DE1528824C3 - Axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung - Google Patents
Axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehrbarer ArbeitsrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine
mit umkehrbarer Arbeitsrichtung, die in einem rohrförmigen Strömungskanal angeordnet ist und ein Laufrad aufweist, welches in
seiner Drehrichtung umkehrbar ist, dessen Nabe zwischen zwei strömungsgünstig profilierten, zu beiden
Seiten des Laufrades liegenden Nabenkörpern gelagert ist, und bei der zwischen den Nabenkörpern
und der Innenwandung des Strömungskanals Leitschaufeln angeordnet sind, wobei die Laufradnabe,
die Nabenkörper und der Strömungskanal mit seinen je nach Arbeitsrichtung als Zu- bzw. Ausströmöffnung
dienenden Enden zu einer normal durch den
ίο Rotor bewegten Ebene symmetrisch sind.
Eine solche Anordnung ist aus der deutschen Patentschrift 884 930 bekannt.
Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 1074 978 eine umkehrbare Pumpeinrichtung bekannt,
deren Leitelemente ohne Verwindung achsparallel angeordnet sind.
Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 712 197 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die
Achsen der Leitelemente senkrecht auf der von den
jo Achsen der Laufschaufeln gebildeten Ebene stehen.
Die verwindungsfreien Leitelemente stehen parallel zur Achse des Strömungskanals.
Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 508 379 eine Strömungsmaschine bekannt, bei wel-
»5 eher die Achsen der Leitschaufeln senkrecht auf der
von den Laufschaufelachsen gebildeten Ebene stehen, und es ist auf einer Seite des Laufrades ein Strömungsverteiler
vorhanden, der aus beweglichen Schaufeln aufgebaut ist.
Den bekannten Einrichtungen ist jeweils der Nachteil eigen, daß sie in verschiedenen Fördereinrichtungen
mit unterschiedlichen Förderdaten arbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art zu
schaffen, welche in beiden Arbeitsrichtungen mit besonders gutem Wirkungsgrad arbeitet und dabei für
eine schnelle und kontinuierliche Umkehr der Arbeitsrichtung besonders geeignet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Leitschaufeln wenigstens an ihren dem
Laufrad zugekehrten Kanten mit einer sich über der Höhe ändernden Verdrehung versehen sind, und
zwar derart, daß bei in seiner Drehrichtung umkehrbarem Laufrad die Verdrehung der Leitschaufeln in
der Nähe der Nabenkörper am größten ist, daß die Leitschaufeln zu beiden Seiten des Laufrades symmetrisch
angeordnet sind, während die Laufschaufeln eine zur Kanalachse senkrecht verlaufende Symmetrieachse
aufweisen, daß bei stets in einer Richtung umlaufendem Laufrad mit verstellbaren ,Laufschaufeln
die Verdrehung der Leitschaufeln in der Nähe der Innenwandung des Strömungskanals am größten
ist und daß die Leitschaufeln zu beiden Seiten des Laufrades spiegelbildlich angeordnet sind, während
die Laufschaufeln eine Symmetrieebene haben, welche durch die Symmetrieachse der Laufschaufeln
hindurchgeht.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unter-
Ein gemäß der Erfindung erreichbarer wesentlicher technischer Fortschritt liegt darin, daß mit
feststehenden Leitschaufeln eine Konstruktion möglich ist, die in beiden Arbeitsrichtungen mit demselben
Wirkungsgrad arbeiten kann und darüber hinaus auf einen besonders hohen Wirkungsgrad auslegbar
ist. Durch die Verwendung feststehender Leitschaufeln wird der Konstruktionsaufwand gegenüber
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den bekannten Anordnungen wesentlich vereinfacht. Symmetrie zu einer Ebene P, die senkrecht zur Achse
Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß ein drall- X-X der Strömungsmaschine liegt und in der F i g. 1
freier Strahl erreicht wird. durch die Linie I-I dargestellt ist (für die Leitschau-
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an fein kann man ebenfalls zu dieser Symmetrie noch
Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt 5 eine bestimmte Drehung um die Achse X-X hinzu-
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Schiffs- fügen). In einer Ausführungsform dieses Typs ist das
körper mit einer Strömungsmaschine gemäß der Er- Laufrad 7 ebenfalls ein Propeller-Pumpenrad, bei
findung, dem jede Schaufel eine Symmetrieebene aufweist, in
F i g. 2 eine Einzelteilansicht einer Ein- bzw. Aus- der die Schwenkachse der Schaufel liegt. Die Verstellströmöffnung
gemäß der Erfindung, io vorrichtungen dieser Schaufeln gestatten es, extreme
F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Ein- symmetrische Stellungen in bezug auf die oben defi-
bzw. Ausströmöffnung, nierte Ebene P zu erreichen.
F i g. 4 a einen Teillängsschnitt einer axial wirken- F i g. 2 zeigt im einzelnen eine Ein- bzw. Aus-
den Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehr- Strömöffnung gemäß der Erfindung, wie sie auch in
barer Arbeitsrichtung gemäß der Erfindung, bei der 15 F i g. 1 gezeigt ist. Bei der in dieser Figur dargestell-
die Umkehr des Schubes durch kontinuierliche Ver- ten Ausführungsform ist diese öffnung rotations-
änderung der Drehrichtung erfolgt, symmetrisch zur Achse X-X. Die Mantellinie 8 dieser
F i g. 4 b Schnitte durch eine Laufschaufel einer öffnung bildet — ausgenommen in der Nähe des
Strömungsmaschine nach F i g. 4 a in einer Ebene Anschlusses an die Leitung 4 — mit der Richtung
senkrecht zur Symmetrieachse der Schaufel, 20 X-Y einen relativ großen Winkel a, der in jedem
Fig. 5 a einen Teillängsschnitt einer axial wirken- Falle größer als etwa 20° ist. Die Mantellinie geht
den Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehr- über einen Krümmungsradius r in die Mantellinie der
barer Arbeitsrichtung gemäß der Erfindung, bei der Leitung 4 über, wobei der Krümmungsradius r in be-
die Umkehr des Schubes durch kontinuierliche Ver- zug auf den Durchmesser der Leitung 4 klein ist
änderung der Lauf-Schaufelstellungen erfolgt, 25 (z. B. größer oder gleich einem ^Viertel dieses Durch-
F i g. 5 b Schnitte von Laufschaufeln einer Strö- messers). Mit diesen Anordnungen ist es möglich,
mungsmaschine nach F i g. 5 a in Ebenen senkrecht beim Einströmen — von links nach rechts in der
zur Schwenkachse der Schaufel. Zeichnung — eine Strömung ohne Ablösen und da-
Die in der F i g. 1 dargestellte Strömungsmaschine gegen beim Ausfließen ein freies Ablösen der Ströist
so ausgelegt, daß sie einen Schub in Richtung der 30 mung zu erreichen, wodurch ein Strahl 9 entsteht,
horizontalen Achse X-X in beiden Richtungen er- dessen Durchmesser praktisch gleich dem Durchzeugt.
Die Ein- und Ausströmöffnungen 1 sind in den messer der Leitung 4 ist.
vertikalen Wänden 2 des Schiffsrumpfes angeordnet. F i g. 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform einer
Der Strömungskanal 3 ist mit den öffnungen durch solchen Ein- und Ausströmöffnung gemäß der Erdie
rohrförmigen Abschnitte 4 verbunden. Die zu 35 findung. Die Leitung 4 der Strömungsmaschine
beiden Seiten des Laufrades 7 mittig im Strömungs- mündet in der Schiffswandung in einer durch Gitterkanal
angeordneten birnenförmigen Nabenkörper 5 stäbe geschützten öffnung, um den Eintritt von
können den oder die Antriebsmotoren sowie die Be- Fremdkörpern in die Strömungsmaschine zu verhintätigungsmechanismen
für die Verstellung der Lauf- dem. Die Verbindung zwischen der Wandung der radschaufeln enthalten. Die Nabenkörper sind mit 40 Leitung 4 und der Schiffswandung 2 sowie die Querdem
Gehäuse des Strömungskanals 3 durch metalli- schnittsform der Stäbe 10 in Strömungsnchtung sind
sehe Leitschaufeln 6 verbunden, die das Wasser so gewählt, daß, wenn die öffnung als Einströmöffleiten
und diesem zugleich insbesondere am Eingang nung dient (d. h. Strömung von oben nach unten in
zur Strömungsmaschine einen geeigneten Drall geben Fig. 3), kein Ablösen der Strömung erfolgt, während
und diesen hinter dem Laufrad rückgängig machen, 45 die Strömung sich frei ablösen kann, wenn die öffso
daß ausflußseitig eine drallfreie Strömung entsteht. nung als Ausflußöffnung dient, d. h. wenn die Strö-
Bei den Ausführungsformen, bei denen die Um- mung in dieser Figur von unten nach oben verläuft,
kehrung des Schubes durch Umkehrung der Dreh- Um dieses Ergebnis zu erzielen, haben die in Strö-
richtung des Laufrades erreicht wird, besitzen der mungsrichtung verlaufenden Querschnitte der Stäbe
gesamte Strömungskanal und die Nabenkörper eine 50 die Form von Profilen, die zu ihrer Mittellinie sym-
Symmetrie zu dem auf der Achse X-X der Strö- metrisch sind, in denen die größte Breite ziemlich
mungsmaschine liegenden Punkt 0. Die Leitschaufeln weit nach oben auf der Symmetrielinie liegt (siehe
sind jeweils paarweise in bezug auf eine durch den Fig. 5), so daß, falls die Strömung nach außen
Punkt 0 gehende und senkrecht zur Ebene der erfolgt, die zwischen den Stäben (oder zwischen den
F i g. 4 a verlaufende Achse symmetrisch angeordnet. 55 Stäben und den Verbindungsteilen Leitung — Schiffs-
Ihre Umrisse und ihre Stellung ergeben sich, wenn wandung) gelegenen Strömungskanäle — in Strö-
man zu der oben definierten Symmetrie irgendeine mungsrichtung gesehen — hinter der größten Breite
Drehung um die Achse X-X hinzufügt. Bei diesen eine ausreichende Divergenz aufweisen, um ein freies
Ausführungsformen ist das Laufrad 7 der Strömungs- Ablösen der Strömung zu gewährleisten, praktisch
maschine ein Propeller-Pumpenrad, bei dem jede 60 von dieser breitesten Stelle an.
Schaufel eine Symmetrieachse senkrecht zur Dreh- Die F i g. 4 a zeigt den Teillängsschnitt einer Strö-
achse X-X aufweist, die durch den oben definierten mungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung
Punkt 0 geht. Diese Symmetrieachsen sind im Falle gemäß der Erfindung, bei der die Umkehrung der
verstellbarer Schaufeln zugleich ihre Schwenkachsen. Strömungsrichtung durch Umkehr der Drehrichtung
Bei der Ausführungsform, bei der die Umkehr der 65 des Laufrades erfolgt.
Schubrichtung durch Umkehr der Stellung der Lauf- Die symmetrischen Nabenkörper 5 sind in dieser
schaufeln erfolgt, besitzen der gesamte Strömungs- Figur durch ihre entsprechenden Umrisse dargestellt,
kanal, die Nabenkörper und die Leitschaufeln eine wie auch die Nabe 11 des Rades. Der besseren Über-
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sieht halber sind nur jeweils eine Leitschaufel auf des der Schaufel durch ihre Symmetrieachse geführt
jeder Seite des Laufrades dargestellt. Die Stellung wurde. Diese Schnitte haben die Form von Trag-
des Laufrades ist so gewählt, daß die Symmetrieachse flügeln, deren Symmetriezentrum der Grundriß der
und (eventuell die Schwenkachse) einer der Schaufeln Symmetrieachse auf der entsprechenden Schnittebene
senkrecht zur Zeichenebene steht. Die Achse dieser 5 ist. Diese Profile haben im Gegensatz zu den nor-
Schaufel geht also durch den Punkt 0, welcher das malen Tragflügelprofilen, die meistens mindestens
bereits definierte Symmetriezentrum darstellt. eine spitze Kante besitzen, abgerundete Eintritts- und
Die Linie 12 stellt den Umriß dieser Schaufel dar, Abflußkanten. Die Mittellinie dieser Profile hat die
wie er sich auf der Oberfläche der Nabe ergibt. allgemeine Form eines S, dessen Wendepunkt mit
Die Linie 13 stellt das Profil der Schaufel am io dem Symmetriezentrum zusammenfällt,
äußeren Ende dar. Schließlich sind die Mittellinien der Profile bei der
Die Linien 14 und 15 stellen die Außenkanten der betrachteten Anordnung, die gemäß der Erfindung
Schaufel dar, die dem Drehsinn und der Strömungs- bei Strömungsmaschinen mit umkehrbarer Drehrich-
richtung entsprechend als Eintritts- und Abflußkante tung angewandt wird, in der Nähe der Nabe stärker
oder umgekehrt wirken. 15 geneigt als am äußeren Umfang. Die Neigung wird
Die Leitschaufeln sind jeder durch ihre Umrisse 16 hier in bezug auf die Ebene P verstanden, die senk-
auf der Oberfläche des entsprechenden Nabenkörpers recht zur Achse X-X steht und diese im vorher defi-
durch den Umriß 17 auf der Innenwand des Strö- nierten Symmetriezentrum schneidet. Mit anderen
mungskanals 3, die das Pumpengehäuse bildet, und Worten — die Schaufeln weisen eine Verwindung auf,
schließlich durch ihre äußeren Kanten 18 und 19 ao die die sich längs den Eintritts- und Ausflußkanten
dargestellt, die entsprechend der Strömungsrichtung änderndenTangentialgeschwindigkeiten berücksichtigt,
als Eintritts- oder Abflußkante dienen. Die vom lh dieser Anordnung, in der die Schaufeln eine
Laufrad abgelegenen Kanten der dargestellten Leit- Verwindung besitzen, ist der Einstellbereich der
schaufeln verlaufen etwa radial zu der Achse X-Y Schaufeln so gewählt (für die Ausführungsformen mit
und senkrecht zur Zeichenebene. Die Leitschaufel hat 25 verstellbaren Schaufeln)j-daß die Schaufeln von einer
die allgemeine Form eines Tragflügels, dessen mittlere Stellung, in der das äußere Profil die Neigung 0 be-
Richtung in der Nähe der vom Laufrad 19 abgelege- sitzt, bis zu einer Stellung gedreht werden können, in
nen Kante 19 radial verläuft, während diese mittlere der das äußere Profil um einen Maximalwert geneigt
Richtung in der Nähe der dem Laufrad zugelegenen ist; der winkelmäßige Einstellbereich beträgt allge-
Kante 18 zur Achse X-X mehr oder weniger geneigt 30 mein zwischen 20 und 35°.
ist. Diese Neigung ist in der Nähe des Nabenkörpers, Die besondere, oben beschriebene Form der
also am Fuß stärker als in der Nähe der sie außen Schaufeln ergibt sich aus der Notwendigkeit, ein
umschließenden Leitung. Auf diese Weise wirkt die symmetrisches Arbeiten in beiden Drehrichtungen
stromaufwärts angeordnete Leitschaufel als vor dem und infolgedessen in beiden Strömungsrichtungen zu
Laufrad liegende Leitschaufel und zwingt dem 35 erhalten.
Wasser eine Drehung im Drehsinn des Laufrades auf, Die F i g. 5 a zeigt einen Teillängsschnitt einer
wobei diese Drehung in der Nähe des Nabenkörpers Axial-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsstärker
ist als am Umfang der Leitung. richtung gemäß der Erfindung, bei der die Änderung
Die Leitschaufeln, wie sie in der Zeichnung darge- des Durchsatzes und seine Umkehrung durch Ändestellt
sind, sind regelmäßig um die Achse X-X der 40 rung der Neigung der Schaufeln erreicht wird, wobei
Maschine verteilt und spielen gleichzeitig die Rolle die Schaufeln bis in eine ihrer Ausgangsstellung vollvon
vor dem Laufrad angeordneten Leitschaufeln, kommen entgegengesetzte Stellung gebracht werden,
die die Flüssigkeit in eine geeignete Drehung ver- Die Drehgeschwindigkeit ist hierbei konstant oder
setzen (entsprechend der betrachteten Arbeitsrich- eventuell veränderlich, jedoch ist die Drehrichtung
tung) von an der Abströmseite des Laufrades ange- 45 des Laufrades hierbei in keinem Falle umkehrbar,
ordneten Leitschaufeln, die den der Strömung er- Wie in F i g. 4 a sind die Nabenkörper 5, der Ströteilten
Drall rückgängig machen und als starres, mungskanal 3 und die Nabe 11 des Laufrades durch
mechanisches Verbindungsstück zwischen der Innen- ihre entsprechenden Umrisse dargestellt. Das Laufwand
des Strömungskanals 3 und den Naben- rad ist so dargestellt, daß eine seiner Schaufeln in
körpern 5. 50 der Draufsicht erscheint, d. h. daß seine Schwenk-
Die Schaufeln des Laufrades haben, wie bereits achse senkrecht zur Zeichenebene steht lind mit dem
weiter oben dargestellt, als hauptsächliche Besonder- Punkt 0 zusammenfällt, der den Schnittpunkt der
heit eine Symmetrieachse, die senkrecht zur Achse Geraden X-X und I-I ist. Die Linie 22 stellt den Um-
X-X der Maschine verläuft und diese schneidet. In riß der Schaufeln auf der Oberfläche der Nabe dar.
dem Fall, wo die Schaufeln einstellbar sind, fällt 55 Die Linie 23 zeigt das Profil des äußeren Randes
diese Symmetrieachse mit der Schwenkachse der dieser Schaufel. Die Linien 24, 25 stellen die äußeren
Schaufeln zusammen. Kanten der Schaufel dar, die entsprechend als
Um die Form der Schaufeln genauer zu erklären, Eintritts- und Abflußkanten wirken,
werden ebene Schnitte dieser Schaufeln in zu ihrer Die Leitschaufeln sind jeder durch ihren Umriß Symmetrie- und Schwenkachse senkrecht verlaufen- 60 auf der Oberfläche des entsprechenden Nabenkörden Ebenen betrachtet. In dem Falle, wo die Schau- pers 26, durch den Umriß 27, auf der inneren Wanfeln verstellbar sind, werden die Schnitte bei maxi- dung des Strömungskanals 3 und schließlich durch maler Neigung der Schaufeln dargestellt. die äußeren Kanten 28 und 29 dargestellt, die ent-F i g. 4 b zeigt zwei solche ebenen Schnitte. Hierbei sprechend der Strömungsrichtung als Eintritts- und stellt die Linie 20 den Schnitt der Schaufel dar, der 65 Abflußkante wirken. Wie in der vorhergehend bedicht am Umfang der Nabe durch ihre Symmetrie- schriebenen Ausführungsform sind die Leitschaufeln achse gelegt ist. Die Linie 21 stellt den Schnitt durch so gestaltet, daß sie an der vom Laufrad abgelegenen die Schaufel dar, der in der Nähe des äußeren Ran- Seite in ihrer mittleren Richtung radial oder in jedem
werden ebene Schnitte dieser Schaufeln in zu ihrer Die Leitschaufeln sind jeder durch ihren Umriß Symmetrie- und Schwenkachse senkrecht verlaufen- 60 auf der Oberfläche des entsprechenden Nabenkörden Ebenen betrachtet. In dem Falle, wo die Schau- pers 26, durch den Umriß 27, auf der inneren Wanfeln verstellbar sind, werden die Schnitte bei maxi- dung des Strömungskanals 3 und schließlich durch maler Neigung der Schaufeln dargestellt. die äußeren Kanten 28 und 29 dargestellt, die ent-F i g. 4 b zeigt zwei solche ebenen Schnitte. Hierbei sprechend der Strömungsrichtung als Eintritts- und stellt die Linie 20 den Schnitt der Schaufel dar, der 65 Abflußkante wirken. Wie in der vorhergehend bedicht am Umfang der Nabe durch ihre Symmetrie- schriebenen Ausführungsform sind die Leitschaufeln achse gelegt ist. Die Linie 21 stellt den Schnitt durch so gestaltet, daß sie an der vom Laufrad abgelegenen die Schaufel dar, der in der Nähe des äußeren Ran- Seite in ihrer mittleren Richtung radial oder in jedem
Falle in einer zur Achse X-X der Maschine parallelen
Ebene verlaufen. Die in der Zeichnung dargestellten Leitschaufeln befinden sich in einer solchen
Stellung, daß das dem Laufrad entlegene Ende 29 ihres Umrisses auf der Nabe näherungsweise radial
zur Achse X-X und senkrecht zur Zeichebene verläuft.
Die Form dieser Leitschaufel ist merklich verschieden von der Form der Leitschaufel des vorher
beschriebenen Beispiels. Ihre charakteristischen Merkmale sind folgende: In dem dem Laufrad nahegelegenen
Teil ist die Leitschaufel in der Drehrichtung des Laufrades geneigt, wobei diese Neigung in
der Nähe des Umfanges des Strömungskanals 3 stärker ist als in der Nähe des Nabenkörpers 5. In bestimmten
Ausführungsformen kann die Leitschaufel in der Nähe der Nabe selbst in zur Drehrichtung des
Laufrades entgegengesetztem Sinne geneigt sein. Dieses ist in F i g. 5 α dargestellt. Die Neigung der
Leitschaufel ändert sich kontinuierlich vom äußeren Umfang bis zur Nabe hin, so daß dem Wasser, falls
die Leitschaufel als vor dem Laufrad angeordnete Leitschaufel wirkt, eine Drehung in Drehrichtung des
Laufrades vermittelt wird, wobei diese Drehung in der Nähe des äußeren Umfanges am stärksten ist
und in der Nähe der Nabe gleich 0 oder sogar der Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt sein
kann.
Wie bereits weiter oben ausgeführt, wird die Form der Schaufeln in diesem Ausführungsbeispiel hauptsächlich
durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie eine Symmetrieebene besitzen, in der die Schwenkachse
liegt.
F i g. 5 b zeigt die Schnitte einer der Schaufeln in senkrecht zu dieser Schwenkachse stehenden Schnittebene.
Die Linie 30 stellt den Schnitt durch eine Schaufel in einer zu ihrer Schwenkachse senkrecht stehenden
Schnittebene dar, wobei diese Schnittebene durch einen Punkt 0 dicht an dem Umfang der Nabe gelegt
ist. Die Linie 31 stellt den Schnitt durch eine zur ersten Schnittebene parallelen Ebene dar, die jedoch
die Schwenkachse in der Nähe des äußeren Umfangs der Schaufel schneidet.
Der Grundriß der Symmetrieebene der Schaufel ist in den beiden Schnittebenen J-J und entsprechend
J'-J'. Diese Linien J-J und J'-J' verlaufen also parallel. Sie bilden gleichzeitig eine Symmetrieachse und
die Mittellinie der Profile, die die Schnitte 30 und 31 bildet. Im Gegensatz zum vorhergehend beschriebenen
Beispiel haben die Profile eine abgerundete und eine dünne Kante, wobei die erste Kante als Eintrittskante und die zweite als Abschlußkante wirkt, und
zwar bei beliebiger Strömungsrichtung. Außerdem kann gesagt werden, daß die relative Dicke der
Schaufeln von der Nabe bis zum äußeren Umfang konstant ist.
Um die Veränderung der Strömung und damit also die Änderung des Schubes mit eventueller Umkehr
des Richtungssinnes zu erhalten, können die Schaufeln des Laufrades geschwenkt und in jede mögliche
zwischen zwei zur vorher definierten Ebene P symmetrisch liegenden, extremen Stellungen geschwenkt
ίο werden. Diese Verstellung der Schaufeln kann durch
jede bekannte Vorrichtung zum Verstellen der Schaufeln, wie sie normalerweise für die Kaplanturbinenräder
oder Schiffsschrauben mit verstellbaren Schaufeln benutzt werden, erfolgen. Der winkelmäßige
Schwenkbereich kann im ganzen zwischen 40 und 70° liegen (beispielsweise von 20 bis 35° jeder Seite
der Ebene F).
Diese Anordnungen erlauben es, insbesondere die von einer Propellerpumpe erzeugte Strömung umzu-
ao kehren, ohne daß die Drehrichtung der Pumpe geändert
und indem jede Schaufel so geschwenkt wird, daß die Profile, die diese Schaufeln bilden, eine
Neigung zu einer Äquatorebene gegeben wird, die der Neigung entgegengesetzt ist, die sie vorher hatten.
as Diese Veränderung und, diese^ Umkehr des Schubes
kann auf kontinuierliche-Weise erfolgen, da die Neigung
fortlaufend abnimmt, bevor sie ihr Vorzeichen ändert.
Das Fehlen einer Verwindung der Schaufeln macht seinerseits eine entsprechende Wahl der Umrisse der
beiderseitig des Rades angeordneten Leitschaufeln notwendig, um für beide Strömungsrichtungen die
passenden Neigungswinkel der Rotor- und Statorschaufeln zu erhalten.
Axialpumpen mit umkehrbarer Strömungsrichtung durch kontinuierliche Regelung gemäß der Erfindung,
wie sie beispielsweise in den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwirklicht sind, können
auch andere Verwendung finden als bei den schuberzeugenden Strömungsmaschinen. Sie können überall
da verwendet werden, wo man einen umkehrbaren Durchsatz eines strömenden Mediums erzeugen will.
Schließlich können die beschriebenen Merkmale und besonders die, die in Form und Anordnung der
Rotor- und Statorschaufeln symmetrisch sind, entsprechend angepaßt bei Axialturbinen oder Axialturbinenpumpen
benutzt werden, um z. B. die hydraulische. Energie im Falle eines umkehrbaren Strömungsgefälles
auszunutzen.
Außerdem kann man selbstverständlich bei Strömungsmaschinen die Drehgeschwindigkeit verändern
und/oder die Neigung der Schaufeln verändern, um zu jedem Zeitpunkt die optimalen Arbeitsbedingungen
zu erhalten.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
409 532 Ί 24
Claims (5)
1. Axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung, die
in einem rohrförmigen Strömungskanal angeordnet ist und ein Laufrad aufweist, welches in seiner
Drehrichtung umkehrbar ist, dessen Nabe zwischen zwei strömungsgünstig profilierten, zu beiden
Seiten des Laufrades liegenden Nabenkörpern gelagert ist, und bei der zwischen den
Nabenkörpern und der Innenwandung des Strömungskanals Leitschaufeln angeordnet sind, wobei
die Laufradnabe, die Nabenkörper und der Strömungskanal mit seinen je nach Arbeitsrichtung
als Zu- bzw. Ausströmöffnung dienenden Enden zu einer normal durch den Rotor bewegten
Ebene symmetrisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (16, 26) wenigstens an ihren dem Laufrad zugekehrten
Kanten (18, 28) mit einer sich über der Höhe ändernden Verdrehung versehen sind, und zwar
derart, daß bei in seiner Drehrichtung umkehrbarem Laufrad (7) (F i g. 4 a) die Verdrehung der
Leitschaufeln (16) in der Nähe der Nabenkörper (5) am größten ist, daß die Leitschaufeln (16) zu
beiden Seiten des Laufrades symmetrisch angeordnet sind, während die Laufschaufeln (12) eine
zur Kanalachse (X-X) senkrecht verlaufende Symmetrieachse (0) aufweisen, daß bei stets in
einer Richtung umlaufendem Laufrad (7) mit verstellbaren Laufschaufeln (22) (F i g. 5 a) die Verdrehung
der Leitschaufeln (26) in der Nähe der Innenwandung des Strömungskanals (3) am größten
ist und daß die Leitschaufeln (26) zu beiden Seiten des Laufrades spiegelbildlich angeordnet
sind, während die Laufschaufeln (22) eine Symmetrieebene (J-J) (F i g. 5 b) haben, welche durch
die Symmetrieachse (0) der Laufschaufeln (22) hindurchgeht.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei in seiner Drehrichtung
umkehrbarem Laufrad (7) die Symmetrieachse der Laufschaufeln (12) mit ihrer Drehachse
(0) zusammenfällt.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei in seiner Drehrichtung
umkehrbarem Laufrad (7) die Mittellinie des Querschnitts der Laufschaufeln (12) die Form
eines S besitzt, wobei der Wendepunkt dieser Mittellinie mit dem Symmetriezentrum (0) dieses
Querschnitts zusammenfällt.
4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei stets in gleicher
Richtung umlaufendem Laufrad (7) die Neigung der Leitschaufeln (26) in der Nähe der Nabenkörper
(5) dem Drehsinn des Laufrades (7) entgegengesetzt ist.
5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (22)
in der Mittellinie ihrer Profile über die gesamte Schaufelhöhe ein konstantes Verhältnis von
Dicke zu Länge aufweisen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE1528824B2 DE1528824B2 (de) | 1974-08-08 |
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EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |