DE202006013370U1

DE202006013370U1 - Integrierte hydraulische Energiewandlervorrichtung

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Publication number: DE202006013370U1
Application number: DE202006013370U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Apex Hydro Jet LLC
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2016-09-01

Abstract

Hydraulische Energiewandlervorrichtung, die als Flüssigkeitspumpe und/oder als Stromerzeuger arbeiten kann, enthaltend:
– ein Laufrad mit einer Laufradnabe und einem Umfang;
– ein Gehäuse um das Laufrad;
– einen Diffusor (a) einer an dem Gehäuse befestigten Außenwand (b) einer das Laufrad drehbar haltenden Diffusornabe und (c) wenigstens einem Statorflügel, der die Diffusornabe an der Außenwand festhält; und
– einer umlaufenden elektrischen Maschine mit (a) einem Anker, der an dem Gehäuse befestigt ist und (b) einem Rotor, der an dem Laufradumfang befestigt ist und so angeordnet ist, dass er zwischen dem Rotor und dem Anker einen Spalt bildet,
wodurch das Laufrad und der Rotor eine integrierte Einheit mit einem Flüssigkeitsströmungsweg durch den Rotor bilden.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der hydraulischen Energieumwandlung und insbesondere auf elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpen und auf die hydraulisch angetriebene elektrische Energieerzeugung.
Hintergrund der Erfindung
Eine hydraulische Energiewandlervorrichtung, wie beispielsweise eine Turbine-Generator-Kombination oder eine elektrisch angetriebene Durchflusspumpe, wovon ein Beispiel in 1 gezeigt ist, hat typischerweise einen äußeren Motor 105, der die Pumpe 106 antreibt, die eine Fluidströmung durch die Pumpe 106 in Richtung A erzeugt. Da der Prozess umkehrbar ist, kann die gleiche Konfiguration dazu verwendet werden, eine Fluidströmung in elektrische Energie umzuwandeln. In einem solchen Fall wird eine Turbine 106 von der kinetischen Energie des Fluides angetrieben, das durch die Turbine 106 in Richtung B strömt und einen elektrischen Generator 105 antreibt, der außerhalb des Turbinengehäuses angeordnet ist.
In beiden Fällen besteht der Nachteil der Trennung der Funktionen von Motor und Pumpe (oder von Turbine und Generator) darin, dass eine Welle 102 eine Gehäusedurchführung 100 durchdringen muss. Die Gehäusedurchführung 100 erfordert eine Drehdichtung 101 zwischen der Welle 102 und dem Gehäuse 103, um das Entweichen des Fluides oder das Eindringen von Umgebungsluft zu verhindern. In beiden Fällen wird ein Außenlager 104 benötigt, um die Welle 102 abzustützen, die mit einem Laufrad 107 verbunden ist.
Ein weiterer Nachteil solcher Systeme besteht darin, dass ein Bogen im Einlass- oder Auslasskanal 103 benötigt wird, damit die Welle 102 in gerader Linie mit dem Laufrad 107 den Kanal verlassen kann, was die natürliche Strömungsrichtung des Fluides stört und den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst. Auch erzeugt die Anwesenheit der Welle 102 in der Strömung Turbulenz und Widerstand, was den Wirkungsgrad ebenfalls nachteilig beeinflusst.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Bogen im Kanal 103 die Installation erschwert, speziell an Stellen, an denen wenig Platz vorhanden ist. Eine Installation mit Flanschverbindungen, die in gerader Linie angeordnet sind, ist nicht möglich.
Schließlich ist der Motor oder Generator eine von der Pumpe oder Turbine getrennte Einheit, was erfordert, diese Komponenten so zu installieren, dass die Ausrichtung der Wellen jeder dieser beiden Komponenten aufrechterhalten bleibt. Dieses macht es notwendig, eine Kupplung 108 zwischen den beiden Wellen anzuordnen. Der Motor und die Pumpe oder die Turbine und der Generator müssen auf einer gemeinsamen Basis (nicht gezeigt) montiert sein, um diese Ausrichtung im Betrieb aufrecht zu erhalten und das erzeugte Drehmoment von der einen Einheit auf die andere zu übertragen.
Um die hohe Drehzahl eines Elektromotors/Generators an die niedrigere Drehzahl der Pumpe/Turbine anzupassen, ist häufig ein Getriebe zwischen Pumpe/Turbine und Motor/Generator eingefügt, was eine weitere Komponente hinzufügt, die dann weitere Kupplungen erfordert. Eine Ausrichtung zwischen Motor/Generator und Pumpe/Turbine ist erforderlich, und die durch eine gemeinsame Basis geschaffene Drehmomentkompensation ist ebenfalls notwendig.
Ein Elektromotor oder Generator entwickelt beim Verbrauch bzw. bei der Erzeugung elektrischer Energie Wärme und verlangt die Abführung der Wärme durch ein äußeres Kühlsystem für den Motor oder Generator.
All diese Nachteile sind in der folgenden Liste zusammengefasst:

– Die Notwendigkeit einer Antriebswelle, einer Fluiddichtung und eines Außenlagers;
– Getrennte Komponenten, die zu hohen Beschaffungskosten führen;
– Strömungsturbulenz, die durch den Kanalbogen und die Antriebswelle erzeugt wird;
– Der Kanalbogen, der die Installation erschwert und eine Installation in einer Linie verhindert;
– Die Notwendigkeit, getrennte Komponenten auf einer gemeinsamen Basis auszurichten und zu installieren;
– Die Notwendigkeit eines Getriebes, das die Installation weiter erschwert; und
– Die Notwendigkeit eines äußeren Kühlsystems,

Die vorliegende Erfindung gibt eine hydraulische Kraftwandervorrichtung durch Kombination des Laufrads und des Motor-/Generator-Rotors konzentrisch und in radial zusammenfallenden Ebenen an, wodurch die Läuferwicklungen außerhalb des Fluidströmungswegs an der Pumpenperipherie liegen und der Läufer an einem äußeren Gehäuse befestigt ist. Der Motor-/Generator-Rotor ist direkt am Laufrad an der Peripherie der Laufradschaufelspitzen befestigt.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die gesonderten Erfordernisse der konventionellen Pumpe oder Turbine, wie oben beschrieben, nämlich die Antriebswelle, das Außenlager, die Wellendichtung, den Bogen im Kanal, die Installation und Ausrichtung von Motor/Generator, eine gemeinsame Installationsbasis, ein Getriebe und die äußere Kühlung von Motor/Generator. All dies wird durch Integration des Motors/Generators mit dem Pumpen-/Turbinen-Laufrad in wirksamerer und kompakter Weise erreicht.
Der Motor-/Generator-Rotor ist direkt am Pumpen-/Turbinen-Laufrad befestigt und ist "nass" (der Fluidströmung ausgesetzt), während der Anker mit den Wicklungen außerhalb des die Fluidströmung führenden Pumpen-/Turbinen-Gehäuses liegt. Der Zwischenraum zwischen Anker und Rotor liegt an einem größeren Durchmesser von der Mittenlinie, als bei einem geeigneten, konventionellen Elektromotor oder Generator ökonomisch praktisch ist, so dass mehr Drehmoment erzeugt werden kann und mehr Kraft bei niedrigerer Wellendrehzahl übertragen werden kann, als in einer ansonsten identischen Motorhülle. Das Fluid wird durch den Zwischenraum zwischen Rotor und Anker gedrückt, um den Motor/Generator durch die Druckdifferenz zwischen der Einlass- und der Auslassseite des Laufrads zu kühlen. Ein Laufradtraglager dient als ein gemeinsames Lager für Pumpe/Turbine und Motor/Generator.
Der nasse Rotor besteht aus Magneten und Vergussmaterial und enthält keine elektrischen Wicklungen oder Bürsten, wodurch die Notwendigkeit beseitigt ist, den Rotor trocken zu halten. Der größere Durchmesser des Rotors des Elektromotors/Generators in Kombination mit der elektronischen Drehzahlregelung/Kraftangleichung kann die Funktion eines konventionellen Getriebes übernehmen.
Bei einer hohlen Rotorkonstruktion, die vollständig am Umfang gelagert ist, befinden sich das Lager und die Wasserdichtung am Umfang des Rotors um das Laufrad. Dieses erfordert ein teures Lager großen Durchmessers und eine entsprechende Dichtung, was über längere Betriebsdauer schwierig in Funktion zu halten ist. Bei der vorliegenden Erfindung befindet sich das Laufrad-/Rotor-Lager nicht am Umfang des Laufrades, sondern in der Mittenlinie der Pumpe/Turbine, und die Abstützung wird von einer Nabe bewirkt, die durch die Statorflügel des Pumpen-/Turbinen-Diffusors festgehalten wird.
Aufgaben der Erfindung
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine signifikant kompaktere hydraulische Energiewandlervorrichtung anzugeben, die bei einer Vielzahl von hydraulischen Energiewandleranwendungen einsetzbar ist.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine hydraulische Energiewandlervorrichtung anzugeben, die gleichachsig mit einem Fluidkanal mit minimalen äußeren Komponenten angebracht werden kann.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine hydraulische Energiewandlervorrichtung mit niedrigeren Beschaffungs-, Installations- und Wartungskosten anzugeben.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine hydraulische Energiewandlervorrichtung mit sehr viel weniger Komponenten als in üblichen Systemen zu geben, die zudem keine äußere Umhüllung hat.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine hydraulische Energiewandlervorrichtung anzugeben, die weniger wiegt, als konventionelle Systeme.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine hydraulische Energiewandlervorrichtung höheren Wirkungsgrads als bei konventionellen Systemen anzugeben.
Andere Aufgaben dieser Erfindung umfassen die Vermeidung der Notwendigkeit eines Außenlagers, eines Bogens im Kanal, einer äußeren Wasserdichtung, einer Antriebswelle, von Wellenkupplungen, eines Getriebes, eines gemeinsamen Fundaments, gesonderter Hauptsystemkomponenten und eines äußeren Kühlsystems.
Eine weitere Aufgabe ist es, die hydraulische Energiewandlervorrichtung in ihrem Aufbau so zu vereinfachen, dass Komponenten geringerer Kosten und aus nicht korrodierenden, leichten, zusammengesetzten Konstruktionen erstellt werden können.
Eine noch weitere Aufgabe ist es, eine hydraulische Energiewandlervorrichtung anzugeben, die als eine elektrische Schiffsantriebsvorrichtung einfacheren, effektiveren und preiswerteren Aufbaus verwendet werden kann.
Diese und andere Aufgaben der Erfindung und deren Lösung gehen aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Übersicht über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine fluidische oder hydraulische Energiewandlervorrichtung, die den Funktionen des Flüssigkeitspumpens und/oder der Stromerzeugung dienen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält: Ein Laufrad mit einer Laufradnabe und einem Umfang; ein Gehäuse um das Laufrad; einen Diffusor mit (a) einer an dem Gehäuse befestigten Außenwand, (b) einer Diffusornabe, die das Laufrad drehbar hält, und (c) wenigstens einen Statorflügel, der die Diffusornabe an der Außenwand sichert; und eine umlaufende elektrische Maschine mit (a) einem Anker, der an dem Gehäuse befestigt ist, und (b) einem Rotor, der an dem Laufradumfang befestigt ist und so angeordnet ist, dass er einen Spalt zwischen dem Rotor und dem Anker bildet, wodurch das Laufrad und der Rotor eine integrierte Einheit mit einer Flüssigkeitsströmung durch den Rotor bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die umlaufende elektrische Maschine ein Elektromotor und wird die Vorrichtung als eine Hydaulikpumpe verwendet. In einer höchst bevorzugten Ausführungsform strömt ein Teil der Fluidströmung durch den Spalt, um den Motor zu kühlen.
In anderen Ausführungsformen der Vorrichtung trägt die Diffusornabe das Laufrad drehbar mit einem Schublager.
In einer noch weiteren Ausführungsform ist die Verbindung des Rotors mit dem Laufrad durch eine magnetische Kupplung bewerkstelligt, die innere und äußere Kupplungselemente hat, und mit einer abgedichteten Sperre zwischen den inneren und äußeren Kupplungselementen, wodurch der Motor von der gepumpten Flüssigkeit isoliert ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält weiterhin ein Ölumwälz- und -kühlvorrichtung, und der Motor ist mit Öl gefüllt.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung einen Einlasskanal und eine Auslassdüse und ist die Energiewandlervorrichtung ein Schiffsantrieb. In einigen dieser Ausführungsformen liegt die Auslassdüse unter der Wasseroberfläche und ist die Vorrichtung eine Unterwasser-Schubdüse, und in anderen dieser Ausführungsformen liegt die Auslassdüse über der Wasseroberfläche und ist die Vorrichtung ein Wasserstrahltriebwerk.
In einer zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform dieser integrierten hydraulischen Energiewandlervorrichtung ist die umlaufende elektrische Maschine ein Generator und ist die Vorrichtung ein hydraulisch angetriebener elektrischer Generator. In einigen dieser Ausführungsformen strömt ein Teil der Flüssigkeit durch den Spalt, um den Motor zu kühlen.
In höchst bevorzugten Ausführungsformen ist die Verbindung zwischen Rotor und Laufrad durch eine magnetische Kupplung bewerkstelligt, die innere und äußere Kupplungselemente und eine dichte Sperre zwischen den innern und äußeren Kupplungselementen aufweist, wodurch der Generator von der gepumpten Flüssigkeit isoliert ist. Einige dieser Ausführungsformen enthalten weiterhin eine Ölumwälz- und -kühlvorrichtung und ist der Generator mit Öl gefüllt.
Der Ausdruck "Turbine" wird hier dazu verwendet, eine Anwendung zu bezeichnen, die dafür vorgesehen ist, durch eine Fluidströmung angetrieben zu werden, die die kinetische Energie aus dieser Strömung aufnimmt und sie in eine rotierende Abgabe umwandelt.
Der Ausdruck "Laufrad" bezieht sich auf einen antreibenden (Pumpe) und angetriebenen (Turbine) umlaufenden, hydrodynamisch gestalteten Rotor, der einer Flüssigkeit kinetische Energie vermitteln oder daraus entnehmen kann.
Der Ausdruck "Pumpe/Turbine" identifiziert im Wesentlichen identische Hardware, deren Funktion reversibel ist: Wenn durch einen umlaufenden mechanischen Eingang angetrieben, pumpt sie eine Flüssigkeit; wenn eine Flüssigkeit durch sie hindurch getrieben ist, erzeugt sie eine rotierende mechanische Ausgabe, um beispielsweise einen elektrischen Generator anzutreiben.
Der Ausdruck "Motor/Generator" identifiziert die im Wesentlichen identische Hardware, deren Funktion reversibel ist: Sie arbeitet als Motor, wenn elektrischer Strom zugeführt wird, und erzeugt elektrischen Strom, wenn sie durch einen rotierenden mechanischen Eingang angetrieben wird.
Der Ausdruck "Pumpe/Motor" bezeichnet die integrierte Anordnung aus Pumpe und Elektromotor, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Der Ausdruck "Turbine/Generator" bezeichnet die integrierte Anordnung aus Turbine und elektrischem Generator, die ebenfalls eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. In jedem Falle ist die physikalische Hardware einer solchen hydraulischen Energiewandlervorrichtung im Wesentlichen identisch.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines konventionellen Energiewandlersystems und mit "Stand der Technik" bezeichnet.
2 ist eine detaillierte Längsschnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen integrierten hydraulischen Energiewandlervorrichtung.
3 ist eine detaillierte Längsschnittansicht der Vorrichtung von 2 und zeugt den Anker und den Rotor getrennt voneinander und das vom Diffusor gehaltene Rotor- und Laufradlager.
4 ist eine detaillierte Längsschnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Motor nicht der Flüssigkeit ausgesetzt, und eine magnetische Kupplung ist zwischen dem Laufrad und dem Rotor eingesetzt.
5 ist eine detaillierte Längsschnittansicht der Vorrichtung von 2, die als ein Unterwasser-Schiffsantrieb verwendet wird.
6 ist eine detaillierte Längsschnittansicht der Vorrichtung von 2, die als ein über Wasser liegendes Wasserstrahltriebwerk verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Da die Erfindung eine hydraulische Energiewandlervorrichtung ist, deren Funktion umkehrbar ist (eine Turbine, die elektrischen Strom erzeugt, oder ein Elektromotor, der eine Durchflusspumpe antreibt), soll die detaillierte Beschreibung der einen Funktion beide Funktionen abdecken. Die 2 und 3 zeigen eine Energiewandlervorrichtung 1, die zwischen Einlass- und Auslassrohren 2 und 3 installiert und mit Flanschverbindungen hier angeschlossen ist. Ein Laufrad 5 besteht aus einer Laufradnabe 8, Laufradflügeln 9 und einer Umfangshülse 10, die durch die Laufradflügel 9 gehalten wird. Das Laufrad 5 ist von einem Lagerpack 6 drehbar gelagert, das in einem Lagergehäuse 24 befestigt ist, das seinerseits von einer Diffusornabe 7 oder einem Diffusor 12 gehalten ist. Die Diffusornabe 7 wird von Statorflügeln 11 innerhalb des Diffusors 12 festgehalten. Ein Gehäuse 13 ist am Diffusor 12 angeschraubt und ist mittels einer Passvorrichtung 14 in axialer Ausrichtung gehalten. Ein Anker 16 mit Wicklungen 17 ist in dem Gehäuse 13 angeordnet und darin mit einem Kompositmaterial 15 vergossen. Die Umfangshülse 10 des Laufrads 5 hält einen Rotor 20, der aus Permanentmagneten besteht, die das Laufrad 5 in Drehung versetzen, wenn den Wicklungen 17 über Leitungen 21 Strom zugeführt wird, und umgekehrt wird elektrischer Strom an den Leitungen 21 erzeugt, wenn das Laufrad 5 gedreht wird. Ein Spalt 18 trennt den Rotor 20 vom Anker 16 und liegt in der größtmöglichen Distanz von der Drehachse der Pumpe/Turbine, um einen größeren Momentenarm zu ergeben, wodurch eine größere Kraftübertragung bei niedriger Drehzahl ermöglicht wird, als bei einem konventionellen Motor/Generator praktisch ist.
Im Pumpbetrieb drückt die Drehung des Laufrads 5 Flüssigkeit F in eine Richtung 22, was die Flüssigkeit stromabwärts vom Laufrad 5 dem Auslassrohr 3 unter Druck setzt. Der erhöhte Druck zwingt einen Teil der Flüssigkeit F, durch den Spalt 18 zwischen dem Rotor 20 und dem Anker 16 und zur Einlassseite der Hülse 10 zu strömen. Diese Strömung erzeugt eine Kühlung an Anker 16 und Rotor 20. Umgekehrt strömt im Stromerzeugungsbetrieb die Flüssigkeit F in einer Richtung 23, was das Laufrad 5 in Drehung versetzt und eine Druckdifferenz über dem Laufrad 5 erzeugt, wodurch ein Teil der Flüssigkeit F gezwungen wird, durch den Spalt 18 zu strömen.
Der Rotor 20, der Anker 10 und der Spalt 18 sind in zylindrischer Gestalt dargestellt; andere Ausführungsformen können jedoch sich verengende oder gebogene Gestaltungen anstelle der gezeigten zylindrischen Gestalt haben.
In einer weiteren Ausführungsform brauchen in manchen Anwendungsfällen der Rotor 20 und der Anker 16 nicht in der Umgebung der Flüssigkeit F sein und können mittels einer magnetischen Kupplung isoliert sein, die ein magnetisches äußeres Kupplungselement 34 und ein magnetisches inneres Kupplungselement 35 enthält, wie in 4 gezeigt. Ein Gehäuse 31 hält den Anker 16 und die rotierende Anordnung 32, die durch Lager 33 drehbar gelagert ist. Die rotierende Anordnung 32 hält den Rotor 20 sowie das magnetische äußere Kupplungselement 34. Eine Sperrwand 36 trennt den Anker 16, die rotierende Anordnung 32 mit dem Rotor 20, das Kupplungselement 34 und die Lager 33 von der Flüssigkeit F, die durch die hydraulische Energiewandlervorrichtung 30 strömt. Die Hülse 10 des Laufrades 5 trägt das magnetische innere Kupplungselement 35. Ein leerer Raum 37 und der Spalt 18 können mit Öl zum Schmieren der Lager 33 gefüllt sein, und das Öl kann durch ein Ölkühlungs- und -pumpsystem 38 umgewälzt und gekühlt werden, um die von der hydraulischen Energiewandlervorrichtung 30 erzeugte Wärme abzuführen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die aus der Integration von Motor und Pumpe entstandene Vorrichtung ein Unterwasser-Schiffstriebwerk 50, wie in 5 gezeigt. Der Anker 16 befindet sich in einem Einlasskanal 51, der seinerseits an einer Auslassdüse 53 angebracht ist, die die Statorflügel 11 und die Diffusornabe 7 trägt. Die Diffusornabe 7 trägt ihrerseits den Lagerpack 6, der seinerseits das Laufrad 5 und den Rotor 20 trägt. Der Lagerpack 6 ist an der Nabe 7 mit dem Lagergehäuse 24 angebracht. Das gesamte Schubtriebwerk ist an dem Schiff (nicht gezeigt) über eine Druckstrebe 52 angebracht. Die Zuführung von elektrischer Energie zum Anker 16 bewirkt, dass das Laufrad 5 dreht und Flüssigkeit F vom Einlasskanal 51 zur Auslassdüse 53 drückt, wodurch Antriebskraft in einer zur Druckstrebe 51 entgegengesetzten Richtung erzeugt wird.
Die im vorstehenden Absatz beschriebene identische Ausführungsform kann eine Unter wasser-Stromerzeugungsvorrichtung sein, in dem sie fest unter Wasser in einem Fluss, einer Gezeitenströmung, einer Rückhaltebeckenströmung oder Ozeanströmung ausgesetzt wird. Das Laufrad 5 wird nun von der Wasserströmung angetrieben, und der Rotor 20 erzeugt in den Wicklungen des Ankers 16 elektrische Energie.
In einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die integrierte Anordnung aus Pumpe und Motor ein Wasserstrahltriebwerk 60, wie in 6 gezeigt. Der Anker 16 ist in einem Pumpengehäuse 64 enthalten, das an einem Einlasskanal 61 befestigt ist. Der Diffusor 63 ist am Pumpengehäuse 64 befestigt und ist mit Statorflügeln 11, die die Diffusornabe 7 halten, versehen. Ein Lagerpack 6 stützt das Laufrad 5 drehbar ab, das mit der Hülse 10 und dem Rotor 20 an seinem Umfang versehen ist. Der Lagerpack 6 ist vom Lagergehäuse 24 fest abgestützt, das seinerseits an der Diffusornabe 7 fest angebracht ist. Eine Düse beschleunigt die Flüssigkeit F und spritzt sie in die Umgebung aus, um Schub in der Richtung entgegengesetzt zur Fluidströmung zu erzeugen, wenn den Wicklungen 17 des Ankers 16 elektrischer Strom zugeführt wird.
Während die Prinzipien dieser Erfindung in Zusammenhang mit speziellen Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht sich doch, dass diese Beschreibung nur beispielhaft gegeben worden ist und nicht dazu dienen soll, den Umfang der Erfindung einzuschränken.

Claims

Hydraulische Energiewandlervorrichtung, die als Flüssigkeitspumpe und/oder als Stromerzeuger arbeiten kann, enthaltend: – ein Laufrad mit einer Laufradnabe und einem Umfang; – ein Gehäuse um das Laufrad; – einen Diffusor (a) einer an dem Gehäuse befestigten Außenwand (b) einer das Laufrad drehbar haltenden Diffusornabe und (c) wenigstens einem Statorflügel, der die Diffusornabe an der Außenwand festhält; und – einer umlaufenden elektrischen Maschine mit (a) einem Anker, der an dem Gehäuse befestigt ist und (b) einem Rotor, der an dem Laufradumfang befestigt ist und so angeordnet ist, dass er zwischen dem Rotor und dem Anker einen Spalt bildet, wodurch das Laufrad und der Rotor eine integrierte Einheit mit einem Flüssigkeitsströmungsweg durch den Rotor bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die umlaufende elektrische Maschine ein Elektromotor ist und die Vorrichtung als Flüssigkeitspumpe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein Teil des Flüssigkeitsströmungswegs durch den Spalt zur Kühlung des Motors verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Diffusornabe das Laufrad mit einem Schublager drehbar abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Verbindung zwischen dem Rotor und dem Laufrad durch eine magnetische Kupplung eingerichtet ist, die innere und äußere Kupplungselemente und eine dichte Sperrwand zwischen den inneren und äußeren Kupplungselementen aufweist, die den Motor gegen die gepumpte Flüssigkeit isoliert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, weiterhin enthaltend einen Ölumwälz- und -kühlvorrichtung, wobei der Motor mit Öl gefüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin enthaltend einen Einlasskanal und eine Auslassdüse, wobei die Vorrichtung als Schiffsantrieb ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Auslassdüse eine Unterwasserdüse ist und die Vorrichtung ein Unterwasser-Schubtriebwerk ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Auslassdüse eine Überwasserdüse ist und die Vorrichtung ein Wasserstrahl-Schiffstriebwerk ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die umlaufende elektrische Maschine ein Generator ist und die Vorrichtung ein hydraulisch betriebener elektrischer Generator ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der ein Teil des Flüssigkeitsströmungswegs sich durch den Spalt zur Kühlung des Generators erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Diffusornabe das Laufrad mit einem Schublager abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Verbindung zwischen Rotor und Laufrad durch eine magnetische Kupplung bewerkstelligt ist, die innere und äußere Kupplungselemente und eine dichte Sperrwand zwischen den inneren und äußeren Kupplungselementen aufweist, die den Generator gegen die gepumpte Flüssigkeit isoliert.
Vorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin enthaltend einen Ölumwälz- und -kühlvorrichtung, wobei der Generator mit Öl gefüllt ist.