DE1551181A1

DE1551181A1 - Machine for the exchange of energy between a medium flowing through the machine and working parts connected to the machine

Info

Publication number: DE1551181A1
Application number: DE19661551181
Authority: DE
Inventors: Hans Egli
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1966-04-04
Filing date: 1966-11-07
Publication date: 1970-02-12
Also published as: CH532194A; CA951643A; GB1165961A; BE688640A; US3292899A; NL6614459A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Maschine zum Energieaustausoh zwischen einem die Maschine durchfließeuden Medium und mit der Maschine verbundenen Arbeitsteilen, bestehend aus einem Gehäuse mit Einlaßöffnung und -Ausiaßöffuuug und deu Arbeitsteilen, die durch das Gehäuse au den Einlaß- und Auslaßöffnungen vorbeibewegbar sind.The invention relates to a machine for exchanging energy between a machine flowing through it Medium and working parts connected to the machine, consisting of a housing with inlet opening and outlet opening and eng working parts, which through the housing to the inlet and outlet openings are movable past.

Maschinen dieser Art gehören als Strömungsmaschinen einer Gattung an, die zwischen den Drehkolben- und Turbomaschinen einzuordnen ist. Diese Einordnung ergibt sich durch einen Vergleich des spezifischen Durchmessers und der spezifischen Drehzahl derartiger Strömungsmaschinen. Dabei weisen die Koibenströmungsmaschinen relativ große spezifische Durchmesser und .verhältnismäßig niedrige spezifische Dreh-Machines of this type, as fluid flow machines, belong to a class between the rotary piston and turbo machines is to be classified. This classification results from a comparison of the specific diameter and the specific Speed of such turbomachines. The Koibenströmungsmaschinen have relatively large specific Diameter and relatively low specific rotational

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipf.-Wirhdi.-fng. Axel Hansmann. Dipl.-Phyj. Sebastian HerrmannPatent attorneys Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipf.-Wirhdi.-fng. Axel Hansmann. Dipl.-Phyj. Sebastian Herrmann

« MÖNCHEN 2, THEREStEHSTRASSE 33 · T.Won:MIi02 · Ttbgramm-AdrasM:.UpaHi/MSiKfcMt Bayer. Vartinsbank MQikMm, Zweigst. CHfcor-von-Miltar-Rine, Kto.-Nr. 8I249S · PosMicdc-IConto: Mflndwa Nr. 1433 »7«MÖNCHEN 2, THEREStEHSTRASSE 33 · T.Won: MIi02 · Ttbgramm-AdrasM: .UpaHi / MSiKfcMt Bayer. Vartinsbank MQikMm, branch. CHfcor-von-Miltar-Rine, account no. 8I249S · PosMicdc-IConto: Mflndwa No. 1433 »7

OpptnciwrBSi«< PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDTOpptnciwrBSi «< PATENT ADVOCATE DR. REINHOLD SCHMIDT

Untei lagen 'Art 7 SI Abs. 2 r Jr. l Satz 3 des Äi}deruna«ees. v. 4. < There were sub-sections of Art. 7 SI, Para. v. 4. <

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/al· leu und einen w'ii\kuni£Sgradfak \ur von annähernd ~>0 '.·> auf. Die Drehkolhonmaschinen, be i äpielüwui :>o die iloots— GeI)UiSe oder Ijrehkol. beupuutpcu bzu, -iuoLorou, weiten viel kleinere spezifische Durchmesser und viel !.j-uilcn- spezi— fische Drehzahlen auf fi > & die Koi benuiasoliinoii unt' besitzen einen \, irkiiniKuy. rad faktor von aimähcrud UL, ,-,. Dio iJe.-u'iffe "spezifischer Durchmesser" und "fcpez if isci.e Drehzahl" werden in dei iu l'urbincüban bekannten und L^rebi^-üuehl icheu Hedentuug verwendet./ al · leu and a w'ii \ kuni £ Sgradfak \ ur of approximately ~> 0 '. ·>. The Drehkolhonmaschinen, be i äpielüwui:> o die iloots - GeI) UiSe or Ijrehkol. beupuutpcu bzu, -iuoLorou, expand much smaller specific diameters and much! .j-uilcn- specific speeds on fi>& the Koi benuiasoliinoii unt 'have a \, irkiiniKuy. wheel factor from aimähcrud UL,, - ,. Dio iJe.-u'iffe "specific diameter" and "fcpez if isci.e speed" are used in the iu l'urbincüban known and L ^r ebi ^- üuehl icheu Hedentuug.

Die i'urbomasehiuen bilden eine dritte Kategorie der S fcronmuiisuiaschiueti. Sie besitzen irrüil»;ro spezifische Drehzahlen als dm Urel kolbenturboi'ia.scliiufjn und einen Leiatuugy— faktor von etwa -ü \j. Ganz a lgeiiioin setzen sich die Turbo— maschinen aus radialen, axialen und kombinit-iteu Stromunus — masehiuen zusaiiuneu.The i'urbomasehiuen form a third category of the S fcronmuiisuiaschiueti. They have specific rotational speeds as dm Urel kolbenturboi'ia.scliiufjn and a Leiatuugy factor of about -ü \ j. The turbo-machines consist of radial, axial and combinatio-iteu Stromunus - masehiuen zuaiiuneu.

Es gibt eitlen Anwendungsbereich, der bisher nur unbefriedigend von so„lehen Strömungsmaschinen benutzt wurde, die ganz allgemein als Schleppuiiipen und Schleppturbiuen bezeichnet werden kouuen. Diese bekannten Strömungsmaschinen kennzeichnen sich durch einen reit-ti ν aiedriaen Wirkungsgrad, der bei etwa Ί0 ^!'_o liegt, wobei der beste benannte Wirkungsgrad für eine einzelne Schleppuiape otlei' Uoibungsputüpe, die oftmals herausgestellt wird, etwa jO ^c;₀ beträgt. Normale Wirkungsgrade derartiger Maschinen liegen jedoch bei ΊΟ ',Ό und darunter.There is a vain area of application that has hitherto only been used unsatisfactorily by so-called turbomachines which are generally referred to as drag pumps and drag turbines. These known flow machines are characterized by a reit-ti ν aiedriaen efficiency, which is around Ί0 ^! ' _o lies, with the best named efficiency for a single Schleppuiape otlei' Exercise putüpe, which is often pointed out, about jO ^c ; Is _0. However, normal efficiencies of such machines are ΊΟ ', Ό and below.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen größeren Wirkungsgrad bei der Übertragung der von ihr erzeugten Energie auf das Strömungsmittel besitzt und einen, einfacheren Gehäuseaufbau aufv.^reist, indem sie keine fest in dem Gehäuse angeordneten Umlenlcschaufein und auch keine Leit— schaufeln besitzt. Dabei macht sie sich die Erkenntnis zunutze,The invention has set itself the task of creating a turbomachine of the type mentioned, which has a greater degree of efficiency in the transmission of the energy generated by it to the fluid and a, simpler housing structure. ^r eist by shovel has no fixedly arranged in the housing Umlenlcschaufein and no conductivity. In doing so, she makes use of the knowledge

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daO ein Strömungsmittel zur Leistung einer größeren Arbeit ■ehrfach durch ein Schaufelgitter hindurchgelenkt werden kann, wobei jedoch aufgrund der erforderlichen Strahlumlenkung relativ hohe Energieverluste auftreten und auch eine verhältnismäßig aufwendige Gehäusekonstruktion erforderlich ist, wenn im Gehäuse feststehende Uelenksehäufe In vorgesehen werden Bussen.daO a fluid to do a greater job ■ can be guided through a vane grille several times, but due to the required beam deflection and also relatively high energy losses occur a relatively complex housing construction is required if fixed Uelenksehkauf busses are provided in the housing.

Zur Lösung der genannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, das Gehäuse der Strömungsmaschine so auszubilden, daß es schaufellos und leitkanallos ist, und daß Ih wesentlichen das gesagte Strömungsmittel auf dem Wege vom Einlaß zum Auslaß innerhalb der Wände des Gehäuses mindestens zweimal in der gleichen Richtung durch die Arbeitsteile fließt.To solve the problem mentioned, the invention proposes to design the housing of the turbomachine so that it is shovelless and ductless, and that it is essential said fluid on its way from inlet to outlet within the walls of the housing at least twice in flows in the same direction through the working parts.

Der Wirkungsgrad der neuartigen Strömungsmaschine liegt zwischen 65 und 70 %, wobei die höheren Wirkungsgrade in einem relativ breiten Betriebsbereich auftreten. Des weiteren weist die vorgeschlagene Strömungsmaschine einen spezifischen Durchmesser und eine spezifische Drehzahl auf, die zwischen den üblichen Werten für Turbomaschinen und Drehkolbenmaschinen liegen, wobei eine erhebliche Überschneidung mit der Gattung der Drehkolbenmaschinen zu verzeichnen ist.The efficiency of the new type of turbomachine is between 65 and 70 %, with the higher efficiencies occurring in a relatively broad operating range. Furthermore, the proposed turbomachine has a specific diameter and a specific speed which lie between the usual values for turbo machines and rotary piston machines, with a considerable overlap with the type of rotary piston machines.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Maschine besteht in aer sehr viel höheren Spitzenleistung. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Maschine bei einer bestimmten Höchstdrehzahl der aktiven Arbeitsteile eine viel größere Druckhöhe erzeugt als die bekannten Maschinen dieser Art, wobei als Maß für die Druckhöhe die Energieübertragung pro Kilogramm Strömungsmittel gilt. Im Gegensatz zu den bekannten Maschinen benötigt die neuartige Strömungsmaschine zur Erlangung dieser Druckhöhe jedoch nur eine einzige Stufe, wodurch eine wesentliche maschinentechnische VereinfachungOne advantage of the machine according to the invention is aer a much higher peak performance. Another advantage is to be seen in the fact that the machine at a certain The maximum speed of the active working parts generates a much greater pressure head than the known machines of this type, where the energy transfer per kilogram of fluid is used as a measure of the pressure head. In contrast to the known Machines, however, the new type of turbomachine only requires a single stage to achieve this pressure level, which considerably simplifies the machine erreicht wird.is achieved.

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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, schematisch wiedergegeben. In der Zeichnung zeigen:Embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically in the drawing to which the following description refers. In the drawing show:

Fig. 1 eine AusfUhrungeform des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 einen ebenen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig.1 shows an embodiment of the subject matter of the invention, Fig. 2 is a planar section along the line 2-2 in Fig.

und Fig. 3a und 3b andere AusfUhrungsformen des Erfindungs-and 3a and 3b other embodiments of the invention

gegenstandes längs ähnlichen Schnitten wie demobject along similar cuts like that

Schnitt 3-3 in Fig. i. /Section 3-3 in Fig. I. /

In Fig. 1 sind mehrere angetriebene Wellen 10 gezeigt. Mindestens eine dieser Wellen 10 kann mit einer Energiequelle oder mit einem Leistungsabnehmer verbunden sein, was davon abhängt, ob die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Übertragung von Energie von einem Strömungsmittel oder an ein Strömungsmittel verwendet wird. Bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel wird angenommen, daß die Vorrichtung als Pumpe arbeitet, und daß deshalb wenigstens eine Welle 10 an irgendeine Antriebs- oder Energiequelle angeschlossen ist. Diese Energiequelle ist ihrer Art nach bekannt und ist beispielsweise ein Motor.In Fig. 1, a plurality of driven shafts 10 are shown. At least one of these waves 10 can be connected to an energy source or be connected to a power consumer, which depends on whether the device shown in Fig. 1 for the transmission of energy from a fluid or to a Fluid is used. In the illustrated embodiment, it is assumed that the device as Pump is working, and that therefore at least one shaft 10 is connected to some drive or energy source. This energy source is known by its type and is, for example, a motor.

In Fig. 1 sind auch eine Eintrittsöffnung 11 und eine Austrittsöffnung 12 dargestellt. Durch diese Eintrittsöffnung Il strömt von einer Quelle ein Arbeitsmedium und wird der neuartigen Maschine nutzbar gemacht. Die Quelle des Strömungsmediums ist hier nicht dargestellt, aber es kann irgendeine bekannte Strömungsmittelquelle, beispielsweise ein mit Strömungsmittel gefüllter Behälter, verwendet werden. Das Strömungsmittel wird durch-die Austrittsöffnung 12 ausgestoßen, die mit einer Arbeitsvorrichtung in Verbindung steht, in der die Energie, die auf das Strömungsmittel durch die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen worden ist, ausgenutzt wird. Die erfindungsgemäße Maschine ist auch mit einem Eintrittskanal 13 und einem Austrittskanal 14 ver-In Fig. 1 are also an inlet port 11 and a Outlet opening 12 is shown. A working medium flows through this inlet opening II from a source and becomes the new machine made usable. The source of the fluid is not shown here, but it can be any known source of fluid, for example one with Fluid filled container can be used. The fluid is expelled through the outlet opening 12, which is connected to a working device stands in which the energy that has been transferred to the fluid by the device according to the invention is used. The machine according to the invention is also with an inlet channel 13 and an outlet channel 14

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sehen. Diese Kanäle bilden in Verbindung mit dem Gehäuse 15 die erforderliche Führung für das zwischen den Arbeiteteilen oder aktiven Körpern 16 streunende Strömungsmittel. Die aktiven Körper 16 sind an einer sich bewegenden Vorrichtung, beispielsweise einem Riemen 1?» befestigt, der bei einer Pumpe durch die Kraft in Drehung versetzt wird, die auf die Welle oder die Wellen iO einwirkt. Die aktiven Körper 16 werden durch das Gehäuse 15 hindurch sowie durch die abgedichteten oder während des Eintritts und Austritts relativ dicht sitzenden Öffnungen 18 hindurchtransportiert. Das Gehäuse 15 und die sich bewegenden aktiven Körper passen an den Stellen des Eintritts und Austritts eng ineinander. Die aktiven Körper i6 sind kaskadenartig angeordnet, wobei die Kaskade in der Bewegungsrichtung der aktiven Körper 16 liegt. Diese aktiven Körper weisen eine bestimmte Wölbung auf. Das Strömungsmedium tritt in die Eintrittsöffnung 11 ein und bewegt sich durch den Eintrittekanal 13 vorwärts. Dabei werden die Strönungsteilchen zwischen ien verschiedenen aktiven Körpern 16 hindurehgeschickt und bewegen sich dann in einer bestimmten Weise so weiter, daß im wesentlichen das ganze Strömungsmittel wenigsten« «in zweites Mal zwischen den aktiven Körpern hindurehsträmt. Aufgrund des engen Sitzes der Eintritts- und Aasirittstkanäla sowie des Gehäuses bezüglich der aktiven Körper an dera Stellen des Eintritts und Austritts wird im wesentlichen die gauze Strömungemittelmenge veranlaßt, ä&u in den Fig. i und 2 gezeigten Ströaungspfad zu folgen. Mit Hilfe der neuartigen Maschine wird ganz all— ferse in eine Vergrößerung der Strömungsenergie in Bewegungsrichtung fier aktiven Körper ersielt. Das Energieniveau der tr©Mwagsmittelt©il©Sien wird in der hier be-Poepe wSferemcl j ©dee ν&τ dem Eintritt in den Austrittsk&a&l stattfindenden Durchgangs ..zwischen den aktiven Körpern erhöht. Dag Gehäuse 15 ist mit einer aerodynamischsee. In conjunction with the housing 15, these channels form the necessary guide for the fluid that is straying between the working parts or active bodies 16. The active bodies 16 are attached to a moving device, for example a belt 1? » attached, which is set in rotation in a pump by the force acting on the shaft or the shafts OK. The active bodies 16 are transported through the housing 15 and through the openings 18 which are sealed or relatively tightly seated during entry and exit. The housing 15 and the moving active bodies fit closely together at the points of entry and exit. The active bodies i6 are arranged in a cascade-like manner, the cascade lying in the direction of movement of the active bodies 16. These active bodies have a certain curvature. The flow medium enters the inlet opening 11 and moves forward through the inlet channel 13. In doing so, the flow particles are sent through between different active bodies 16 and then move on in a certain way so that essentially the entire fluid flows through at least a second time between the active bodies. Due to the tight fit of the inlet and Aasirittstkanäla and the housing with respect to the active body at dera points of entry and exit is substantially caused the gauze Strömungemittelmenge to follow ä & u in Figs. I and Ströaungspfad shown in Figure 2. With the help of the new type of machine, an increase in the flow energy in the direction of movement of the active body is achieved. The energy level of the tr © Mwagsmittel © il © Sien is increased in the passage between the active bodies taking place here be-Poepe wSferemcl j © dee ν & τ the entry into the exit c & a & l. The housing 15 is aerodynamic with an

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flatten Oberfläche versehen und Mit keinerlei Flügeln oder irgendwelchen anderen FUhrungseinrichtungen aa Gehäusekörper versehen.Flatten surface and with no wings or any other guide devices aa housing body provided.

Wenn sich ein Strömungsmittel zu« ersten Mal der Teilgruppe der aktiven Körper 16 la Vereich A-A nähert, besitzt es eine gleichmäßige Gesamtenergieverteilung. Der Eintrittekanal 13 und der Teil 19 des Gehäuses 15 sind so geformt, daß die Stellung des Geschwindigkeitsvektors in Bereich A-A ungleich ist. Eine derartige Geschwindigkeitsvektorverteilung ist erforderlich, damit die Strömungsmittelteilchen nach ihrei ersten Durchgang zwischen den aktiven Körpern im Bereich B-B eine Gesamtenergieverteilung besitzen, die der allgemeinen Gesamtenergieverteilung in der ganzen Maschine in Bewegungsrichtung der aktiven Körper angepaßt ist.When a fluid approaches the subgroup of active bodies 16 for the first time, area A-A possesses there is an even overall energy distribution. The inlet channel 13 and the part 19 of the housing 15 are shaped so that that the position of the speed vector in area A-A is unequal. Such a velocity vector distribution is necessary so that the fluid particles after theiri first pass between the active bodies in area B-B have an overall energy distribution that is general Total energy distribution in the whole machine is adapted in the direction of movement of the active body.

Im Bereich C-C, d.h. unmittelbar vor dem letzten Durchgang des Strömungsmittels zwischen einem Teil der Gruppe der aktiven Körper 16, weist das Strömungsmedium eine ungleich· Gesamtenergieverteilung auf. Der Auetrittskanal Ik und der Teil 20 des Gehäuses 15 sind so geformt, daß die Strömungsmittelteilchen nach ihrem letzten Durchgang zwischen den aktiven Körpern im Bereich D-D ein im wesentlichen einheitliches Gesamtenergieniveau besitzen. Dieses Energieniveau wird beim Durchlaufen des Austrittskanal· Ik bis zum Austritt aus der Maschine durch die Austrittsöffnung 12 im wesentlichen aufrechterhalten. Die Kaskade der aktiven Körper l6 kann sich zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung 18 entlang irgendeiner Strecke bewegen. Eine derartig* Maschine wird immer mit einer Eintrittsöff— nung und einer Austrittsöffnung für die aktiven Körper versehen sein, bzw. die kaskadenartig angeordneten aktiven Körper werden sich immer durch diese Öffnungen hindurchbewegen. Wenn die Bewegungsstrecke der aktiven Körper kreisförmig ist, dann stehen die Öffnungen 18 im Gehäuse 15 miteinander in Verbindung.In the area CC, ie immediately before the last passage of the flow medium between a part of the group of active bodies 16, the flow medium has an unequal total energy distribution. The exit channel Ik and the part 20 of the housing 15 are shaped so that the fluid particles have a substantially uniform total energy level after their last passage between the active bodies in the area DD. This energy level is essentially maintained as it passes through the outlet channel ik until it exits the machine through the outlet opening 12. The cascade of active bodies 16 can move between the inlet opening and the outlet opening 18 along any distance. Such a machine will always be provided with an inlet opening and an outlet opening for the active bodies, or the active bodies arranged in a cascade-like manner will always move through these openings. If the movement path of the active body is circular, then the openings 18 in the housing 15 are in communication with one another.

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m. 7 m. m. 7 m.

In den Fig. 1 und 2 ist eine lineare Bewegung der Kaskade innerhalb der Maschine beschrieben, wohingegen die Fig. 3a und 3b eine rotierende Bewegung zeigen. Bei der Fig. 3a oder 3b besitzt die Vorrichtung eine einzelne Welle 33, an der eine Rotorscheibe oder ein Atm 34 befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Kienen 17, der die Schaufeln 16 trägt, an der U_Bfangskante der Scheibe 3k oder den äußeren Enden der Arme 3** angebracht, und das Gehäuse 15 erstreckt sich rund um den Rotor und ist offensichtlich stärker gekrümmt als in Längsrichtung gestreckt.A linear movement of the cascade within the machine is described in FIGS. 1 and 2, whereas FIGS. 3a and 3b show a rotating movement. In Fig. 3a or 3b, the device has a single shaft 33 to which a rotor disk or atm 34 is attached. In this embodiment, the rail 17 carrying the blades 16 is attached to the U _B catching edge of the disc 3k or the outer ends of the arms 3 **, and the housing 15 extends around the rotor and is obviously more curved than in FIG Stretched lengthways.

An den aktiven Körpern 16 kann auch eine Ummantelungsvorrichtung, wie sie beispielsweise bei 31 in der Fig. 3a gezeigt ist, befestigt sein. Die Ausführung einer derartigen Vorrichtung ist an und für sich beliebig und reicht von einem einfachen Umhül lunger ing, der nur mechanische Aufgaben erfüllt und dem Fachmann im Turbomaschinenbau bekannt ist, bis zu einer derartigen Vorrichtung, die nicht nur mechanische sondern zusätzliche Aufgaben erfüllt, wie sie beim Erfindungsgegenstand vorliegen.A sheathing device, as is shown, for example, at 31 in FIG. 3a is shown to be attached. The design of such a device is in and of itself arbitrary and ranges from one simple Umhül lunger ing, which only fulfills mechanical tasks and is known to the expert in turbo-mechanical engineering, up to to such a device, which fulfills not only mechanical but additional tasks, as they are with the subject matter of the invention.

Die zusätzliche Aufgabe eines derartigen in Fig. 3a dargestellten Umhüllungsringes besteht darin, die Wände des Gehäuses 15 bei der Strömungβlenkung mit einem Minimum an Reibungsverlusten zu unterstützen, wenn sich das Strömungsmedium von der Eintrittsöffnung 11 zur Austrittsöffnung 12 bewegt. Der Wirkungsgrad der Maschine wird durch den Einbau der Mantelvorrichtung 31» wie sie in Fig. 3a gezeigt ist, verbessert. Eine derartige Vorrichtung kann auch, wie bei 32 in Fig. 3b dargestellt ist, von den Schaufeln getrennt und stationär sein. Auch für die Form dieser stationären Vorrichtung 32 wird keine bestimmte Ausführung vorgeschrieben. Wie der Fig. 3b zu entnehmen ist, ist der stationäre Körper 32 vollständig innerhalb des Raumes angeordnet, der von der inneren Oberfläche des Gehäuses 15 umgeben ist. Das Gehäuse 15 bildet zusammen mit dem inneren Körper, alsoThe additional task of such in Fig. 3a Enclosure ring shown consists in the walls of the housing 15 in the flow deflection with a minimum To support frictional losses when the flow medium moves from the inlet opening 11 to the outlet opening 12 emotional. The efficiency of the machine is determined by the installation the jacket device 31 »as shown in Fig. 3a, improved. Such a device can also, as shown at 32 in FIG. 3b, be separated from the blades and be stationary. No specific design is prescribed for the shape of this stationary device 32 either. As can be seen from Fig. 3b, the stationary Body 32 arranged completely within the space which is surrounded by the inner surface of the housing 15. That Housing 15 forms together with the inner body, that is

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entweder einen Mantelkörper 31 beispielsweise in Form eines Schwungseiles oder einem getrennten Körper 32» eine Ströaungs· kanalgeoaetrie, die die Ströaung des Mediuas so lenkt, daß innerhalb des Strömungsmediums ein Miniaua an Wirbelbildung und Verlusten auftritt. Die Innenwand oder Oberfläche des Gehäuses 15 und die Eintritts- und Auetrittekanäle sowie der Mantelkörper 3i oder der getrennte Körper 32 wirken alle dahingehend zusammen, daß sie das Strömungsmedium alt einem Minimum an Verlusten durch die Maschine lenken.either a jacket body 31, for example in the form of a Swing rope or a separate body 32 »a flow · Kanalgeoaetrie, which directs the flow of the medium so that a miniature vortex formation within the flow medium and losses occurs. The inner wall or surface of the housing 15 and the entry and exit channels as well the shell body 3i or the separate body 32 all act together in that they direct the flow medium through the machine with a minimum of losses.

Ia Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 wurde festgestellt, daß die aktiven Körper 16 kaskadenartig angeordnet sind. Diese Kaskade läuft in Bewegungsrichtung der aktiven Körper 16, wenn sie sich durch das Gehäuse 15 hindurchbewegen. Die aktiven Körper 16 können in irgendeiner Stellung am Umfang des Kanalquerschnitts so angeordnet sein, wie dies bei dem in den Fig. 3a oder 3b gezeigten Gehäuse 15 der Fall ist, so daß sie in einer Ebene senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung liegen. Bei bestimmten Kanalformquerschnitten ist jedoch am Umfang eine Stelle vorhanden, in der das Strömungsmedium auf die Mehrzahl dieser aktiven Körper entlang der Kaskade über einen weiten Betriebebereich der Maschine unter einen konstangen Einfallswinkel auftrifft. Der Einfallswinkel ist vorzugsweise klein. Jeder aktive Körper arbeitet somit ia Optinun seines Betriebsbereiches. Venn die Stellung der aktiven Körper 16 am Umfang verändert wird, kann die Begrenzung der praktischen Einfallsabweichung über den Betriebsbereich der Maschine eingestellt werden. Wenn in der Maschine korn— pressible Ströaungsmedien verwendet werden, kann der Strö— mungskanal in Richtung der ansteigenden Dichte des Strömungsaediuas verkleinert werden. Derartige Veränderungen des Strömungskanalquerschnitts sind den Fachleuten in Turbomaschinenbau gut bekannt.In connection with FIGS. 1 and 2, it was found that the active body 16 are arranged in a cascade manner. This cascade runs in the direction of movement of the active body 16 as they move through the housing 15. The active body 16 can be in any position on the circumference of the channel cross-section be arranged as is the case with the housing 15 shown in FIGS. 3a or 3b, so that they lie in a plane perpendicular to their direction of movement. For certain duct cross-sections, however, is on Perimeter there is a point in which the flow medium overflows to the majority of these active bodies along the cascade impinges at a constant angle of incidence over a wide operating range of the machine. The angle of incidence is preferably small. Every active body works generally Optinun of his operational area. If the position of the active body 16 is changed on the circumference, the limitation can the practical deviation of incidence can be set over the operating range of the machine. If there is grain in the machine pressable flow media are used, the flow can flow channel can be reduced in the direction of the increasing density of the flow air. Such changes in flow channel cross-section are well known to those skilled in the turbomachinery construction.

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Wie in den Fig. 3a und 3b gezeigt ist, ist die heraueragende Fläche dieser aktiven Körper 16 in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der aktiven Körper 16 kleiner als die herausragende Fläche des restlichen Strömungskanals im Gehäuse 15· Die Maschine arbeitet nicht alt maximales Wirkungsgrad, falls der restliche Teil der Strömungskanalfläche ia Gehäuse kleiner ist als die herausragende Fläche der aktiven Körper 16 in der Ebene senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung .As shown in FIGS. 3a and 3b, the protruding area of these active bodies 16 in a plane perpendicular to the direction of movement of the active bodies 16 is smaller than the protruding area of the remaining flow channel in the housing 15 · The machine does not work old at its maximum Efficiency if the remaining part of the flow channel area is generally smaller than the protruding area the active body 16 in the plane perpendicular to their direction of movement.

Die aktiven Körper 16 haben eine bestimmte Gestalt. Sie sind normalerweise tragflügeiförmig »it einer angesessenen KrüouBungslinie, der eine Dickenverteilung überlagert ist, Aktive Körper mit einer flachen Oberfläche ergeben keine leistungsfähige Maschine.The active bodies 16 have a certain shape. she are usually in the shape of a hydrofoil »with a resident Curvature line on which a thickness distribution is superimposed, Active bodies with a flat surface do not result in a powerful machine.

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S O 9 8 ο 7 / ti 6 y ¹^ SO 9 8 ο 7 / ti 6 y ¹ ^

Claims

NEUE PATENTANSPRÜCHE (zur Offenlegung bestimmt)NEW PATENT CLAIMS (intended for disclosure)

/ 1. Maschine zum Energieaustausch zwischen eines die Maschine üurchflieöenden Medium und alt der Maschine verbundenen Arbeitsteilen, bestehend ans einem Gehäuse »it Einlaßöffnung und Auslaßöffnung und den Arbeiteteilen, die durch das Gehäuse an den Einlaß— und Auslaßöffnungen vorbei— bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) schaufellos und leitkanallos ist, und daß im wesentlichen das gesamt« Medium auf dem Wege rom Einlaß (11) «um Auslaß (12) innerhalb der Wände des Gehäuse mindesteas sweimal in der gleichen Eichtung durch die Arbeitsteile (i6) fließt.1. Machine for the exchange of energy between a medium flowing through the machine and working parts connected to the old machine, consisting of a housing with inlet opening and outlet opening and the working parts which can be moved through the housing past the inlet and outlet openings, characterized in that that the housing (15) is schaufellos and leitkanallos, and that substantially total «medium on the way rom inlet (11)" to the outlet (12) within the walls of the housing mindesteas sweimal in the same calibration Tung by the working parts (i6) flows.

2. Maschine nech Anspruch 1, dadurch gekeanzeiolmet, daß der Einlaß (il) vmd der Auslas (12) des Gehäuses (i·?) mit entsprechendes Eintritts- xrnn A^^frittskauäl«^ (13, 1%) Te rs eh en sind, dl« das StröM«i£f.ssiltlei d«a (i6) zu~ und Tom ihit«ti wegfünreu.2. Machine according to claim 1, characterized in that the inlet (il) vmd the outlet (12) of the housing (i ·?) With the corresponding inlet xrnn A ^^ frittskauäl «^ (13, 1%) Te rs eh en are, that the stream i £ f.ssiltlei d «a (i6) to ~ and Tom ihit« ti away.

3, Maschine nach Anspruch i otter S_t dtt<Jü ?h daß die Arbeitsseil· (l6) zur Eiasirgifub*. Maschin« ©der Energie» ?in.ahae iroa v,w MaeoöiB.» a si (10) gekoppelt sind.»3, machine according to claim i otter S _t dtt <Jü? H that the working rope · (l6) to Eiasirgifub *. Maschin «© of the energy»? In.ahae iroa v, w MaeoöiB. » a si (10) are coupled. »

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k. Maschine nach eine» der Ansprüche i bis 31 dadurch gekennzeichnet, daO die Gruppe der Arbeiteteile (i6) auf eines beweglichen Träger (i?) befestigt ist. k. Machine according to one of Claims 1 to 31, characterized in that the group of working parts (i6) is attached to a movable support (i?).

5. Maschine nach Anspruch k_f dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Träger (17) ein Riesen ist.5. Machine according to claim k _f, characterized in that the movable carrier (17) is a giant.

6. Maschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daQ der Riesen (17) zwischen zwei Wellen (1O) beweglich ist, von denen wenigstens eine an der Vorrichtung zur Energieübertragung angeschlossen ist.6. Machine according to claim 5 »characterized in that daQ the giant (17) can move between two shafts (1O), at least one of which is connected to the device for energy transmission.

7. Maschine nach eines der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine Bit einer an einer einzelnen Welle (33) befestigten Rotorscheibe (3%) ausgerüstet ist, wobei der Träger (17) für die Arbeiteteile (16) as Usfaugsrand der Scheibe (34) befestigt ist, und das Gehäuse (16) sich us die R_otorscheibe herus erstreckt.7. Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the machine bit is equipped with a rotor disk (3%) fastened to a single shaft (33), the carrier (17) for the working parts (16) as Usfaugsrand of Disc (34) is attached, and the housing (16) extends from the R _o gate disc herus.

8. Maschine nach eines der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) nahe des Einlaß (11) bzw. dem Auslaß (12) mit dicht passenden Öffnungen (18) versehen ist, und daü die Arbeitsteile sit Hilfe dieser Öffnungen an dem Einlaß und des Auslaß vorbei befördert werden.8. Machine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing (15) near the inlet (11) or the outlet (12) is provided with tightly fitting openings (18) and that the working parts are conveyed past the inlet and outlet by means of these openings.

9. Maschine nach eines der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsteile (16) kaskadenartig aneinander gereiht sind, wobei die Kaskade in Bewegungsrichtung der Arbeitsteile verläuft.9. Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the working parts (16) are strung together like a cascade, the cascade in the direction of movement the working parts runs.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaskade der Arbeitsteile (16) einer linearen Bewegung durch die Maschine folgt.10. Machine according to claim 9, characterized in that the cascade of the working parts (16) of a linear movement through the machine follows.

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11. Maschine nach Anspruch 9, dadurch («kennzeichnet, daß die Kaskade der Arbeiteteile (16) einer Drehbewegung innerhalb der Maschine folgt.11. Machine according to claim 9, characterized («indicates that the cascade of the working parts (16) follows a rotary movement within the machine.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaakade der Arbeitsteile (l6) keiner linearen Bewegung und keiner Drehbewegung innerhalb der Maschine folgt.12. Machine according to claim 11, characterized in that the caacade of the working parts (16) does not follow any linear movement or any rotary movement within the machine.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsteile (16) eine bestimmte Wölbung aufweisen, die bei allen Gliedern Ih wesentlichen gleich ist.13. Machine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the working parts (16) have a certain Have curvature which is essentially the same in all limbs Ih.

14. Maschine nach einen der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) «it Hehreren Oberflächen einschließlich innerer und äußerer Oberflächen versehen ist, die einen Strömungskanal für die Strömungsmittelbewegung zwischen dem Einlaß (11) und dem Auslaß (12) bilden.14. Machine according to one of claims 1 to 13, characterized in that the housing (15) «it Hehreren surfaces including inner and outer surfaces that provide a flow channel for fluid movement between the inlet (11) and the outlet (12).

15· Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet! daß die Innere Oberfläche einen Körper (33, 32) begrenzt, der innerhalb des von der äußeren Oberfläche umgebenen Raumes liegt.15 · Machine according to claim 14, characterized! that the inner surface defines a body (33, 32) which is within the space surrounded by the outer surface lies.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Gehäuse (15) ein Körper zur StrömungsfUhrung befindet.16. Machine according to one of claims 1 to 15, characterized in that there is a body in the housing (15) Flow guidance is located.

17. Maschin· nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,17. Machine according to claim 16, characterized in that

daß die Gehäuseoberfläche und die Oberfläche des der Strömungsführung dienenden Körpers so geformt und relativ zueinander angeordnet sind, daü sie eine Durchströmungsgeometrie mit einer mittleren Form bilden, durch die die Wirbelbildung und die Verluste innerhalb des Strömungsmittels wesentlich verringert werden.that the housing surface and the surface of the body serving to guide the flow are shaped and relative to one another are arranged so that they have a through-flow geometry form an intermediate shape which substantially reduces vortex formation and losses within the fluid.

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18. Maschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper zur Strömmgsführung Mit den Arbeiteteilen (16) in Verbindung steht.18. Machine according to claim 16 or 17, characterized in that the body to the flow guide with the Working parts (16) is in connection.

19* Maschine nach eines der Ansprüche 1 bis 15» daduroh gekennzeichnet, daß die Maschine «it einem getrennten, stationären Element (32) ausgerüstet ist, das sich innerhalb des Gehäuses (15) neben den Arbeitsteilen (16) befindet und mit seiner Fora und seiner Lage den Durchfluß des Strömungsmittels in Verbindung mit dem Gehäuse (15) zur Erreichung eines Minimums an Wirbelbildung und Verlusten innerhalb des Strömungsmittels lenkt.19 * machine according to one of claims 1 to 15 »daduroh characterized in that the machine "is equipped with a separate, stationary element (32) which is located inside the housing (15) next to the working parts (16) and with its fora and its position the flow of the fluid in connection with the housing (15) for Achieving a minimum of vortex formation and losses within the fluid directs.

20. Maschine nach einem der Anspruch« 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß von den Arbeitsteilen (16) Energie auf das Strömungsmittel übertragen wird.20. Machine according to one of claims «1 to 19, characterized characterized in that energy from the working parts (16) the fluid is transferred.

21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19t dadurch gekennzeichnet, daß von dem Strömungsmittel Energie auf die Arbeitsteile (l6) übertragen wird.21. Machine according to one of claims 1 to 19t characterized in that from the fluid energy to the Working parts (l6) is transferred.

22. Maschine nach Anspruoh 21, gekennzeichnet durch eine Druckquelle zur Hindurchbewegung des Strömungemittels duroh die Masohine.22. Machine according to Anspruoh 21, characterized by a Pressure source to move the fluid through the masohine.

23· Maschin· nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, iaß der Austrittskanal (14) das Strömungsmittel abstromseitig seines letzten Durchgangs duroh die Arbeiteteile (l6) so beeinflußt, daß di· Teilchen de» Arbeit leistenden Strömungsmittels innerhalb der Strömamgsmittelströmung nach dem Anstritt «ine im wesentlichen einheitliche Energieverteilung aufweisen.23 · Machine · according to one of claims 2 to 22, characterized in that the outlet channel (14) flows through the fluid downstream of its last passage Working parts (l6) influenced so that the · particles de » Working fluid have an essentially uniform energy distribution within the fluid flow after the incident.

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2k. Maschine nach eines der Ansprüche 2 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittskanal (13) und das Gehäuse 2k. Machine according to one of Claims 2 to 23, characterized in that the inlet duct (13) and the housing

(15) so geformt sind, daß sie das Strömungsmittel durch die Mehrzahl der Arbeitsteile (Ib) so führen, daß das Strömungsmittel vor dem Durchgang durch die Arbeitsteile (16) eine ungleiche vektorielle Geschwindigkeitsverteilung aufweist, und daß sich nach dem ersten Durchgang des Strömungsmittel durch die Arbeitsteile (16) die Verteilung der Gesamtenergie im Strömungsmittel in derselben Weise ändert, wie die allgemeine Strömungsmittelenergieverteilung in Bewegungsrichtung der Arbeitsteile.(15) are shaped to allow the fluid to flow through the Majority of the working parts (Ib) so that the fluid before passing through the working parts (16) a has unequal vectorial velocity distribution, and that after the first passage of the fluid through the working parts (16) changes the distribution of the total energy in the fluid in the same way as the general fluid energy distribution in the direction of movement of the working parts.

25. Maschine nach einem der Ansprüche 9 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsteile (16) bezüglich des Umfange eines ebenen Gehäusequerschnitts, der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Arbeitsteile liegt, so angeordnet sind, daß das Strömungsmittel auf die Mehrzahl der Arbeitsteile entlang der Kaskade in einem konstanten Einfallswinkel auftrifft.25. Machine according to one of claims 9 to 24, characterized in that the working parts (16) with respect to the The circumference of a flat cross-section of the housing, which is perpendicular to the direction of movement of the working parts, is arranged in such a way that that the fluid impinges on the majority of the working parts along the cascade at a constant angle of incidence.

26. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die projizierte Fläche der Arbeitsteile26. Machine according to one of claims 1 to 25, characterized characterized in that the projected area of the working parts

(16) in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Glieder immer kleiner ist als die projizierte Fläche des restlichen Strömungsmittelpfades in dieser Ebene.(16) in a plane perpendicular to the direction of movement of the limbs is always smaller than the projected area of the remaining fluid path in that plane.

27· Maschine nach einem der Ansprüche i bis 26, dadurch gekennzeichnet, da· die Arbeitsteile (16) das Profil eines Tragflügels besitzen, das *nr Erzeugung eines Einfallswinkels zwischen dem Strömungsmittel und den Arbeitsteilen tob etwa 0° der Flügelwölbung überlagert ist.27 · Machine according to one of claims i to 26, characterized in that · the working parts (16) have the profile of a Have a wing, the * nr generating an angle of incidence between the fluid and the working parts tob about 0 ° of the wing curvature is superimposed.

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