DE2439683A1 - Um eine drehachse drehbarer rotor - Google Patents

Um eine drehachse drehbarer rotor

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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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Description

Df. V. Srh:::UcJ-!<T.v'.^rak O^L-I-C-C.D..··... -. ;irg
Dr. '■-. '·'--·.--:'-:, ^f- 2. Gauel 6 Frankfurt/M., Gr..Eschenheimer Sfr.39
Da/-mr--
16. August 1974
N.V. Industriele Ontwikkölingsmaatachappiä, -. WILLEHSTAD/ Curacao
Um eine Drehachse drehbarer Rotor.
Die Erfindung "ootrifft einen um eine Drehachse drehbaren Ro-Öor zum Versetzen von Flüssigkeit.
Ein solcher Rotor ist sowohl al» Antriebsorgan für Fahrzeuge wie. zum Einsetzen einer Wirbelbewegung in einer Flüssigkeitsaengei bei feststehender Anordnung verwendbar.
Das Üblichste Organ zum Antreiben eines Fahrzeuges bes^eht aus der klassischen Schiffsschraube, die bereits viele Dekaden lang verwendet wird und die im wesentlichen aus einer Anzahl von einer Nabe ab nach aussen vorstehender Schaufeln besteht·
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Der Rotor nach der Erfindung ist, hingegen, mit mindestens zwei spiralförmig um einen Kernteil verlaufenden Rücken versehen, in der Weise, dass ein zur Drehachse senkrechter Querschnitt aus mindestens zwei Loben mit zwischenliegenden Höhlungen bestöht, wobei die Tiefe der Höhlung, zwischen den Kernteil und einer Berührungslinie zu den beiden auf beiden Seiten dieser Höhlung liegenden Loben gemessen, mindestens gleich einem Drittel de» Abstande zwischen dem Kernteil und dem Kreis ist, der von dem am weitesten von der Drehachse entfernten Punkt einer Lobe beschrieben wird.
Es.hat sich ergeben, dass wenn ein «olcher Rotor in einer Flüssigkeit in Drehung versetzt wird, auf der Leeseite der Rücken oder Lolenenden ein Wirbel entsteht, der bei der gewählten Form der Loben und Höhlun-
/ sich
gen/nicht auflöst, so dass die Höhlung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Loben mit einer zusammenhängenden, rotierenden Flüssigkeitsmasse gefüllt wird.
Die Antriebswirkung des Rotors nach der Erfindung ist dem spiralartigen Verlauf der Rücken um die Drehachse des Rotors zuzuschreiben, wodurch die Flüssigkeit in axialer Richtung zwischen den Rücken versetzt wird, so' dass gleichsam eine der Anzahl von Höhlungen entsprechende Anzahl sich wenigstens parallel zur Rotordrehachse bewegender Wirbelströme erzeugt wird. Infolgejdessen wird in axialer Richtung eine Kraft auf den Rotor und exne in der entgegengesetzten Richtung wirkende Reaktionskraft auf die Flüssigkeit ausgeübt. Infolge der in axialer Richtung auf die Flüssigkeit wirkenden Kraft wird die Flüssigkeit beschleunigt, so dass die Flüssigkeit in radialer Richtung in die Höhlungen gesaugt und in axialer Richtung vom Rotor weggetrieben wird. Das dabei auftretende Strömungsmuster weicht daher vollkommen von dem Strömungsmuster bei einer üblichen Schiffsschraube- ab und die Anbringung eines Rohrs um den Rotor, wie dieses bei den Üblichen Schiffsschrauben verwendet werden kann, um den Wirkungsgrad zu erhöhen,ist in diesem Falle im allgemeinen nicht erwünscht. Bs zeigt sich, dass Wirbelungen in einem sehr breiten
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Bereich von Umfangsgeschwindigkeiten auftreten, wobei sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten zulässig sind ohne irgendwelche schädliche Kavitation.
Der Ro+or nach d~r Erfindung eignet sich nicht nur zweckvoll zum Antrieb eines Fahrzeugs, —... '" ·.· ~.~*f~-
- sondern auch besonders effektiv zum Einführen eines Gases jZ.E. Luft,in csine Flüssigkeit, wobei eine innige Mischung grosser Mengen Gas mit der Flüssigkeit erzielt werden kann· Das Gas wird dabei durch den hinter dem Rotor auftretenden Düsenunterdruckeingesaugt» so dass die Einführung des Gases keine zusätzliche Energie erfordert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsform eines Rotors nach der Erfindung und an Hand einiger dargestellten Verwendungsarten dieses Rotors näher erläutert, Es Zeigen:
Fig. 1 eine Anficht eines Rotos nach der Erfindung, Fig, 2 in vergrb'ssertem Hass ta*1 einen Schnitt durch den in Fig. 1
dargestellten Rotor,
Fig. 3 die Anoi.-lnung eines Rotors zum Einführen von Luft in eine
Flüssigkeit,
Fig. 4 die Anordnung eines Rotors kombiniert mit Mitteln zum Erwärmen der Flüssigkeit, in der der Rotor angeordnet ist.
Der in den Fif. 1 und 2 dargestellte Rotor gemäss der Erfindung weist einen zylinderfdrmigen Kerrteil 1 auf, der einstückig mit drei spiralartig um den Kernteil verlaufenden Kücken 2 ausgebildet ist· Die Rttcken sind ah den Scheiteln und nahe" den Übergangsstellen am Kern 1
im
abgerundet, so dass/Querschnitt (Fig.2 ) der Rotor einen kontinuierlich und gleichmässig gekrümmten Umfang aufweist und aus dem Kernteil 1 und drei in gleichen Abständen voneinander liegenden, radial nach aussen verlaufenden Loben 3 besteht. Die Begrenzungslinien der Höhlungen und der Enden der Loben 3 bilden im wesentlichen Kreislinien* Die Tiefe einer zwischen zwei Loben 3 liegenden Höhlung, also der Abstand A zwischen der
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Berlihrungslinie ,a zu den beiderseits der betreffenden Höhlung liegenden Loben 3 ist wenigstens nahezu gleich einem Drittel des Abstands B zwischen dem Kernteil 1 und dem Kreis, der durch den am weitesten von der Drehachse entfernten Pu^kt einer Lobe 2 beschrieben wq.rd. Der Krümmungsradius der Begrenzungslinie des Endes einer Lobe ist vorzugsweise mindestens ein Drittel des Abstands B so dass ein gleichmässiger Verlauf der Lobe erzielt wird-, was zum Erzeugen der erwünschten Wirbelungen., erforderlich ist. Dar KrUmmungsradiuB der Begrenzungrlinie einer Höhlung ist vorzugsweise nahezu gleich dem KrUmmungf5radius der Begrenzungslinie der beiderseits der betreffenden Höhlung liegenden Loben.
Eine vorteilhafte AusfUhrungsform ergibt sich bei Verwendung von drei Rücken und bei einer Tiefe A der huhlung etwa gleich der Hälfte dea vorerwähnten Abstands B»
■ Fig. 2 zeigt schematisch das in einer Höhlung auftretende Strömungsmuster bei Drehung des Rotors in Richtung des Pfeiles P. Das Str'dmungsmuster wird durch eine zusammenhängende Wirbelung 5 gekennzeichnet, deren Mittelpunkt in bezug auf die Mitte der Höhlung exzentrisch liegt. In der Drehrichtung des Rotors gesehen, tritt somit auf der Rückseite jeder Lobe eine verhaltnismässig hohe Geschwindigkeit und eine verhältnismässig niedriger Druck nahe der Lobenoberflache auf, während auf der Vorderseite der Lobe die Flüssigkeitsschicht eine niedrigere Geschwindigkeit und einen höheren Druck auf die Lobenoberfläche aufweist.
In der Praxis has sich ergeben, dass bei Verwendung eir.es Rotors nach der Erfindung als Antriebsergan für ein Fahrzeug der Wirkungsgrad des Antriebs wenigstens nahezu gleich dem des Antriebs einer Schiffsschraube, wenn nichthöher ist. Im Vergleich zur Verwendung einer üblichen Schiffsschraube hat der Rotor nach der Erfindung ausserdem einige wesentliche Vorteile. Es ist z.B. allgemein bekannt, dass die übliche Schiffsschraube ernstliche Verletzungen bei Berührung verursachen kann. Bei Verwendung eines Rotors nach der Erfindung tritt diese Gefahr nicht auf.
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Ein weiterer Vorteil ist der, dass bei Umkehrung des Drehsinns des Rotors dieser Rotor eine beträchtlich· bessere Bremswirkung has als die Übliche Schiffsschraube, während die Antriebsleistung in beiden Richtungen praktisch dieselbe ist.
Obgleich der Rotor nach der Erfindung zylinderförmig ausgebildet' werden kann, ist es besonders zweckvoll eine konische Form nach Fig. 1 zu benutzen» Bei Verwendung einer solchen sich verjüngenden Form ist es praktisch ausgeschlossen, dass Fremdstoffe 3ΐΐ Rotor hängen- bleiben, so dass der Rotor unbedenklich in einer stark verunreinigten Flüssigkeit verwfc-.dbar ist. Die normale Vorwärtsbewegung des Rotor bei Verwendung als Antriebs organ für ein Fahrzeug verläuft in Richtung des Pfeiles A.
r°r Rotor nach der Erfindung eignet sich nicht nur besonders gut zum Antreiben von Fahrzeugen, sondern lässt sich zweckdienlich benutzen, um eine Menge Flüssigkeit z.B. in Rtthrvorgängen in Bewegung zu bringen, wobei gegebenenfalls gleichzeitig ein Gas z.B. Luft in die Flüssigkeit eingeführt werden kann. Letzteres kann besonders bedeutungsvoll sein für Wasserreinigungsanlagen und dgl« Eine sich zu diesem Zweck besondere gut eignende Anordnung ist in Fig. 3 dasgesteilt.
In dieser Ausführungsform ist der Rotorkern hohl ausgebildet und an den hohlen Kern schliesst sich eine Hohlachse 4 an, in der über der Flüssigkeitsoberfläche öffnungen vorgesehen sind. Es wird einleuchten, dass obgleich nach Fig. 3 die Drehachse des Rotors Vertikal angeordnet ist die Drehachse auch schräg oder horizontal angebracht werden kann je nach der betreffenden Anlage, in der der Rotor verwandet werden solx, und in Abhängigkeit von dem angestrebten Zweckt wobei selbstverständlich dafür gesorgt werden muss, dass die sich an den Hohlkern dee Rotor anschliessende Hohlachse 4 mit der freien Luft oder einer anderen Quelle des in die Flüssigkeit einzuführenden Gases in Verbindung steht·
-6-
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Wenn der Rotor in Drehung versetzt wird, tritt das vorstehend beschriebene Strömungslauster auf, wobei die sich bewegende Flüssigkeit durch die Achse 4 Luft ansaugt, worauf die Luft infolge der in den Höhlungen des Rotors erzeugten Wirbelungen fein verteilt und innig mit der Flüssigkeit gemischt und bei vertikaler Anordnung in einem Gefäss oder dgl. bi*s zu einer grossen Tiefe in die im gefäss vorhandenen Flüssigkeitsmassegetrieben wird. Da die Luft, in der Strömungsrichtung der Flüssigkeit gesehen, zunächdb hinter dem Rotor zugeführt wird, v/ird die Luftzufuhr die Wirkung des Rotora nicht beeinträchtigen.
An Stelle einer Luftzufuhr durch den Hohlkern des Rotors lässt sich die Luft auch, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, durch mindestens eine mit der freien Luft oder mit einer anderen Gasquelle in offener Verbindu-g stehende Leitung zuführen, wobei, in der Bewegungsrichtung der Flüssigkeit infolge der Wirkung des Rotors gesehen, das in der Flüssigkeit liegende Ende der betreffenden Leitung 6 hinter dem Rotor und vorzugsweise etwas exzentrisch zur Mittellinie des Rotore liegt. Die vom Rotor bewegte Flüssigkeit erzeugt nahe dem Ende, der Leitung einen Unterdruck,' worauf Luft oder ein anderes Gas eingesaugt, von den Wirbelungen mitgeführt und in einer feinen Verteilung innig mit der Flüssigkeit gemischt wird· Wenn Brenner 7 nahe den Eingängen der Leitungen 6 angeordnet werden, kann das eingesaugte Gas (luft) erwärmt werden, so dass dieses erwärmte Gas auch die Flüssigkeit heizen kanne Es ist besonders zweckdienlich, einen Gasbrenner derart anzuoranen, dass die Flamme in oder vor der Hündung der Luftzufuhrleitung 6 auftritt, so dass die zugeführte Wärmeenergie vollständig der Flüssigkeit zugeführt wird. JSine zweckvolle Verwendung ergibt sich beim Heizen von Schwimmbädern, wobei erwärmte Luft in das Wasser eingeführt wird, während gleichzeitig der Rotor ausserdem einen Wasserumlauf herbeiführt, so dass das nahe dem Rotor erwärmtesWasser durch das Bad herumgeführt wird·
Die vorstehend beschriebene Luftzufuhr ist selbstverständlich nicht nur bei einer festen Anordnung des Rotors z.B. in einem Lüftungs-
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graben einer Wasserreinigungsanlage sondern auch, beim Rotorantrieb eines Fahrzeugs ohne Beeinträchtigung der Antriebsleistung des Rotors durchführbar. Auf diese Weise lässt sich einfach und billig eine Belüftung der Wasseroberflächenschicht mittels der sj"h durch dos Wasser bewegenden Fahrzeuge bewerkstelligen·
Selbstverständlich ist die vorstehend beschriebene Lufteinführung in das- Wasser auch bei den üblichen Schiffsschrauben durchführbar, aber bei Verwendung des Rotors nach der Erfindung ergibt sich eine wesentlich bessere Mischung der Luft infolge der vom Rotor im Wasser erzeugten Wirbels trb'me.
üegebenenfalls kann das Gas (Luft) unter einem Druck zugeführt werden, z«.B. indem ein Ventilator in der Saugleitung untergebracht wird, so d"3S eine gr'Jssere Menge Gas (Luft) in die Flüssigkeit eingeführt werden kann«
Der Rotor eignet sich nicht nur besonders gut zum Einführen eines Gases in eine Flüssigkeit, sondern ist auch erfolgreich verwendbar zum gleichmässif^n Mienen von zwei oder mehr Flüssigkeiten o.i.er von einer oder mehr Flüssigkeiten mit einem pulverigen oder körnigen Material, Wenn die zu mischenden Flüssigkeiten bzw. die zu mischende(n) Flüssigkeit(en) und das pulverige und/oder körnige I-Iaterial in ein Gefäss eingeführt und darauf der Inhalt des Gefässes mittels des Rotors gerührt wird oder wenn einer od^r mehrere der Stoffe in ein eine Flüssigkeit enthaltendes Gefäss auf die vorstehend für die Einführung eines Gases in eine Flüssigkeit beschriel'jne V/eise während der Drehung des Rotors eingeführt wird, (werden), bewerkstelligen die erzeugten Wirbelötrömö eine sehr intensive und gleichmässige Mischung der unterschiedlichen Bestandteile dm Gefäss oder dgl.
-B-
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Claims (13)

  1. striele 16.August 1974 Gntwikkelingsmaatschappij
    Da/-mr- - 8 - N. V. Industrielle
    Ansprüche
    ·») Um eine Drehachse drehbarer Rotor zum Versetzen von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit mindestens zwei spiralig um einen Kernteil (1) verlaufenden Rücken (2) versehen ist, ir der Weise, dass ein zur Drehachse senkrechter Querschnitt mindestens zwei Loben (j>) mit zwischen diesen liegenden Höhlungen aufweist, wobei die Tiefe (A) einer Höhlung, zwisehen dem Kernteil (1) und einer Berührungslinie (a) an den beiden beiderseits *ar betreffenden Höhlung liegenden Loben (3) gemessen, wenigstens gleich einem Drittel des Abstands (B) zwischen dem Kernceil und dem Kreis ist, der durch den am weitesten von der Drehachse entfernten Punkt einer Lobe beschrieben wird.
  2. 2. Rotor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (A) der Höhlung ewa gleich der Hälfte des Abstandes zwischen dem Kernteil (1) und dem Kreis ist,der durch den am weitesten von der Drehachse antf ernten Punkt einer Lobe (3) beschrieben wird·
  3. 3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass er mit drei spiralartig verlaufenden Rücken (2)versehen ist.
  4. 4.Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor konisch ausgebildet ist. (Fig. 2).
  5. 5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Loben (^) durch wenigstens im we — sentlichen kreisförmige Linien begrenzt werden, die all-.
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    mählich in wenigstens im wesentlichen kreisförmige, die Höhlungen begrenzende, Linien übergehen.
  6. 6. Rotor nach Anspruch 5 t
    d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, dass der Krümmungsradius einer Begrenzungslinie einer Lobe (3) mindestens ein Drittel des Abstandes (B) zwischen dem Kernteil (1) und dem durch den am weitesten von der Drehachse entfernten Punkt einer Lobe (3) beschriebenen Kreis beträgt.
  7. 7. Rotor nach Anspruch 5 o3er 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsradii der freien Enden der Loben (3) wenigstens naher-'i einander gleich sind.
  8. 8. Vorrichtung mit einem in Betrieb in eine Flüssigkeit getauchten Rotor, insbesondere mit einem Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in der Richtung de:c vom Rotor hervorgerufenen Bewegung der Flüssigkeit gesehen, nahe der Rückseite des Rotors eine Mündung einer Leitung (4; 6Y angeordnet ist, die mit einer Quelle von Gas, Flüssigkeit oder einem körnigen und/oder pulverigen Material in Verbindung steht.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung durch den Kernteil (4) des Rotors geführt ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch ge ken η ζ ei c: h η et, dass die Leitung (6) ausserhalb des Rotors liegt und das Ende der Leitung nahe der Rückseite des Rotors und etwas exzentrisch zur Mittellinie des Rotors angeordnet ist.
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  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Heizmittel (7) vorgesehen sind, um das durch die Leitung (6) eingesaugte Gas zu erwärmen.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (4j 6) mit der. freien Luft in offener Verbindung steht.
  13. 13. Mischvorrichtung mit einem Gefäss zur Aufnahme einer Flüssigkeit und mit einem in diesem Gefäss untergebrachten Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-7.
    Patentanv/alt:
    509810/0767
    Leerseite
DE2439683A 1973-08-22 1974-08-19 Um eine drehachse drehbarer rotor Granted DE2439683A1 (de)

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