DE1425035A1 - Vorrichtung zum Stabilisieren eines in einem Fluessigkeitsstrom drehbar angeordneten Koerpers - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Stabilisieren eine's in einem Plüssigkeiteetrou dreh-bar angeordneten Körpers. Die Erfindung betrifft eineVorrichtung zum Stabilisieren eines in einem Pläeaigkeitsstrom drehbar angeordneten Körpers, dessen Drehachee mit der Hauptrichtung der Flüssigkeitaströmung zu-Die erfindungeg'emäße Vorrichtung ist insbesondere fUr die Ideaaung -von Flüesigkeitsgeschwindigkeiten' oder fUr das Pumpen von Illüseigkeitevoluiaina durch unzugängliche Rohreyeteme geeigßrfindungegemäp wird die Anwendung herkömmlicher Lager, wie mit Oel und Wasser geschmierter Lagerg Kugellager oäer dgl. vermieden.
• Die erfindungsgemäße Vcrrichtung ist gekennzeichnet durch zwei im Abstand zu jeddr Stirnflächen des drehbaren Körpers in der Strömungerichtung stationär angeordneter Körperg deren jeder eine Oberfläche aufweiaty die gegenUber der benachbarten Oberfläche dde drehbaren Körpers mit einer dem letzteren praktisch entsprechenden Form liegönd angeordnet ist, zo daß die ben.achbarten Oberflächen einen schmalen Spalt begrenzen, der sich zwischen dem drehbaren Körper und jedem der zwei stationären Körper praktisch radial zu der -Drehachse ei#streckt, der drehbare Körper und wenigstens einer der zwei stationären Körper mit wenigstens einer Bohrung verseIlen ist, die sich allgemein parallel zu der Drehachse und den Oberflächen des drehbaren Körpers erstreckt, die gegenüber den Schlitzen angeordnet sind, die eine im wesentlichen rippenförmige Umrißform besitzen# und sich jede Hippe praktisch radial zu der Jrehachse erstreckt.
• Das wesentliche m-erkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht daringdaß der drehbare Körper bei dessen Drehen einen stabilisierenden hydraulischen Druck aufgrund der Zentrifugalkräfte aufbaut, die auf die Flüssigkeit einwirken, wenn dieselbe zwischen den Rippen in Richtung auf den Jwfang des drehbaren Körpers verläuft. Somit stabilisiert der Flüssigkeitedruck den drehbaren Körper dergestalt, dap derselbe bei einem Drehen mit einer über einen vorherbestimmten Wert liegenden Geschwindigkeit nicht mit den stationären Körpern in Berührung vorliegt und in der Flüssigkeit frei umläuft.
• Vermittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich weitere Vorteile erzielen, von denen die folgenden beispielsweise erwähnt werden: 1. Es besteht keine mechanische Berührung zwischen dem drehbaren Körper und den stationären Körper bei einer Drehung über eine vorherbestimmte Geschwindigkeit und die-mechanieche Abnutzung aufgrund einer gegenseitigen Berührung wird oberhalb dieser Geschwindigkeit vermieden.
• 2. Der drehbare Körper kann in Systemen Anwendung finden2 bei denen herkömmliche Lager nicht angewiandt werden können. 3. Der drehbare'Körper kanli in radioaktiven oder anderen nicht zugänglichen Sy#steuien angewandt werden, die ge,#.-,chlossen gehalten werden ulUssen, Die -&rfindung wird im folgenden beispielswjise unter Bezugnahme auf die beigeleUgten Zeichnungen erläutert.
• Fig. 1 zeigt einen bei der I , essung von li'lüssigkeitggeschviindigkeiten anzuwendenden rropeller.
• Fig. 2 zeigt eine für das Lumpen von Flüssigkeiten anzuwendendeeingeschlossene Vorrichtung.
• Pig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die gehiessenen und berechneten Drehgeschwindigkeiten in i#bhängigkeil von der Flüssigkeitsgeschwindigkeit zeigt.
• Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die den ötabilisierungsprozese einee sich drehenden Körpers bei zunehäiender Drehgeschwin digkeit zeigt.
• In der Fig. 1 ist ein Propeller 1 gezeigt, der zwischen zwei stationären Körpern 5 und 6 angeordnet ist. Der 1-rop'eller ist mit einem zylinderförmigen Umfang und Schaufeln 2 in dem FlUssigkeitsstrom versehen, der durch ein Rohr 8 hindurchtritt. Die zwei Seitenflächen des 2ropellers sind kegelig ausgebildet und mit radialen Flügeln 3 versehen, die zwischengeordnete Schlitze 7 aufweisen. Die stationären Körper sind an den Seitenflächen des Iropellers eingepapt, und die Flächen sind konkav oder konvex kegelig ausgebildet. Zwischen den Flügeln und den stationären Körpern liegt ein echmaler Spalt vor. Dem mittleren Teil des Propellere wird durch eine Bohrung 4 in dem stationären Körper 5 Flüssigkeit zugeitUhrt. Wenn die FlUseigkeit an den Schaufeln 2 vorbeiströmt und zu einem Drehen des 2ropellers führt, wird' die FlUaeigkeit aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen durch die ;3clili#ze zwischen den Flügeln und den stationären Körpern Körpern g.eworfen. In jedem.Schlitz wird ein Flüssigkeitsdruck - aufgebaut., der. bei-.Verkleinerung des. Schlitzes. zunimmt-, und beikonvex- oder konkav geformten Seitenflächen- des Propeller-s-wirdder -Druck den -Propeller s:tabilisieren und dazu fUhren.-#daß --derselbe sich, -ohne mechanische Abgtü,tzung -in einem Tiager dreht.
• #;s wurde gefundeng- daß -ein Propeller -mit einem Durchmesser. von 35 mm, einem -lichten Raum zwischen. den Flügeln: und dem stati-onären Körper von etwa Or. 2 - mm und - ein -Flügelwinkel _ gegenüber der DrehachGe von, etwa 450 und--mit 24 radialen Flügeln mit einer-Breite von-195, mm und einer Höhe von 195- mm zufriedenstellend arbeitet.9.wenn.d.er Propeller mit Wasser als der.Arbeiteflüseigkeit geprüft -wird.
• Eine oder mehrere Propellerschaufein könhe-n- aus einem magnetiachen Material herge.stellt sein. Die durch eine Spule 9 aufgenommenen-magnetischen Impulge-bei dem Drehen des Propellers können-in elekttische Impulse-umgewandelt werden und-ergebenein genaues Messen der Fließgeschwindigkeit.durch-daa Rohr 8. In der Fig. 2 ist ein drehbarer Körper 1 mit Flügeln auf . zwei konkaven oder konvexen kegeligen Seitenflächen-Versehen,-die den entsprechend - keglig ausgebildeten Stirnflächen der zwei stationären Körper gegenüberliegen, wie es-unter Bezugnahme auf die Fig.' 1-begehrieben ist. In der Fig. 2 ist der drehbare Körper 1 so gezeigt daß derselbe in einem Flüssigkeit führenden Rohr-angeoranet ist, u - nd-beide stationäre Körper sind mit einer Flüssigkeit führenden Bohrung in Richtung atzf die-Achse des drehbaren Körpers versehen. Der Umfang dee, drehbaren Körperü-iet mit KupferstäbQn oder dgl. verseheng und_es ist eine itatorwicklung-, 2 an der,Außenseite der Rohrwand angeordnet. Der Körper.1 wirkt-. sodann als der Rotor einee.Kurzuchlußanker-Motore. Wenn die Statorwiekluug mit einer geeigneten Stromquelle zusammengeachaltet iett wird der Rotor sich drehen. Aufgrund der Drehung wird die Flüssigkeit aus den Bohrungen nach außen in Richtung auf den Umfang dee Rotore geworfen. Nachdem, der Rotor eine vorherbestimmte Geschwindigkeit erreicht hatg wird der Flüeeigkeitadruck in den Schlitzen zwischen dem Rotor und den etationären Körpern den-Rotor stabilisieren. Die Flüssigkeit wird nach außen geworfen und längs der Rohrwand gedrÜckt, und es wird frische Flüssigkeit in Richtung auf die Rotorachse durch die Bohrungen der etationären Körper angesaugt. Die in der Fig.2 gezeigte Anordnung wirkt sodann als eine eingebaute Eumpe, und die Pfeile zeigen die Richtungen an, längs derer die Strömung der Flüssigkeit erzwungen wird.
• Die Drehgeechwindigkeit eines in der Fig. 1 gezeigten Propellers wurde experimentell bei vorherbeetimmten Flüseigkeitegeschtindigkeiten gemeeeeng und die hierbei erzielten Ergebnisse sind graphisch in der Fig. 3 zusammen mit der*theoretiechen Drehgeachwindigkeit wiedergegeben, die als eine Funktion der F1Liaeigkeitageachwindigkeit wiedergegeben ist. Wie in der graphischen Daratellung,gpgei,gtl,muß die Meeigkeit zunächst eine bestimmte Geschwindigkeit errei.cheng bevor der 2ropeller sich zu drehen beginnt..Sodann nimmt jedoch die Drehgeachwindigkeit schnell in Richtung auf den.theoretiechen Wert zu, ao daß sodann die geme,aaene DrÜgeechwIndigkeit sehr eng benachbart zu der theoretischen D.rehgeechwindigkeit vorliegt.
• Der Utabilieiöjrungefiffekt wird vob'dein Durchmesser und der Drekgeachwiadigkeit des Propellerag den spezifischen Gewicht der - Flüssigkeit, der Form'dog lichten Raums zwischen den Flügeln dee ,Propellers und des etationärän Körpers, der Form der Flügel, dem Gewicht des Propellers" dem Auftridb und der Reibung zwischen-Aei FlUeeigkeit und dem Feopeller abhängen. Die Fig. 4 erläutert den Stabilizierungsprozeas eines in der Fig. 1 gezeigten 2ropällers. Der Propeller ist in einem senkrechten Rohr angeordnet und wird zunächst durch den unteren stationären Körper getragen. Bei Zunahme der Drehgeschwindigkeit steigt jedoch der 2ropeller bei dessen Anheben von der Abstätzung schnell in RkLichtung auf den oberen statinnären Körper an. Zwischenzeitlich baut der rropeller jedoch einen Flüssigkeite. druck in dem oberen Spalt auf, und der 2ropeller- wird bei dem flachen Teil der Kurve stabilisiert. Aufgrund der Fähigkeit des Propellers einen stabilisierenden Flüssigkeitsdruck aufzubauen, wird derselbe auch nicht umkippen oder schwanken, und somit wird derselbe nicht einer mechanischen Berührung unterworfen.

Claims (2)

1. Patentanstrüche ..................... Vorrichtung zum Stabi lisieren eines in einem Plüssigkeitestrom drehbar angeordneten Körpers, dessen Drehachse mit der Haliptrichtun& den Flüssigkeiteströmung zusammenfällt, gekennzeichnet durch zwei im Abstand zu jede* #3tirnfläche des drehbaren Körpers (1) in der Strömungsrichtung stationär angeordnete Körper (5,6)9 deren jeder eine Oberfläche aufweist, die gegenüberd er benachbarten Oberfläche des drehbaren Körpers (1)-mit einer dem letzteren praktisch entsprechenden Form liegend angeordnet ist, ao daß'd ie benachbarten Uberflächen einen schmalen Spalt (7) begrenzen, der sich zwischen de[LL drehbaren Körper (1) und jedem der zwei stationären Körper (5,6) und wenigstens einer der zwei stationären Körper (5,6) mit wenigstens einer Bohrung (4) versehen istg die sich allgemein parallel zu der Drehachse und den Oberflächen des drehbaren Körpers (1) eretrecktg die gegenüber den Schlitzen angeordnet eindp die eine im wesentlichen rippenförmige Umripform besitzen, und sich jede Rippe praktisch radial zu der Drehachse erstreckt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Körper (1) an seinem Umfang mit Schaufeln (2) versehen ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schaufeln (2) mit einem magnetischen Teil im größtmöglichen Abstand von der Drehachse des Körpers (1) versehen ist. 4, Vorrichtung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnety daß der drehbare Körper (1) als Rotor eines elektrischen Motors anegestattet i st, dessen Stator in der die Vorrichtung einschließenden Gehäusewand (8) angeordnet ist.