DE10134623A1 - Flüssigkeitsheizverfahren und Vorrichtungen - Google Patents

Abstract

Eine Heizpumpe (10) beinhaltet einen Rotor (20) mit mehreren Schaufeln (21). Eine Trennwand (15) erstreckt sich radial innerhalb eines inneren Bereichs der Heizpumpe (10). Die Trennwand (15) hat eine Breite W. Ein Abstand L ist entlang eines Kreisbogens zwischen benachbarten Schaufeln (21) in einer mittleren Position (21a) entlang der radialen Richtung der Schaufeln (21) definiert. Ein Verhältnis W/L beträgt vorzugsweise ungefähr 0,07 bis 0,36, weiter bevorzugt ungefähr 0,11 bis 0,3, und am meisten bevorzugt ist ein Verhältnis von ungefähr 0,2.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe vom Turbinentyp, welche als Flüssigkeitsheizvorrichtung verwendet werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zum Erhitzen von Flüssigkeiten.

Beschreibung des Standes der Technik

Eine bekannte Turbinenpumpe oder regenerative Pumpe, welche als Flüssigkeitsheizvorrichtung verwendet wird, ist in dem US-Patent Nr. 3,720,372 offenbart. Die Flüssigkeitsheizvorrichtung beinhaltet ein Flüssigkeitsregelungsmittel, welches mit dem Auslass einer Druckbeaufschlagungspumpe 110 verbunden ist. Die Flüssigkeitstemperatur wird mittels des Flüssigkeitsregelungsmittels erhöht (die Flüssigkeit wird erhitzt). Wie in Fig. 5 gezeigt, beinhaltet die Pumpe 110 einen Rotor (Läufer) 120, welcher innerhalb eines Gehäuses 111 in Richtung eines Pfeils 130 rotiert. Der Rotor 120 hat mehrere sich radial erstreckende Wände (Schaufeln) 121, welche auf beiden Seitenflächen (Außenflächen) angeordnet sind und sich radial von der Drehachse 122 her erstrecken. Der Rotor 120 beinhaltet auch Kanäle 123, welche zwischen den Schaufeln 121 vorgesehen sind. Eine Trennwand 115 teilt das Innere des Gehäuses 111 in eine Ansaugöffnung 113 und eine Ablassöffnung 114. Wenn der Rotor 120 sich dreht, wird Fluid über die Ansaugöffnung 113 in die Pumpe 110 gezogen, und der Fluiddruck steigt aufgrund des Flusses innerhalb der Kanäle 123, welche zwischen den Schaufeln 121 vorgesehen sind. Durch Steigern der Anzahl der Einwirkungen der Kanäle 123 auf das Fluid steigt der Fluiddruck. Das unter Druck gesetzte Fluid wird dann durch die Ablassöffnung 114 abgelassen. Ein Regelventil (nicht dargestellt) ist stromabwärts der Ablassöffnung 114 angeordnet, und das Regelventil regelt den durch die Pumpe 110 erzeugten Fluiddruck. Durch Begrenzen des Flusses von unter Druck gesetztem Fluid, welcher aus der Ablassöffnung 114 abgelassen wird, wird ein Bereich der Arbeit der Pumpe 110 in einen Anstieg in der inneren Energie des Fluids umgewandelt, und die Temperatur des Fluids steigt. Durch Steigern der Anzahl der Einwirkungen der Kanäle 123 auf das Fluid kann daher das Fluid schneller erhitzt werden. Der Ablassdurchfluss sinkt jedoch selbstverständlich, wenn das Regelventil den Fluss des unter Druck gesetzten Fluids begrenzt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Pumpen vom Turbinentyp zu schaffen, welche als Fluidheizvorrichtungen verwendet werden können.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre können Fluidheizvorrichtungen (Pumpen) eine Ansaugöffnung und eine Ablassöffnung beinhalten, welche durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, welche in einem Gehäuse vorgesehen ist. Ein Rotor oder Läufer ist drehbar in dem Gehäuse angeordnet und weist vorzugsweise mehrere Schaufeln oder Laufradschaufeln (d. h. sich radial erstreckende Wände) an beiden Seitenflächen auf. Die Trennwand verhindert vorzugsweise den direkten Fluss von Flüssigkeit von der Ansaugöffnung zu der Ablassöffnung, wenn eine Schaufel mit der Trennwand ausgerichtet ist. Ein Fluidregler steht optional in Verbindung mit der Ablassöffnung. Wenn die Fluidheizvorrichtung arbeitet, regelt der Fluidregler den Fluiddruck und beschränkt den Fluss von unter Druck gesetztem Fluid, welcher von der Fluidheizvorrichtung abgelassen wird. Als Ergebnis steigt die innere Energie des Fluids, und daher steigt auch die Fluidtemperatur.

In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Lehre können die Breite W der Trennwand sowie der Abstand L zwischen den Rotorschaufeln (radial sich erstreckenden Wänden) eingestellt werden, um das Fluid effizient zu erhitzen. Beispielsweise liegt das Verhältnis W/L vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 0,07-0,36. Weiter bevorzugt liegt das Verhältnis W/L in dem Bereich von ungefähr 0,11-0,3 und noch weiter bevorzugt ist das Verhältnis ungefähr 0,2. Das Fluid kann ein Kühlmittel wie Kühlwasser sein, Schmieröl oder eine andere ähnliche flüssige Substanz und/oder ein hydraulisches Fluid. Tatsächlich kann jede Art von Fluid, welches wärmeleitfähig ist, mit der vorliegenden Lehre verwendet werden. Außerdem ist die "Breite der Trennwand" vorzugsweise definiert als die dünnste Breite der Trennwand, wenn die Breite der Trennwand nicht gleichmäßig ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines repräsentativen Kühlkreislaufs, welcher in einer Klimaanlage eines Automobils verwendet wird.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer repräsentativen Heizpumpe (Fluidheizvorrichtung).

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 3.

Fig. 4 ist ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen (Q/Qmax) und (W/L) darstellt.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer bekannten Heizpumpe.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Repräsentative Fluidheizvorrichtungen haben vorzugsweise ein Verhältnis W/L der Breite W der Trennwand zu dem Abstand L zwischen Läufer- oder Rotorschaufeln entlang eines Kreisbogens, welches ungefähr zwischen 0,07 und 0,36 liegt. Weiter bevorzugt liegt das Verhältnis zwischen 0,11 und 0,3, und am meisten bevorzugt wird ein Verhältnis von ungefähr 0,2.

Repräsentative Fluidheizvorrichtungen können beispielsweise ein Gehäuse beinhalten, welches eine Ansaugöffnung und eine Ablassöffnung definiert. Eine Trennwand ist vorzugsweise innerhalb eines inneren Bereichs des Gehäuses zwischen der Ansaugöffnung und der Ablassöffnung vorgesehen und hat eine vorgeschriebene Breite W. Ein Rotor oder Läufer kann drehbar in dem Gehäuse vorgesehen sein und kann mehrere Schaufeln (Laufradschaufeln) oder sich radial erstreckende Wände beinhalten, welche an der Außenfläche des Rotors vorgesehen sind. Optional kann ein Regler so vorgesehen sein, dass er mit dem unter Druck gesetzten Fluid in Verbindung steht, welches von der Ablassöffnung abgelassen wird.

Repräsentative Verfahren zum Erhitzen eines Fluids können beispielsweise unter Verwendung der repräsentativen Fluidheizvorrichtungen durchgeführt werden, obwohl natürlich andere Fluidheizvorrichtungen ebenfalls verwendet werden können. Beispielsweise können repräsentative Verfahren zum Erhitzen eines Fluids das Drehen eines Rotors oder Läufers bezüglich eines Fluids beinhalten. Der Rotor kann Schaufeln oder sich radial erstreckende Wände beinhalten, welche entlang eines Kreisbogens um einen Abstand L voneinander beabstandet sind. Die Schaufeln können an einer Trennwand vorbeilaufen, welche eine Breite W hat, und vorzugsweise ist das Verhältnis W/L zwischen 0,07 und 0,36. Der Druck des Fluids wird vergrößert durch die Arbeit des Rotors, und ein Fluiddruckregler kann das Fluid regeln. Beispielsweise kann der Druckregler den Fluss des unter Druck gesetzten Fluids begrenzen, welcher von dem Rotor austritt. Demzufolge kann die Fluidtemperatur gesteigert werden.

In weiter bevorzugten Verfahren kann das Verhältnis W/L zwischen 0,11 und 0,3 liegen, und am meisten bevorzugt wird das Verhältnis W/L von ungefähr 0,2.

Weitere repräsentative Beispiele der vorliegenden Erfindung Lehre werden genauer beschrieben mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen. Diese genaue Beschreibung soll einem Fachmann lediglich weitere Details für die Ausführung von bevorzugten Aspekten der vorliegenden Lehre bieten und soll den Bereich der Erfindung nicht begrenzen. Nur die Ansprüche definieren den Bereich der beanspruchten Erfindung. Daher mögen Kombinationen von Merkmalen und Schritten, welche in der obigen detaillierten Beschreibung offenbart sind, nicht notwendig sein, um die Erfindung im weitesten Sinne durchzuführen, sondern sind lediglich dargestellt, um einige repräsentative Beispiele der Erfindung genau zu beschreiben. Außerdem können die vorliegenden Lehren selbstverständlich auf eine Art und Weise kombiniert werden, die nicht detailliert aufgeführt ist, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehren zu erhalten.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann der Motor E eines Automobils eine Wasserpumpe 52 beinhalten, welche ein Kühlmittel (beispielsweise ein Motorkühlmittel) einem Wassermantel 50 zuführt. Das Kühlmittel ist vorzugsweise ein Antifrost- Kühlmittel, beispielsweise eine Mischung aus Wasser und Ethylenglykol, obwohl selbstverständlich andere Fluids innerhalb der vorliegenden Lehren verwendet werden können. Ein Kühlmittelkreislauf kann den Motor E, einen Strahler 6, ein Thermostatventil 7, einen Heizerkern 8, ein elektromagnetisches Ventil 8a, ein Rückschlagventil 9, eine Fluidheizvorrichtung H sowie mehrere Leitungen 1-5 aufweisen, welche die entsprechenden Teile verbinden. In dieser Ausführungsform sind drei Leitungen 1, 2, 3 stromabwärts des Wassermantels 50 und zwei Leitungen 4, 5 stromaufwärts des Wassermantels 50 vorgesehen. Die Leitung 4 definiert einen Rückführpfad zu der Wasserpumpe 52 über den Strahler 6 und das Thermostatventil 7. Der Kanal 5 definiert einen Rückführpfad zu der Wasserpumpe 52 über das elektromagnetische Ventil 8a und den Heizerkern 8. Die Leitung 1 definiert einen Pfad von dem Wassermantel 50 zu dem Thermostatventil 7, welches an dem Verzweigungspunkt der Leitungen 1 und 4 vorgesehen ist. Die Leitung 2 definiert einen Pfad, welcher den Wassermantel 50 mit den Leitungen 4, 5 über das Rückschlagventil 9 verbindet. Die Leitungen 2 und 3 sind in paralleler Anordnung zwischen dem Wassermantel 50 und den Leitungen 4 und 5 vorgesehen.

Die Wasserpumpe 52 ist mit einer Kurbelwelle (Ausgangswelle) des Motors E über einen V-Riemen oder ein anderes Energieübertragungsmittel verbunden und wird durch den Motor E angetrieben. Die Wasserpumpe 52 ist in der Nähe der Einlassöffnung des Wassermantels 50 vorgesehen und steigert den Druck des Kühlmittels, welches über die Leitungen 1, 4, 5 in den Wassermantel 50 zurückgekehrt ist. Das Kühlmittel bewegt sich durch den Kreislauf als Ergebnis des durch die Wasserpumpe 52 aufgebrachten Drucks.

Der Strahler 6 dient als Wärmetauscher, um Hitze von dem Kühlmittel an die umgebende Luft zu strahlen. Das Thermostatventil 7 erfasst die Temperatur des Kühlmittels, welches von dem Motor E über Leitungen 1 oder 4 her fließt, und es verbindet entweder die Leitung 1 oder die Leitung 4 mit der Wasserpumpe 52, und zwar gemäß der erfassten Temperatur. Wenn die durch das Thermostatventil 7 erfasste Kühlmitteltemperatur unterhalb von einer vorher gewählten Temperatur beispielsweise 80°C liegt, wird die Leitung 1 mit der Wasserpumpe 52 verbunden. So wird der Kühlmittelkreislauf verkürzt, und die überschüssige Hitze von dem Motor wird die Kühlmitteltemperatur erhöhen. Wenn andererseits die Kühlmitteltemperatur, welche von dem Thermostatventil 7 erfasst worden ist, oberhalb der vorher gewählten Temperatur liegt, wird die Leitung 4 mit der Wasserpumpe 52 verbunden. Daher wird die Kühlmittelzirkulation über die Leitung 1 unterbrochen, und die Kühlmitteltemperatur senkt sich durch das Hindurchtreten durch den Strahler 6. Der Strahler 6, der Thermostat 7, die Leitung 4 und andere Kreislaufelemente und andere Leitungen werden daher verwendet, das Kühlmittel selektiv abzukühlen.

Der Heizerkern 8 dient als Wärmetauscher und wärmt die Luft innerhalb der Fahrzeugkabine durch Verwenden der Hitze von dem Kühlmittel, welches durch die Leitung 5 zugeführt wird. Das elektromagnetische Ventil 8a ist ein ON/OFF-Ventil (Öffnungs-/Schließventil), welches die Zuführung von Kühlmittel von einem Motor E zu dem Heizerkern 8 gemäß der Wärmebedingungen der Klimaanlage des Automobils steuert. Ein repräsentativer Heizkreislauf kann der Heizerkern 8, das elektromagnetische Ventil 8a, die Leitung 5 sowie andere Kreiselemente und andere Leitungen beinhalten.

Das Rückschlagventil 9 erlaubt einen Fluss von Kühlmittel in einer Richtung von dem Wassermantel 50 zu Leitungen 4 und 5, erlaubt jedoch keinen Kühlmittelfluss in die entgegengesetzte Richtung. Wenn der Kühlmittelfluss durch die Leitung 1 durch das Thermostatventil 7 blockiert ist (d. h. wenn er Strahler arbeitet), wird das Rückschlagventil 9 geöffnet und erhält einen konstanten Kühlmittelfluss zu Leitung 4 und/oder Leitung 5 aufrecht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, beinhaltet die Pumpe von Turbinentyp oder die regenerative Pumpe (die Fluidheizvorrichtung) H einen Heizpumpe 10, welche in Reihe mit der Leitung 3 vorgesehen ist, sowie ein Regelventil 40, welches ein Fluidregelmittel sein kann. Die Heizpumpe 10 und das Regelventil 40 arbeiten zusammen, so dass eine Pumpen- und eine Heizfunktion gleichzeitig (oder selektiv) vorgesehen sind, während eine Balance beider Funktionen aufrecht erhalten wird.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, beinhaltet die Heizpumpe 10 w einen Rotor (Läufer) 20, welcher drehbar innerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen ist. Das Gehäuse 11 definiert eine Ansaugöffnung 13, welche so ausgestaltet ist, dass sie das Kühlmittel in das Gehäuse 11 einzieht, sowie eine Ablassöffnung 14, welche so ausgestaltet ist, dass sie Kühlmittel von dem Gehäuse ablässt. Eine Trennwand 15 trennt die Ansaugöffnung 13 von der Ablassöffnung 14. Vorzugsweise hat die Trennwand 15 eine gleichmäßige oder im wesentlichen gleichmäßige Breite W bezüglich des Rotors 20. Außerdem verhindert die Trennwand 15 vorzugsweise den direkten Kühlmittelfluss zwischen der Ansaugöffnung 13 und der Ablassöffnung 14. Wie in Fig. 2 gezeigt, bewegt sich stattdessen das Kühlmittel gegen den Uhrzeigersinn innerhalb der im wesentlichen zylindrischen Kammer 25 von der Ansaugöffnung 13 zu der Ablassöffnung 14. Die Kammer 25 ist mit dem stromaufwärts liegenden Bereich der Leitung 13 verbunden (oder kommuniziert damit) über die Ansaugöffnung 13 und ist mit dem stromabwärts liegenden Bereich der Leitung 3 verbunden (kommuniziert damit), bzw. mit dem stromabwärts liegenden Bereich des Regelventils 40, über die Ablassöffnung 14. Der Rotor 20 beinhaltet vorzugsweise eine integral ausgeformte Antriebswelle 22, und beides ist drehbar in der Kammer 25 angeordnet. Eine Riemenscheibe 16 ist fest an dem Ende der Antriebswelle 22 außerhalb des Gehäuses 11 angebracht. Die Riemenscheibe 16 ist operational mit der Kurbelwelle (Ausgangswelle) des Motors E über einen V-Riemen (siehe Fig. 1) oder ein anderes Energieübertragungsmittel verbunden.

Der Rotor 20 hat vorzugsweise eine scheibenartige Gestalt und beinhaltet mehrere Schaufeln (radial sich erstreckende Wände) 21, welche mit gleichem Abstand zueinander an beiden Seitenflächen (Außenflächen) des Rotorkörpers 24 vorgesehen sind. Beispielsweise können vierzehn (14) Schaufeln 21 vorgesehen sein. Die Schaufeln 21 können im wesentlichen rechteckig geformte Stücke mit einer Länge t in radialer Richtung sein, und die Schaufeln 21 können sich radial von der Drehachse des Rotorkörpers 24 her erstrecken. Konkave Kanäle 23 sind zwischen den Schaüfeln 21 ausgeformt, welche Kanäle 23 einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Die Kanäle 23 können beispielsweise auch Vertiefungen oder Ausnehmungen sein. Wenn die Schaufeln 21 an beiden Seiten des Rotorkörpers 24 vorgesehen sind, kann sich die Gesamtanzahl der Schaufeln 21 reduzierten.

Wenn die Antriebswelle 22 und der Rotor 20 der Heizpumpe 10 sich aufgrund der Antriebskraft des Motors E drehen, wird Kühlmittel durch die Ansaugöffnung 13 eingezogen, fließt in der Kammer 25 und wird von der Ablassöffnung 14 abgegeben. Weil sich der Rotor 20 dreht, wird ein Wirbelstrom (sekundärer Wirbel), wie durch die Pfeile in Fig. 3 gezeigt, in dem Bereich erzeugt, welcher durch einen Kanal 11a mit einem halbkreisförmigen Querschnitt in dem Gehäuse 11 geformt wird, welcher dem Rotor 20 und den Kanälen 23 des Rotors 20 gegenüberliegt. Der Kühlmitteldruck steigt nach und nach durch wiederholtes Verbinden oder Konvergieren des in den Kanälen 23 erzeugten Wirbelstroms mit dem Hauptstrom in der Kammer 25. Die Heizpumpe 10 schafft so eine Fluidtransportfunktion, welche ähnlich der Wasserpumpe 52 ist, und sie kann so als Hilfspumpe zur Unterstützung der Wasserpumpe 52 verwendet werden.

Wenn die Trennwand 15 mit einem Kanal 23 während des Betriebs der Heizpumpe 10 ausgerichtet ist, ist ein Raum S zwischen der inneren Fläche der Trennwand 15 und der Fläche des Kanals 23 definiert, wie in Fig. 3 gezeigt. Die sich bewegenden Schaufeln 21 wirken auf das Kühlmittel, um eine vollständige Umdrehung des Kühlmittels zu erzeugen. Das Kühlmittel wird dann durch die Trennwand 15 zu der Ablassöffnung 14 abgelenkt. Als Ergebnis dieses Vorgangs steigert die Heizpumpe 10 den Kühlmitteldruck. Als Ergebnis des Raums S kann das Kühlmittel direkt von der Ablassöffnung 14 mit relativ hohem Druck zu der Ansaugöffnung 13 mit relativ niedrigem Druck über den Raum S hindurch lecken, wenn die Trennwand 15 mit einem Kanal 23 ausgerichtet ist.

Wie oben erwähnt, schafft die Heizpumpe 10 auch eine Fluidheizfunktion zusätzlich zu der Fluidtransportfunktion. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein kleiner Zwischenraum G zwischen der Außenkante des Rotors 20 und der Innenfläche der Kammer 25 definiert. Unter Druck stehendes Fluid fließt entlang des Zwischenraums G von der Ansaugöffnung 13 zu der Ablassöffnung 14. Wenn der Rotor 20 sich wirkt, übt die Energie der Pumpe 10 auf das Kühlmittel in der Kammer 25, und die Kühlmitteltemperatur steigt aufgrund der gestiegenen internen Energie des Kühlmittels. Die auf die Antriebswelle 22 und den Rotor 20 über die Riemenscheibe 16 aufgebrachte Kraft wird daher sowohl in Druckarbeit des Rotors 20 umgewandelt als auch in die als Ergebnis des Energieverlustes erzeugte Hitze.

Das Regelventil 40 kann den Kühlmittelfluss von der Ablassöffnung 14 begrenzen. Das Regelventil schafft eine Bremskraft, welche auf das unter Druck stehende Kühlmittel wirkt, welches durch den Rotor 20 zugeführt wird, und steigert daher die Kühlmitteltemperatur. Daher kann die Heizpumpe 10 das Kühlmittel erhitzen.

Da die Fluidtransportfunktion und die Fluidheizfunktion einander entgegengesetzt sind, kann das Kühlmittel auf eine höhere Temperatur erhitzt werden, wenn das Regelventil 40 den Kühlmittelfluss von der Ablassöffnung 14 stark begrenzt. In diesem Fall ist jedoch die Kühlmittelmenge, welche von der Ablassöffnung 14 abgegeben wird, gesenkt. Wenn andererseits das Regelventil 40 so eingestellt ist, dass es die Abgabe einer größeren Menge von Kühlmittel von der Ablassöffnung 14 ermöglicht, kann selbstverständlich mehr Kühlmittel abgegeben werden. In diesem Fall steigt jedoch die Kühlmitteltemperatur weniger stark an.

Die vorliegenden Erfinder haben bestimmt, dass die durch die Heizpumpe 10 erzeugte Hitze durch die Natur des internen Lecks des Kühlmittels von der Ablassöffnung 14 zu der Ansaugöffnung 13 über den Raum S zwischen der Trennwand 15 und den Kanälen 23 des Rotors 20 beeinflusst ist. Insbesondere besteht eine Verbindung zwischen dem Verhältnis W/L der Breite W der Trennwand 15 zu der Kreisbogenlänge L zwischen den Schaufeln 21 in der mittleren Stelle 21a entlang der radialen Richtung der Schaufeln 21, wie in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Menge der Hitze Q, welche als Kühlfluidtemperatur erzeugt wird, beeinflusst durch das Verhältnis W/L. In Fig. 4 steht "Qmax" für die maximale durch die Pumpe 10 erzeugte Hitzemenge. Das Verhältnis Q/Qmax steht daher für das Verhältnis der an jedem Messpunkt von W/L erzeugten Hitzemenge im Verhältnis zu Qmax.

Wie in Fig. 4 gezeigt, erreicht, wenn W/L im Bereich zwischen 0 und 1 liegt, die durch das Kühlmittel erzeugte Menge von Hitze ein Maximum Qmax bei W/L = 0,2. Q/max ist daher 1, wenn W/L 0,2 ist. Wenn W/L bezüglich dieses Bezugspunkts erhöht oder gesenkt wird, sinkt der Wert Q/Qmax. Wenn jedoch W/L im Bereich zwischen 0,07 und 0,36 liegt, ist Q/Qmax größer oder gleich 0,92. Wenn außerdem W/L im Bereich zwischen 0,1 und 0,3 liegt, ist Q/Qmax größer oder gleich 0,95.

Auf der anderen Seite haben die Erfinder bestimmt, dass das Verhältnis W/L der Pumpe im US-Patent Nr. 3,720,372, welche in Fig. 5 gezeigt ist, ungefähr 0,41 beträgt. Die vorliegenden Lehren schaffen daher Heizpumpen, welche effizienter Hitze erzeugen können.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen können selbstverständlich auf verschiedene Art und Weise verändert werden, ohne dass der Bereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Das Verhältnis W/L gemäß der oben genannten Ausführungsform kann beispielsweise auf verschiedene Werte in dem Bereich zwischen 0,07 und 0,36 gesetzt werden. Obwohl außerdem beschrieben worden ist, dass die Schaufeln 21 auf beiden Seitenflächen des Rotorkörpers 24 vorgesehen sind, können die Schaufeln 21 auch auf nur einer Seite des Rotorkörpers 24 vorgesehen sein. Obwohl ein Kühlmittel aus Wasser und Ethylenglykol in der repräsentativen Ausführungsform verwendet worden ist, können verschiedene andere Fluide, welche wärmeleitfähig sind, anstelle dieses Kühlmittels verwendet werden.

Claims (12)

1. Flüssigkeitsheizvorrichtung mit:
einem Gehäuse, welches ein Inneres, eine Ansaugöffnung und eine Ablassöffnung definiert,
einem Rotor, welcher drehbar in dem Gehäuseinneren vorgesehen ist, wobei der Rotor mehrere sich radial erstreckende Schaufeln aufweist, welche an der Außenfläche des Rotors vorgesehen sind, sowie mehrere Kanäle, welche zwischen den mehreren Schaufeln angeordnet sind, wobei die Schaufeln jeweils um einen Abstand L voneinander beabstandet sind, welcher als Kreisbogenlänge zwischen benachbarten Schaufeln definiert ist, und zwar gemessen an mittleren Stellen entlang der radialen Richtung der Schaufeln, und
einer Trennwand, welche radial entlang des Gehäuseinneren zwischen der Ansaugöffnung und der Ablassöffnung vorgesehen ist und eine Breite W hat, wobei die Trennwand einen direkten Fluss von Fluid zwischen der Ansaugöffnung und der Ablassöffnung verhindert, wenn eine Rotorschaufel mit der Trennwand ausgerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis W/L im Bereich von ungefähr 0,07 bis 0,36 liegt.

2. Fluidheizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis W/L im Bereich zwischen 0,11 und 0,3 liegt.

3. Fluidheizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis W/L ungefähr 0,2 beträgt.

4. Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter mit einem Fluidregler in Verbindung mit der Ablassöffnung, wobei der Fluidregler so aufgebaut und angeordnet ist, dass er einen Fluidfluss begrenzt, welcher aus der Ablassöffnung ausfließt.

5. Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kanäle einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt haben.

6. Fluidheizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter mit einem Motor, welcher dem Rotor Drehenergie zuführt, und mit einem Heizsystem, wobei von der Ablassöffnung abgegebenes Fluid zum Erhitzen des Heizsystems verwendet wird.

7. Regenerative Pumpe mit:
einem Gehäuse, welches ein Inneres, eine Ansaugöffnung und eine Ablassöffnung definiert,
einem Läufer, welcher drehbar innerhalb des Gehäuseinneren angeordnet ist, wobei der Läufer mehrere sich radial erstreckende Laufradschaufeln aufweist, welche an der Außenfläche des Läufers vorgesehen sind, sowie Vertiefungen, welche zwischen jeweils zwei benachbarten Laufradschaufeln ausgeformt sind, wobei die Laufradschaufeln um einen Abstand L voneinander beabstandet sind und der Abstand L als Kreisbogenlänge zwischen benachbarten Laufradschaufeln definiert ist, gemessen an einer mittleren Position der Laufradschaufel entlang der radialen Richtung der Laufradschaufel, und
einer Trennwand, welche entlang des Gehäuseinneren zwischen der Ansaugöffnung und der Ablassöffnung vorgesehen ist und eine Breite W hat, wobei die Trennwand einen direkten Fluidfluss zwischen der Ansaugöffnung und der Ablassöffnung verhindert, wenn eine Laufradschaufel mit der Trennwand ausgerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis W/L im Bereich zwischen 0,07 und 0,36 liegt.

8. Regenerative Pumpe nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis W/L im Bereich zwischen 0,11 und 0,3 liegt.

9. Regenerative Pumpe nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis W/L 0,2 beträgt.

10. Verfahren zum Erhitzen eines Fluids mit den folgenden Schritten:
Drehen eines Läufers einer regenerativen Pumpe, um das Fluid in die regenerative Pumpe hineinzuziehen, wobei der Läufer mehrere sich radial erstreckende Laufradschaufeln aufweist, welche an der Außenfläche des Läufers vorgesehen sind, wobei die Laufradschaufeln um einen Abstand L voneinander beabstandet sind und der Abstand L als Kreisbogenlänge zwischen benachbarten Laufradschaufeln definiert ist, gemessen an einer mittleren Position der Laufradschaufel entlang der radialen Richtung der Laufradschaufel, und wobei eine Trennwand der regenerativen Pumpe eine Breite W hat und ein Verhältnis W/L in einem Bereich zwischen 0,07 und 0,36 liegt, und
das Regeln des Fluiddrucks innerhalb der regenerativen Pumpe, um einen Fluss von unter Druck stehendem Fluid von der regenerativen Pumpe zu begrenzen, wodurch das Fluid erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verhältnis W/L in einem Bereich von 0,11 bis 0,3 liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verhältnis W/L 0,2 beträgt.