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Kombinierte Strömungsmaschine, insbesondere Gebläse
Es sind kombinierte Schrauben-und Schleudergebläse bekannt geworden, deren Laufrad durch besondere Ausbildung die Wirkung eines Radial- und Axialrades von Strömungsmaschinen in sich vereinigt.
Die schrägstehenden, in einem zylindrischen Radkranz eingebauten Schraubenflügel sind an beiden Enden als offene Kanäle ausgebildet, die eine zentrale Ansaugleitung mit Öffnungen im Radkranz verbinden.
Der Radkranz trennt dabei den mittlerenDurchgang des Scbraubengebläses von einem äusseren Raum, welcher die durch die Fliehkraftwirkung aus den hohlen Flügeln herausgeschleuderte, durch die zentrale Ansaugleitung angesaugte Luft aufnimmt und fortleitet.
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Strömungsmaschine, insbesondere Gebläse, dessen Laufrad hohle, flügelförmige, radial angeordnete Schaufeln aufweist, die aussen durch einen ringförmigen Radkranz verbunden sind, der bloss an den Einmündungsstellen der durch die Hohlräume der Schaufeln gebildeten Kanäle durchbrochen ist, und bezweckt, den Wirkungsgrad derartiger Maschinen zu verbessern.
Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, dass der mittlere Teil des Laufrades mit dem Nabenkörper desselben einen Ringraum bildet, von dem die kanalförmigen Hohlräume der Schaufeln des Laufrades ausgehen, die im axialen Schnitt vorzugsweise knieförmig gekrümmt ausgebildet sind. In Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaufeln des Laufrades, in axialer Ansicht gesehen, spiralförmig gekrümmt ausgebildet. Das Laufrad ist erfindungsgemäss von einem Spiralgehäuse umgeben, das gegenüber dem zwischen ihm und dem mittleren Teil des Laufrades vorgesehenen Ringraum durch den die Schaufeln verbindenden Radkranz dicht abgeschlossen ist. Zu diesem Zwecke sind zwischen den Seitenwänden des Spiralgehäuses und dem Radkranz Labyrinthdichtungen angeordnet.
Um die Strömungsmaschine nach Wahl entweder als Radial- oder als Axialströmungsmaschine zu verwenden, ist erfindungsgemäss sowohl der innere, als auch der äussere Ringraum des Laufrades wahlweise abdeckbar. Die Strömungsmaschine gemäss der Erfindung kann auch mehrstufig ausgebildet sein, wenn dem Spiralgehäuse des Laufrades ein Spiralgehäuse mit entgegengesetzt gerichteter Krümmung benachbart zugeordnet ist, in dessen Innenwandung die Hohlräume feststehender, gekrümmter Leitschaufeln münden, die mit dem Ringraum des Nabenkörpers eines benachbarten Laufrades verbunden sind, durch den das strömende Medium in axialer Richtung eintritt und über die hohlen Schaufeln dieses Laufrades dem es umgebenden Spiralgehäuse unter gesteigertem Druck zugeführt wird.
In der Zeichnung ist eine kombinierte Strömungsmaschine gemäss der Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen die erste Ausführungsform im Längsschnitt bzw. in Stirnansicht bei abgenommenem Ansaugstutzen und freigelegten Ansaugöffnungen, so dass die Strömungsmaschine gleichzeitig als Axial- und Radialgebläse wirksam ist. Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Ausbildung des Laufrades in schaubildlicher Darstellung, Fig. 4 eine Einzelheit und Fig. 5 je zur Hälfte
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SeitenansichtStrömungsmaschine.
Von einer Grundplatte 1 ist das Aussenrohr 2 eines kombinierten Gebläses getragen, das innen mittels Leitschaufeln 3 unter Bildung eines ringförmigen Durchlasses 4 einen zylindrischen Blechmantel 5 trägt, innerhalb welchem ein Motor 6 befestigt ist. Die Motorwelle 7 ragt seitlich über das Aussenrohr 2 und den Blechmantel 5 hinaus und trägt ein Laufrad 8, das hohle, flügelförmige, radial angeordnete Schaufeln 9 aufweist, die aussen durch einen ringförmigen Radkranz 10 verbunden sind. Der zweiteilig ausgebildete Nabenkörper 11 des Laufrades 8 bildet mit dem benachbarten mittleren Teil 12 des Laufrades 8 einen Ringraum 13, von dem die kanalförmigen Hohlräume 14 der Schaufeln 9 des Laufrades ausgehen und, wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich ist, knieförmig gekrümmt ausgebildet sind.
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Das Laufrad 8 ist von einem Spiralgehäuse 15 umgeben, das mit dem Aussenrohr 2 bei 16 verbunden ist, mit seinen Rändern knapp an das Laufrad 8 heranreicht, und an seinem freien. gegen den Radkranz 10 gerichteten Rand 17 der Seitenwand eine Dichtung bildet, die das Spiralgehäuse nach aussen zu abschliesst.
Diese Dichtung kann auch als Labyrinthdichtung ausgebildet sein, wie dies in Fig. 4schematisch angedeutet ist. Der Radkranz 10 des Laufrades 8 trägt an seinem äusseren Rand einen ringförmigen Ansatz 18, der in einer stufenförmigen Ausnehmung 19 der Wand des Spiralgehäuses 15 mit geringem Spiel umläuft. Eine ähnliche Labyrinthdichtung gegenüber dem Laufrad 8 kann natürlich auch auf der Befestigungsseite des Spiralgehäuses vorgesehen sein.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Schaufeln 9 des Laufrades 8, in der Richtung der Antriebswelle 7 gesehen, spiralförmig gekrümmt ausgebildet, wobei die Hohlräume der Schaufeln 9 durch eine Zwischenwand 20 der Länge nach unterteilt sind, wodurch bei längerer Ausbildung der Schaufeln Wirbelbildungen innerhalb ihrer Hohlräume vermieden werden.
Der innere, vom Nabenkörper Hund dem benachbarten Teil 12des Laufrades 8 gebildete Ringraum 13 kann durch einen mit strichpunktierten Linien in Fig. 1 angedeuteten Deckel 21 abgeschlossen werden, während die Stirnfläche des zwischen dem Teil 12 und dem Radkranz 10 gebildeten, durch die Flügel 9 unterbrochenen äusseren Ringraumes 22 des Laufrades 8 durch einen ringförmigen Deckel 23 verschlossen werden kann. Am Spiralgehäuse 15 ist ein Ansaugstutzen 24 befestigt, der den Ringansatz 18 des Radkranzes 10 mit Spiel abdeckt (Fig. 4).
Bei abgenommenen Deckeln 21 und 23 wird die beim Antrieb des Laufrades 8 über die Schaufeln 9 angesaugte Luft im Sinne der voll gezeichneten Pfeile über den Ringraum 13 und die Hohlräume 14 der Schaufeln in das Spiralgehäuse 15 in die an dieses angeschlossene, nicht dargestellte Förderleitung gedrückt, während die im Sinne der strichpunktiert gezeichneten Pfeile durch den Ringraum 22 angesaugte Luft über die Leitschaufeln 3 und den ringförmigen Durchlass 4 an die an das Aussenrohr 2 angeschlossene Förderleitung abgegeben wird. Der Motor 6 wird durch die innerhalb des Blechmantels 5 strömende Luft wirksam gekühlt, die über Schlitze 25 eintreten, und entlang des Motors 6 streichend, durch Schlitze 26 einer den Blechmantel abdeckenden Haube 27 austreten kann. Die Strömungsmaschine wirkt dabei sowohl als Axial- als auch als Radialgebläse.
Wenn hingegen einer der Deckel 21 oder 23 auf das Laufrad 8 auf-. gesetzt wird, so wirkt die Strömungsmaschine entweder als Radial- oder als Axialgebläse. Durch die be- c sondere Führung des geförderten Mittels innerhalb des Laufrades wird die Förderleistung beträchtlich. er- höht, so dass auch der Wirkungsgrad derartiger Strömungsmaschinen wesentlich verbessert ist.
Die Anordnung ist so getroffen, dass das in radialer Richtung geförderte Medium höheren Druck erreicht, als das in axialer Richtung strömende Medium, von dem dafür aber eine grössere Menge gefördert wird.
Die Strömungsmaschine kann auch mehrstufig ausgebildet sein, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist, wo mit der ersten Ausführungsform übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind.
Der Motor 6 innerhalb des Blechmantels trägt auf seiner Welle 7'zwei Laufräder 8 und 8', die im Abstand voneinander angeordnet sind, so dass zwischen ihnen ein ruhender Leitkörper 28 vorgesehen ist, der von der Grundplatte 1 getragen wird. Der Leitkörper 28 ist von einem Spiralgehäuse 29 umschlossen, das mit dem Spiralgehäuse 15 durch einen Überleitkanal 30 verbunden ist jedoch eine entgegengesetzt gekrümmte spiralförmige Aussenwand aufweist, die mit einer zylindrischen Wandung 31 des Leitkörpers 28 einen allmählich enger werdenden Kanal bildet, von dem hohle Leitschaufeln 32 des Leitkörpers 28 ausgehen, die in Leitkanäle 33 übergehen, welche in den Ringraum 13'des Laufrades 8'münden. Zwischen der Wandung 31 des Leitkörpers 28 und seiner Nabe ist ein die Ringräume 22,
22' der Laufräder 8.
8'verbindender Ringraum 34 vorgesehen, der bloss durch die Leitschaufeln 32 unterbrochen ist. Das geförderte Mittel wird durch die Schaufeln 9 des Laufrades 8 angesaugt, in das Spiralgehäuse 15 gedrückt, von wo es über den Leitkanal 30 in das benachbarte Spiralgehäuse 29 des Leitkörpers 28 gedrückt und über die Leitschaufeln 32 und die Leitkanäle 33 dem zweiten Laufrad 8'zugeführt wird, das das bereits unter Druck stehende Mittel über die Schaufeln 9'in das Spiralgehäuse 15'und von dort in die Druckleitung unter gesteigertem Druck befördert.
Wenn beide in Fig. 5 nicht dargestellte Deckel 21 und 23 abgenommen sind, so wird das Mittel auch durch den Ringraum 22 über die Schaufeln 9 und in axialer Richtung dem Ringraum 34 zugeführt, dort durch die Leitschaufeln 32 umgelenkt und in das zweite Laufrad 8'gefördert, von wo das Mittel, in einer zweiten Stufe zusätzlich beschleunigt, durch den Ringraum 4 der Förderleitung zuströmt.
Die Strömungsmaschine gemäss der Erfindung kann für verschiedene Anwendungsgebiete benutzt werden. So kann es als Gebläse für die Landwirtschaft verwendet werden und die in axialer Richtung strömende Luft zur Heubelüftung (Kaltbeblasung) und die in radialer Richtung mit höherem Druck strömende,
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Luft als Fördergebläse dienen. Bei abgenommenen Deckeln 21 und 23 kann die Strömungsmaschine gleichzeitig zur Heubelüftung und zur Heubeförderung wirksam sein, oder durch Abdecken einer der Ansaug- öffnungen entweder nur zur Belüftung oder nur zur Förderung verwendet werden.
Unter Umständen kann das Laufrad in axialer Richtung vom Wasser durchströmt und als Propellerturbine ausgebildet sein, während durch die Hohlräume der Schaufeln Wasser in das Spiralgehäuse gedrückt wird, von wo es über eine Rohrleitung in eine grössere Höhe gefördert werden kann. Man erhält so eine Turbinenpumpe bzw. einen hydraulischen Transformator, um eine verhältnismässig grosse Wassermenge mit geringem Gefälle dazu auszunutze, eine kleinere Wassermenge auf eine verhältnismässig grosse Höhe zu fördern. Es wird daher mit einem einzigen Laufrad dieselbe Wirkung, wie bei einem hydraulischen Widder erzielt, jedoch mit einem erheblich besseren Wirkungsgrad.
Die mehrstufige Ausbildung der Strömungsmaschine kann für eine Gasturbine verwendet werden, wobei der Axialtei1 als eigentliche Turbine wirksam ist, während der Radialteil als Kompressor für die Verbrennungsluft ausgebildet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kombinierte Strömungsmaschine, insbesondere Gebläse, dessen Laufrad hohle, flügelförmige, radial angeordnete Schaufeln aufweist, die aussen durch einen ringförmigen Radkranz verbunden sind, der bloss an den EinmUndungsstellen der durch die Hohlräume der Schaufeln gebildeten Kanäle durchbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teil (12) des Laufrades (8) mit dem Nabenkörper (11) desselben einen Ringraum (13) bildet, von dem die kanalförmigen Hohlräume (14) der Schaufeln (9) des Laufrades (8) ausgehen, die im axialen Schnitt vorzugsweise knieförmig gekrümmt ausgebildet sind.