od njihove obrtne ose polazeča normala R koja se nalazi u-pravn-o na njihovoj površini, uvele prelazi k raz taoku N. Usled toga lopata na kraj-njim tačkama prečnika D, na kojem se ina-lazi vodiljna tačka N, zauzima tačno tan-gencijalan položaj a u medupoložajima ona odstupa od tangencijalnog pravca, i to tako, da ona pri jednorn obr-tu kola (točka) izvodi jedno potpuno klačenje u odnosu na pravac tangente. Ovim se kretanjem u mediju, koji okružuje sve lopate, proizvodi strujan j e u praven sterele V, koja se na-
lazi upravo prema prečniku D, na kojem se nalaizi vodiljna tačka N. Ako se kašika-sto kolo upot-rebljuje kao pagoinsko sredstvo za pogon broda, pri čemu -se ono ver-tikalniom osom ili Skoro vertikalnom -osom breče u vodi, :to se proizvodi patiski-vanje, ko j e je upr avl j eno nasuprot brz-imi struj a-nja V i označeno je sa strelom T. Odnos brziine V strujan j a prema -brzini oibrtnog kretanja, kojorn se kreču ose lopata po krugu K, jeste mera hoda pogo-nskog kola (propelera). Kod Praiznog hoda, kad dakle poognsko kolo nije opterečeno, položaj lopata u svakoj tačei kola (kroga) K o-dgo-vara pravou -relativnog strujam j a medija duž lopata. Ako se pogonsko kolo opte-reti, t ose smanju-je brziina voženj a -za tako zvani slip, usled čega se na lopati d obija nagibni u-gao i postaje sila potiska čija jedna komponenta pada u pravac potislki-vanja. Veličina ove komponente se povečava sa slipom.
Vodiljna tačka N se može pomerati duž prečnika D točka pomeranjem vodiljnog mehanizma, i to preko središta O točka. Promenoim ekscentričnosti -tačke N može biti menja-na amplituda -klačenja lopata li hod pog-ooskog kola. Kod poklapanja vodiljne tačke -sa siredištem točka sve -se lopate nala-ze tanganci-jalno, tako, da je hod nula i, ako se ekscentričnost preokrene, to se preokreče i hod p-ropelera (pogonsfcog kola) tako, da se struja nje -medija -upravlja suprotno. Ali vodiljna tačka N može i pri svakoj ekscentričnosti biti obrta-na oko središta O toč-
Din. 25.—
ka, cime se menja smer strujamja i time i potiskivanje.
Kod ovde opisanog zakona kretanja lopata pak ni je uziiimamo u obzir, da je br-zma strujanja medija različiita ina obe Strane prečnika D. U smem pravca V strujamja 'treba desna strana točka da se označi kao prednja a leva kao zadnja. (U smem po-tiskivanja T bi leva strana točka bila prednja a desna zadnja, ali se ovo ovde meče uzimati u obzir). Kod rada pogoinskog kola se stmjamje medija kroz prednju (de-snu) pol o vinu točka ubrzava, tako, da je dakle brzina strujamja u oblasti zadnje (leve) polovine točka veča. Ako je dakle mri izvesnoim odredenoim slipu nagibni ugao lopata ko j e prolaize kroz prednju polovi-nu točka jednak nagibnom uglu lopata na zadmjoj polovim i točka, to hod lopata na zadnjoj polovini točka mora taliti veči no na prednjoj. Piri torne mogu hodov! prednje i zadnje polovine točka biti tako iza-brani, da nagibni ug-lovi u obe polovine točka budu jednake ili bar približno j e dna-ke, pri čemu naravno treba da se uzme u obzir kvadratni priraštaj sila potiska profila usled različiti h brzina. Ali se time ta-kode postiže, da sila potiska na lopatama obe polovine točka hude više ili marnje jedrn aka. Predloži u ovo,m pravcu, koji žele da, poimoču smanjenja otvaranja prednje polovine točka smanjenjem nagibnog ugla lopata i pomoču povečanja c-tvaranja zadnje polovine točka uvečanjem nagibnog ugla lopata u cilju ravnomernije raispcdele rada na obe polovine točka, postignu iz-vesno ipoboljšanje, im a ju za iposledicu pri datim veličinama rada prinudno smanje-mje ukuipnoig radinog iznosa i time i pogor-šanje postignutog ukupnog stepena dejstva.
Po ovoim se pak promalasku stara o to<me, da, kad kašikasto kolo deluje kao propeler ili kao c-rpka, opterečenje prednje polovine točka ost a je jednako ili bar približno j e dn ako opterečenju prednje polovine ikašikastog kola poznate vrste, a da se opterečenje zadnje polovine točka uveča, kod upotrebe kašikastog kola kao turbine obratno, čiime se učinak ,j stepen dejstva kašikastog kola poboljšavaju.
Da bi se ovo omogučilo, po promalasku se polazi od za svako radno stanje na jednom odredemom mestu nalazeče se vo-diljne tačke N i upotrebljuje se vodiljmi m eh a ni zaim, koji, kao sto ovo šematički pokazuje sl. 2, ima takvo izvodenje, da se normale lopata koje prolaze kroz prednju polovinu točka seku u jednoj tačci Ni, ko-ja se n a lazi bliže tačci (središtu) O točka no vodil j na tačka Na, u ko j oj se stiču normale lopata koje prolaze kroiz zadnjiu po-
lovim u točka. Ali obe tačke Ni i Na leže isto tako kao i tačka N ina prečniku D točka koji se nalazi upravno na ipravac strujanja V. Dakle na prednjoj polovini točka vodil j-na tačka Ni ima vodenje lopatnih normala a tirne i lopata a na zadnjoj polovini točka vodenje lopata prelazi na vodiljnu tačku Nž.
Ako se kaišikasti točak upotrebi kao turbina, to se imaju obrnuti odnosi, j er ta-da voda, koja je na prednjoj polovini točka vršila rad, dospeva sa s man jenom brzi-nom ka zadnjoj polovini točka, tako, da dakle t-u mora hod da se sma-nji, ^ko nagibni ugao treba da ostane jednak ili sko-ro jednak. Ako se kašikasto kolo upotrebi kao crpka, to se imaju odnosi slično kao kod propelenskog rada.
Kod pozinatog zakona kretanja lopata, kao sto je pomenuto u odnosu na s-1. 1, dobija se, maročito ako se ipodešavamjem vodiljne tačke N u večiim irazmadima od središta O tačka želi da ipostigne veči hod, nezgoda, da se u oblasti kvadranta kruga K lopata, koja se nalazi na strani ekscentričnosti vodiljine tačke M, svaka tu prola-zeča lopata mora izv oditi kreitanie, koje je kako sa hidrauliičnog tako i sa meha-ničkog gledišta veoma nepovoljno. Kao što pokazuje sl. 1, mora lopata, koja iz položaja S- preko položaja Ss treba da dospe u položaj Si, na sraizmerno kratkom putu biti otoranuta iz a približno 180°.
Ali ovo kako s a mehaničkog, tako i sa hidrauličkog gledišta ima veoma teške nezgode.
Potiš alk kakvoig krila —• i lopate lcaši-kastog kola u pitanju treba da se smatraju kao krila — je proporcionalan nagibnom uglu i brzini strujanja. Ako podpritis-ak pri izvesinoj vrednosti potiska prede izvesnu dozvoljenu meru, to nastaju pojave odvajanja i kavitacije. Nagibni ugao i brzina strujanja moraju stoga i kod kašikastog kola biti održavami u izvesnim granicama.
Hidraulički odnosi su usled osobeno-sti kretanja lopata, kao što je to opisano u odnosu na sil. 1, na raz ličiti m imestima kruga K različiti i nairočito pošto ji bitna razlika odnosa u oblasti kvadranta E—F na sl. 3 prema odnosima oba kvadranta F— G i H—E. Ovi su kvadranti ograničeni pre-čnicima Di, D2 točka, koji se imedusobno nalaze upravno i na obe strane pomeireno za 45° u odnosu prema prečniku D, na ko-jem se nalaizi vodiljma tačka ,N. Od odnosa u oblasti E—F kvadranta su i odnosi na oblasti G—H kvadranta bitno različiti; ipak je dovoljno, ako se lopate u oblasti G —H kvadranta nalaze prionuto uz rela-tivnu struju. Izričito se naglašuje, da navedene grainice kvadranata ne treba da se
smatra ju kao ostra ograničenja; one ov-de treba da -im a ju više značaj oblasti po načinu kvadranata.
U čemu su odnosi u -po me mit im ob-lasibima kvadranata različiiti pokazuju raz-ličiti položaji lopata iz sl. 1.
Ako lopate kod na sl. 1 ipoka-zamog kiretanj-a lopata, — pri čemu je dakle kod izvesnog radnog stanja merodavna jedin-Stv-ena na izvesmom -o-dredenam mestu <na-lazeča se vodiljna tačka N, — rade u kvad-rairitima F—G d H—E (Zadnji i prednji kvadrant) sa još doz vol j enim ogaornim vrednostiima i velikim slapom, to če se prekoračiti dozvoljeine ugaone vrednosti u kvadrantu E—F, gde kao sto je po-meniuto lopate Izvode veoma torzo obrtno pometanje. Ako se hoče da u kvadrantu E—F odr-že doizvoljene ugaone vrednosti, to -se mora u ovoim kvadrantu sima-njiti hod. Dakle mora vodiljna tačka, ka j a je za izvesno radno stanje podešena kod N, biti iza lopate koje prelaze kroz kvadrant E—F približana središtu O točka, dakle n. pr. biti poimerena prema N.3. Ovo se može izvesti u takvoj meri, da čak i pri veliko m nagibu lopata, koje prelaze kr-oz kvadrante F—G i H—E, nagibni uglovi za lopate koje prolaze kroz kvadrant E—F ostanu u doz v oljenim granicama. Stoga je mogu-če, da se pri torzom vozem ju radi ismanjenja ©himne brzime lopata hod uve-ča u prednjem i zadnjem kvadrantu. Ovo može iči tačko d-aleko, da se v-odiljna tačka N za lopate koje prolaze kroz prednji i zadnji kvadrant pomera po prečniku D od sredi-šta O točka do u kruž-nu linliju K ili preko ove napol je.
U koliko se vodiljna tačka Ms bliže primiče središtu točka, -u toliko je manji hod lopata koje prolaze kroz kvadrant E—F, i, ako se prekorači izvesna granica približavanja tačke Na ka središtu točka, to lopate ko-je prolaze kroz kvadrant E—F deluju kao turbinske lopate, pri čemu se one pogone strujanjem vode, koje se proizvodi lopatama koje prolaze kroz prednji i zadnji kvadrant. Ovo se može u mnogim slučajevima čaik i želeti, pošto je stvarno takode več -i predlagamo, da se kod prope-lera sa elisom hod krila prema glavčini tako smanj-i, da ona u oblasti glavčime rade kao turbinske lopate.
Ov-de je dakle pokazano, da je iz dva razloga korisno, da se od poiznatog zakona o kretanju lopata, (vidi i sl. 1), od-stupi, dakle od zakona koji je definisan time, da normale lopata pri svakom radnom stanju prolaze kroz izvesmu odredenu vo-diljnu tačku.
Po ovom pak pronalasku treba vodiljna tačka za -raizlieite delove puta prolaže-
nog lopatama, da zauzme jedan drugi položaj, i to je-danpuit, da 'bi se hod na pred-njoj 1 na zadnjoj polovim točka uičmio raz-ličito velikim, i drugi put, da bi se hod u prednjem i zadnjem kvadrantu imoiga-o o-državaiti večim no u kvadrantu, kc-ji se na-lazi na strani eks-centriciteta vodil j ne tačke. Pošto vodiljna tačka iz navedenih razloga kod svakog celog otorta jedne lopate treba da menja svoje mesto, to stvarno nije više pravilno, uopšte, da se govori 01 vodiljinoj tačei, i stoga se preporučuje, -da se govori o tačoi preseka normala lopata sa onim prečnikom točka, koji se nalazi upravno na pravac sitrujanja. Ova če tačka -preseka dakle za svako radno stanje u izve-sniim grnicama za svaku lopat-u -da skače tam-o i aim-o ili da se šeta tairno i amo, d to u smislu sl. 2 n. pr. izmedu mesta N i Na. Pri torne paik ove tačk-e na' sl. 2 i 3 imaju raizličit značaj, jer se one stvarno odnose na normale lopata, koje se u smislu sl. 2 nalaze na drugim mestima otoima n-o u smislu sl. 3. Za propelerski rad je Ni -tačka preseka normala za lopate koje pro-la-ze kroz prednju polovinu -točka a N» tačka preseka -normala za lopa-te koje prelaze kroz zadnju polovinu točka. Prema sl. 3 je N tačka preseka normala za lopate ko-je pro-la-ze kroz prednji 1 zadnji kvadrant a Ns je tačka preseka normala za lopate, koje prolaze kroz kvadrant koji se nalazi na strani e-kscentriciteita tačaka preseka. Pri torne nikako nije potrebno da tačke N, Ni, Na i Ns za cele više ili marnji veli-ke oblasti kružnog toka loipata ostanu -na svom mestu; tačke preseka normala moigu šta više i od tačke kružnog t-o-ka lopata -menjati svoj položaj, svakalko uz održavanje ovde izraženih osnovnih načela. Tačke preseka normala se stoga u smislu sl. 2 i 3 pomeraju u izvesnim granicama ža vreme svakog kruženja lopata, ,za svaku lopatu kašikastog kola -ali razume se približno na isti način i u jednalkoj meri.
Sad se pak preporučuje, da se oba zakona kreta-nja, koji -su pokazani na sl. 2 i 3, puste da deluju jednovremeno na jed-n-o i isto kašikast-o kolo, dakle da se oba zakona medusobn-o u izvesnoj meri super-ponuj-u. Dakle kod propele-rskog rada hod na prednjoj polovim točka -treba da toude manji no na zadnjoj (sl. 2); jednovremeno pak treba da hod u na sbranaima ekscen-triciteta tača-ka preseka normala nalaize-čem se kvadrantu bude manji no hod-ovi u prednjem 1 zadnjem kvadrantu (sl. 3).
Kombinovanje otoa zakona kretanja se pokazuje na sl. 4. Pri torne su za izvesno radno stanje na prečniku D označene četi-ri tačke preseka normala lopata i one koje pripadaju za prednju polovinu točka oz,na-
cene su sa Ni a koje pripadajo za zadnju poloivinu točka označene su sa N2. Obe pak tačke preseka, koje pripada ju ka gornjem kvadrantu (dakle malazečem se na strani ekscentriciteta svih tačaka preseka), dobile su osim toga još i indeks 3, tako, da su dakle obe ove tačke preseka označene sa Ni3 i N23.
Ovim je kombimovanjem postignuto, da se o svima zahtevima, kako su se o vi d obijali na os-novu ovde treti ranih sazna-nja, u punoj im eri vodi računa.
Umesto jedne vodiljne tačke za izve-sno radno stanje pošto j e sad oblasti tačaka preseka normala, u ko jima se tačke preseka kredu za vreme kmženja lopata za iizvesno odredeno radno stanje, ii to ili u Skokovima ili postopno; ali ove oblasti .mogu, isto kao i ranije j edinstven a vodil j-na tačka, biti diametralno tako i u krugu pomerane, ako se radno stanje treba da promeni.
Sve ovo vazi odgovarajuči i za svaku dnugu vrstu priim ene jednog takvog kaši-kastog kola, dakle i za jednu takvu crpku sa kašikastim kolom ili turbinu sa kašika-stim kolom.
U konstruktivnorn pogledu može vo-diljni mehanizam, boji ovde poimenute zakone kretanja pojedinačno ili kombinova-no ostvaruje, biti izvoden na različite načine. Ako je želj eni položaj kakve lopate na svak o j tačci njen o g kružnog toka tako iznadem, kao što je to uz vodenje obzira o ovde saopštenim saznanjima sa hidrau-lifikog gledišta najpovoljnije, to ni j e teško, da se nade kakav kinematički uredaj, ko ji •ove položaje lopata primudno obezbeduje. Ovo se može izvoditi pomoču odgovaraju-či izvedenih vodil ja ili upravljajučih sistema, ali je takode imoguče, da se takva kretanja lopata izvode primudno pomoču od-govarajučih upravljajučih uredaja hidrau-ličkim ili električnim putem.
Sl. 5 pokazuje kao primer jedan oblik izvodenja jednog uipravljajučeg mehanizma, koji je podesan za ostvarenje kombi-novanog zakona kretanja.
Osovina 1 svake lopate 2 nosi po jeti an krak 3, koji je pomoču upravi j a ju če po luge 4 vezan sa krakom 5 kakve poluge na lakat, čija je obrtna tačka 6 postavljena na telu točka i čiji je drugi krak 7 voden u kakvoj proreznoj vodilji 8. Ova je prorezna vodil j a 8 postavljena na jednom prstenu 9 i po torne je postavljena ležišno obrtno oko osovine, koja se nalazi paralelno sa obrtnom osovinom 10 točka. Prsten 9 može u odnosu prema točku biti po-meran u radijalnom pravcu i osim toga može njegovo središte 11 biti obrtano i oko središta 10 točka. Različitim podeša-
vanjem središta 11 prstena 9 u odnosu ka središtu 10 točka može biti menjano radno stanje točka sa lopatama.
Kod obrtainja točka pak mora prsten 9 biti naveden na to, da se izohrono zajed-no obrče. Kod ovog izoihronog obrtnog kretanja točka i prstena 9 se pomera, kao što pokazuje sl. 5, upravljajmo! mehanizam svake lopate tako, da lopate izvode kre-tainja, kako su ova pokazana na sl. 4. Na sl. 5 crtastiim linijama nanesene normale na lopate seku prečnik D točka, kao što se vidi, u različitim tačkama, i to tako, kao što to 'odgovaira zakonu kretanja koji je pokazan na sl. 4.
Slični vodiljni mehanizmi su več postali poznati. Od ovih poiznath mehaniza-ma se imehanizam na sl. 5 razlikuje naročiti m izborom odnosa dužina elemenata za prenoseinje kretanja ekscentričnog prstena. 9 na lopate 2. Krak 5 je duži no krak 3 i dužina upravljajuče poluge 4 je tako izabrana, da krači 3 i 5 u večini položaja konverguju prema zgloibnim tačkama 1 i 6. Različnost dužime krakova 3 i 5 ima za posledicu, da se hod loipata uvecava prema sličnom mehanizmu za upravljanje kod kojeg bi krači 3 i 5 bili podjednako du-gački, a ipomanuta konvergenca oba ova kraka izvodi naročitu raspodelu različitih hodova, kao što je ova pokazana na siti. Ovde je dakle u pitanju bo, da se izvedeno kretanje kraka 3 i time i lopata 2 u odnosu prema vodečem kretainju kraka 5 uveča i osim toga da se još izazove potrebna nejednakost ipreinošenja kretanja.
Na sl. 5 pokazani primer iizvodenja pokazuje, da je pomoču sraizmenno1 j edin o-stavnih siredstava moguče, da se prethodno opisana kretanja ostvare, i tako mogu mehanizmi za vodenje i sredstva za prenos druge vrste biti učinjena ipodesnim za pri-nudno izvodenje takvih kretanja lopata.
Patentni zahtevi:
1.	) Pogonsko kašikasto kolo sa približno paralelno sa obrtnom osorni kola postavljenim i za vreme obrtainja oko njihove ose klatljivo pomerijiviim lopatama, kod kojeg se profili lopata kad su na kraj-njim tačkama prečnika kruga kola koji je upravan u odnosu na pravac voženj a nala-ze upravno na ovome, naznačeno time, što su tačke (N) preseka normala (R) lopata sa prečnikom (D—D) kruga točka u oblasti kvadranta (G—H) za hod prema na-pred više udaljene od središta (O) točka, no u oblasti kvadranta (E—F) za hod prema oaza d.
2.	) Pogonsko kašikasto kolo p-o za-
htevu 1, naznačeno time, sto se tačke (N) preseka normala (R) lopata sa upravno na pravac voženja nalazečiim se prečnikom (D—D) kruga točka u oblasti u praven voženja napred nalazečeg se kvadranta (E—-H) leže bliže središtu točka no u oblasti poza di nalazečeg se kvadranta (F—G).
3.	) Pogonsko kašikasto kolo po zahteva 1 i 2, naznačeno time, što tačke (N) preseka normala (R) lopata sa upravno na pravac voženja nalazečom se srednjom linijam (D—D) mogu ležati u oblasti kvadranta za hod prema napred i izvan kruga (K) točka.
4.	) Pogonsko kašikasto kolo po jed-nom od zahteva 1 do 3, naznačeno tirne, što za klatljivo kretanje lopata predvidena sredstva za prenošenje (3 do 9 i 11) deluju na taj način, što su več izvedena klatljiva
poimeranja krila u svom iizmahu veča no i zrn asi tek izvedenih kretamja.
5.) Pogonsko kašikasto kolo ipo jedilom od zahteva 1 do 4, sa uredajem za upravljanje, kojii se sastoji iz jednog ekscentrično pomerljivog, sa točkam izohro-no obrtnog prstena, na kojem je za svalku lopatu postavljena obrtno po jedna vodi-lja, u kojoj je voden jedan krak kakve na telu točka obrtno postavljene poluge na lakat, čiji je drugi krak pomoou kakve u-pravljajuče poluge vezan sa polugoim koja je utvrdema na osovini za lopate, naznačeno time, što je krak (3) osovina (1) lopata krači no sa njirnie vezani krak (5) poluge (5, 6, 7) na lakait i dužina upravi ja-juče poluge (4) je tako izabrama, da oba kraka (3, 5) komverguju u pravcu njihovih obrtnih tačaika (1 i 6).




r	'
' . » -
i
* ■.


Ari pat. br. 14746