DE102004061577A1

DE102004061577A1 - Gasströmungsmaschine

Info

Publication number: DE102004061577A1
Application number: DE200410061577
Authority: DE
Inventors: Faust Hagin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung behandelt eine Gasströmungsmaschine, welche die Temperatur eines Gases absenkt und, je nach Auslegung, für Gasförderung, Energieumwandlung oder für Schubkrafterzeugung anwendbar ist. Im Hauptbetrieb dieser Maschine, mit einem antriebgebundenen Turbinenrotor 3, aus welchem ein expandiertes, reaktiv hinausströmendes Gas durch eigene Dynamik sowie unter Mitwirkung eines gegenüber Turbinenrotor 3 in umgekehrter Drehrichtung Sekundärrotor 12 wieder komprimiert wird, der rotorgebundene Antrieb als Leistungsabnehmer bzw. Weiterübertragender wirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung behandelt eine Gasströmungsmaschine, welche die Temperatur eines Gases absenkt und, je nach Auslegung, für Gasförderung, Energieumwandlung anwendbar ist.

Eine solche Maschine, mit einem antriebgebundenen Hauptrotor (3) als Reaktionsturbine aus welcher ein expandiertes, reaktiv hinausströmendes Gas einem nachfolgenden Sekundärrotor (12) als Turboverdichter wieder komprimiert wird, ist bereits aus der DE 32 00 4 64.8 A1 bekannt.

Auf Grund neuer Versuchsergebnissen, stellt sich die Aufgabe einer Maschine gleichen Zwecks mit günstigere Durchströmung der drehenden Teile zu gestalten.

Diese Aufgabe wurde durch die im Patentanspruch 1 aufgeführte Merkmale gelöst.

Nachstehend sind die erfindungsgemäße Lösungen anhand der 1, welche ein Längsschnitt der Anlage mit einer Durchströmung des Gases von links nach rechts, und der 2, welche eine Prinzipdarstellung der Schaufeln der Rotoren und Statoren darlegt, wobei die hier nicht dargestellten Vektor-Strömungsddiagramen des Turbinenrotors dieser Anmeldung denen des Hauptrotors (3) der o.g. DE entsprechen.
1 zeigt ein Modul 1 einer Strömungsmaschine, die ein Außengehäuse 2 aufweist, in welchem ein Turbinenrotor 3 mit Nabe 4 und Schaufeln 5, ein inneres Einlaufgehäuse 6 mit Eingangsleitschaufeln 7 und eine Antriebseinheit 8, die sich innerhalb des Einlaufgehäuses 6 befindet und durch eine Zenralwelle 9 mit dem Turbinenrotor 3 verbunden ist, angeordnet sind. Durch die Zentralwelle 9, gelagert in einem inneren Auslaufgehäuse 10, ist die Antriebseinheit 8, über ein schematisch dargestelltes Planetengetriebe 11 auch mit einem Sekundärrotor 12, mit Schaufelns 13 verbunden. Das Auslaufgehäuse 10 ist durch den Ausgangleitschaufeln 14 mit dem Außengehäuse 2 ebenso verbunden.
Zur Effizienzerhöhung durch günstigere Wirbelströmung in den Turbinenrotor wurden die in den Ansprüchen 1 bis 7, miteinander verknüpften Maßnahmen getroffen: der sich rückwärts drehende Sekundärrotor 12 streift die aus Turbinenrotor 3 ausstrrömenden Gasen, verhindert Stromabrisse und somit ermöglicht größere Stromgeschwindigkeiten und Durchflußmengen.
Aufgrund der Eulerischen Gleichung VxR = kt sind diese auch durch die Gestaltung der Schaufeln mit Wölbungen W mit kleinstmöglichen Radien R begünstigt.
Zwischen den Wölbungen W und der Vorderkanten der Schaufeln 5 befinden sich konkave Flächen F. Diese erleichtern die Gestaltung von kleinstmöglichen Radien R.
Nicht zuletzt, ableitend vom Magnuseffekt ist davon auszugehen, daß die radiale Komponente des nach innen strömenden Gases im Turbinenrotor 3 die Zirkulation um die Schaufeln 5 erhöht.
Bezogen auf Anspruch 7 sind im Bild 2 die Schaufeln 13 des Sekundärrotors 2 mit Vollinien für Verdichter, mit Strichlinien für Hilfssekundär-Turbinenfunktion dargestellt.

Claims

Gasströmungsmaschine zur Gasförderung und/oder Energieumwandlung, mit einem als reaktivwirkenden Turbinenrotor (3) und unmittelbar hinter diesem einen Sekundärrotor (12), gekennzeichnet durch Einrichtungen welche die Durchströmung des Turbinenrotors (3) begünstigten in diesem Zusammenhang und zu diesem Zweck entgegensätzliche Drehrichtung der o.g. Rotoren (3), (4) bewirken.
Gasströmungsmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung im Turbinenrotor (3) eine radiale nach Innen orientierte Komponente aufweist.
Gasströmungsmaschine nach Anspruch 1 mit einem axialem Abstand A zwischen dem Turbinenrotor (3) und Sekundärrotor (12) gemessen an den inneren oder äußeren Durchmessern der Schaufeln 5, 13 und einem minimalsten Abstand B zwischen den Schaufeln (5) am gleichen Durchmesser gemessen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand A größer ist als der Abstand B.
Gasströmungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (5) an deren gewölbten Seiten an der engsten Stelle zur, in Drehrichtung davorstehenden Schaufeln, wölbungen W mit Wölbenradien R kleiner als die Hälfte des Abstandes B aufweisen.
Gasströmungsmaschine nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, daß jeder der Schaufeln (5) vor den Wölbungen W konkaven Flächen F aufweist.
Gasströmungsmaschine nach Anspruch 1 dadurchgekennzeichnet, daß die tangentiale Geschwindigkeit der Schaufeln (13), gleichgerichtet mit der aus den Schaufeln (5) austretenden Gasen, größer als der Durchschnitt dieser Geschwindigkeit, jedoch im absoluten Wert kleiner als die der entgegenseitig drehenden Schaufeln (5) ist.
Gasströmungsmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit entsprechender Gestaltung der Schaufeln (13) und (14) der Sekundärrotor (12) entweder als Hilfssekundärturbine zur Leistungserhöhung oder als Verdichter für hocheffiziente Gasförderung dient.