DE202018105330U1

DE202018105330U1 - Rotor für eine mit Luft beaufschlagte Turbine

Info

Publication number: DE202018105330U1
Application number: DE202018105330.2U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2018-10-30
Anticipated expiration: 2028-09-19

Abstract

Rotor für eine mit Luft beaufschlagte Turbine zum Antrieb eines Generators, gekennzeichnet durch ein Laufrad mit einer lang gestreckten Welle (1) mit daran angeordneten Laufschaufeln (2), die entlang der Längsrichtung der Welle (1) sich schraubenförmig erstreckend angeordnet sind und in Umfangsrichtung der Welle (1) zueinander beabstandet sind und die Laufschaufeln (2) von einem Hüllrohr umgeben sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine mit Luft beaufschlagte Turbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Rotoren für Turbinen zum Antrieb von Generatoren bekannt geworden, die aber an dem Mangel eines niedrigen Wirkungsgrads leiden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für eine mit Luft beaufschlagte Turbine bereitzustellen, der für einen verbesserten Wirkungsgrad der Turbine und damit des von der Turbine angetriebenen Generators sorgt.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf, vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung schafft einen Rotor für eine mit Luft beaufschlagte Turbine zum Antrieb eines Generators, der ein Laufrad mit einer lang gestreckten Welle mit daran angeordneten Laufschaufeln aufweist, die entlang der Längsrichtung der Welle sich schraubenförmig erstreckend angeordnet sind und in Umfangsrichtung der Welle zueinander beabstandet sind und die Laufschaufeln von einem Hüllrohr umgeben sind.
Die Vorteile des Rotors liegen darin, dass die Antriebskraft der anströmenden Luft direkt ohne wesentliche Verluste die Laufschaufeln oder Turbinenblätter beaufschlagen kann und damit ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Darüber hinaus schafft der Rotor die Möglichkeit, das Rotationsträgkeitsmoment des Rotors zu erhöhen, sodass ein langes Nachlaufen des Rotors erreicht wird und auf diese Weise auch der Generator noch im Nachlaufbetrieb des Rotors beaufschlagt werden kann und so der Wirkungsgrad weiter erhöht werden kann.
Durch eine geeignete Dimensionierung und Auslegung des Rotors und dessen Rundlaufverhalten können hohe Drehzahlen realisiert werden, ohne dass es zu Schäden an Lager und Welle des Rotors kommt.
Der Rotor ist beispielsweise zum Antrieb eines Generators vorgesehen und somit zum Einsatz bei Elektro-Hybridfahrzeugen geeignet, sodass ein Teil der für den Betrieb des Hybridfahrzeugs benötigten Energie während der Fahrt des Fahrzeugs durch die den Rotor beaufschlagende Luftströmung wiedergewonnen werden kann und somit auch eine Reduzierung der Kosten für das Laden der Batterien des Fahrzeugs möglich ist.
Durch die Möglichkeit der Erhöhung des Trägheitsmoments des Rotors kann der Effekt des Nachlaufens des Rotors genutzt werden, um die Fahrzeugbatterie entsprechend zu laden und den Energieverbrauch für das normale Nachladen der Batterie aus dem Stromnetz zu verringern.
Ein solches Fahrzeug ist zur Fahrt auf der ebenen Strecke und auch auf hügeliger oder bergiger Strecke geeignet.
Wenn ein solcher Rotor mit einem davon angetriebenen Generator in das elektronische und softwaretechnische Steuerungssystem eines Fahrzeugs integriert wird, kann durch eine entsprechende Ansteuerung aller Komponenten im Antriebssystem bei einer Bergaufwärtsfahrt ein Großteil der bei der Fahrt wiedergewonnenen Energie direkt über Trafo, Adapter, Regler und Frequenzumrichter an den E-Motor des Fahrzeugs geleitet werden.
Ein weiterer Teil der für die Fahrt insgesamt gebrauchten Energie wird während der Bergfahrt aus der Batterie bezogen. Während der Fahrt in der ebenen Strecke, wird beispielsweise etwa 80 Prozent der vom Generator mittels des Rotors bereitgestellten Energie an den E- Motor weitergeleitet. Die restlichen etwa 20 Prozent der bereitgestellten Energie wird in die Batterie gespeist. Bei der Bergabfahrt kann es dahingegen ausreichend sein, wenn nur ein kleiner Teil der erzeugten Energie an den E-Motor weiter geleitet wird und der überwiegende Teil der bereitgestellten Energie in die Batterie gespeist wird, weil bei der Talfahrt für den Antrieb des Fahrzeugs nur sehr wenig Energie für den E-Motor benötigt wird.
Man kann auch daran denken, dass man für die Verbesserung der Fahrtwerte bei der Bergfahrt einen kleinen Schraubenkompressor mit Luftgebläse in der Nähe des Lufteinlassbereichs des Rotors anordnet und die Energieerzeugung und Verbrauch in Gleichgewicht stellt.
Damit wird erreicht, dass der Anteil der aus dem Stromnetz von Stromversorgern benötigten Energie für das Laden der Batterie verringert werden kann.
Alle Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in den 1 bis 8 deutlich dargestellt und zu sehen.

1 zeigt alle Teile der Rotors (9) in Längsschnitt und Querschnitt;
2 zeigt eine Welle (1) des Rotors mit Falzen für die Befestigung der Turbine;
3 zeigt eine Darstellung der torsionsartigen Form der Turbinenblätter bzw. Schaufeln (2), mit deren Befestigung in Falzen der Welle (1) und deren Abrundungen an allen Turbinenblättern (2). Nach heutiger Sichtweise wird die Turbine aus einem leichten Material gebaut werden können;
4 zeigt das aus einem schweren Metall ausgebildete Außenrohr (3), dessen Aufgabe es ist, das Trägheitsmoment zu erhöhen;
5 zeigt die an dem Hüllrohr angebrachten Magnete (4);
6 zeigt die Kommutatordräte (5) die am Rotor angebracht sind;
7 zeigt ein Gehäuse zur Anordnung von Lagern der Rotorwelle (1) und eine Lufteinlassöffnung sowie die Abdeckung (6);
8 zeigt in der oberen Darstellung einen rechteckigen Lufteinlasstrichter (7) mit Befestigungslöchern und in der unteren Darstellung ein Luftauslassrohr (8) zur Ableitung von Luft aus der Turbine in die Umgebung.

Claims

Rotor für eine mit Luft beaufschlagte Turbine zum Antrieb eines Generators, gekennzeichnet durch ein Laufrad mit einer lang gestreckten Welle (1) mit daran angeordneten Laufschaufeln (2), die entlang der Längsrichtung der Welle (1) sich schraubenförmig erstreckend angeordnet sind und in Umfangsrichtung der Welle (1) zueinander beabstandet sind und die Laufschaufeln (2) von einem Hüllrohr umgeben sind.
Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufeln (2) an der Welle (1) lösbar angeordnet sind und die Zahl der Laufschaufeln (2) zur Veränderung des Wirkungsgrads der Turbine veränderbar ist.
Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) mit Ausnehmungen zur lösbaren Festlegung der Laufschaufeln (2) versehen ist.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein die Laufschaufeln (2) und/oder das Hüllrohr der Laufschaufeln umhüllendes Außenrohr (3), welches zur Vergrößerung des Rotationsträgkeitsmoments des Rotors aus einem Werkstoff mit höherem spezifischen Gewicht als die Laufschaufeln (2) ausgebildet ist.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von am Außenumfang des Hüllrohrs angeordnete Magnetkörper (4), die komplementär zur Außenform des Hüllrohrs ausgebildet sind.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kommutatoreinrichtung (5), welche am Außenumfang des Hüllrohrs angeordnet ist.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch beidseitig der Enden des Hüllrohrs angeordnete Abdeckungen (6).
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an einem Einlassbereich des Hüllrohrs angeordnete trichterförmige Einrichtung (7), die als Luftführungselement dient und mit einem Schutzgitter versehbar ist.
Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an einem Auslassbereich des Hüllrohrs angeordnetes Luftführungsrohr (8).