DE1628297A1 - Axialstroemungsapparat - Google Patents

Description

Axialströmungsapparat.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Axialströmungs- apparat; mit dem einem Strömungsmedium Energie zugeführt werden kann. Ein solcher.Apparat wird gewöhnlich Kompressor, Gebläse oder Pumpe genannt. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Apparat, der mit einem Flügelrad ausgerüstet ist, dessen Schaufeln einem Strömungsmedium eine hohe Energie zuführen können. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Flügelrad mit Schaufeln oder Blättern versehen, die so angeordnet und geformt sind", daß im Bereich der Nabe ein Druck und an ihren Spitzen ein Gegendruck erzeugt wird.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 2921 02 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München

Die Schaufeln der Kompressoren, Gebläse oder Pumpen geben Energie an ein Strömungsmedium ab, dadurch daß sie auf das Strömungsmedium. Druck ausüben, der in einer bestimmten Beziehung zur zwischen den Schaufeln und dem Strömungsmedium stattfindenden Relativbewegung steht. Diese Verteilung der Energieübertragung hängt von der Form und der Anordnung der Schaufelblätter ab. Die Energiemenge, die auf das Strömungsmedium übertragen werden kann,, ist in großem Maße eine Funktion der Schaufelgeschwindigkeit sowie der Schaufelgröße und -Form. Axialströmungsschaufelrader derartiger Apparate sind entweder mit einer Druckbeschaufelung oder einer Gegendruckbeschaufelung versehen, mit der die Energieübertragung erfolgt. Die Wahl des bestimmten Beschaufelung typs richtet sich im allgemeinen nach der im Einzelfall erfolgenden Verwendung unter Berücksichtigung der offenkundigen, dem Schaufeltyp innewohnenden Grenzen. Die Gegendruckbeschaufelung ist sehr leistungsfähig. Eine derartige Beschaufelung' erzeugt im Strömungsmittel quer zu jedem Schaufelblatt einen statischen Druckanstieg, wodurch der Strömung Energie zugeführt wird. Die Verwendbarkeit der· Gegendruckbeschaufelung wird jedoch durch das mögliche Abreißen der Strömung von einem Schaufelblatt begrenzt, wenn sich das Strömungsmittel entlang eines solchen Blattes in Richtung eines steigenden statischen Druckes bewegt. Andererseits werden bei der Druckbeschaufelung derartige Schwierigkeiten des Abreißens

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der Strömung von den Gegendruckschaufelnvermieden, weil -die Energieabgabe dieser Beschaufelung $.n das sich bewegende Strömungsmedium "hauptsächlich bei quer über den Schaufeln ansteigender Strömungsgeschwindigkeit-erfolgt, während eine nur geringe oderim wesentlichen gar keine Veränäerung des statischen Druckes im Strömungsmittel auftritt» Die Anwendbark>;-t der Druckbescliaufelung wird jedoch, obgleicli sicn diese Beschaufelung zur Übertragung großer Energiemengen eignet, durch die Tatsache beschränkt, daß die Länge einer derartigen Beschaufelung begrenzt ist. Betrachtet man die Länge der Drucköeschaufelung in Abhängigkeit vom Rotorrad.ius oder -Durchmesser, so ist das Srößenverliältnis von Kotorspitzenclurciiimesser zu Sotornabendurehmesser auf einen relativ engen Bereich beschränkt« Auf eine Formel gebracht heißt aas, die Jegendruckbeschaufelung kaiin einem strömenden Medium nur eine bestimmte maximale Energiemenge zuführen, die von der Formgebung und Anordnung der .Beschaufelung abhängt, während die Druck'- · beschaufelung ebenfalls^ nur eine bestimmte Energiemenge an ein strömendes ::ediun abgeben kann, die jedoch von der maximal möglichen Sclmufelläiige abhängt. Es wurden bereits viele Versuche -anternomnien, die "Oben aufgeführten Beschäufelungsprobleme dahingehend zrx losen, daß die Axialkompressoren, Gebläse oder Ριϋπpen eine cr_;C53ere,Energiemenge übertragen können. Diese Aufgabe wird durch den Erfindungsgegenstand dadurch gelöst, daß.die Spholiung der\Energieübertragungsfähigkeit von axialen kompressoren, Gebläsen,.oder pumpen mit Hilf^e eiöes; Schaufel-

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rades erfolgt, dessen Beschaufelung eine Kombination aus einer.Druck- und Gegendruckbeschaufelung ist* Im einzelnen wird diese vergrößerte Energieübertragungsfähigkeit dadurch erreicht j daß jede Schaufel von der Nabe aus in radialer ■Richtung über eine Strecke, die zur Beaufschlagung einer wirkungsvollen öder beträchtlichen StrÖmungsmittelmenge ausreicht, eine druckerzeugende Formgebung aufweist, während der äußere sich erweiternde Schaufelteil eine Gegendruckformgebung besitzt.

Bei der Erzielung der erfindungsgemäßen Lösung wurden Wege beschritten, die völlig unabhängig von der Technik der axialen Strömüngskömpressoren, Gebläse oder Pumpen waren und auch nicht die Steigerung der Energieübertragung nähelegten, geschweige denn offenbarten. Nachdem die erfindüngsgemäße Lösung gefunden worden war, wurde angenommen, daß auch der Turbinenbau Lösungen £ΰτ das zu überwindende Problem bieten würde* Dies ist aber, wie die Fachleute dieses Zweiges der Technik bestätigen werden, nicht der'Fall· Die Turbinentechnik findet ihre Grenze bei der Frage nach dem hohen Wirkungsgrad und macht große Anstrengungen, um wenigstens eine geringe Wirkungsgradsteigerung zu erreichen, während die Frage nach der Erlangung größerer Energieaustauschwerte zwischen Rotor und Strömungsmittel im wesentlichen unbeachtet bleibt* Somit konzentriert sich die Turbinentechnik auf die Wirkungsgradprobleme und

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die damit in Verbindung stehenden Probleme, die jedoch nur eine Gruppe verschiedener Konstruktionsfragen berühren, die für die Axialströmungsapparate des Typs, auf den sich der Erfindungsgegenstand bezieht, von Belang sind. Bei der Konstruktion von Kompressoren, bei denen Energie an das Strömungsmedium abgegeben wird, ist oftmals bei einer gegebenen Rotordrehzahl eine größere Energieübertragung erforderlich, und zwar sogar auf Kosten eines gewissen Wirkungsgradverlustes. Somit muß zwischen den aerodynamischen Problemen der Axialströmungsmaschinen, wie Kompressoren, Gebläse und Pumpen, und denjenigen der Turbinen unterschieden werden und dementsprechend sind auch den Lehren, die für den Turbinenbau bedeutungsvoll sind, keine Lösungen für die " Probleme zu entnehmen, wie beispielsweise einem Axialströmungsapparat Energie zugeführt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind. In der Zeichnung bedeuten: .-.-,, ""

Fig. \ eine Stirnansicht eines Axialströmungskompressors -, -Gebläses oder derartigen Pumpe mit den erfindungsgemäßen

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Merkmalen,

Fig. 2 eine geschnittene und teilweise weggebrochene Seitenansicht der genannten AxialStrömungsmaschine mit weiteren Einzelheiten der erfindungsgemäßen Konstruktion,,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2 mit der erfindungsgemäßen Formgebung und Anordnung einer Schaufel zur Erzeugung von Druck und

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 2 mit der er findungsgemäßen Formgebung und Anordnung einer Schaufel zur Erzeugung von Gegendruck.

In der Zeichnung, in der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist bei 10 ganz allgemein ein AxialStrömungsapparat dargestellt, mit dem einem sich bewegenden Strömungsmittel Energie zugeführt werden kann und der im allgemeinen entweder als Kompressor, Gebläse oder Pumpe bezeichnet wird« Im folgenden soll zwecks klarerer Beschreibung der Apparat.-10 ein Gebläse darstellen. Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, ist das Gebläse 10 mit einem langgestreckten^ im allgemeinen zylindrischen Rotor 12* ausgerüstet, der um eine mittige, in Längsrichtung durch ihn hindurch laufende Drehachse 14 drehbar gelagert ist

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Der Rotor 12 besitzt eine äußere Oberfläche oder einen Nabenteil 16, der in eineifiDestimmten radialen Entfernung zur Drehachse 14 angeordnet ist* Er ist von eihent länglichen, hohlen Gelläuse 1 8 koaxial umgeben-_f das zwischen der innenwand 1 9 des Gehäuses 1S und der Nabe 16 des Rotors 12 eine Strömungszone oder einen Purchgang 2Ö bildet» Der Eotor 12 wird um seine Drehachse 14 voneinem Motor oder dergleichen angetrieben, der zwar nicht dargestellt ist j der aber in irgendeiner bekannten und geeigneten ^eise mit dem Rotor 12 in Verbindung steht.

Der Rotor 12 trägt mehrere Schaufeln 22, die mit Abstand in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Die Schaufeln 22 sind starr am Rotor 12 befestigt und strecken sich von der tJmfangsflache der Nabe 16 des Rotors radial nach außen bis in einen Bereich * der in unmittelbarer Nähe des inneren Wandteils 19 des Gehäuses 1 8 liegt. Bie radiale Länge jeder Schaufel 0. von der äußeren Oberfläche der Habe 16 aus, im folgenden als Nabe 16 bezeichnet,, bis in die Nähe de_s inneren »andteils 19 wird im folgenden als die effektive oder Gesamtlänge jeder Schaufel 22 bezeichnet. Jede Schaufel 22 besitzt einen Fußteil 24, der sich über eine bestimmte gerinne Strecke der Schaufel^ ge s amtlänge streckt vaa& von der JJabe 16 aus radial nach außen verläuft. Jede Schaufel 22 ist auch mit einem spitzen

Teil 26 versehen; der sich so weit über die Schaufelgesaratlänge erstreckt, wie er in der Tangente liegt. Der Spitzenteil 26 läuft von der Schaufelspitze, die neben dem Innenwandteil 19 liegt, radial nach unten. Die entsprechenden radialen Abstände der Fußteile 24 und Spitzenteile 26 werden im folgenden im einzelnen beschrieben.

Der Fußteil 24 jeder Schaufel 22 ist, wie. aus Fig. hervorgeht, mit einem Schaufelungsabschnitt versehen, der so geformt und angeordnet ist, daß er auf die Strömung einen Impuls bzw. Druck abgibt. Die Druckschaufelgestalt ' ist bekannt und gleicht, wie Fig, 3 zu entnehmen ist, '·"■'-■" einer Halbmondform. Die radiate Länge dieses Druckbeschaufelungsteils (Fußteil) sollte so groß sein, daß von derartig '; geformten Schaufeln eine ausreichende Menge des durch-'" ^r " strömenden Mediums beeinflußtwird. Diese wirksame Strömungsmittelmenge sollte größer sein als eine am Außenrand befindliche Schicht, so daß auf die gesamte Strömungsmenge eine beträchtliche Energiemenge übertragen werden kann. Obgleich diese Energiemenge von.dem Zusammenwirken der verschiedenen Merkmale der Gesamtkonstruktion abhängt, sollte sie doch eine solche Höhe besitzen, daß eine Strömung, die unter der Annahme, daß sie unabhängig von diesem Druckteil ausgeht, sich selbst erhält und auf ihrer Außenseite eine erhebliche Strömungsmittelmenge einzieht, bevor sie sich abschwächt. Wenn man von einer Begrenzung

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eines solchen imaginären, getrennten Impulsabschnitts . in der Gasströmung ausgeht, die gegen die Hauptströmüngslinie in einem Verhältnis von etwa 1 : TO geneigt ist, dann sollte die wirksame radiale Länge von der Oberfläche , der Nabe 16 nach außen mindestens annähernd fO% der Gesamtlänge der Schaufeln 22 betragen.

Die Druckbeschaufelung mit ihrem. Vorteil der über- ".,_■■■ tragung einer großen Energiemenge in die Strömung besitzt eine deutliche Grenze darin, daß nicht allen Teilchen des quer durch den Druckbeschaufelungsbereichs strömenden Mediums eine gleiche Energiemenge oder zumindest eine größenordnungsmäßig gleiche Energiemenge zugeteilt werden kann. Eine Grundlage für den Energieaustausch in rotierenden Strömungsapparaten bildet die klassische EuIersehe Gleichung, daß dieser Energieaustausch proportional dem Produkt aus der Umfangsgeschwindigkeit des wirkenden Apparateteils und der Veränderung der Rotationsgeschwindicjkeit des entsprechenden Strömungsteils aufgrund der Rotorwirkung ist. Auch bei konstanter Energiezuführung folgt daraus, daß

r-Tg^i^ sy- -. -:..;"""-. ~'-.-->·:^: ■'■;" "^:---^: ''-^:^^:: -' ".' "^:"-'' ■"■'■-"' bei einem gegebenen Rotor diese induzierte Geschwindigkeits-

■mt-.~ '■'■-■ .-.,-' .' ; ■' ---. '■-■ ""■"·-- --'■■ änderung umgekehrt proportional dem Radius ist* Angenommen,. daß ein konstanter statischer Druck erreicht werden soll, abf-r nicht ein Druckabfall an der Nabe, so darf die indu- ■

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- ίο -

zierte Rotationsgeschwindigkeit für den Fail der konstanten Axiaigeschwindigkeit von der Vorderkante zur Hinterkante einer ImpulsscHaufel bis das zweifache der Umfangsgeschwindigkeit der Nabe betragen. Es ist dann offensichtlich, daß bei einer radialen Länge der Impulsschaufel yon etwa 33 λ/Ζ% des Rotorradius, geraessen in dem Bereich, in dem die Impülsschaufel von dem Rotor getragen wird, die induzierte Umfangsgeschwindigkeit gerade der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors gleich ist, wobei die resultierende Relativgeschwindigkeit des Strömungsmediums an der Hinterkante gegenüber der Relativgeschwindigkeit an der Vorderkante erheblich kleiner gemacht wird, um dadurch einen großen Anstieg des statischen Druckes bei der Rotor'wirkung sicherzustellen und eine mögliche Erzeugung einer zu starken Impulswirkung auszuschließen. Während diese Bedingung durch Erweiterung der Oberfläche der Nabe 16 und die sich daraus ergebende Vergrößerung der Axiaigeschwindigkeit zwischen den Vorderkanten und Hinterkanten der impulsschaufeln sowie dürcli andere'Faktoren verändert werden kann, kann der tfert für die Impulssciiauifeliänge, d.h. den Fußteil 24 von etwa^:i33^; t/3# ' des Ro/fcorradius im Bereich, in dem eine derartige Impülsschäufei von dem Rotor getragen wird, als Beispiel für die maximale Begrenzung'der radialen Länge der Impulsfceschaufelung dienen.

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Deimach kan^, wie oben atisgeftilkrt wurde, die effektive Länge dies iMpulsschaufelteilis, d*li, des Fußteils 24, in Einheiten der Gesamtlänge derSchaufel oder des Kadius des Kptors 12 im Bereich, in dem eine Schaufel 22 getragen wird, ausgedrückt «erden» Es wurde gefunden, daß in Abhängigkeit von besonderen Bedingungen der Strömungsmengen, Statörflügeianprdjöung und anderen rbnstruktionsmerkmalen die «inimale radiale Sänge des impülsschauf el teils, d.h. des Füßteils 24, nicht kleiner als etwa 10% der. Gesamtlänge der Schaufel 22 oder des Eptorradius. im Tragbereich einer Schaufel 22 sein sollte.. Jeder kleinere Wert bedingt eine /wirksame und wesentliche Ausnutzung der Jj^pulsyirkung durch den Pußteil 24 im Hinblick auf das. Gebläse 10 als ganzes.

Der.Ä8t«il.»jeder SchauiPel 22, der aus Gründen der klareren^ Beschreibung im folgenden Impulsabschnitt 24 genannJl^irjd, ist mit einer Vorderkante 28 versehen, die im aligiejaeixien in einem Viakei t%cr Drehrichtung des Kotors l^egt^Wie^dies in Fig_# 3 dargestellt ist« Auch ist jeder Impulsabschnitt 24 aiit einen Schwaüakantenteil 30 ausgerüstet,: ,der in einem Winkel von nicht weniger als etwa 1 5? gegen -eime durch die Äötorächse 14 laufende Ebene und in Drehrichtung des Eotors gericiitet ist. Per Grund für diese 15°-Grenze liegt bekäimteS?weise daring daß die

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hinteren Kantenteile oder Schwanzteile der Schaufeln, damit die Impulsbeschaufelung wirkungsvoll als Energie-.zuführungsbeschaufelung arbeiten kann, in Drehrichtung des Rotors in einen. Winkel von nicht-weniger als etwa 15° nach vorne gerichtet sein müssen.

Per'Spitzenabschnitt 26 jeder Schaufel 22 weist eine Reaktionskonfiguration auf, die sich in radialer Richtung von der Spitze oder den äußersten Abschnitt der Schaufel 22 radial nach unten erstreckt und einen kleinen Übergangsabschnitt 32 besitzt, der am äußeren radialen Abschnitt des Impulsabschnittes 24 liegt und eine glatte, kontinuierliche und aerodynamisch günstige Verbindung zu dem Impulsabschnitt 24 darstellt. Die Spitze 26 wird aus Gründen der Klarheit der Beschreibung im folgenden Reaktionsabschnitt 26 genannt. Der Reaktionsabschnitt 26 jeder Schaufel ist, wie der Fig. 4 entnommen werden kann, einem Flügelabschnitt ziemlich ähnlich, wie .er in Tragflächen bei Flugzeugen verwendet wird, und mit einer Vorderkante. 34 versehen, die zur Rotationsebene des,Rotors 12 in einem spitzen Winkel angeordnet ist und in Drehrichtung weist. Der Reaktionsabschnitt 26 ist auch mit einer Hinterkante oder Schwanzkante 36 versehen, die im allgemeinen nach hinten und in einem-Vinkel zur Rotationsebene von der Drehrichtung weggerichtet ist.

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Pa die Reaktionsbeschaufelung nicht wie die Impulsbeschaufelung auf eine effektive Länge begrenzt ist, braucht die Länge des Reaktionsabschnittes 27 nicht beachtet zu werden und kann so gewählt wer den, daß sie sich einer Größe anpasst, die durch den einzelnen Anwendungsfall bestimmt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt,

daß im praktischen Fall die untere Grenze der radialen Länge des. Reaktionsabschnittes 26 jeder Schaufel 22nicht geringer als etwa 10% des Radius des Rotors 12 in der Rotorzone betragen soll, in der die Schaufel 22 gehaltert' ist oder 10% .der Gesamtlänge jeder■■ Schaufel 22.

Die Statorflügel 38 sind, wie den Fig. 2,3 und 4 entnommen werden kann, abstromseitig neben den Schaufeln angeordnet. Die HauptStrömungsrichtung von jedem Impulsabschnitt 24 wird ganz allgemein in Fig. 3 durch den Pfeil A angezeigt und entspricht der Richtung eines Vorderkantenabschnittes 40 eines komplementären Statorflügels 38. Der Statorflügel 38 ragt von dem Gehäuse^TO, wie in Fig. gezeigt ist, radial nach innen und ist so geformt, daß seine Gestalt sich zur Gestaltung der Schaufel 22 ergänzt.

Wie aus Fig. 4hervorgeht, weist der Statorflügel einen Vorderkantenteil 42 auf, der im wesentlichen parallel zur vom Reaktionsabschnitt 26 kommenden Strömung liegt,

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wie dies durch den Pfeil B angezeigt ist. Der hintere Kantenabschnitt 44 des Statorflügels 38 ist axial und im wesentlichen im rechten Winkel zur Rotationsebene gerichtet.

Man erkennt, daß der Impulsabschnitt 24 der Schaufeln 22 neben der Nabe 16 auf das Strömungsmedium in der Weise einwirkt, daß er auf das Strömungsmedium eine große Energiemenge überträgt, ohne dadurch den in der Strömung herrschenden statischen Druck wesentlich zu verändern. Der Reäktionsabschnitt 26 der Schaufeln 22 erteilt dem Strömungsmedium pro Gewichtseinheit an Strömungsmittel eine Energie derselben Größenordnung, wie sie von dem Impulsabschnitt 24 in der Nähe der Nabe 16 abgegeben wird. Diese Energie kann zum größten Teil als statische Druckdifferenz zwischen dem Bereich, der unmittelbar abstromseitig neben den Schaufeln 22 liegt und dem Bereich, der unmittelbar zustromseitig neben den Schaufeln 22 liegt, in Erscheinung treten.

Die Wirkung des Impulsabschnittes und die dadurch erfolgende Energiezufuhr läßt sich mit Hilfe einer diametral divergierenden Rotornabe, wie sie in Fig. 2 gezeigt und mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet ist, wesentlich verstärken. Diese bei 46 dargestellte Divergenz erzeugt eine erhebliche Verengung der Strömungszone quer zu den Impulsabsehnitten 24 der Schaufeln 22 von den

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Vorderkanten zu den Hinterkanten der Schaufeln und wirkt mit den energieaufbauenden Konstruktionsmerkmale^ der ■ Impul sbescliauf elung in der Nähe der Nabe 1 6 zusammen* Es u'irä jedoch darauf hingewiesen, daß eine solche Nabendivergenz 46 zur Lösung der Erfindungsaufgabe nicht erforderlich ist, ..'."■ ;

Der Durchtritt 20 zwischen der Nabe 16 des Rotors 12 und der Innenwand 19 des Gehäuses läßt sich leicht so anpassen, daß er den gegebenen. Er forderniseen entspricht.. Dies geschieht durch Veränderung der Abmessungen des Rotors 12 und des Gehäuses 18. Obgleich der Rotor 12 und das Gehäuse 18 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine beträchtliche Länge besitzen, kann in einfacher Weise auch ein viel kürzerer Rotor 12 und ein entsprechend kürzeres Gehäuse 18 verwendet werden. Auch sind die Schaufeln 22 beim Ausführungsbeispiel zwar starr_van der Nabe 16des Rotors befestigt,sie lassen sich aber bezüglich des Rotors 12 ' in einer beliebigen Weise anordnen, so beispielsweise auch mit Hilfe von Gelenken zur Einstellung der Blattsteigung. Darüber hinaus brauchen die Schaufeln 22 ebenfalls nicht den dargestellten einheitlichen Winkelabstand aufzuweisen, da es in speziellen Anwendungsfällen erforderlich sein kann,

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die Schaufeln 22 in ungleichförmigen Abständen anzuordnen. Auch dieses Merkmal der ungleichförmigen Schaufelanordnung fällt damit unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. -

Obgleich der beschriebene Rotor 12 ein einheitlicher Körper ist, sind selbstverständlich auch andere Konfigurationen denkbar und vom Schutzumfang mit eingeschlossen.

Auch die beim Ausführungsbeispiel nur abstromseitig neben den Schaufeln 22 angeordneten Statorflügel 38 können selbstverständlich auch auf beiden Seiten der Schaufeln, also sowohl anstromseitig und abstromseitig, aber auch nur anstromseitig, angeordnet werden. Ebenfalls läßt sich, wie dies bei bekannten Konstruktionsformen der Fall ist, die Beschaufelung so anordnen, daß sie gegenläufig rotiert, so daß die erfindungsgemäßen Merkmale auch bei derartigen Kontruktiohen Anwendung finden können. Ebenfalls lassen sich andere Anordnungen der Statorflügel 38 allein oder in- Verbindung mit gegenläufigen Rotoren in Verbindung mit den Erfinduiigsmerkmalen verwenden.

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Claims (8)

1. DipWng. MARTIN LICHT Dr-REiNHOLDSCHMIDT - -*l X^Dipl.-WirtscL-lng. A X E L H AN S M A N N Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

   JOY MANUFACTURING COMPANY . " -

   • Mönchen, den 24. Oktober 1966

   Pittsburgh,Pennsylvanien

   Ihr Zeichen Unser Zeichen

   Oliver Building /_up

   V. St. A..

   Patentanmeldung: Axialströmungsapparat,

   Patentansprüche

   -Γί\ Axialströmungsapparat zur Zuführung.von Energie an ein durchströmendes Strömungsmittel, mit einem Rotor, einem hohlen Gehäuse, das den Rotor umgibt und zur Schaffung eines Strömungsdurchgangs zwischen dem Gehäuse und dem Rotor seitlich zum Rotor einen Abstand aufweist und mit mehreren von dem Rotor getragenen Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel(22) einen Abschnitt besitzt, der sich in radialer Richtung duich den Durchgang (20) erstreckt, daß jede Schaufe;! mit inneren und äußeren Abschnitten (24,26) versehen ist, wobei jeder innere Abschnitt (24) eine Impulsschaufelform aufweist und sich in radialer Richtung von dem Rotor (12) über eine Strecke nach außen

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   erstreckt, die nicht weniger als 10% desjenigen Radius des Rotors (12) beträgt, in dessen Ebene die Schaufeln (22) getragen werden, und wobei jeder äußere Abschnitt (26) sich von dem radialen äußeren Abschnitt des inneren Abschnittes (24) in radialer Richtung nach außen bis nahe an die innere Oberfläche (19) des Gehäuses (18) erstreckt und mindestens die radiale Ausdehnung einer Reaktionsschaufelform besitzt. ·
2. 2. Axialströmungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Ausdehnung jedes äußeren Abschnittes (26) mit einer Reaktionsschaufelform eine Länge von nicht weniger als 10% desjenigen Radius des Rotors (12) beträgt, der dem Rotorquerschnitt entspricht, an dem die Schaufeln (22) befestigt sind.
3. 3. Axialströmungsapparat' nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge jedes inneren Abschnittes (24) nicht größer als 33 i/3% desjenigen Rotorradius ist, der dem Rotorquerschnitt entspricht, in den die Schaufeln (22) getragen werden.
4. 4* Axialströmungsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder innere und äußere Abschnitt (24,26) eine Vorderkante (28,34) und eine Hinterkante

   BAD

   (30,36) besitzt _t und daß die Hinterkante (30) jedes V inneren Abschnittes (24) in einem Winkel von nicht -weniger als 15° aus einer Ebene in Drehrichtung des Rotors (32:)" weist, die durch die Drehachse desRotors läuft.
5. 5. Axialströmungsapparat nach einem der Ansprüche 1

   bis 41 dadurch gekennzeichnet,-'daß..-die äußere Oberfläche (46) des Rotors (12), in dem Bereich, in dem die Schaufeln (22) getragen werden, bezüglich der Drehachse des Rotors (12) divergiert* . '.."-..'■■
6. 6. Axialströmungsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) lähgge^ streckt ist,; daß der Rotor (12) langgestreckt ist, daß ' jeder innere Abschnitt (24) eine sichelähnliche Impulsschaufelform und jeder äußere Abschnitt (26) eine tragflügelähnliche Reaktionsschaufelform besitzt. *-.-""■
7. 7_# Axialströmungsapparat nach einem der Ansprüche. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die inneren Abschnitte (24)"'der Schaufeln (22) in radialer Richtung von dem Rotor (12) in einem Abstand nach außen erstrecken, der nicht weniger als 10/Ϊ der Gesamtlänge jedes sich in radialer Richtung durch den Durchgang (20) erstreckenden Abschnittes beträgt».

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8. 8. Axialst3?ömungsapparat nach einem der Ansprüche 1 bi 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Gehäuse (18) mehrere Statorflügel (38) getragen werden, die sich in radialer Richtung von dem Gehäuse gegen den Rotor (12) erstrecken.

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