DE102009023188A1 - Fluid flow machine i.e. pump, for conveying e.g. liquid, has hollow shaft including inlet opening for fluid entry and outlet opening discharging fluid from interior of hollow shaft, and rotor disk arranged in interior of hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einem Laufrad.The The present invention relates to a turbomachine with an impeller.
Eine
solche Strömungsmaschine ist aus der
Die
Patentschrift
Die
Patentschrift
Die
Offenlegungsschrift
Die
Patentschrift
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässig und sicher funktionierende Strömungsmaschine zur Verfügung zu stellen, die einen einfachen Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar ist.It It is the object of the present invention to provide a reliable and safely functioning turbomachine available to provide, which has a simple structure and inexpensive to produce is.
Diese Aufgabe wird gemäß der technischen Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.These Task is in accordance with the technical teaching of the claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention can to be taken from the dependent claims.
Erfindungsgemäß enthält die Strömungsmaschine eine drehbar gelagerte Hohlwelle, die eine Eintrittsöffnung zum Eintritt eines Fluids ins Innere der Hohlwelle und eine Austrittsöffnung zum Austritt des Fluids aus dem Inneren der Hohlwelle aufweist. Das Laufrad ist dabei im Inneren der Hohlwelle angeordnet.Contains according to the invention the turbomachine a rotatably mounted hollow shaft, the one inlet opening for the entry of a fluid into Inside the hollow shaft and an outlet opening to the exit of the Having fluids from the interior of the hollow shaft. The impeller is there arranged inside the hollow shaft.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise eine sehr kompakte Bauweise der Strömungsmaschine ermöglicht werden. Auf kleinem Bauraum können hohe Leistungen der Strömungsmaschine erreicht werden. Ferner kann ein hoher, insbesondere mechanischer Wirkungsgrad gewährleistet werden. Unter dem Fluid wird hier insbesondere eine Flüssigkeit, ein Gas oder eine Mischung daraus und/oder mit einem Feststoff verstanden. Insbesondere bildet die Hohlwelle der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine in ihrem Inneren einen Strömungskanal oder -raum für das Fluid aus, in dem das Laufrad vorteilhafterweise platzsparend angeordnet ist. Die Strömungsmaschine weist vorteilhafterweise ein Gehäuse auf, wobei die Hohlwelle in dem Gehäuse angeordnet ist. Dadurch können die Bestandteile der Strömungsmaschine besonders gut geschützt vor schädlichen äußeren Einflüssen angeordnet werden.by virtue of The present invention can advantageously be a very compact Construction of the turbomachine be enabled. In a small space can high performance of the turbomachine be achieved. Furthermore, a high, in particular mechanical Efficiency can be ensured. Under the fluid is here in particular a liquid, a gas or a mixture understood from it and / or with a solid. In particular, forms the hollow shaft of the turbomachine according to the invention in its interior a flow channel or space for the fluid in which the impeller advantageously saves space is arranged. The turbomachine advantageously has a Housing on, with the hollow shaft in the housing is arranged. This allows the components of the turbomachine particularly well protected from harmful external Influences are arranged.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Laufrad an der drehbar gelagerten Hohlwelle befestigt. Dadurch kann auf technisch einfache Weise eine Drehbewegung der Hohlwelle auf das Laufrad übertragen werden. Die Befestigung des Laufrads an der Hohlwelle ist einfachheitshalber insbesondere an der inneren Mantelfläche der Hohlwelle realisiert.In An advantageous embodiment of the invention is the impeller attached to the rotatably mounted hollow shaft. This can be up technically simple way a rotational movement of the hollow shaft on the Impeller are transmitted. The attachment of the impeller on the hollow shaft is for the sake of simplicity, especially on the inner Shell surface of the hollow shaft realized.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Laufrad mittels wenigstens einer seiner Schaufeln an der Hohlwelle befestigt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Befestigung des Laufrads an der Hohlwelle. Die wenigstens eine der Schaufeln erstreckt sich vorteilhafterweise radial in Richtung der Hohlwelle und kommt dieser zumindest sehr nahe.In In another advantageous embodiment, the impeller is by means of at least one of its blades attached to the hollow shaft. This allows a particularly simple attachment of the impeller on the hollow shaft. The at least one of the blades extends advantageously radially in the direction of the hollow shaft and comes this at least very close.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Laufrad mittels einer Hülse an der Hohlwelle befestigt. Dadurch ist auf kostengünstige Weise eine besonders sichere und langlebige Fixierung des Laufrads an der Hohlwelle gewährleistet. Bei dieser Art der Befestigung kontaktieren insbesondere die in radialer Richtung äußeren Enden von Schaufeln des Laufrads die Hülse. Eine stabile Verbindung zwischen diesen Schaufeln und der Hülse wird vorteilhafterweise über einen Druckkontakt erreicht. Die Hülse ist vorteilhafterweise platzsparend im Innern der Hohlwelle insbesondere an ihrer inneren Mantelfläche angeordnet. Die Hülse ist insbesondere ring- oder rohrförmig ausgestaltet. Die Hülse kann vorteilhafterweise zweigeteilt sein, so dass, in axialer Richtung betrachtet, ein Teil der Hülse auf der einen Seite und ein anderer Teil der Hülse auf der anderen Seite des Laufrads angeordnet ist. Das Laufrad ist dann in axialer Richtung zwischen die beiden Teile der Hülse geklemmt.In a particularly preferred embodiment of the invention is Impeller fixed by a sleeve on the hollow shaft. This is a cost-effective way a particularly safe and ensures durable fixation of the impeller on the hollow shaft. In this type of attachment contact in particular the in radial direction outer ends of blades of the impeller the sleeve. A stable connection between these blades and the sleeve is advantageously over reached a pressure contact. The sleeve is advantageously saves space in the interior of the hollow shaft, in particular on its inner Lateral surface arranged. The sleeve is particular designed annular or tubular. The sleeve can advantageously be divided into two, so that, in the axial direction considered part of the sleeve on one side and another part of the sleeve on the other side of the wheel is arranged. The impeller is then in the axial direction between clamped the two parts of the sleeve.
Besonders vorteilhaft ist die Hülse so ausgestaltet und angeordnet, dass mit ihr eine Kraft in radialer Richtung nach außen ausübbar ist. Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders guter und sicherer Zusammenhalt der Anordnung erreicht. Vorteilhafterweise ist die Hülse bei ihrer Montage in radialer Richtung vorgespannt und übt in eingebautem Zustand eine Druckkraft auf die innere Mantelfläche der Hohlwelle aus.Especially Advantageously, the sleeve is configured and arranged that with it a force in the radial direction to the outside exercisable. This is advantageously a special good and secure cohesion of the arrangement achieved. advantageously, the sleeve is biased during their assembly in the radial direction and exerts in the installed state, a compressive force on the inner lateral surface of the hollow shaft.
Vorteilhafterweise greift eine elektrische Maschine an der Hohlwelle an. Dabei kann einfachheitshalber eine Drehbewegung von der elektrischen Maschine auf die Hohlwelle oder von dieser auf die elektrische Maschine übertragen werden. Vorteilhafterweise ist die elektrische Maschine dabei insbesondere unmittelbar mit der Hohlwelle verbunden. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine ein Motor. Dieser Motor dient zum sicheren Antreiben der drehbar gelagerten Hohlwelle. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung stellt die Hohlwelle eine Motorwelle dar, die selbst aktiver Strömungsraum ist und so ausgestaltet ist, dass sie im Betrieb von dem Fluid durchströmt wird. Der Motor selbst wird somit, insbesondere axial, von dem Fluid durchströmt.advantageously, engages an electric machine on the hollow shaft. It can For simplicity, a rotary motion of the electric machine transferred to the hollow shaft or from this to the electric machine become. Advantageously, the electric machine is in particular directly connected to the hollow shaft. Preferably, the electrical Engine an engine. This engine is used to safely drive the rotatably mounted hollow shaft. In this advantageous embodiment represents the hollow shaft is a motor shaft, the self-active flow space is and is designed so that it is flowed through during operation of the fluid. The motor itself is thus flowed through, in particular axially, by the fluid.
Bevorzugt weist die elektrische Maschine einen Läufer auf, der an der Hohlwelle angeordnet ist. Dies gewährleistet eine besonders kompakte Ausführung der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine. Die elektrische Maschine ist vorteilhafterweise eine Asynchronmaschine. Diese ist besonders robust, wartungsarm und zuverlässig. Vorteilhafterweise ist der Läufer außen an der Hohlwelle angeordnet.Prefers the electrical machine has a runner on the hollow shaft is arranged. This ensures a special compact design of the invention Flow machine. The electric machine is advantageously a Asynchronous machine. This is particularly robust, low maintenance and reliable. Advantageously, the runner is outside of the Hollow shaft arranged.
Besonders bevorzugt ist der Läufer ring- oder rohrförmig ausgestaltet und koaxial an der äußeren Mantelfläche der Hohlwelle angeordnet. Dadurch wird eine noch kompaktere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine möglich. Ferner kann eine besonders gute und sichere Übertragung der Antriebskraft von dem Läufer auf die Hohlwelle gewährleistet werden.Especially Preferably, the rotor is annular or tubular designed and coaxial with the outer surface arranged the hollow shaft. This will be an even more compact design the turbomachine according to the invention possible. Furthermore, a particularly good and secure transmission ensures the driving force of the rotor on the hollow shaft become.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Stator der elektrischen Maschine benachbart zum Läufer angeordnet. Der Stator ist dabei, in radialer Richtung betrachtet, auf der der Hohlwelle abgewandten Seite des Läufers angeordnet. Dadurch kann vorteilhafterweise eine zuverlässige Funktionsweise der elektrischen Maschine gewährleistet werden. Ferner wird eine noch weiter verbesserte Kompaktheit der Strömungsmaschine erreicht. Der Stator ist insbesondere ring- oder rohrförmig und vorteilhafterweise koaxial um den Läufer herum angeordnet.In an advantageous embodiment of the invention is a stator of arranged electrical machine adjacent to the rotor. The stator is, viewed in the radial direction, on the Hollow shaft facing away from the rotor. Thereby can advantageously be a reliable operation the electrical machine can be guaranteed. Further is a still further improved compactness of the turbomachine reached. The stator is in particular ring-shaped or tubular and advantageously arranged coaxially around the rotor.
Vorzugsweise ist die Hohlwelle zumindest teilweise aus einem flexiblen Material. Dadurch kann die Hohlwelle besonders gut montiert werden. Das Material ist insbesondere in radialer Richtung nach außen biegsam. Damit kann eine besonders gute und zuverlässige Lagerung der Hohlwelle erreicht werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine in radialer Richtung nach außen wirkende Druckkraft auf die Hohlwelle ausgeübt wird, die von dieser aufgrund ihres flexiblen Materials auf eine an ihrer äußeren Mantelfläche angeordnete Lagerung übertragen wird. Insbesondere im Zusammenspiel mit der im Innern der Hohlwelle angeordneten Hülse zum Fixieren des Laufrads ist diese Ausgestaltung der Hohlwelle besonders vorteilhaft.Preferably the hollow shaft is at least partially made of a flexible material. As a result, the hollow shaft can be mounted particularly well. The material is flexible in particular in the radial direction to the outside. This can be a particularly good and reliable storage the hollow shaft can be achieved. This is especially true if a radially outwardly acting compressive force the hollow shaft is exerted by this due to their flexible material on one at its outer Lateral surface arranged storage is transmitted. In particular, in conjunction with the arranged inside the hollow shaft Sleeve for fixing the impeller is this embodiment the hollow shaft particularly advantageous.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hohlwelle zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial. Dies ist vorteilhafterweise kostengünstig. Durch ein solches Material lässt sich ferner auf besonders einfache Weise eine ausreichend gute Flexibilität oder Biegsamkeit der Hohlwelle erreichen. Des Weiteren kann ein solches Kunststoffmaterial für den zuverlässigen Betrieb der elektrischen Maschine zum Antreiben der Hohlwelle unter Umständen vorteilhaft sein, indem es die Induktionsverläufe der elektrischen Maschine nicht beeinflusst.In a further advantageous embodiment, the hollow shaft is at least partially made of a plastic material. This is advantageously inexpensive. By means of such a material, furthermore, a sufficiently good flexibility or flexibility of the hollow shaft can be achieved in a particularly simple manner. Furthermore, such a plastic material for the reliable operation of the electric machine may be advantageous for driving the hollow shaft by not affecting the induction curves of the electric machine.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Dichtungselement, insbesondere eine Gleitringdichtung, zum Abdichten der drehbar gelagerten Hohlwelle gegenüber einem ortsfest in der Strömungsmaschine angeordneten Trägerbauteil zum Halten eines Lagerelements zum drehbaren Lagern der Hohlwelle vorhanden. Dadurch kann die Hohlwelle und vorteilhafterweise das zu ihrem drehbaren Lagern eingesetzte Lagerelement insbesondere vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt werden.In A particularly preferred embodiment of the invention is a Sealing element, in particular a mechanical seal, for sealing the rotatably mounted hollow shaft relative to a stationary arranged in the turbomachine carrier component for holding a bearing element for rotatably supporting the hollow shaft available. This allows the hollow shaft and advantageously to their bearing bearings used in particular bearing ago Protected against harmful environmental influences become.
Besonders vorteilhaft ist ein Versorgungskanal zum Versorgen des Dichtungselements mit einem Teil des Fluids vorhanden. Dadurch kann vorteilhafterweise ein zuverlässiges Erhalten der Funktionalität des Dichtungselements gewährleistet werden. Es kann zumindest weitgehend sichergestellt werden, dass ein Eindringen von z. B. Luft in das Dichtungselement verhindert wird. Einfachheitshalber wird diese Funktion mit dem Teil des Fluids selbst erreicht.Especially advantageous is a supply channel for supplying the sealing element with a portion of the fluid present. This can advantageously a reliable maintenance of functionality be guaranteed of the sealing element. It can at least be largely ensured that an intrusion of z. B. Air is prevented in the sealing element. For simplicity, this function is achieved with the part of the fluid itself.
Bevorzugt weist der Versorgungskanal eine, in eine Strömungsrichtung des Fluids betrachtet, vor der Eintrittsöffnung der Hohlwelle ausgebildete Abzweigung zum Abzweigen des Teils des Fluids vor dessen Eintritt in die Hohlwelle und eine, in die Strömungsrichtung des Fluids betrachtet, hinter der Austrittsöffnung der Hohlwelle ausgebildete Zusammenführung zum Zusammenführen des aus der Hohlwelle austretenden Fluids mit dem abgezweigten Teil des Fluids auf. Dadurch kann der Versorgungskanal und dessen Füllen mit dem Teil des Fluids besonders einfach und zuverlässig erreicht werden. Ferner kann durch das Zusammenführen des aus der Hohlwelle austretenden Fluids mit dem abgezweigten Teil des Fluids auf einfache Weise gewährleistet werden, dass das abgezweigte Fluid nach Ausführen seiner Funktion aus dem Versorgungskanal ausfließen kann. Die Strömung des Fluids kann vorteilhafterweise dazu ausgenutzt werden, das Dichtungselement mit dem Fluid zu versorgen.Prefers the supply channel has a, in a flow direction considered the fluid, in front of the inlet opening of the hollow shaft trained branch for branching off the part of the fluid before Entry into the hollow shaft and one, in the flow direction viewed from the fluid, behind the outlet opening of the Hollow shaft formed merge for merging the emerging from the hollow shaft fluid with the branched part of the Fluids on. This allows the supply channel and its filling especially easy and reliable with the part of the fluid be achieved. Furthermore, by merging the from the hollow shaft exiting fluid with the branched part the fluid can be easily ensured that the branched fluid after performing its function can flow out of the supply channel. The flow of the fluid can advantageously be exploited to the sealing element with to supply the fluid.
Besonders bevorzugt ist die Strömungsmaschine eine Pumpe. Eine solche Pumpe kann aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise besonders effizient arbeiten und zuverlässig insbesondere in einem engen Bauraum das Fluid fördern.Especially Preferably, the turbomachine is a pump. Such Pump can due to the construction according to the invention work very efficiently and reliably in particular in a tight space to promote the fluid.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention and its advantages are described below with reference to the in schematic figures of the drawing given embodiment closer explained. Show it:
Im Folgenden werden, sofern nicht anders angegeben, für gleiche oder gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.in the Unless otherwise indicated, the following apply to the same or equivalent elements used the same reference numerals.
Im
Innern der Pumpe
Im
Inneren der Hohlwelle
Die
Hohlwelle
Der
axial außen liegende Hülsenteil
Zwischen
den beiden Lagerträgern
Der
Stator
Um
eine gute Funktionsfähigkeit der Anordnung, insbesondere
der Drehbarkeit der Hohlwelle
Das
in den Aufnahmeraum
In dem obigen Ausführungsbeispiel ist eine Pumpe als erfindungsgemäße Strömungsmaschine beschrieben. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine Pumpe als Strömungsmaschine beschränkt. Es ist ebenso möglich, die vorliegende Erfindung für eine andere Strömungsmaschine, wie z. B. eine Turbine oder einen Verdichter, einzusetzen. Beispielsweise lässt sich die Erfindung auch bei einem Generator einsetzen, der dadurch vorteilhafterweise besonders kompakt realisierbar ist. Insbesondere ist die Erfindung für eine Strömungsmaschine, wie z. B. ein Gebläse oder ein Windrad, etc., besonders vorteilhaft, die mit einem kompressiblen Fluid betreibbar ist.In In the above embodiment, a pump is as the invention Turbomachine described. The invention, however, is not limited to a pump as turbomachine. It is also possible to use the present invention for a other turbomachine, such. B. a turbine or a Compressor, use. For example, the Use invention in a generator, thereby advantageously is particularly compact feasible. In particular, the invention for a turbomachine, such. B. a fan or a windmill, etc., particularly advantageous with a compressible Fluid is operable.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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