DE102012013159A1

DE102012013159A1 - Turbomachine for conveying large amounts of fluid

Info

Publication number: DE102012013159A1
Application number: DE201210013159
Authority: DE
Inventors: Mirek Göbel; Max von Groll
Original assignee: Individual
Current assignee: Goebel Mirek Prof Dr De; Von Groll Max Dipl-Ing De
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: DE102012013159B4; US20140000020A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine zum Fördern von oder zur Energiegewinnung aus einem Fluidstrom, insbesondere Wasser-Strom, mit einer den Fluidstrom relativ zu einem sich über eine Arbeitsstrecke mit dem Fluidstrom bewegenden Schaufelträger führenden und zusammen mit dem Schaufelträger den Strömungsquerschnitt in der Arbeitsstrecke bestimmenden Leiteinrichtung, wobei auf dem im Anwendungsfall der Energiegewinnung durch den Fluidstrom bewegten und im Anwendungsfall des Förderns motorisch angetriebenen Schaufelträger gegenüber diesem beweglich Schaufelelemente angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Wassersportanlage, in der eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine zum Fördern eines Wasserstromes zum Einsatz kommt, auf dem beispielsweise gesurft („Wellenreiten”), mit Wasserskiern oder Wildwasser-Kanus gefahren oder in der gegen den Strom geschwommen werden kann. Ausdrücklich sei jedoch bereits jetzt darauf hingewiesen, dass eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine grundsätzlich sowohl zum Fördern großer Fluidmengen hervorragend geeignet ist als auch umgekehrt optimal eingesetzt werden kann, um aus einen vorliegenden Fluidstrom von großem Durchsatz Energie zu gewinnen. Insofern ist auch der Einsatz in einem Flusskraftwerk oder dergleichen möglich. Bereits vorab sei erwähnt, dass sich eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und überall dort in Verbindung mit relativ großen Fluidströmen eingesetzt werden kann, wo praktisch keine Änderung der Druckverhältnisse im Fluidstrom erfolgt oder gefragt ist.The invention relates to a turbomachine for conveying or for generating energy from a fluid flow, in particular a water flow, with a guide device guiding the fluid flow relative to a blade carrier moving with the fluid flow over a working section and, together with the blade carrier, determining the flow cross section in the working section, wherein in the application of energy generation by the fluid flow and in the application of conveying motor-driven blade carrier are arranged movable relative to this blade carrier. The invention also relates to a water sports facility in which a flow machine according to the invention is used to convey a flow of water on which, for example, surfing ("surfing"), with water skis or whitewater canoes or in which one can swim against the current. However, it should already be expressly pointed out that a turbomachine according to the invention is fundamentally excellently suited both to conveying large quantities of fluid and, conversely, can be used optimally in order to obtain energy from an existing fluid flow with a high throughput. In this respect, use in a river power station or the like is also possible. It should already be mentioned in advance that a turbo machine according to the invention is characterized by a high degree of efficiency and can be used in connection with relatively large fluid flows wherever there is practically no change in the pressure conditions in the fluid flow or is required.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine zum Fördern von oder zur Energiegewinnung aus einem Fluidstrom, insbesondere Wasser-Strom, mit einer den Fluidstrom relativ zu einem sich über eine Arbeitsstrecke mit dem Fluidstrom bewegenden Schaufelträger führenden und zusammen mit dem Schaufelträger den Strömungsquerschnitt in der Arbeitsstrecke bestimmenden Leiteinrichtung, wobei auf dem im Anwendungsfall der Energiegewinnung durch den Fluidstrom bewegten und im Anwendungsfall des Förderns motorisch angetriebenen Schaufelträger gegenüber diesem beweglich Schaufelelemente angeordnet sind.The invention relates to a turbomachine for conveying or for obtaining energy from a fluid flow, in particular water flow, with a guiding device guiding the fluid flow relative to a blade carrier moving with the fluid flow over a working distance and defining the flow cross section in the working path together with the blade carrier. wherein on the moving in the application of the energy generated by the fluid flow and in the application of conveying motor-driven blade carrier with respect to this movable blade elements are arranged.

Ferner betrifft die Erfindung eine Wassersportanlage, in der eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine zum Fördern eines Wasserstromes zum Einsatz kommt, auf dem beispielsweise gesurft („Wellenreiten”), mit Wasserskiern oder Wildwasser-Kanus gefahren oder in der gegen den Strom geschwommen werden kann.Furthermore, the invention relates to a water sports facility in which a turbomachine according to the invention for conveying a water flow is used on the example surfed ("surfing"), driven with water skis or white water canoes or can be swum against the current.

Ausdrücklich sei jedoch bereits jetzt darauf hingewiesen, dass eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine grundsätzlich sowohl zum Fördern großer Fluidmengen hervorragend geeignet ist als auch umgekehrt optimal eingesetzt werden kann, um aus einen vorliegenden Fluidstrom von großem Durchsatz Energie zu gewinnen. Insofern ist auch der Einsatz in einem Flusskraftwerk oder dergleichen möglich. Bereits vorab sei erwähnt, dass sich eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet und überall dort in Verbindung mit relativ großen Fluidströmen eingesetzt werden kann, wo praktisch keine Änderung der Druckverhältnisse im Fluidstrom erfolgt oder gefragt ist.Expressly, however, it should already be pointed out that a turbomachine according to the invention is fundamentally well suited both for conveying large quantities of fluid and, conversely, can be used optimally in order to obtain energy from an existing fluid flow of high throughput. In this respect, the use in a river power plant or the like is possible. It should already be mentioned in advance that a turbomachine according to the invention is characterized by a high degree of efficiency and can be used everywhere in conjunction with relatively large fluid flows, where virtually no change in the pressure conditions in the fluid flow takes place or is required.

Zurückkommend auf den Anwendungsfall des Förderns eines Wasserstroms für eine Wassersportanlage ist es bekannt, dass in solchen Anlagen mit herkömmlichen Wasserpumpen oder Turbinen, die nach dem Propeller- oder Schrauben-Prinzip arbeiten, künstliche „surfbare” stehende Wellen erzeugt werden. Üblicherweise wird (vgl. bspw. US000004954014A ) ein relativ dünner Wasserfilm mit hoher Geschwindigkeit über eine Rampe geleitet, was jedoch zur Folge hat, dass die dabei entstehenden Wellen nicht mit konventionellen Surfbrettern befahren werden können, sondern mit scharfkantigen kleinen Brettern, deren Finnen an die geringe Wassertiefe angepasst sind. Dementsprechend sind die Kräfteverhältnisse deutlich unterschiedlich zu den Verhältnissen beim Wellenreiten im Meer.Returning to the application of pumping a stream of water for a water sports facility, it is known that in such plants with conventional water pumps or turbines operating on the propeller or screw principle, artificial "surfable" standing waves are generated. Usually (see, for example. US000004954014A ), a relatively thin film of water at high speed over a ramp, but with the result that the resulting waves can not be traveled with conventional surfboards, but with sharp-edged small boards whose fins are adapted to the low water depth. Accordingly, the balance of power is significantly different to the conditions when surfing in the sea.

Um auf einer Wassersportanlage mit herkömmlichen Surfbrettern fahren zu können, wird eine entsprechend große Wassertiefe in der Größenordnung von 40 cm und mehr benötigt. Mit herkömmlichen Pumpen können die unter den gegebenen geometrischen Randbedingungen für eine solche Wassertiefe erforderlichen großen Fluid mengen in praxisnahen Wassersport-Becken nicht energieeffizient gefördert werden (vgl. WO 2010 05 48 509 A1 ). Berechnungen haben gezeigt, dass alleine der Energiebedarf einer solchen Pumpe die gleichzeitige Anwesenheit mehrerer Wassersportler (Surfer) im Becken erfordert, um mit realistischen Eintrittspreisen die Energiekosten für eine herkömmliche Pumpenanlage zu decken.In order to be able to drive on a water sports facility with conventional surfboards, a correspondingly large water depth of the order of 40 cm and more is needed. With conventional pumps, the required under the given geometric boundary conditions for such a water depth large amounts of fluid in practical water sports pools can not be promoted energy efficient (see. WO 2010 05 48 509 A1 ). Calculations have shown that only the energy demand of such a pump requires the simultaneous presence of several water sportsmen (surfers) in the pool to cover the energy costs of a conventional pump system with realistic entry prices.

Als Stand der Technik zum Fördern eines Wasserstroms sei beispielsweise die DE 10 2009 026 382 A genannt, die einen Schaufelrad-Schiffsantrieb zeigt, bei dem die Schaufeln entsprechend der jeweiligen Arbeitsphase eine optimale Stellung einnehmen. Die wippend gelagerten Schaufeln werden über Führungsschienen in die entsprechende Arbeitsposition gedrückt. Dabei kann jedoch das zu fördernde Fluid die Schaufeln praktisch frei umströmen, so dass die übertragbare Kraft zwangsläufig begrenzt und der Wirkungsgrad relativ gering ist.As state of the art for conveying a water flow, for example, the DE 10 2009 026 382 A called, which shows a paddle wheel ship propulsion, in which the blades occupy an optimal position corresponding to the respective working phase. The rocking blades are pressed by guide rails into the appropriate working position. However, the fluid to be conveyed can flow around the blades practically freely, so that the transmittable force is necessarily limited and the efficiency is relatively low.

Bekannt ist weiterhin das Prinzip der Drehschieberpumpe, wozu beispielsweise auf die EP 0 924 339 B1 verwiesen werden kann. Indem dort die aktuelle Position der Schieber durch die Kontur einer Leiteinrichtung für den Fluidstrom bestimmt wird, findet bei der Förderung des Fluidstroms eine verlustbehaftete Verengung des Strömungsquerschnitts statt. Weitere Energieverluste ergeben sich aus der Reibung der Schieber zwischen deren Schaufelspitze und der Leiteinrichtung.Also known is the principle of the rotary vane pump, including, for example, on the EP 0 924 339 B1 can be referenced. By determining there the current position of the slide through the contour of a guide for the fluid flow, a lossy narrowing of the flow cross section takes place in the promotion of the fluid flow. Further energy losses result from the friction of the slide between the blade tip and the guide.

Bei ebenfalls bekannten und so genannten „Cylindrical Propellors” (vgl. GB438295A ) dreht sich ein Schaufelträger exzentrisch um seine Längsachse. Die darauf entlang der Rotationsachse drehbar gelagerten Schaufeln sind in einem äußeren ebenfalls um die gleiche Achse drehbar angetriebenen Gehäuse in radialer Richtung verschieb- und verdrehbar geführt und können damit unterschiedliche Vortriebsbewegungen in einem das genannte Gehäuse umströmenden Fluid erzeugen. Die bewegungsgebende Einheit wird durch den Schaufelträger und das sich drehende Gehäuse gebildet. Bei diesem Konzept ist mit großen Reibungsverlusten bei der Führung der Schaufeln in dem äußeren Gehäuse zu rechnen.In also known and so-called "Cylindrical Propellers" (see. GB438295A ) a blade carrier rotates eccentrically about its longitudinal axis. The blades rotatably mounted thereon along the axis of rotation are guided displaceably and rotatably in the radial direction in an outer housing which is likewise rotatably driven about the same axis and can thus generate different advancing motions in a fluid flowing around said housing. The moving unit is formed by the blade carrier and the rotating housing. With this concept, great frictional losses in the guidance of the blades in the outer housing can be expected.

Ebenfalls bekannt ist das Prinzip der Radialturbine (vgl. EP000000008590 ) mit flachen, rechteckigen Flügeln, die um ihre, parallel zur Hauptachse verlaufenden Mittelachsen, frei drehbar, in entsprechenden, mit der Hauptachse verbundenen Halterungen gelagert sind. Die Flügel sind in ihrem Schwerpunkt gelagert und ihre Ausrichtung relativ zur Strömungsrichtung wird durch ein Getriebe (Zahnrad-, Zahnscheiben- oder Kettengetriebe) gesteuert. In dem Bereich, in dem die Flügel sich entgegensetzt zur Hauptströmungsrichtung des zu pumpenden Fluides zurück in ihre Ausgangslage bewegen und in dem die geraden Flügelelemente durch einen gekrümmten Umlauftunnel entgegen der Hauptströmungsrichtung geführt werden, entstehen Leckströme entgegen der Hauptströmungsrichtung.Also known is the principle of the radial turbine (see. EP000000008590 ) with flat, rectangular wings, which are freely rotatable about their, parallel to the main axis extending central axes, mounted in corresponding, connected to the main axis mounts. The wings are mounted in their center of gravity and their orientation relative to Flow direction is controlled by a gear (gear, pulley or chain transmission). In the area in which the wing moves back to its initial position in opposition to the main flow direction of the fluid to be pumped and in which the straight wing elements are guided through a curved circulation tunnel counter to the main flow direction, leakage flows occur counter to the main flow direction.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strömungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, die mit hohem Wirkungsgrad große Fluidströme zu fördern in der Lage ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Schaufellagerung separater Bewegungsgeber für die Schaufelelemente vorgesehen ist, welcher diese im Wesentlichen ohne Unterstützung durch die Leiteinrichtung im Einlaufbereich des Arbeitsabschnitts mit ihrem dem Schaufelträger abgewandten Endabschnitt vom Schaufelträger entfernt, so dass diese einen zunehmend größeren Teil des Strömungsquerschnitts überdecken, und diese im Auslaufbereich der Leiteinrichtung dem Schaufelträger annähert, so dass diese dann einen kleineren Teil des Strömungsquerschnitts erfassen.Object of the present invention is to show a turbomachine according to the preamble of claim 1, which is able to promote large fluid flows with high efficiency. The solution to this problem is characterized in that a separate from the blade bearing motion sensor for the blade elements is provided, which removes them without support from the guide in the inlet region of the working portion with its end remote from the blade carrier from the blade carrier so that they are increasingly larger Cover part of the flow cross-section, and this approximates the blade carrier in the outlet region of the guide, so that they then capture a smaller part of the flow cross-section.

Erfindungsgemäß wird der zu fördernde Fluidstrom oder der bereits vorliegende Fluidstrom, aus welchem Energie gewonnen werden soll, in einer Leiteinrichtung der Strömungsmaschine gezielt geführt, so dass bereits hierdurch Verluste, die andernfalls aus einer Umströmung resultieren, vermieden werden. Weiterhin erfolgt in der Strömungsmaschine bzw. in deren Arbeitsstrecke, die sich zwischen einem Eintritts-Abschnitt („Einlaufbereich”) in die Strömungsmaschine und einem Austritts-Abschnitt („Auslaufbereich”) aus der Strömungsmaschine heraus erstreckt, vorzugsweise keine nennenswerte Verringerung bzw. allgemein Veränderung der Fläche des Strömungsquerschnitts, so dass diese Fläche in ihrer Größe konstant bleibt und Verluste aufgrund von Druckänderungen somit gering sind.According to the invention, the fluid stream to be delivered or the fluid stream already present, from which energy is to be obtained, are specifically guided in a guide device of the turbomachine, so that losses that would otherwise result from a flow around are avoided. Furthermore, in the turbomachine or in its working path, which extends between an inlet section ("inlet region") into the turbomachine and an outlet section ("outlet region") out of the turbomachine, preferably no appreciable reduction or general change occurs the area of the flow cross section, so that this area remains constant in size and thus losses due to pressure changes are small.

In der weiteren Beschreibung wird vorrangig nur noch auf den Anwendungsfall des Förderns eines Fluidstroms durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine eingegangen, ohne damit den anderen genannten Anwendungsfall der Energiegewinnung ausschließen zu wollen. Für den Anwendungsfall des Förderns eines Fluidstroms erfolgt bei den bekannten Strömungsmaschinen üblicherweise eine Verringerung des Strömungsquerschnitts über der Arbeitsstrecke, was bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Strömungsmaschine nicht notwendig ist. Dabei sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich der verwendete Begriff des „konstanten Strömungsquerschnitts” vorrangig auf dessen Fläche bezieht, wenngleich eine besonders vorteilhafte Weiterbildung darin gesehen werden kann, dass auch die Geometrie, d. h. die Gestalt des durch die Leiteinrichtung und insbesondere durch deren dem Schaufelträger gegenüber liegenden Führungsfläche und den genannten Schaufelträger bestimmten Strömungsquerschnitts über der Arbeitsstrecke der Strömungsmaschine im Wesentlichen unverändert bleibt.In the further description, priority will be given only to the application of conveying a fluid flow through a turbomachine according to the invention, without wishing to exclude the other mentioned application of energy. For the application of conveying a fluid flow is usually carried out in the known turbomachinery, a reduction of the flow cross-section over the working distance, which is not necessary in the present inventive flow machine. It should be expressly noted that the term used of the "constant flow cross-section" primarily refers to its surface, although a particularly advantageous development can be seen in that the geometry, d. H. the shape of the through the guide and in particular by the blade carrier opposite the guide surface and said blade carrier certain flow cross-section over the working distance of the turbomachine remains substantially unchanged.

Es sind für die Förderung des Fluidstroms bewegliche Schaufelelemente vorgesehen, die sich gegenüber einem sog. Schaufelträger, der innerhalb der Leiteinrichtung rotierend oder sich in sonstiger geeigneter Weise bewegend angeordnet ist und an dem die Schaufelelemente gelenkig angeordnet sind, wie grundsätzlich bekannt bewegen, nämlich mit ihren quasi freien Enden beim Einlaufen in die Arbeitsstrecke vom Schaufelträger weg und beim Auslaufen aus der Arbeitsstrecke zum Schaufelträger hin bewegen. Insbesondere mit einer Bewegung der Schaufelelemente vom Schaufelträger weg werden dabei Kräfte zur Förderungen des Fluidstroms auf das zu fördernde Fluid übertragen, während mit einer Bewegung der Schaufelelemente zum Schaufelträger hin im Wesentlichen keine Kraftübertragung auf das Fluid bzw. den Fluidstrom erfolgt. Dabei erfolgt das Eintauchen der Schaufelelemente in die Strömung in der Arbeitsstrecke mit der Bewegung weg vom Schaufelträger äußerst verlustarm.Movable blade elements are provided for conveying the fluid flow, which are arranged to move in relation to a so-called blade carrier, which is arranged to rotate within the guide device or move in any other suitable manner and on which the blade elements are articulated, as is known in the art quasi free ends when entering the working distance from the blade carrier and when leaving the working distance to move towards the blade carrier. In particular, with a movement of the blade elements away from the blade carrier, forces for conveying the fluid flow are transferred to the fluid to be conveyed, while with a movement of the blade elements toward the blade carrier substantially no force is transmitted to the fluid or fluid flow. The immersion of the blade elements in the flow in the working distance with the movement away from the blade carrier is extremely low loss.

Jedoch kann bei der vorliegenden Strömungsmaschine diese Bewegung der Schaufelelemente zwangsläufig nicht durch die genannte den Strömungsquerschnitt wesentlich bestimmende Führungsfläche der Leiteinrichtung hervorgerufen werden, da sich diese Führungsfläche wie erläutert aufgrund des über der Arbeitsstrecke vorzugsweise konstanten Strömungsquerschnitts anders als bei den genannten Drehschieber-Pumpen nicht dem Schaufelträger annähern kann. Die Schaufelelemente sind also bei einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine nicht durch die dem Schaufelträger gegenüberliegende Führungsfläche der Leiteinrichtung geführt und müssen somit mit ihren dem Schaufelträger abgewandten quasi freien Enden auch nicht an dieser Führungsfläche anliegen, wodurch vorteilhafter Weise Reibungsverluste in diesem Bereich vermieden werden.However, in the case of the present turbomachine, this movement of the blade elements is not necessarily caused by the guide surface of the guide which essentially determines the flow cross section, since, as explained, this guide surface is not the blade carrier, unlike the flow cross section which is preferably constant over the working distance can approach. The blade elements are thus not guided in a turbomachine according to the invention by the blade carrier opposite guide surface of the guide and thus need not rest with their the blade carrier facing quasi-free ends on this guide surface, thereby advantageously friction losses are avoided in this area.

Es wurde erkannt, dass bei Anlagen mit Strömungsmaschinen, bei denen relativ große Fluidmengen durch einen zumindest annähernd rechteckigen Strömungsquerschnitt gefördert werden, bei Verwendung konventioneller Pumpen-Prinzipien der geförderte Fluidstrom in seinem Strömungsquerschnitt auf eine oder mehrere kreisförmige Austritts-Öffnungen der Pumpe oder dgl., deren Größe im Wesentlichen dem Rotordurchmesser der Pumpe entspricht, verringert werden muss, um verlustreiche Kehrströmungen (dies sind Strömungen entgegen der Hauptströmungsrichtung) zu verhindern. Durch solche im Stand der Technik erforderliche Verengungen entstehen weiterhin erhebliche Reibungsverluste in der Strömung.It has been found that in systems with turbomachines in which relatively large amounts of fluid are conveyed through an at least approximately rectangular flow cross-section, using conventional pump principles, the delivered fluid flow in its flow cross-section on one or more circular outlet openings of the pump or the like., whose size substantially corresponds to the rotor diameter of the pump must be reduced in order to prevent lossy sweeping flows (these are flows in the direction opposite to the main flow direction). By such constrictions required in the prior art continue to cause significant friction losses in the flow.

Bei herkömmlichen Pumpen ist der Rotordurchmesser im Verhältnis zum gewünschten Förderquerschnitt häufig sehr klein. Das zu fördernde Fluid muss folglich für den Pumpvorgang stark beschleunigt werden. Anschließend muss der Strömungsquerschnitt wieder auf den Zielquerschnitt aufgeweitet werden, wobei der geförderte Fluidstrom eine Verzögerung erfährt. Die dabei entstehenden Turbulenzen verursachen einen Energieverlust. Bei einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine hingegen muss der Strömungsquerschnitt im Arbeitsbereich der Strömungsmaschine weder nennenswert verengt noch erweitert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bewegung der Schaufelelemente ohne Einwirkung der die Strömung führenden Führungsfläche der Leiteinrichtung durch einen Bewegungsgeber veranlasst wird, d. h. die Positionierung der Schaufelelemente erfolgt ohne Einflussnahme durch die genannte, dem Schaufelträger gegenüberliegende Führungsfläche der Leiteinrichtung.In conventional pumps, the rotor diameter in relation to the desired flow cross-section is often very small. The fluid to be pumped must therefore be greatly accelerated for the pumping process. Subsequently, the flow cross-section must be widened again to the target cross-section, whereby the conveyed fluid flow experiences a delay. The resulting turbulence causes an energy loss. In contrast, in a turbomachine according to the invention, the flow cross section in the working region of the turbomachine need not be appreciably narrowed or widened. This is achieved by causing the movement of the blade elements without the influence of the flow guiding surface of the guide by a motion encoder, d. H. the positioning of the blade elements takes place without influencing by the said, the blade carrier opposite guide surface of the guide.

Eine entsprechende geometrische Auslegung ermöglicht es in einem Raum, gebildet aus jeweils zwei Schaufelelementen, der Leiteinrichtung und dem Schaufelträger, ein Fluidvolumen in einem Teil der Arbeitsstrecke dicht einzuschließen, sodass ein dichter Abschluss des Fluides in entgegengesetzter Hauptströmungsrichtung vorliegt. Das Fluid kann aber in Rotationsrichtung des Schaufelträgers durch eine Bewegung der Schaufelelemente an den Schaufelträger auch schneller als der Schaufelträger rotieren. Das Fluid strömt dabei in Hauptströmungsrichtung über die Schaufelelemente hinweg. Dies ist wichtig, z. B. um Schwankungen in der Schaufelträgerdrehzahl weniger stark auf das umlaufende Fluid zu übertragen. Anders als bei konventionellen Verdrängerpumpen ist das Volumen im vorgestellten Prinzip nur unidirektional, d. h. entgegen der Hauptströmungsrichtung abgedichtet, wodurch der Wirkungsgrad einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine signifikant gesteigert wird.A corresponding geometric design makes it possible in a space formed from two blade elements, the guide and the blade carrier, to tightly enclose a fluid volume in a part of the working distance, so that there is a tight seal of the fluid in the opposite main flow direction. However, the fluid can also rotate faster than the blade carrier in the direction of rotation of the blade carrier by a movement of the blade elements to the blade carrier. The fluid flows in the main flow direction over the blade elements. This is important, for. B. to transfer fluctuations in the blade carrier speed less strong on the circulating fluid. Unlike conventional positive displacement pumps, the volume in the presented principle is only unidirectional, ie. H. sealed against the main flow direction, whereby the efficiency of a turbomachine according to the invention is significantly increased.

Das im oben beschriebenen Raum eingeschlossene Fluidvolumen kann demnach nicht entgegen der Strömungsrichtung entlang der Arbeitsstrecke fließen. Durch diesen unidirektionalen Abschluss des zu pumpenden Fluidvolumens in Teilen der Arbeitsstrecke kann das eingeschlossene Fluidvolumen durch die Schaufelelemente beschleunigt werden. Dadurch ist der Volumenstrom des Fluids linear proportional zur Drehzahl des Schaufelträgers. Der dichte Fluidabschluss entgegen der Strömungsrichtung in zumindest einem Teil der Arbeitsstrecke verhindert Strömungen entgegen der Strömungsrichtung entlang der Arbeitsstrecke – so genannte Kehrströmungen – und garantiert ein schnelles Beschleunigen des Fluidstroms der gesamten Strömungsmaschine bei steigender Schaufelträgerdrehzahl aus dem Ruhezustand auf die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit des Fluids.Accordingly, the volume of fluid trapped in the space described above can not flow counter to the flow direction along the working path. By this unidirectional completion of the fluid volume to be pumped in parts of the working distance, the trapped fluid volume can be accelerated by the blade elements. As a result, the volume flow of the fluid is linearly proportional to the speed of the blade carrier. The dense fluid seal against the direction of flow in at least part of the working distance prevents flow against the flow direction along the working distance - so-called Kehrströmungen - and guarantees rapid acceleration of the fluid flow of the entire turbomachine with increasing blade carrier speed from the idle state to the desired flow rate of the fluid.

Für die Steuerung der Bewegung der Schaufelelemente gegenüber dem Schaufelträger ist der Bewegungsgeber zuständig. Dieser kann in Form von verschieden Prinzipien gegebenenfalls auch kumulativ vorgesehen sein. So können die Schaufelelemente mit ihren dem Schaufelträger abgewandten Enden durch Schwerkraft und/oder durch Federkraft vom Schaufelträger weg und/oder zu diesem hin bewegt werden. Weiterhin ist eine Entfernungs-Bewegung der freien Enden der Schaufelelemente vom Schaufelträger weg auch unter zumeist nur zusätzlichem Einwirken von Zentripetalkräften, hervorgerufen durch die Rotation des Schaufelträgers, möglich. Auch können die mit ihren dem Schaufelträger abgewandten Enden gegenüber dem Schaufelträger beweglichen Schaufelelemente über zumindest einen ihrer beiden Randabschnitte in zumindest einer ihrer beiden Bewegungsrichtungen betrachtet durch eine Führungsbahn oder ein Führungselement geführt sein.The motion sensor is responsible for controlling the movement of the blade elements relative to the blade carrier. This may optionally be provided cumulatively in the form of various principles. Thus, the blade elements with their ends remote from the blade carrier can be moved away from and / or toward the blade carrier by gravity and / or by spring force. Furthermore, a removal movement of the free ends of the blade elements away from the blade carrier is possible even under mostly only additional action of centripetal forces, caused by the rotation of the blade carrier. The ends facing away from the blade carrier with their blade carrier can also be guided, via at least one of its two edge sections, in at least one of its two directions of movement through a guideway or a guide element.

Nach einer besonders günstigen Ausführungsform sind dabei die Führungselemente an einer zusammen mit dem Schaufelträger rotierenden Scheibe oder dgl., deren Rotationsachse abseits derjenigen des Schaufelträgers liegt, angelenkt. Dabei wird also das Exzenterprinzip genutzt, um die freien Enden der Schaufelelemente mit einer Rotationsbewegung des Schaufelträgers abwechselnd von diesem fort und zu diesem hin zu bewegen.According to a particularly favorable embodiment, the guide elements are articulated on a disk or the like rotating together with the blade carrier, whose axis of rotation is remote from that of the blade carrier. In this case, therefore, the eccentric principle is used to move the free ends of the blade elements with a rotational movement of the blade carrier alternately away from this and towards it.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaufelträger in Form einer um eine quer zur Strömungsrichtung des Fluidstroms ausgerichteten Rotationsachse rotierenden vorzugsweise kreiszylindrischen Walze ausgeführt. Dies ermöglicht einen einfachen und zuverlässigen Aufbau. Wenn eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine in einer Wassersportanlage zum Wellenreiten zum Einsatz kommt, die beispielsweise als rechteckiges Becken mit einer Länge von 20 Metern und einer Breite von 5 Metern ausgeführt ist, so kann eine einzige solche Schaufelträger-Walze an der oberen und/oder an der unteren Breitseite dieses Beckens vorgesehen sein und sich dabei über die gesamte Beckenbreite von 5 Metern erstrecken. Der Durchmesser dieser Schaufelträger-Walze kann dabei in der Größenordnung von 80 Zentimetern liegen und die Höhe des sich zwischen der Oberfläche der Schaufelträger-Walze und der Strömungsführungskontur der Leiteinrichtung erstreckenden Strömungsquerschnitts der Strömungsmaschine kann in der Größenordnung von 60 Zentimetern liegen. Allgemein ist damit nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das in Richtung der Rotationsachse des Schaufelträgers gemessene Breitenmaß des Strömungsquerschnitts in der Arbeitsstrecke mehrfach größer als der radiale Abstand zwischen der Oberfläche des Schaufelträgers und dessen Rotationsachse.In a preferred embodiment, the blade carrier is designed in the form of a preferably circular-cylindrical roller rotating about an axis of rotation oriented transversely to the flow direction of the fluid flow. This allows a simple and reliable construction. When a turbomachine according to the invention is used in a water sports facility for surfing, which is designed, for example, as a rectangular basin with a length of 20 meters and a width of 5 meters, then a single such blade carrier roller at the top and / or at the bottom Broad side of this basin be provided and extend over the entire pool width of 5 meters. The diameter of this blade carrier roller can be in the order of 80 centimeters and the height of the flow cross section of the turbomachine extending between the surface of the blade carrier roller and the flow guidance contour of the guide device can be on the order of 60 centimeters. Generally, according to a preferred embodiment of the present invention, the width dimension of the flow cross-section measured in the direction of the axis of rotation of the blade carrier in the Working distance several times greater than the radial distance between the surface of the blade carrier and its axis of rotation.

Im Übrigen können noch auf den genannten Anwendungsfall in einer Wassersportanlage Bezug nehmend sowohl an der oberen als auch an der unteren Breitseite des genannten Beckens erfindungsgemäße Strömungsmaschinen vorgesehen sein. Außerdem können mehrere erfindungsgemäße Strömungsmaschinen in Strömungsrichtung betrachtet hintereinander angeordnet sein.Incidentally, flow-type machines according to the invention may also be provided for said application in a water sports facility with reference to both the upper and the lower broad side of said basin. In addition, several turbomachines according to the invention can be arranged one behind the other as viewed in the flow direction.

Ferner kann anstelle einer Walze auch ein andersartig geeignet gestalteter Schaufelträger vorgesehen sein, so beispielsweise in Form eines umlaufenden Bandes, welches geeignet, beispielsweise über zwei Walzen geführt und angetrieben ist. Selbstverständlich muss die Leiteinrichtung hieran geeignet angepasst sein. Im Übrigen ist eine Wassersportanlage mit zumindest einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine gesamthaft nach dem gleichen Grundprinzip wie eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine ausgelegt, nämlich derart, dass der umgewälzte Wasserstrom möglichst wenig positive oder negative Beschleunigung in Bewegungsrichtung erfährt. Das Wasser bzw. allgemein das geförderte Fluid wird somit kontinuierlich im Kreislauf einer entsprechenden Anlage umgewälzt, wobei der Impuls des Mediums aufgrund des in der Anlage im Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnitts für das Fluid (bspw. den Wasserstrom) möglichst konstant gehalten wird.Furthermore, instead of a roller, a differently shaped blade carrier may be provided, for example in the form of a circulating belt which is suitably guided and driven, for example, via two rollers. Of course, the guide must be suitably adapted to this. Incidentally, a water sports facility with at least one turbomachine according to the invention is designed overall according to the same basic principle as a turbomachine according to the invention, namely such that the circulated water flow experiences as little positive or negative acceleration in the direction of movement. The water or generally the pumped fluid is thus continuously circulated in the circuit of a corresponding system, wherein the pulse of the medium due to the substantially constant in the system flow cross section for the fluid (eg., The water flow) is kept as constant as possible.

Insbesondere für eine kreiszylindrische Walze als Schaufelträger ist eine Leiteinrichtung besonders geeignet, die zusammen mit diesem Schaufelträger eine zumindest annähernd die Form eines Kreiszylinder-Segments aufweisende Arbeitsstrecke beschreibt, deren sich in Axialrichtung und Radialrichtung dieses Kreiszylinders erstreckender Strömungsquerschnitt von im Wesentlichen rechteckiger Form ist, und wobei die Strömungsrichtung des Fluidstroms vom Einlaufbereich zum Auslaufbereich der Arbeitsstrecke hin im Wesentlichen umgekehrt wird. Letzteres ist dabei ein für Wassersportanlagen besonders sinnvolles Merkmal; für den eingangs bereits genannten Einsatzfall der Energieerzeugung in einem Gezeitenkraftwerk oder ähnlich einem Mühlrad in einem Fluss ist dieses letztgenannte Merkmal selbstverständlich nicht geeignet.In particular, for a circular cylindrical roller as a blade carrier, a guide is particularly suitable, which together with this blade carrier describes an at least approximately the shape of a circular cylinder segment having working distance, extending in the axial direction and radial direction of this circular cylinder flow cross-section of substantially rectangular shape, and wherein the flow direction of the fluid flow from the inlet region to the outlet region of the working section is substantially reversed. The latter is a particularly useful feature for water sports; for the application already mentioned at the beginning of power generation in a tidal power station or similar to a mill wheel in a river of course, this latter feature is not suitable.

Auf mögliche Ausgestaltungen der auf dem Schaufellträger angeordneten Schaufelelemente Bezug nehmend können diese beispielsweise als Schieber ausgebildet sein, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Schaufelträgers verlagerbar sind. Weist letzterer die Form einer kreiszylindrischen Walze auf, so sind diese in Radialrichtung dieser Walze linear verlagerbar. Alternativ können die Schaufelelemente im Querschnitt schaufelartig gewölbt sein und um eine parallel zur Rotationsachse des Schaufelträgers verlaufende Achse verschwenkbar am Schaufelträger angelenkt sein. In beiden genannten Fällen können die Schaufelelemente wie bereits genannt beispielsweise unter Einwirkung der Schwerkraft (ggf. im Zusammenwirken mit der Zentrifugalkraft) vom Schaufelträger weg und durch Federkraft-Einfluss sowie abermals durch Schwerkraft, nachdem sich der Schaufelträger um einen entsprechenden Winkel weiter gedreht hat, zum Schaufelträger hin bewegt werden.Referring to possible configurations of the blade elements arranged on the blade elements, they can be designed, for example, as slides, which can be displaced substantially perpendicular to the surface of the blade carrier. If the latter has the form of a circular-cylindrical roller, these are linearly displaceable in the radial direction of this roller. Alternatively, the blade elements may be curved in the manner of a blade in cross-section and be pivotably connected to the blade carrier about an axis extending parallel to the axis of rotation of the blade carrier. In both cases mentioned, the blade elements can, as mentioned above, for example, under the influence of gravity (possibly in cooperation with the centrifugal force) away from the blade carrier and by spring force influence and again by gravity, after the blade carrier has rotated by a corresponding angle, the Shovel carrier to be moved.

Zur Erzeugung der genannten linearen Schieberbewegung aber auch zur Erzeugung der oben beschriebenen rotatorischen Verschwenkbewegung der Schaufelelemente gegenüber dem Schaufelträger sind andere gängige Aktoren wie beispielsweise Hydraulik- oder Pneumatikzylinder einsetzbar, die zwischen Schaufelträger und den Schaufelelementen angeordnet sind und die Relativbewegung der Schaufelelemente gegenüber dem Schaufelträger herbeiführen.To produce said linear slide movement but also for generating the above-described rotary pivoting movement of the blade elements relative to the blade carrier other common actuators such as hydraulic or pneumatic cylinders are used, which are arranged between the blade carrier and the blade elements and bring about the relative movement of the blade elements relative to the blade carrier.

Der Kontakt zwischen den Schaufelelementen und der Leiteinrichtung der Schaufelelemente wird durch ein geeignetes Lagerungselement vorzugsweise derart hergestellt, dass eine reibungsarme Verschiebbarkeit der beiden Elemente zueinander möglich ist. Zur Realisierung dieses Lagerungselements kommen alle dazu geeigneten und bekannten Prinzipien in Betracht, wie z. B. eine am der Leiteinrichtung zugewandten Ende der Schaufelelemente drehbar gelagerte und auf einer an der bereits erläuterten Führungsbahn befestigten Schiene laufenden Rolle, dessen Rotationsachse parallel zur Rotationsachse des walzenförmigen Schaufelträgers ausgerichtet ist.The contact between the blade elements and the guide of the blade elements is preferably produced by a suitable bearing element such that a low-friction displacement of the two elements to each other is possible. To realize this storage element all suitable and known principles come into consideration, such. B. a rotatably mounted on the guide end of the blade elements and mounted on a fixed to the already explained guideway rail running roller whose axis of rotation is aligned parallel to the axis of rotation of the roller-shaped blade carrier.

Eine weitere spezielle Ausführungsform lässt sich durch eine Vereinfachung des oben beschriebenen Funktionsprinzips der relativ zum Schaufelträger beweglichen Schaufelelemente unter Beibehaltung der übrigen Strömungsführung darstellen. Dabei werden die Schaufeln starr mit dem Schaufelträger verbunden, sodass die bewegungsgebende Einheit entfallen kann.A further specific embodiment can be represented by a simplification of the above-described functional principle of the blade elements which are movable relative to the blade carrier while maintaining the remaining flow guidance. The blades are rigidly connected to the blade carrier, so that the motion-giving unit can be omitted.

Nochmals auf den Anwendungsfall in einer Wassersportanlage zurückkommend ergibt sich eine besonders energieeffiziente und dabei für den Erlebniswert des Surfens vorteilhafte Bauweise, wenn mehrere solcher Strömungsmaschinen nebeneinander und dabei einen Ring bildend oder beschreibend angeordnet sind. Beispielsweise können sechs oder acht solcher Strömungsmaschinen in einem gleichseitigen Sechseck oder Achteck angeordnet sein und entweder von außen nach innen zum Mittelpunkt dieses Vielecks hin oder von innen zu den Außenseiten dieses Vielecks hin Wasserströme fördern, die in den Randbereichen der einzelnen Strömungsbahnen in der beispielsweise zum Surfen ausgelegten Wassersportanlage ineinander übergehen können, damit eine ringförmige Welle entsteht.Returning again to the application in a water sports facility results in a particularly energy-efficient and thereby advantageous for the experience of surfing construction, when several such turbomachines are arranged side by side and forming a ring or descriptive. For example, six or eight of such turbomachines may be arranged in an equilateral hexagon or octagon, and may promote either water flow from outside to inside towards the center of this polygon or from the inside to the outside of this polygon The boundary areas of the individual flow paths in the example designed for surfing water sports can merge into each other, so that an annular wave is formed.

Die beschriebene ringförmige Anordnung der Strömungsmaschinen ist auch in anderen Anwendungsbereichen neben dem Wassersport möglich und kann auch mit anderen nicht erfindungsgemäßen Strömungsmaschinen realisiert werden.The described annular arrangement of turbomachines is also possible in other applications in addition to water sports and can also be realized with other turbomachines not according to the invention.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer im Weiteren figürlich und lediglich prinzipiell dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. In sämtlichen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet und erfindungswesentlich kann jedes der näher beschriebenen Merkmale sein. Es zeigt:In the following, the invention will be described with reference to a plurality of exemplary embodiments, which are shown in more detail below and only in principle. In all figures, the same elements are identified by the same reference numerals and essential to the invention may be any of the features described in more detail. It shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt bei Verwendung in einer Wassersportanlage, 1 a first embodiment in a cross section when used in a water sports facility,

2 in gleicher Darstellung eine alternative Ausführungsform, 2 in the same representation an alternative embodiment,

3 ebenfalls in einer Prinzip-Darstellung die Ansicht Y aus 1, 3 also in a schematic representation of the view Y from 1 .

4 einen Querschnitt durch eine andersartige Wassersportanlage mit einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine, 4 a cross section through a different type of water sports facility with a turbomachine according to the invention,

5 die Perspektivdarstellung einer annähernd ringförmigen Strömungsanlage, 5 the perspective view of an approximately annular flow system,

6 einen radialen Querschnitt durch die Perspektivdarstellung der ringförmigen Strömungsanlage aus 5 in der Ausführung mit einer strömungsfördernden Turbine, 6 a radial cross section through the perspective view of the annular flow system 5 in the version with a flow-promoting turbine,

7 einen radialen Querschnitt durch die Perspektivdarstellung der ringförmigen Strömungsanlage aus 5 in der Ausführung mit einer strömungsfördernden Flügelzellenpumpe, 7 a radial cross section through the perspective view of the annular flow system 5 in the version with a flow-promoting vane pump,

8 noch ein weiteres Beispiel für die Initiierung der besagten Verschwenkbewegung der Schaufelelemente durch eine nach dem Exzenterprinzip arbeitende Vorrichtung. 8th Yet another example of the initiation of said pivoting movement of the blade elements by a device operating on the eccentric principle.

Zunächst auf 1 Bezug nehmend ist mit der Bezugsziffer 1 eine Leiteinrichtung für einen Wasserstrom (allgemein Fluidstrom) gekennzeichnet, die unter anderem aus einem hier in einer horizontalen Ebene liegenden Unterboden-Abschnitt 1a sowie aus einem hierzu parallelen in Vertikalrichtung oberhalb des Unterboden-Abschnitts 1a liegenden Oberboden-Abschnitt 1b besteht, der hier durch nicht gezeigte Distanzhalter auf dem Unterboden-Abschnitt 1a abgestützt ist. Zwischen dem Unterboden-Abschnitt 1a und dem Oberboden-Abschnitt 1b ist ein Zuführ-Strömungskanal 2a für einen Fluidstrom bzw. hier Wasserstrom gebildet, der gemäß Pfeilrichtung S geführt ist und sich senkrecht zur Zeichenebene über eine gewisse Breite erstreckt. Seitlich ist dieser Zufuhr-Strömungskanal 2a sowie weitere darauf folgende oder zuvor liegende Strömungskanal-Abschnitte, die im weiteren noch erläutert werden, durch vorliegend vertikal ausgerichtete ebene Seitenwand-Abschnitte 1c begrenzt, die somit parallel zur Zeichenebene von 1 liegen, vgl. hierzu auch 3.First up 1 Referring to the reference numeral 1 a guide for a water flow (generally fluid flow) is characterized, inter alia, from a lying here in a horizontal plane underbody section 1a and from a parallel thereto in the vertical direction above the underbody section 1a lying topsoil section 1b exists here by not shown spacers on the underbody section 1a is supported. Between the underbody section 1a and the topsoil section 1b is a feed flow channel 2a formed for a fluid flow or here water flow, which is guided in accordance with the direction of arrow S and extends perpendicular to the plane over a certain width. Sideways is this feed flow channel 2a as well as further subsequent or previous flow channel sections, which will be explained below, by presently vertically aligned planar side wall sections 1c limited, thus parallel to the plane of 1 lie, cf. this too 3 ,

Weiter auf 1 Bezug nehmend schließt sich an den eine horizontale Ebene beschreibenden Unterboden-Abschnitt 1a um ein gewisses Maß hinter dem in der Figur linksseitigen Ende des Oberboden-Abschnitts 1b ein Halbkreis-Zylinder-Abschnitt 1d an, während die diesem Halbkreis-Zylinder-Abschnitt 1d gegenüberliegende Führung bezüglich des mit dem Ende des Oberboden-Abschnitts 1b quasi aus dem Zufuhr-Strömungskanal 2a austretenden Wasserstroms dann von einem Schaufelträger 3 der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine übernommen wird. Dieser Schaufelträger 3 ist vorliegend als kreiszylindrische Walze ausgebildet, deren Rotationsache 3a senkrecht auf der Zeichenebene von 1 steht und mit der Zylinderachse des ein Halbkreis-Zylinder-Segment beschreibenden und den Schaufelträger 3 mit Abstand bereichsweise umhüllenden Halbkreis-Zylinder-Abschnitts 1d der Leiteinrichtung 1 zusammenfällt.Further on 1 Referring to the underside section describing a horizontal plane 1a by a certain amount behind the left-hand end of the topsoil section in the figure 1b a semicircular cylinder section 1d on, while this semicircular cylinder section 1d opposite guide with respect to the end of the top floor section 1b almost from the supply flow channel 2a escaping water flow then from a blade carrier 3 the turbomachine according to the invention is taken. This blade carrier 3 is presently designed as a circular cylindrical roller whose rotation axis 3a perpendicular to the drawing plane of 1 stands and with the cylinder axis of a semicircular cylinder segment descriptive and the blade carrier 3 with a distance partially enveloping semicircular cylinder section 1d the guide 1 coincides.

Der Schaufelträger 3 wird mittels eines figürlich nicht dargestellten Antriebsmotors, der außerhalb des in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichneten Strömungskanals und beispielsweise an einem der Seitenwand-Abschnitte 1c angeordnet ist, angetrieben, d. h. gemäß Pfeilrichtung U um die Rotationsachse 3a in Rotation versetzt. Die Rotation kann dabei je nach Ausführung von Schaufelträger, Schaufelelementen, Leiteinrichtung und Bewegungsgeber in beide Richtungen um die oben beschriebene Rotationsachse erfolgen. In 1 ist die Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn.The blade carrier 3 is by means of a drive motor not shown figuratively, the outside of in its entirety by the reference numeral 2 marked flow channel and, for example, on one of the side wall sections 1c is arranged, driven, ie according to arrow U around the axis of rotation 3a set in rotation. The rotation can be done depending on the design of blade carrier, blade elements, guide and motion sensor in both directions about the rotation axis described above. In 1 is the direction of rotation in a clockwise direction.

Auf Schaufelelemente 4, die auf dem Schaufelträger 3 angeordnet sind und die mit dessen Rotationsbewegung den Wasserstrom fördern, wird an späterer Stelle näher eingegangen; zuvor jedoch wird der weitere Verlauf des Strömungskanals 2 beschrieben.On scoop elements 4 on the blade carrier 3 are arranged and promote the rotation of the water flow, will be discussed in more detail later; before, however, the further course of the flow channel 2 described.

An den Zufuhr-Strömungskanal 2a schließt sich die wie bereits erläutert vom Halbkreis-Zylinder-Abschnitt 1d sowie anteilig vom Schaufelträger 3 begrenzte und sich senkrecht zur Zeichenebene von 1 über die gleiche Breite wie der Zufuhr-Strömungskanal 2a erstreckende Arbeitsstrecke 2b des Strömungskanals 2 bzw. der Strömungsmaschine an. Diese Arbeitsstrecke 2b endet im hier geodätisch oben liegenden Endbereich des Halbkreis-Zylinder-Abschnitts 1d. Dort tritt der durch die Strömungsmaschine bzw. dessen Schaufelträger 3 auf im weiteren noch beschriebene Weise geförderte Wasserstrom aus der Strömungsmaschine als solcher, die im Wesentlichen durch den bzw. allgemein Zufuhr-Strömungskanal 2a, die Arbeitsstrecke 2b und den besagten Austritt gebildet ist, aus. Im Anschluss an diesen Austritt aus der Strömungsmaschine strömt das Wasser (bzw. allgemein Fluid) über die Oberfläche des Schaufelträgers 3 abwärts zum Beginn eines sog. Rampen-Abschnitts 1e der Leiteinrichtung 1. Auf diesem Rampen-Abschnitt 1e strömt das Wasser in der 1 weiter nach rechts durch ein bereits den Rampen-Abschnitt 1e enthaltendes Becken 10 bis zu einer hier figürlich nicht dargestellten Umlenk-Einrichtung (vgl. hierzu bereits vorab 4, wo eine solche Umlenk-Einrichtung 1u, dort jedoch linksseitig angeordnet, dargestellt ist), um nach Durchströmen einer solchen Umlenkeinrichtung (1u) wieder in den Zufuhr-Strömungskanal 2a zu gelangen.To the feed flow channel 2a closes as already explained by the semicircular cylinder section 1d as well as proportionately from the blade carrier 3 limited and perpendicular to the plane of 1 over the same width as the feed flow channel 2a extending working distance 2 B of the flow channel 2 or the Turbomachine on. This working distance 2 B ends in here geodetically overhead end of the semicircular cylinder section 1d , There enters the through the turbomachine or its blade carrier 3 as further described in the manner described further water flow from the turbomachine as such, which essentially by the or generally supply flow channel 2a , the working distance 2 B and the said exit is formed. Following this exit from the turbomachine, the water (or generally fluid) flows over the surface of the blade carrier 3 down to the beginning of a so-called ramp section 1e the guide 1 , On this ramp section 1e the water flows in the 1 Continue to the right through an already ramp section 1e containing basin 10 up to a deflection device (not shown here, figuratively) (cf. 4 where such a deflection device 1u , but there left side arranged, is shown) in order to flow through such a deflection device ( 1u ) back into the feed flow channel 2a to get.

Wie vor der Figurenbeschreibung ausführlich erläutert ist der Strömungsquerschnitt über der Länge der Arbeitsstrecke 2b der Strömungsmaschine betrachtet im Wesentlichen konstant. Ferner sind die Schaufelelemente 4 so ausgeführt, sich im Einlaufbereich 2e der Arbeitsstrecke mit ihrem dem Schaufelträger 3 abgewandten Endabschnitt vom Schaufelträger 3 zu entfernen und somit einen zunehmend größeren Teil des Strömungsquerschnitts zu überdecken, und sich im Auslaufbereich 1f der Leiteinrichtung 1 dem Schaufelträger 3 anzunähern und dabei einen kleineren Teil des Strömungsquerschnitts zu erfassen.As explained in detail before the description of the figure, the flow cross-section over the length of the working distance 2 B the turbomachine is essentially constant. Furthermore, the blade elements 4 so executed, in the inlet area 2e the working range with her the blade carrier 3 remote end portion of the blade carrier 3 to remove and thus cover an increasingly larger part of the flow cross-section, and in the outlet area 1f the guide 1 the blade carrier 3 approach and thereby capture a smaller part of the flow cross-section.

In Folgenden wird nun auf die gemäß 1 auf dem Schaufelträger 3 angeordneten Schaufelelemente 4 eingegangen, die mit ihrem dem Schaufelträger 3 zugewandten Ende derart gelenkig am Schaufelträger 3 befestigt sind, dass sie um eine parallel zur Rotationsachse 3a des Schaufelträgers 3 durch diese gelenkige Befestigung in Form eines Schwenklagers 9 verlaufende Schwenkachse verschwenkbar sind. Jedes Schaufelelement 4 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene von 1 über die gesamte Breite des Schaufelträgers 3 und somit zwischen den beiden genannten Seitenwand-Abschnitten 1c der Leiteinrichtung 1.The following will now be referred to in accordance with 1 on the blade carrier 3 arranged blade elements 4 entered with her the vane carrier 3 facing end so articulated on the blade carrier 3 They are attached around one parallel to the axis of rotation 3a the blade carrier 3 by this articulated attachment in the form of a pivot bearing 9 extending pivot axis are pivotable. Each blade element 4 extends perpendicular to the plane of 1 over the entire width of the blade carrier 3 and thus between the two mentioned sidewall sections 1c the guide 1 ,

Die folglich zusammen mit dem Schaufelträger 3 rotierenden Schaufelelemente 4 führen über einer vollständigen Umdrehung (um 360°) des Schaufelträgers 3 um seine Rotationsachse 3a mit ihrem freien Ende eine zunächst von der Oberfläche des Schaufelträgers 3 weg gerichtete und danach wieder zur Oberfläche des Schaufelträgers 3 hin gerichtete Verschwenkbewegung aus. Dabei sind die einzelnen Schaufelelemente 4 einerseits im Hinblick auf ein gute Förder-Eigenschaft bezüglich des zu fördernden Wasserstroms geformt und andererseits im Hinblick darauf, dass sie nahe an der Oberfläche des Schaufelträgers 3 zum Liegen kommen können. Im von der Oberfläche des Schaufelträgers 3 abhebenden sowie abgehobenen Zustand schieben quasi die Schaufelelemente 4 dabei das zu fördernde Fluid, hier Wasser, in der Arbeitsstrecke 2b in Rotationsrichtung U des Schaufelträgers 3 weiter vor sich her.The thus together with the blade carrier 3 rotating blade elements 4 lead over a complete revolution (by 360 °) of the blade carrier 3 around its axis of rotation 3a with its free end one initially from the surface of the blade carrier 3 directed away and then back to the surface of the blade carrier 3 directed towards pivoting movement. Here are the individual blade elements 4 shaped on the one hand with regard to a good conveying property with respect to the water flow to be conveyed and on the other hand with regard to being close to the surface of the blade carrier 3 can come to rest. Im from the surface of the blade carrier 3 lifting as well as lifted state almost push the scoop elements 4 while the fluid to be pumped, here water, in the working distance 2 B in the direction of rotation U of the blade carrier 3 ahead of you.

In der 1 sind die mehreren Schaufelelemente 4 jeweils in ihrer derjenigen Position relativ zum Schaufelträger 3 dargestellt, die sie in der dargestellten Rotationsposition des Schaufelträgers 3 einnehmen. Selbstverständlich ist die figürlich dargestellte Anzahl von Schaufelelementen 4 sowie deren Form nur beispielhaft. Mit Annäherung des freien Endes eines Schaufelelementes 4 an das dem Schaufelträger 3 zugewandte Ende des Oberboden-Abschnitts 1b wird dieses zuvor möglichst nahe an der Oberfläche des Schaufelträgers 3 liegende freie Ende auf noch näher beschriebene Weise geringfügig vom Schaufelträger 3 abgehoben. Mit Einlaufen in die Arbeitsstrecke 2b heben die Schaufelelemente 4 mit ihren freien Enden weiter vom Schaufelträger 3 ab, bis sie annähernd in der Mitte der hinsichtlich ihrer Länge im Wesentlichen durch den Halbkreis-Zylinder-Abschnitt 1d beschriebenen Arbeitsstrecke 2b maximal von der Oberfläche des Schaufelträgers 3 beabstandet sind. Im weiteren Verlauf der Rotationsbewegung des Schaufelträgers 3 werden die Schaufelelemente 4 mit ihren freien Enden wieder zur Oberfläche des Schaufelträgers 3 hin verschwenkt.In the 1 are the several blade elements 4 each in their position relative to the blade carrier 3 shown in the illustrated rotational position of the blade carrier 3 taking. Of course, the figuratively represented number of blade elements 4 as well as their form only by way of example. With the approach of the free end of a blade element 4 to the blade carrier 3 facing end of the topsoil section 1b This is previously as close to the surface of the blade carrier 3 lying free end slightly in the manner described in more detail from the blade carrier 3 lifted. With running into the working distance 2 B lift the scoop elements 4 with their free ends farther from the blade carrier 3 until they are approximately in the middle of their length essentially through the semicircular cylinder section 1d described working distance 2 B maximum of the surface of the blade carrier 3 are spaced. In the course of the rotational movement of the blade carrier 3 become the scoop elements 4 with their free ends back to the surface of the blade carrier 3 pivoted out.

Diese soeben beschriebene zusammen mit der Rotation des Schaufelträgers 3 periodisch erfolgende Verschwenkbewegung der Schaufelelemente 4 kann auf unterschiedliche Weise durch den so genannten Bewegungsgeber initiiert werden. Beim Ausführungsbeispiel nach 1 ist in jeder Seitenwand 1c eine Führungsschiene 5 vorgesehen, in die an den dem Schaufelträger 3 abgewandten Enden der Schaufelelemente 4 vorgesehene Führungszapfen 6, die parallel zur Rotationsachse 3a des Schaufelträgers 3 ausgerichtet sind, eingreifen bzw. hineinragen. Diese beiden gleichen Führungsschienen 5 beschreiben somit die Führungsbahn für die periodische Verschwenkbewegung der Schaufelelemente 4. Die Führungsschiene 5 kann generell bezüglich des Führungszapfens 6 so ausgeführt sein, dass dieser entweder durch eine Außenführung bei ausreichend Fluiddruck und Zentrifugalbeschleunigung auf das Schaufelelement 4 positioniert wird (Fall 1), oder durch eine Außen- und eine zusätzlich parallel zur Außenführung gelegene Innenführung positioniert wird (Fall 2). Bei der Außenführung nach Fall 1 des Führungszapfens 6 in der Führungsschiene 5 lassen sich die Schaufelelemente 4 frei in Richtung des Schaufelträgers 3 bewegen. Dies ist bei der Außenführung nach Fall 2 durch die beidseitige Führung des Führungszapfens 6 in der Führungsschiene 5 nicht möglich.This just described together with the rotation of the blade carrier 3 periodically taking place pivoting movement of the blade elements 4 can be initiated in different ways by the so-called motion generator. According to the embodiment 1 is in every sidewall 1c a guide rail 5 provided in the on the blade carrier 3 opposite ends of the blade elements 4 provided guide pin 6 parallel to the axis of rotation 3a the blade carrier 3 are aligned, intervene or protrude. These two same guide rails 5 thus describe the guideway for the periodic pivoting movement of the blade elements 4 , The guide rail 5 can generally with respect to the guide pin 6 be designed so that this either by an external guide at sufficient fluid pressure and centrifugal acceleration on the blade element 4 is positioned (case 1 ), or by an external and an additional parallel to the outer guide located internal guide is positioned (case 2 ). In the outer guide to case 1 of the guide pin 6 in the guide rail 5 let the blade elements 4 free in the direction of the blade carrier 3 move. This is the outside guide to case 2 through the two-sided Guide the guide pin 6 in the guide rail 5 not possible.

Alternative Möglichkeiten zur Initiierung der gewünschten Bewegung der Schaufelelemente 4 sind möglich und wurden beispielhaft vor der Figurenbeschreibung genannt.Alternative ways to initiate the desired movement of the vane elements 4 are possible and have been given by way of example before the description of the figures.

Beispielsweise kann die gewünschte periodische Bewegung der Schaufelelemente 4 auch unter Einwirkung von Federkräften in Zusammenwirken mit einer Führungsbahn 5 erfolgen, so wie dies im Ausführungsbeispiel nach 2 für andersartige gestaltete Schaufelelemente 4 bei gleichzeitig ähnlicher Ausgestaltung der Strömungsführung gezeigt ist. Beim Ausführungsbeispiel nach 2 sind die Schaufelelemente 4 in Radialrichtung gegenüber dem ebenfalls walzenförmigen Schaufelträger 3 linear verlagerbar, wobei jedes Schaufelelement 4 mehr oder weniger in den Schaufelträger 3 hinein zu dessen Rotationsachse 3a hin oder aus diesem heraus von dessen Rotationsachse 3a weg verschiebbar ist. Dabei erstreckt sich hier jedes Schaufelelement 4 selbst im Wesentlichen linear in Radialrichtung bezüglich des walzenförmigen Schaufelträgers 3. Mit ihren innerhalb des Schaufelträgers 3 liegenden Enden sind die Schaufelelemente 4 über Druck-Federelemente 7 am Schaufelträger 3 abgestützt und es ist jedes Schaufelelement 4 mit an seinem anderen freien Ende vorgesehenen Führungszapfen 6 an einer an jedem Seitenwand-Abschnitt 1c vorgesehenen Führungsbahn 5 abgestützt und somit quasi zwischen diesen Führungsbahnen 5 und dem Schaufelträger 3 eingespannt. Somit wird (abermals) durch die Führungsbahn 5 die gewünschte periodische Bewegung jedes Schaufelelementes 4 gegenüber dem Schaufelträger 3 im Verlauf von dessen Rotationsbewegung vorgegeben.For example, the desired periodic movement of the vane elements 4 also under the action of spring forces in cooperation with a guideway 5 take place, as in the embodiment according to 2 for differently shaped blade elements 4 is shown at the same time similar design of the flow guide. According to the embodiment 2 are the scoop elements 4 in the radial direction relative to the likewise cylindrical blade carrier 3 linearly displaceable, each blade element 4 more or less in the blade carrier 3 into its axis of rotation 3a out or out of this from its axis of rotation 3a away is displaceable. In this case, each blade element extends here 4 itself substantially linear in the radial direction with respect to the roller-shaped blade carrier 3 , With her inside the blade carrier 3 lying ends are the blade elements 4 via pressure spring elements 7 on the blade carrier 3 supported and it is every blade element 4 with provided at its other free end guide pin 6 at one on each sidewall section 1c provided guideway 5 supported and thus virtually between these guideways 5 and the blade carrier 3 clamped. Thus, (again) through the guideway 5 the desired periodic movement of each blade element 4 opposite the blade carrier 3 given in the course of its rotation.

Die Gestaltung des Strömungskanals 2 hingegen ist beim Ausführungsbeispiel nach 2 gleich derjenigen von 1. Demnach ist der durch die in 2 gezeigte Leiteinrichtung 1 beschriebene Strömungsquerschnitt für den durch die Strömungsmaschine geförderten Fluidstrom über der Länge der Arbeitsstrecke 2b betrachtet im Wesentlichen konstant und es sind die Schaufelelemente 4 ausgeführt, sich im Einlaufbereich 2e der Arbeitsstrecke 2b (oder Leiteinrichtung 1) vom Schaufelträger 3 zu entfernen und somit einen zunehmend größeren Teil des freien Strömungsquerschnitts für den Wasserstrom innerhalb der Leiteinrichtung 1 zu überdecken, und sich im Auslaufbereich 1f der Arbeitsstrecke 2b bzw. der Leiteinrichtung 1 dem Schaufelträger 3 anzunähern und dabei einen kleineren Teil des Strömungsquerschnitts zu erfassen.The design of the flow channel 2 on the other hand, in the exemplary embodiment 2 equal to that of 1 , Accordingly, by the in 2 shown guide 1 described flow cross-section for the funded by the turbomachine fluid flow over the length of the working distance 2 B is essentially constant and it is the blade elements 4 running in the inlet area 2e the working distance 2 B (or guide 1 ) from the blade carrier 3 to remove and thus an increasingly larger part of the free flow cross section for the water flow within the guide 1 to cover, and in the outlet area 1f the working distance 2 B or the guide 1 the blade carrier 3 approach and thereby capture a smaller part of the flow cross-section.

3 zeigt stark vereinfacht die Ansicht Y aus 1, wobei 3 auch als Prinzip-Darstellung für eine entsprechende Ansicht aus 2 dienen kann. Hierin erkennt man die beiden bereits genannten Seitenwand-Abschnitte 1c der Leiteinrichtung 1 sowie das in Vertikalrichtung betrachtet oben liegende Ende des Halbkreis-Zylinder-Abschnitts 1d der Leiteinrichtung 1. Ferner erkennt man den Schaufelträger 3 mit seiner Rotationsachse 3a und zwei Schaufelelementen 4, die über das Schwenklager 9 am Schaufelträger 3 drehbar befestigt sind. Von einem dieser Schaufelelemente 4 sind dessen seitliche Führungszapfen 6 dargestellt, an dessen freien dem Schaufelträger 3 abgewandten Enden, mit denen dieses Schaufelelement 4 über die Führungsbahn bzw. die Führungsschiene 5 gegenüber dem Schaufelträger 3 zur Ausführung der gewünschten Relativbewegung geführt ist. 3 shows the view Y greatly simplified 1 , in which 3 also as a principle representation for a corresponding view 2 can serve. Here you can see the two already mentioned sidewall sections 1c the guide 1 and the vertical end of the semicircle cylinder portion 1d the guide 1 , Furthermore, one recognizes the blade carrier 3 with its axis of rotation 3a and two blade elements 4 that over the pivot bearing 9 on the blade carrier 3 are rotatably mounted. From one of these shovel elements 4 are the lateral guide pin 6 shown at the free the blade carrier 3 opposite ends, with which this blade element 4 over the guideway or the guide rail 5 opposite the blade carrier 3 to perform the desired relative movement is performed.

In 4 ist ein bevorzugter Einsatzfall für eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine prinzipiell vollständig in einem Schnitt dargestellt, und zwar in Form einer Wassersportanlage für Wellenreiten (Surfen). Anders als bei der in Verbindung mit 1 erläuterten Anordnung fördert hier die Strömungsmaschine ausgehend von einem Becken 10 von einem in Vertikalrichtung betrachtet oberen Eintrittsbereich 2e, der nach unten hin von einem geeignet geformten Unterboden-Abschnitt 1a begrenzt wird, Wasser über eine nun in Vertikalrichtung betrachtet nach unten verlaufende Arbeitsstrecke 2b in einen unten liegenden Austrittsbereich, an den sich ein hier unterhalb des Beckens 10 verlaufender Rückströmkanal 11 anschließt. Dieser geht in eine Umlenkeinrichtung 1u über, durch welche der geförderte Wasserstrom in das Becken 10 zurück gelangt, dessen Boden derart gestaltet ist, dass sich auf der Oberfläche des im Becken 10 nun wieder zum Eintrittsbereich strömenden Wasserstroms die gewünschte Strömungs- oder Wellenform zum Durchführen des Wassersports auf dieser Oberfläche ausbilden.In 4 is a preferred application for a turbomachine according to the invention in principle completely shown in a section, in the form of a water sports facility for surfing (surfing). Unlike when in conjunction with 1 explained arrangement promotes the flow machine starting from a basin here 10 from a vertically viewed upper entry area 2e Towards the bottom of a suitably shaped subfloor section 1a is limited, water over a now viewed in the vertical direction down working route 2 B in a lower outlet area, to which one below the basin 10 extending return flow channel 11 followed. This goes into a deflection 1u across, through which the pumped water flow into the basin 10 returned, the bottom of which is designed so that on the surface of the basin 10 Now again form the desired flow or waveform for performing the water sports on this surface to the inlet region flowing water flow.

In einer besonderen Ausprägungsform des in 4 dargestellten Beckens 10 ist in Ergänzung zu seiner oben genannten Bodengestaltung eine an einer entsprechenden Haltevorrichtung gespannte und fluidundurchlässige Folie 13 gespannt, um eine Trennung der Fluidströmung in einen geodätisch oben schnell und einen geodätisch unten langsam fließenden Teil vorzunehmen. Die Folie 13 ist in Strömungsrichtung vorne im Becken 10 montiert. Durch die Trennung des schnell und langsam fließenden Fluids voneinander werden Strömungsverluste verringert. Die Gestaltung der Beckenform mit der erwähnten Folie kann auch bei Wassersportanalage mit anderen Strömungsmaschinen genutzt werden.In a special form of the in 4 illustrated basin 10 is in addition to its above-mentioned floor design tensioned on a corresponding holding device and fluid-impermeable film 13 stretched to make a separation of the fluid flow in a geodesic top fast and a geodesic down slowly flowing part. The foil 13 is upstream in the basin 10 assembled. By separating the fast and slow flowing fluid from each other flow losses are reduced. The design of the pelvic shape with the mentioned film can also be used in water sports with other turbomachinery.

Um den im Becken 10 strömenden Fluidstrom variabel umlenken und beispielsweise zu einer Welle formen zu können, können in Strömungsrichtung vorne im oder auf dem Boden des Beckens 10 ein oder mehrere Leitplatten 12 über vorzugsweise die gesamte Breite des Beckens 10 angeordnet sein. Die Leitplatten 12 sind in Strömungsrichtung des Fluides vorne drehbar und mit jeweils einer Verstelleinrichtung 12a versehen auf dem Boden des Beckens 10 befestigt. Mit dieser Anordnung kann die geometrische Form der sich ausbildenden Fluidstrom-Oberfläche variabel während des Betriebs der Strömungsanlage eingestellt werden. Durch Variation des Anstellwinkels der Leitplatten können schräg brechende Wellen mit laufendem Brechungspunkt erzeugt werden.To the in the basin 10 can divert fluid stream flowing variable and shape, for example, to a wave, in the flow direction in front of or on the bottom of the basin 10 one or more baffles 12 preferably over the entire width of the basin 10 be arranged. The baffles 12 are rotatable forward in the flow direction of the fluid and each with an adjusting device 12a provided on the bottom of the basin 10 attached. With this arrangement, the geometric shape of the forming fluid flow surface can be variably adjusted during operation of the flow plant. By varying the angle of attack of the baffles oblique breaking waves can be generated with a current refraction point.

Bei Anordnung der Strömungsmaschine nach 4, bei welcher abweichend von der Beschreibung zu 1 das Wasser aus dem Becken 10 abgesaugt wird, schließt sich an den abermals durch einen Unterboden-Abschnitt 1a sowie zwei seitliche Seitenwand-Abschnitte 1c in Form der Ränder des Beckens 10 begrenzten Zufuhr-Strömungskanal 2a eine hier ebenfalls von einem Halbkreis-Zylinder-Abschnitt 1d der Leiteinrichtung 1 sowie einem Schaufelträger 3 begrenzte Arbeitsstrecke 2b an, aus welcher der von der Strömungsmaschine 3 geförderte Wasserstrom in den Rückströmkanal 11 austritt, welcher vorzugsweise senkrecht zur Zeichenebene betrachtet ebenso breit ist wie das Becken 10 und die Strömungsmaschine selbst, d. h. wie deren Schaufelträger 3. Auch ist die Höhe des Rückströmkanals 11 ist wesentlichen gleich der Höhe der Arbeitsstrecke 2b, so dass der Strömungsquerschnitt für den geförderten Wasserstrom zwischen dem Zufuhr-Strömungskanal 2a und der Wieder-Einleitung des Wasserstroms in das Becken stromab der Umlenkeinrichtung 1u im Wesentlichen unverändert bleibt, zumindest was die Fläche des Strömungsquerschnitts betrifft, vorzugsweise jedoch auch dessen Form.When arranging the turbomachine after 4 , which deviates from the description to 1 the water from the basin 10 is sucked off, joins the again by an underbody section 1a as well as two lateral sidewall sections 1c in the form of the edges of the pelvis 10 limited supply flow channel 2a one here also from a semicircular cylinder section 1d the guide 1 as well as a blade carrier 3 limited working distance 2 B from which of the turbomachine 3 Promoted water flow in the return flow 11 leaking, which is considered preferably perpendicular to the plane of the drawing as wide as the pelvis 10 and the turbomachine itself, ie as the blade carrier 3 , Also, the height of the return flow channel 11 is essentially equal to the height of the working distance 2 B such that the flow cross section for the delivered water flow is between the feed flow channel 2a and the re-introduction of the water flow into the pool downstream of the baffle 1u remains substantially unchanged, at least as regards the area of the flow cross-section, but preferably also its shape.

In 5 ist eine andere Anordnung von hier mehreren vorzugsweise erfindungsgemäß gestalteten Strömungsmaschinen in einer Strömungsanlage vorzugsweise zur Ausübung von Wassersport, beispielsweise zum Wellenreiten, dargestellt. Ausdrücklich sei dabei darauf hingewiesen, dass diese Anordnung von Strömungsmaschinen bzw. generell die Gestaltung einer derart ringförmigen Strömungsführung in einer Strömungsanlage aber auch mit anders gestalteten Strömungsmaschinen bzw. Wasserförder-Vorrichtungen (wie Pumpen oder dgl.) möglich ist. Wie die Perspektiv-Darstellung von 5 zeigt, ist das Becken 10 hier ringförmig gestaltet, wobei in Radialrichtung dieses Rings betrachtet am Innenring 10i sich die Umlenkeinrichtung 1u ringförmig ausgestaltet. Dann sind am Außenring 10a des Beckens 10 in Form eines beispielsweise regelmäßigen Achtecks beispielsweise acht erfindungsgemäße Strömungsmaschinen angeordnet, die beispielsweise einen Wasserstrom im Wesentlichen in Radialrichtung (bezüglich des genannten Rings) in das Becken 10 fördern. Diese Form der radialen Strömung wird fortan als Strömungsring bezeichnet. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, dass mehrere Strömungsmaschinen bei dieser Anordnung nach 5 Wasser aus dem Becken 10 absaugen, so wie dies für ein lineares Wassersportanlagen-Becken nach 4 beschrieben wurde. Selbstverständlich können abweichend von der vorstehenden Beschreibung der 5 mehrere einen Wasserstrom fördernde Strömungsmaschinen am Innenring 10i des Beckens 10 angeordnet sein, während mehrere Umlenk-Einrichtungen 1u ringförmig nebeneinander angeordnet am Außenring 10a des annähernd ringförmigen Beckens 10 angeordnet sind. Dabei sei (nochmals) darauf hingewiesen, dass anstelle der achteckigen Konfiguration eines annähernd ringförmigen Beckens 10 auch eine andere Zahl von Ecken vorgesehen sein kann.In 5 is another arrangement of here several preferably inventively designed turbomachines in a flow system preferably for the exercise of water sports, for example, for surfing represented. It should be expressly pointed out that this arrangement of flow machines or generally the design of such an annular flow guide in a flow system but also with differently shaped turbomachinery or water-conveying devices (such as pumps or the like.) Is possible. Like the perspective view of 5 shows is the pelvis 10 designed here annular, wherein viewed in the radial direction of this ring on the inner ring 10i the diverter 1u ring-shaped. Then you are on the outer ring 10a of the pelvis 10 in the form of, for example, a regular octagon, for example, eight turbomachines according to the invention arranged, for example, a water flow substantially in the radial direction (with respect to said ring) in the basin 10 promote. This form of radial flow will henceforth be referred to as a flow ring. Of course, it is also possible that several turbomachines in this arrangement after 5 Water from the basin 10 aspirate, as is the case for a linear watersport pool 4 has been described. Of course, notwithstanding the above description of the 5 several water flow promoting turbomachinery on the inner ring 10i of the pelvis 10 be arranged while several deflection devices 1u annularly arranged side by side on the outer ring 10a of the approximately annular basin 10 are arranged. It should be noted (again) that instead of the octagonal configuration of an approximately annular basin 10 a different number of corners can be provided.

Durch diese ringförmige Aneinanderreihung mehrerer Strömungsmaschinen kann durch die variabel einstellbare Geschwindigkeit des pro Strömungsmaschine geförderten Fluidstroms der resultierende Gesamtfluidstrom des Strömungsrings derart gestaltet werden, dass sich in Umfangs- und Radialrichtung der Strömung unterschiedliche Wellenformen bis hin zur brechenden Welle ergeben.As a result of this annular arrangement of a plurality of turbomachines, the variably adjustable speed of the fluid flow conveyed per turbomachine can be used to design the resulting total fluid flow of the flow ring in such a way that different wave forms up to the refracting shaft result in the circumferential and radial direction of the flow.

Wie bei obiger Beschreibung der ringförmigen Strömungsanlage schon erläutert, ist die Realisierung des Strömungsrings ebenfalls mit anderen Pumpen möglich. Nachfolgend wird der Aufbau einer derartigen Strömungsanlage mit zwei möglichen Pumpenbauarten erläutert.As already explained in the above description of the annular flow system, the realization of the flow ring is also possible with other pumps. The structure of such a flow system with two possible pump types will be explained below.

Einen Querschnitt durch das oben beschriebene ringförmige Becken in der Ausführung mit einer strömungserzeugenden Turbine zeigt 6. Die Turbine 17 befindet sich in der Mitte der ringförmigen Strömungsanlage in einem vertikal angeordneten Strömungskanal 16 und besteht aus Turbinenschaufeln 18, die an einer sich drehend mit einem hier nicht gezeigten Antrieb angetriebenen Welle 14 (mit Drehrichtung 15) befestigt sind, und Leitschaufeln 19, die stationär im Strömungskanal 16 befestigt sind. Durch die Drehbewegung der Welle 14 und die Schaufelanordnung der Turbine 17 wird Fluid aus dem Becken 10 abgesaugt und damit eine Strömung erzeugt, die die Turbine in axialer Richtung verlässt. Diese Strömung wird im weiteren Verlauf des Rückströmkanals 11 durch eine Umlenkung 1u umgelenkt und fließt dann radial in das Becken 10. Der weitere Verlauf der Strömung ist bei der Betrachtung dieses radialen Querschnitts gleich dem aus 4 und kann damit der zugehörigen Beschreibung von 4 entnommen werden.A cross-section through the annular pool described above in the embodiment with a flow-generating turbine shows 6 , The turbine 17 is located in the middle of the annular flow system in a vertically arranged flow channel 16 and consists of turbine blades 18 , on a rotating with a drive not shown here shaft 14 (with direction of rotation 15 ), and vanes 19 stationary in the flow channel 16 are attached. By the rotational movement of the shaft 14 and the turbine blade assembly 17 will fluid out of the pelvis 10 sucked and thus generates a flow that leaves the turbine in the axial direction. This flow is in the further course of the return flow channel 11 through a diversion 1u deflected and then flows radially into the basin 10 , The further course of the flow is the same when looking at this radial cross section 4 and thus the associated description of 4 be removed.

Eine weitere Ausführungsform der ringförmigen Strömungsanlage ist in 7 gezeigt. In dieser Ausführungsform wird anstelle der oben beschriebenen Turbine eine so genannte Flügelzellenpumpe eingesetzt. Im Folgenden wird nur auf die Besonderheiten der Funktionsweise der ringförmigen Strömungsanlage mit der Flügelzellenpumpe eingegangen. Die Bauform des Beckens und der damit resultierende Verlauf der Fluidströmung gleichen denen aus der oben beschriebenen Ausführungsform mit Turbine aus 6. Aus dem Becken 10 fließt der Fluidstrom durch einen im Strömungsring innen liegenden, vertikalen Strömungskanal 16 nach geodätisch unten. Am unteren Ende des Strömungskanals befindet sich das Schaufelrad 20 der Flügelzellenpumpe, das an einer sich drehenden mit einem hier nicht gezeigten Antrieb angetriebenen Welle 14 befestigt ist. Auf dem Schaufelrad 20 sind radial gleichmäßig verteilt senkrecht stehende Schaufelelemente 21 derart angeordnet, dass sie einen relativ zur Welle 14 axial nach geodätisch unten fließenden Fluidstrom in bezüglich des Schaufelrads 20 tangentialer Richtung das Schaufelrad 20 verlassend und in den Rückströmkanal 11 eintretend befördern. Das Schaufelrad 20 ist in einer weiteren Schnittansicht A-A innerhalb der 7 dargestellt. Zu Beginn des Rückströmkanals 11 sind in diesem feststehend senkrecht montierte Leitschaufeln 22 in gleicher Anzahl wie die Schaufeln des Schaufelrads 20 derart vorgesehen, dass sie den aus dem Schaufelrad 20 austretenden Fluidstrom in eine möglichst radiale Richtung im Rückströmkanal 11 zwingen, bzw. einen kontrollierten Rotationsdrall zulassen um im Becken 10 eine schräg brechende Welle zu erzeugen. Durch gleichzeitige Variation des Anstellwinkels der Leitplatten 12 kann eine hohl- und relativ zur Strömungsrichtung leicht schräg brechende Welle erzeugt werden, dessen Brechungspunkt entlang dem Wellenring kreist.Another embodiment of the annular flow system is in 7 shown. In this embodiment, instead of the turbine described above, a so-called vane pump is used. The following is only on the peculiarities of the operation of the annular Flow system with the vane pump received. The design of the basin and the resulting course of the fluid flow are similar to those of the embodiment described above with turbine 6 , From the basin 10 the fluid flow flows through a vertical flow channel inside the flow ring 16 after geodesic below. At the lower end of the flow channel is the paddle wheel 20 the vane pump, which on a rotating shaft driven by a drive not shown here 14 is attached. On the paddle wheel 20 are radial evenly distributed vertical blade elements 21 arranged so that they are relative to the shaft 14 axially downstream of geodetically flowing fluid flow with respect to the paddle wheel 20 tangential direction the impeller 20 leaving and in the return flow channel 11 to enter. The paddle wheel 20 is in a further sectional view AA within the 7 shown. At the beginning of the return flow channel 11 are in this fixed vertically mounted vanes 22 in the same number as the blades of the paddle wheel 20 provided so that they from the paddle wheel 20 exiting fluid flow in a possible radial direction in the return flow 11 force, or allow a controlled rotational spin around in the pelvis 10 to produce an obliquely breaking wave. By simultaneous variation of the angle of attack of the guide plates 12 For example, it is possible to produce a hollow shaft that slopes slightly and is slightly oblique relative to the direction of flow and whose refractive point circles along the shaft ring.

In einer für die Ausübung von Wassersport in Freizeiteinrichtungen besonders geeigneten Ausführungsform werden bei einer Strömungsanlage mit einem Querschnitt gemäß 4 mehrere Becken 10 mit der die gewünschte Strömungs- oder Wellenform erzeugenden Bodengestaltung in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet, sodass das Fluid beim Durchströmen der Anlage mehrere Becken 10 in seiner Strömungsrichtung hintereinander passiert. Diese Ausführungsform ist sowohl für die beschriebenen Strömungsanlagen mit dem oben beschriebenen rechteckigen als auch mit dem ringförmigen Becken anwendbar. Damit können beispielsweise in einer Strömungsanlage mehrere Wellen in Strömungsrichtung hintereinander erzeugt werden.In a particularly suitable for the exercise of water sports in recreational facilities embodiment are in a flow system with a cross section according to 4 several pools 10 arranged in the flow direction with the desired flow or waveform generating bottom design one behind the other, so that the fluid as it flows through the plant several basins 10 happens one behind the other in its direction of flow. This embodiment is applicable to both the described flow systems with the above-described rectangular and with the annular basin. Thus, for example, in a flow system several waves in the flow direction can be generated one behind the other.

Eine andere mögliche Anordnung von mehreren vorzugsweise erfindungsgemäß gestalteten Strömungsmaschinen z. B. für eine Wassersportanlage ist die im Sinne der Strömungsrichtung parallele Aneinanderreihung. Die resultierende Beckenbreite ergibt sich folglich aus der Addition der Strömungskanalbreite einer jeden verwendeten Strömungsmaschine. Durch diese parallele Aneinanderreihung mehrerer Strömungsmaschinen kann durch die variabel einstellbare Geschwindigkeit des pro Strömungsmaschine geförderten Fluidstroms der resultierende Gesamtfluidstrom derart gestaltet werden, dass sich in Quer- und Längsrichtung der Strömung unterschiedliche Wellenformen bis hin zur brechenden Welle ergeben. Das bedeutet für den Wassersportler ein vielseitiges Wellenform-Angebot, das den realen Verhältnissen im Meer nahe kommt.Another possible arrangement of several preferably inventively designed turbomachines z. B. for a water sports facility is parallel to each other in the sense of the flow direction. The resulting pool width thus results from the addition of the flow channel width of each turbomachine used. As a result of this parallel arrangement of several turbomachines, the variably adjustable speed of the fluid flow conveyed per fluid machine can be used to design the resulting total fluid flow in such a way that different wave forms up to the refracting shaft result in the transverse and longitudinal direction of the flow. For the water sportsman, this means a versatile range of waves that is close to the real conditions in the sea.

Nochmals auf die Relativbewegung zwischen den Schaufelelementen 4 und dem Schaufelträger 3 der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine zurückkommend zeigt die im Folgenden erläuterte 8 eine weitere mögliche Ausführungsform, wonach die Schaufelelemente 4 analog dem Ausführungsbeispiel nach 1 über Schwenklager 9 auf dem Schaufelträger 3 gelagert und gegenüber diesem verschwenkbar sind, so dass die freien Enden der Schaufelelemente 4 von der Oberfläche des Schaufelträgers 3 weg bzw. zu dieser hin bewegt werden können, wobei die Strömungsmaschine ansonsten gleich derjenigen von 1 gestaltet ist. Dabei ist an jedem Schaufelelement 4, an dessen freien Ende zumindest ein hier stabförmiges Führungselement 4b angelenkt, das mit seinem anderen Ende an einer zusammen mit dem Schaufelträger 3 rotierenden Scheibe 8 oder dgl., deren Rotationsachse 8a abseits der Rotationsachse 3a des Schaufelträgers 3 befestigt. Dabei wird also das Exzenterprinzip genutzt, um die freien Enden der Schaufelelemente 4 mit einer Rotationsbewegung des Schaufelträgers 3 abwechselnd von diesem fort und zu diesem hin zu bewegen. Das Exzenterprinzip ist sowohl auf die sich rotatorisch zum Schaufelträger bewegenden Schaufelelemente als auch auf die sich linear und im Wesentlichen senkrecht zum Schaufelträger bewegenden Schaufelelemente anwendbar.Again on the relative movement between the blade elements 4 and the blade carrier 3 returning the turbomachine according to the invention shows the explained below 8th another possible embodiment, according to which the blade elements 4 according to the embodiment according to 1 via pivot bearings 9 on the blade carrier 3 are mounted and pivotable relative to this, so that the free ends of the blade elements 4 from the surface of the blade carrier 3 can be moved away or to this, the turbomachine otherwise equal to that of 1 is designed. It is on each blade element 4 , At the free end at least one here rod-shaped guide element 4b hinged, with its other end to one together with the blade carrier 3 rotating disc 8th or the like, whose axis of rotation 8a away from the axis of rotation 3a the blade carrier 3 attached. Thus, the eccentric principle is used to the free ends of the blade elements 4 with a rotational movement of the blade carrier 3 to move on and off alternately. The eccentric principle is applicable both to the blade elements which move rotationally relative to the blade carrier and to the blade elements which move linearly and substantially perpendicular to the blade carrier.

Grundsätzlich besteht ein wesentlicher mit der Erfindung erzielter Vorteil darin, dass an keiner Stelle des Strömungswegs zumindest in der Strömungsmaschine eine Verengung des Strömungsquerschnitts zur Erledigung der Förderaufgabe notwendig ist. Das hat zur Folge, dass im Vergleich zu bekannten Pumpen weniger Turbulenzen und damit Reibungsverluste bzw. Strömungsverluste auftreten. Dadurch können große Mengen eines Fluids mit verhältnismäßig geringem Energie- bzw. Leistungsaufwand befördert werden. Gegenüber konventionellen Pumpen-Bauarten weist das vorgestellte Konzept geringere Relativgeschwindigkeiten zwischen den Dichtungen und der rotierender Antriebswelle sowie zwischen dem zu fördernden Fluid und den Schaufelelementen auf. Dadurch ist der Verschleiß an den Dichtungen sowie an den Schaufelelementen bei vorliegender Erfindung geringer als bei herkömmlichen Anlagen. Durch die geringen Strömungsgeschwindigkeiten im Verhältnis zum beförderten Massenstrom kann Kavitation vermieden werden. Das vorgestellte Konzept ist somit wartungsärmer als aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen.Basically, there is an essential advantage achieved with the invention is that at no point in the flow path, at least in the turbomachine, a narrowing of the flow cross-section for completing the conveying task is necessary. As a result, compared to known pumps less turbulence and thus friction losses or flow losses occur. As a result, large amounts of fluid can be transported with relatively little energy or power. Compared with conventional pump designs, the concept presented has lower relative velocities between the seals and the rotating drive shaft and between the fluid to be delivered and the blade elements. As a result, the wear on the seals and on the blade elements in the present invention is lower than in conventional systems. Due to the low flow rates in relation to the transported mass flow cavitation can be avoided. The concept presented is thus less expensive than known from the prior art solutions.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 000004954014 A [0004]
WO 20100548509 A1 [0005]
DE 102009026382 A [0006]
EP 0924339 B1 [0007]
GB 438295 A [0008]
EP 000000008590 [0009]

Claims

Turbomachine for conveying or for generating energy from a fluid flow, in particular water flow, with a fluid flow relative to a moving over a working distance with the fluid flow blade carrier ( 3 ) and together with the blade carrier the flow cross-section in the working distance ( 2 B ) determining guide device, wherein on the case of the application of energy by the fluid flow moving and in the application of conveying motor-driven blade carrier ( 3 ) are arranged relative to this movable blade elements, characterized in that a separate from the blade bearing motion sensor for the blade elements ( 4 ) is provided, which this essentially without support by the guide in the inlet area ( 2e ) of the working portion with its end remote from the blade carrier from the blade carrier, so that they cover an increasingly larger part of the flow cross-section, and this approximates the blade carrier in the outlet region of the guide, so that they then capture a smaller part of the flow cross-section.

Turbomachine according to claim 1, characterized in that the blade carrier is designed in the form of a preferably about a cylindrical roller rotating about a rotational axis aligned transversely to the flow direction of the fluid flow.

Turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that the guide together with the blade carrier describes an at least approximately the shape of a circular cylinder segment having working distance, extending in the axial direction and radial direction of this circular cylinder flow cross section of a substantially rectangular shape, and wherein the Flow direction of the fluid flow from the inlet region to the outlet region of the working path is substantially reversed.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the motion sensor by a guideway or rail ( 5 ) is formed, is guided in or on a fixed to the blade element guide element.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the motion sensor is formed by guide elements, which are mounted on one side on a rotating together with the blade carrier disc or the like., The axis of rotation is away from that of the blade carrier, and those on the other Side are connected to the blade elements movable.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the blade elements are designed as slides, which are displaceable substantially perpendicular to the surface of the blade carrier.

Turbomachine according to one of claims 1-6, characterized in that the blade elements are curved in a blade-like manner in cross section and about a parallel to the axis of rotation of the blade carrier ( 3a ) extending axis are pivotally hinged to the blade carrier.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the measured in the direction of the axis of rotation of the blade carrier width dimension of the flow cross section in the working distance is several times greater than the radial distance between the surface of the blade carrier and its axis of rotation.

Turbomachine according to one of the preceding claims, which is used for conveying a stream of water in a flow plant, preferably several such turbomachines are arranged side by side and thereby forming a ring, so that in the preferred application of the exercise of water sports, the resulting flow forms a large wave ring.

Turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the flow cross-section over the working distance is substantially constant.