DE3118648A1 - Schaufeldurchstroemverfahren und schaufelformgebungen zur steigerung des wirkungsgrades durch nutzung des wendestrom-geschwindigkeitsaenderungseffektesin wendestromschaufeln und der damit verbundenen energieumsaetze in wendestromkreiselpumpen und excaustern - Google Patents
Schaufeldurchstroemverfahren und schaufelformgebungen zur steigerung des wirkungsgrades durch nutzung des wendestrom-geschwindigkeitsaenderungseffektesin wendestromschaufeln und der damit verbundenen energieumsaetze in wendestromkreiselpumpen und excausternInfo
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- DE3118648A1 DE3118648A1 DE19813118648 DE3118648A DE3118648A1 DE 3118648 A1 DE3118648 A1 DE 3118648A1 DE 19813118648 DE19813118648 DE 19813118648 DE 3118648 A DE3118648 A DE 3118648A DE 3118648 A1 DE3118648 A1 DE 3118648A1
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Description
- Schaufeldurchströmverfahren und Schaufelformgebungen zur Stei= gerung des Wirkungsgrades durch Nutzung des Geschwindigkeitsän= derungseffektes in Wendestromschaufeln und der damit verbunde= nen Energleumsätze in Wendestromkreiselpumpen und -Exzaustern mit extrem schnellem Ausstoß, - auch als Strahltiebwerj nutz= bar, und in Wendestrom- oder Seitwendestromturbinen, wobei zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrades noch vor Eintritt in die Arbeitsschaufeln oder zwischengstuft das Strömgut insbesondere in vorgelagerten oder in zwischengestuften Zyklonkammern wie in einem Trichterwirbel derart beschleunigt wird, daß es mit größt= möglicher Rotationsgeschwindigkeit tangential an den Kanten in und durch die Wendestromschaufeln strömt. Die Gesamtschaufeldurch= strömung erfolgt radial von innen nach aussen. Auch Nutzung der Schaufeln zum Abhobeln und Hochbringen der Schwimmölschicht bei Ölpest.
- Der Strömungs-Geschwindigkeitsänderungseffekt Würde ein mit einer Halbkreisschaufel ausgestatteter Bulldozer mit großer Geschwindigkeit so durch eine große Wasserlache fah= ren, daß die untere Schaufelkante etwa zehn Zentimeter ins Was= ser reichen würde, dann würde das eingeschaufelte Wasser kraft seiner Massenträgheit in der Innenrundung der Schaufel hochglei= ten und mit doppelter Geschwindigkeit nach vorne spritzen. Die= sen Beschleunigungseffekt nenne ich Wendestromgeschwindigkeits= änderungseffekt. Die Beschleunigungsenergie wird vom Bulldozer aufgebracht.
- Wäre dieser Schaufel eine zweite Wendestromschaufel, die mit einer etwas kleineren Rundung (nicht ins Wasser reichend) derart vorge= setzt, daß sie mit ihrer Schaufelöffnung der ersten entgegenstünde und würde das Spritzwasser oberkantennah in die vordere Wende= stromschaufel spritzen, dann würde sich dieses verlangsamender= weise in der Schaufelrundung nach unten bewegen und sich vie ein abrollender Teppich auf den Untergrund "legen".
- Durch die vorgebaute Wendestromschaufel würde - Schwerkraft und Reibung ausser acht lassend - die beschleunigte Wassermasse wie= der auf Geschwindigkeit Null abgebremst. Beide Wendestromschau= feln waren mit gleicher Bulldozergeschwindigkeit in Bewegung und beide leisteten den gleichen Energieumsat. Ihre tzbeitsleistungen heben sich gegenseitig auf. - Das Heißt Bremskraft und Zug- bzw.
- Schubkraft. Die Bremskraft der strömungsbeschleunigenden Wende stromschaufeln wirkt sich in Wendestromkreiselpumpen auf die An= triebskraft aus, - die Schubkraft dagegen auf die Wendestromtur binenschaufeln als Antrieb. Vorausgesetzt, daß die Wendestrom= schaufeln dosiert arbeiten und das Strömgut wie in der Bulldozer= schaufel bei zehn Zentimeter Greiftiefe wirbel- und staufrei durchflutschen kann.
- Durch die halbkreisförmige Innenrundung und dadurch, daß die Wen= destromschaufeln an ihren Kanten angeschärft sind, erfolgt der Durchfluß der Durchströmmasse völlig rückstaufrei, was zur Stei= gerung des Wirkungsgrades mit beiträgt. Das gilt nicht nur für die Durchströmmasse Wasser, sondern such für Gas und Dampf.
- Läßt man den Reibungswiderstand in den Wendestromschaufeln ausser acht, dann ist (auf die Schaufel bezogen) Einströmgeschwindigkeit gleich Ausströmgeschwindigkeit - allerdings in entgegengesetzter Richtung. Arbeiten die Wendestromschaufeln für die Durchström= masse beschleunigend wie bei der Wendestromkreiselpumpe oder der -Exzauster dann ist der Einströmgeschwindigleit die Schaufelge= schwindigkeit hinzuzurechnen. Wirken sie dagegen abbremsend wie bei der Turbine, dann ist die Durchströmgeschwindigkeit abzügli@ der Schaufelgeschwindigkeit die absolute Schaufelausströmgeschw@ digkeit. Hieraus ergibt sich, daß durch die Verminderung er Strömgeschwindigkeit die anzahl der Schaufelkränze in Turbinen begrenzt ist, denn eine Strömungsgeschwindigkeit die langsamer ware als die Schaufelgeschwindigkeit würde sich bremsend auswir= ken. Anders jedoch in den Wendestromkreiselpumpen und auster Je mehr Arbeitsschaufelkränze desto schneller ist die Ausstoßge= schwindigkeit. Sie ist so groß, daß sie direkt oder indirekt al Rückstrahlantrieb oder als starkes Gebläse oder sle Lader für Ve brennungsmotoren und -Turbinen genutzt werden kann insbesondere dann, wenn die Beschleunigungsdurchströmmasse dem innersten Wen= destromarbeitsschaufelkranz mit größtmöglicher Geschwindigkeit c gegenrotiert.
- Formgebung der Wendestromschaufeln und Teilwendestromschaufeln zur Bewirkung des Wendestromschaufeleffektes und zum Abhobeln ur Hochbringen der Ölschicht bei Olpest in Gewässern.
- 1. Halbkreiaschaufelform mit Strömungsaustritt als Strahlenband.
- 2. Halbkugelschalenform. 8ie hat der Halbkreisschaufelform geger über den Vorteil, dee die Äusströmmasse mehr gebündelt ist ur hierdurch wandungs- und schlupffroi arbeiten kann.
- 3. Wondestromachaufeln die im Einströmbereich weit und im Ausst@ bereich eng gerundet sind. Deren mittlerer Längsschnitt die Form eines Ralbkreises hat. Die engere Rundung 8011 den Aus= trittsetrahl noch besser bilden. Schließlich können Vendests schaufeln aus Kombinationen beetehen, die formtra'ßig von den Schaufeln 1, 2 und 3 abgeleitet sind.
- 4. Wendestromschaufeln mit seitwärtiger oder beidseitiger Wende strömung. Die Schaufeln haben Teilkreisform und sind jeweils einer ihrer sralell verlaufenden geraden Längskanten längsse tig mit der Turbinenwelle oder mit einer trommelartigen Erwei= terung derselben, alle in gleiche Drehrichtung zeigend, fest verbunden und bilden so mit der Welle bzw. mit deren Erweite= rung gemeinsam einen Schaufelturbulator für Schnell-läufertur binen (mit Vorwirbelung der Treibmasse). Wendestromschaufel und Teilwendestromschaufel als Ölsch@rfhobel zua bheben und Hochbringen der schwimmenden ölschicht bei Olpest, Kreiselpumpe und Exzauster Das Prinzip der Kreiselpumpe und des Exzausters ist im Grunde das Schleuderprinzip. Durch hohe Drehzahl des Schaufelrades wird die Pumpmasse nach aussen geschleudert, wobei die Geschwindigkeit der Pumpmasse niegrösser wird, als die Umfangsgeschwindigkeit des Schaufelrades selbst. Anders jedoch in Wendestromkreiselpumpen ur -Exzaustern, denn hierbei beschleunigt jeder Arbeitsschaufelkran@ des Schaufelrades die Pumpmasse addierenderweise um die Schaufel kranzgeschwindigkeit. Je mehr Wendestromarbeit sschaufelkränze am und mit dem Schaufelrad rotieren, dest schneller ist die Ausstoß= geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeit erhöht sich noch um die Gc schwindigkeit, mit der das Pumpgut dem ersten und innersten Arbei schaufelkranz entgegenrotiert.
- Die Wendestromschaufelkränze sind so dicht mit Schaufeln zu bespi ken, daß diese nicht voll schaufeln können und das Durchströmver= fahren - wie im Beispiel Bulldozer, mit nur zehn Zentimeter eine schaufeltiefe - gewährleistet bleibt. Das Strömgut (auch bei Turb nen mit Wendestromschaufeln) strömt vorteilhaft tangential in die Wendestromschaufeln, macht an deren Innenwandung eine Strömungskehtwendung und verläßt diese in umgekehrter Richtung - ebenfall in tangentialer Richtung - und dieses sowohl in den Wendeschaufeln der Arbeitsschaufel- als auch in denen der Leitschaufelkränze.
- Die Wendestromleitschaufeln sind feststehend und weisen mit ihren Schaufelöffnungen tangential denen der Wendestrom-Arbeitsschaufeln entgegen. Die feststehenden Leitschaufelkränze sind zwischen die rotierenden Arbeitsschaufelkränze eingepaßt und haben die Aufgabe, das aus den Arbeitsschaufeln kommende Gut strömenderweise um 180 Grad zu wenden, sodaß es tangential in den Innenkanten der Wen= destromarbeitsschaufeln des nächsten Schaufelkranzes einströmen kann. Um diese Tangentialüberströmmöglichkeit zu gewährleisten, erfolgt die Allgemeinströmung der Strömmasse sowohl bei der Wende= stromkreiselpumpe und dem -Exzauster als auch bei der Wendestrom= turbine von innen nach aussen. Dabei strömt das einzelne Masseteil= chen in einer stark gewundenen Schlangenlinie durch die Wendestrom= schaufeln bis es den äußersten Arbeitsschaufelkranz in tangentia= ler Richtung verläßt. Je schneller die Arbeitsschaufelkränze rotie= ren, desto mehr wird diese Schlangenlinie in deren Drehrichtung versetzt.
- Ersetzt man die feststehenden Leitschaufelkränze durch gegenläufi= ge Schaufelkränze, was sich technisch machen läßt, dann werden auch deren Wendestromschaufeln zu Arbeitsschaufeln. In diesem Falle beschleubigt in der Wendestromkreiselpumpe jeder Schaufelkranz das Beschleunigungsgut, und in der Wendestromturbine arbeitet jeder Schaufelkranz, wobei die Geschwindigkeit des Treibgutes um su mehr und schneller angebremst wird. Durch die sich gegenrotierenden Schaufelkränze wird die sich von innen nach aussen schlängelnde Strömungslinie nicht mehr seitlich versetzt.
- Die Wendestromschaufelturbine- (erst dann die"SeitwendestromturL bine als Schnell-läufer mit Schaufelturbulator).
- Seitwendestromturbine als Schnell-läufer mit Schaufelturbulator.
- Für mit Flüssigkeiten betriebene Turbinen genügt ein Schaufeltur= bulator, der sowohl in der Zyklonkammer (durch Rotationsdruck) als auch in der Antizyklonkammer bzw. in zwei -gammern (durch Rück= stoßdruck) angetrieben wird. Die Kammern haben Flachdosenform.
- Zyklonkammern in Verbindung mit Wasserturbinen sind nichts Neues.
- Kaplan beschrieb in seinem Buch Raplanturbinen eine solche.
- Allerdings benützt er Propellerschrauben in der Art der Schiffs= schrauben mit verstellbarem Einstellwinkel und nur eine Abflußöff= nung.
- In der einseitig betriebenen Seitwendestromturbine ist eine Wand der Zyklonkammer, in der das Treibwasser oder das Treibgas in einer Wirbelströmung nach innen beschleunigt wird, innen mit einer über= strömöffnung versehen, in der zwischen den Schaufeln des Schaufel= turbulators das Strömgut in die Antizyklonkammer überströmen kann.
- Beidseitig betriebene Seitwendestromturbinen haben den einseitig betriebenen gegenüber den Vorteil, daß sie über zwei Überströmöff= nungen die doppelte Menge an Treibgut verarbeiten können, denn der Turbulator reicht durch beide Offnungen. Ausserdem ist diese Art von Antriebachsial völlig schubfrei. Darüberhinaus können die bei= den Antizyklonkammern als Sogkammern (bei der einseitig betriebe= nen Turbine auch die eine) ausgebildet sein, wodurch die Leistung noch gesteigert würde. Seitwendestromwasserturbinen können unter der Wasseroberfläche arbeiten, wobei eine glatte, ebene und feste Bodenfläche als untere Aussenwandung der unteren Antizoklonkammer genutzt werden kann.
- Den beidseitig betriebenen Turbinen können auf der gleichen Arbeits= welle noch mehrere einseitig betriebene Turbinen angeschlossen sein, und zwar auf beiden Seiten mit gleicher Anzahl. Alle sich nicht drehenden Teile sind mit dem Turbinengehäuse fest verbunden.
- Dieses sind die Zwischenwände mit den Durchströmöffnungen, die Leitschaufeln und die Lagerungen. Mit der Arbeitswelle sind fest verbunden: die Schaufelturbulatoren und die sie voneinander trennenden kreisrunden (mitritoerenden) Zwischenwandscheiben. Ihre Grösse soll bemessen sein, daß die Strömmasse um die Aussenkante von der Antizyklonkammer in die nächste Zyklonkammer noch unbehii dert strömen kann, Aussen, auf der Höhe der Scheibenaussenkante sind am Gehäuse oder an der Kammerwand Leitschaufeln angebracht, die die Aufgabe haben, das Strömgut in einen zyklonaren Wirbel einzuleiten. Die Seitwnndestrom-Mehrstufenturbinen für Dampf und Gas mit grösserem Druckgefälle genutzt werden. Als Windturbine (Schnell-läufer) ist die beidseitig betriebene Seitwendestromturbine bestens geeignet.
- Die Wendestromschaufelturbine Die Anordnung der Arbeitsschaufelkränze und die der Leitschaufelkränze ist die gleiche, wie bei der Wendestromkreiselpunpe. Auch die Vorwirbelung der Strömmasse und die Einströmrichtung in den innersten Arbeitsschaufelkranz ist gleich. Durch die grosse Ge schwindigkeit der in der Innenkante der Wendestromschaufeln tange tialen Einströmung der Treibmasse entsteht in den von der Treib masse angetriebenen Wendestromschaufeln der besagte Geschwindig= keitsänderungseffekt, der sich im Verlangsamungseffekt in den We: destromschaufeln als Treibkraft auswirkt. In den Wendstrosschau= feln wird einzig und allein nur die kinetische Energie der schne len Strömmasse in Arbeitskraft angesetzt. Der Druck spielt dabekeine Rolle, auch das Druckgefälle innerhalb der Durchlaufstreck durch die Schaufeln nicht. Aus diesem Grunde ist es angebracht, das Treibgut, wenn es sich durch den Verlangsamungseffekt bis ab die Geschwindigkeit des äussersten Arbeitsschaufelkranzes verlag samt hat, im Druckgefälle in weiteren Zyklonkammern erheut zu be schleunigen, um weitere auf der gleichen Turbinenwelle arbeitend Wendestromschaufelräder anzutreiben. Wie groß z.B. bei Dampftuft nen die Druckgefällstufen, und ob sie im Hochdruckbereich und im Niederdruckbereich gleichgroß sein sollen, ist Sache der Erpro= bung, denn hiervon hängt die Grösse des Wirkungsgrades ab, die hierdurch erheblich gesteigert werden soll, gegenüber den herkö= lichen Dampfturbinen. Auf einundderselben Turbinenwelle können kombinationsweise im Druckgefälle unter jeweiliger Vorschaltung bzw. Zwischenschaltung einer Zyklonkammer Wendeßtromschaufelrädç und Seitwendestromturbulatore als Antriebselemente montiert seii Als Endstufe sind letztere den ersten vorzuziehen, weil der Sog der Kondensationskammer durch den Turbulator oder besser zwisch dessen Schaufel hindurch, trotz Gegenströmung, sich auswirken k Dieser Sogbereich erbringt in den herkömmlichen modernen Dampft binen durch die Beschleunigung der Treibmassen nahezu die Hälfte der Turbinengesamtleistung. Solches zeigt logischerweise, daß ei Erhöhung der Gesamtgeschwindigkeit der Treibmasse bei der Turbi= nendurchströmung eine Leistungssteigerung und somit eine Erhöhun des Wirkungsgrades erbringt.Wende- oder Teilwendestromschaufeln als Ölschürfhobel zum Abheben und Hochbringen der schwimmenden Öl schicht bei Ölpest.
- Der Ölschürfhobel ist so geformt, daß bei genügender Eigengeschw digkeit das an der Unterkante einströmende Schwimmöl durch die T heit seiner Masse an der Innenrundung der Schaufel störungsfrei hochgleiten kann. Die untere Hälfte der Ölschürfschaufel hat eint Teilkreisform, wodurch bei Betrieb das Schwimmöl gezwungen wird hochzugleiten, wogegen die obere Hälfte zweckbestimmend zum Sam= meln oder zum Ableiten des Oles geformt ist. So kann der Quer= schnitt dieser Schaufel die Form einer arabischen Neun haben, die im Kringel wegen des Öleinflusses nicht ganz geschlossen ist. Der Kringel selbst dient als Sammel- oder Ableitkandel. Auch kann die Schaufel eine S-Form haben, wobei die untere Hälfte als Bogenstück nicht über die Senkrechte geht und die obere Hälfte mit einer Art Haube überdacht ist, daß das Öl abgefangen und nach hinten abgelei= tet wird.
- Der Anspruch auf die Ölschürfschaufel als Teilkreisschaufel bleibt auf das Hochbringen des Schürföles begrenzt.
- Vor- und Nachteile der Neuerungen.
- Durch die Nutzung des Arbeitsschaufeldurchströmverfahrens in Wen= destromschaufeln wird insbesondere in Dampfturbinen der Wirkungs= grad erheblich erhöht, was eine Einsparung im Energieeinsatz mit sich bringt. Ausserdem verhindern die in den Turbinen vorgestuften Zyklonenkammern den gefürchteten Wasserschlag auf die Turbinenschau feln, wodurch eine Uberhitzung des Wasserdampfes nicht mehr erfor= derlich wird. Auch die restlichen Neuerungen lassen,ausser einem, keine Nachteile erkennen. Der einzige Nachteil Iet der, daß in den Turbinen, Kreiselpumpen und Exzaustern neuer Art durch das Vor- und Zwischenschakten der Zyklonkammern mehr Raum erforderlich ist, was bei stationärem Betrieb unwesentlich sein dürfte.
- Bedarf und öffentliches Interesse Für technische Neuerungen mit verbessertem Wirkungsgrad besteht immer Bedarf und liegt im öffentlichen Interesse. Das gleiche gilt im Sinne des Umweltschutzes auch für die Rückgewinnung des Öles bei Ölpest in Gewässern.
Claims (8)
- Patentansprüche 1. Schaufeldurchströmverfahren und Schaufelformgebungen zur Steigerung des Wirkungsgrades durch Nutzung des Wendestrom-Geschwindigkeitsänderungseffektes in Wendestromschaufeln und der damit verbundenen Energieumsätze in Wendestromkreisel= pumpen und =Exzaustern mit extrem schnellem Ausstoß, - auch als Strahltriebwerk nutzbar, und in Wendestrom= oder Seitwen= destromturbinen, wobei zur weiteren Steigerung des Wirkungs= grades noch vor Eintritt in die Arbeitsschaufeln oder zwischen= gestuft das Strömgut insbesondere in vorgelagerten oder in zwischengestuften Zyklonkammern wie in einem Trichterwirbel derart beschleunigt wird, daß es mit größtmöglicher Rotations= geschwindigkeit tangential an den Kanten in und durch die Wen= destromschaufeln strömt. Die Gesamtschaufeldurchitrömung er= folgt radial von innen nach aussen. Auch Nutzung der Schaufeln zum Abhobeln und Hochbringen der Schwimmölschicht bei Ölpest dadurch gekennzeichnet, daß die Wendestromschaufeln so geformt sind, daß die schnelle Durchströmmasse gezwungen wird, von der Einströmkante bis zur Ausströmkante in der Schaufel eine Exakte Halbkreiswendeströ= mung zu vollziehen. Die auf einem Schaufelrad befestigten Wen stromschaufeln zeigen mit ihren Schaufelöffnungen alle in die gleiche Drehrichtung und sind in Schaufelkränzen so dicht be= spickt, daß die einzelne Schaufel nicht voll schaufeln kann, was das gewünschte dosierte Durchströmverfahren mit Rückwir= kung auf die Schaufelleistung gewährleistet. In die Lücken zwischen den Arbeitsschaufelkränzen sind feststehende Leit= schaufelkränze eingepaßt, die ebenfalls mit Wendestromschau= feln dicht bespickt sind, deren Schaufel öffnungen in Kreisrich tung denen der Arbeitsschaufelkränze entgegen stehen. Ein- und Ausströmung des Strömgutes erfolgt sowohl in der einzelnen Wen= destromschaufel als auch im gesamten Schaufelbereich aus ind in tangentialer Richtung. Die allgemeine Strömungsrichtung des Strömgutes geht im Schaufelbereich radial von innen nach außen.Durch Leitschaufeln oder durch gerichtete Einströmung in die Zyklonkammer wird das Wirbelgut so in die Rotationsrichtung eingeleitet, daß es nach Beschleunigung und Uberströmung in den Schaufel raum tangential in die Innenkanten der Schaufeln des innersten Arbeitsschaufelkranzes oder in die Seitwende= stromschaufeln einströmen kann. Das gilt für WendestromkXrei= selpumpen, =2xzauster, =Turbinen und Seitwendestromturbinen.
- 2. Schaufelformgebungen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß Halbkreisschaufeln als Wendestromschaufeln die Form von dünnwandigen Halbröhrenstücken haben, deren geradlinige gan= ten von aussen so angeschärft sind, daß die Innenrundung voll erhalten bleibt. Oder daß Wendestromschaufeln als Halbkugel= schalen oder ähnlich geformt sind, daß Wasser diese wandungs= frei durchströmen kann. Fommässige Abwandlungen sind auf die Wendeströmung in den Schaufeln begrenzt.
- Oder da3 Halbkreis-oder Teilkreisschaufeln mit einer ihren geraden Längskanten, und alle mit ihren Schaufelöffnungen in gleiche Drehrichtung zeigend, mit der Turbinenwelle oder mit einer trommelartigen Erweiterung derselben fest verbunden sind, sodaß sie gemeinsam einen Schaufelturbulator bilden. Da der Turbulatorkern eine Schaufeldurchströmung in Rotationsrichtung versperrt, wird die Strömmasse gezwungen, zwischen den Schaufeln seitwärts auszuweichen um wieder aus den Schaufeln rückströmende weise ausströmen zu können. Somit erfolgt zwischen diesen Schau= feln eine Seitwendeströmung.
- Oder daß Schwimmgutschürfschaufeln wenigstens in ihrer unteren Hälfte teilkreisförmig so geformt sind, daß sie bei genügender Geschwindigkeit und geringer 8chürftiefe die Schwimmschicht ab= hobelt und diese Kraft ihrer Massenträgheit an der Innenrundung der Schaufel hochgleitet. Die Anspruchsbegrenzung zur Schwimm= gutschürfschaufel erstreckt sich auf das Abheben und Hochbringen des Schwimmgutes.
- 5. Technische Nutzung des Wendestrom-Geschwindigkeitsänderungseffektes in Wendestromkreiselpumpen und -Exzaustern nach Anspruch 1.+; dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der herkömmlichen Schaufeln an den Schaufelrädern dicht bespickte Wendestromschaufelkränze derart befestigt sind, daß sie symetrisch um die Achse liegen, ihre Schaufelöffnungen alle in die gleiche Drehrichtung weisen und zwischen den einzel= nen Schaufelkränzen Lücken in starker Schaufelbreite frei blei er In diese Lücke sind feststehende Wendestromleitschaufelkränze eingepaßt, deren dichtstehende Schaufeln mit ihren Schaufelöffnur gen in Kreisrichtung denen der Arbeitsschaufeln entgegenstehen.Arbeits- und Leitschaufelkränze liegen in einer Ebene und beide Schaufeln brauchen formmässig nicht voneinander abzuweichen. Die Leitschaufelkränze befinden sich Jeweils zwischen zwei Arbeits schaufelkränzen, sodaß der innerste und der äussere Kranz ein Ar. beitswendestromschaufelkranz ist. Die Pumpströmung im Schaufelbe reich geht von innen nach aussen. Ein- und Ausströmung erfolgt i tangentialer Richtung, wobei die Einströmrichtung (sowohl in den einzelnen Wendestromschaufeln, als auch im Gesamtschaufelbereich der Ausströmrichtung tangential entgegengesetzt verläuft.Wird der Wendestromkreiselpumpe oder dem -Exzauster eine Zyklon kammer vorgeschaltet, daß durch den Pumpsog die Pumpmasse in die Rotationsrichtung beschleunigt wird, in der sie nach dem Über= strömen in den Schaufelbereich dem innersten Schaufelkranz entb genrotier und in die Wendestromschaufeln kantennah einströmt, dann erhöht sich die Pumpleistung indem sich die Sinströmgeschw digkeit der Ausstoßgeschwindigkeit hinzu addiert. Durch die teW nische Nutzung des Geschwindigkeitsänderungseffektes in den Wend stromschaufeln als Beschleunigungseffekt wird die Ausstoßgeschw digkeit mehrfach schneller als die Geschwindigkeit des äusserste Arbeitsschaufelkranzes, wobei die Ausstoßmasse tangential den Schaufeln vorauseilt.Beim Exzauster erfolgt der Ausstoß aus der Schaufel ebene frei ur direkt, w$hrend bei der Kreiselpumpe die Ausstoßmasse in Raum un Leitung eingeengt, der Zweckbestimmung zugeführt wird. Dabei be= stimmt die Abbremsung der extrem beschleunigten Masse den Stau-Pumpdruck auf den einer herkömmlichen Kreiselpumpe ab, weil hier durch das Wendestromschaufeldurchströmverfahren unterbrochen wir 4. Direktnutzung der extrem schnellen Ausstoßmassen aus Wendestrom= kreiselpumpen und -Exzaustern als Rückstoßantrieb oder als star= kes Gebläse nach Anspruch 1., 2. und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem äussersten Arbeitsschaufelkranz kommende schnelle Ausstoßmasse in einem Düsenrosettensatz durch Strömungsbeugung und durch Ausstoßleitschaufeln aus ihrer Rotationsrichtung herau in Achsialrichtung nach hinten gerichtetwird, sodaß ein gleichgerichteter Rückstoßstrahl entsteht.Die einzelne Düsenrosette hat die Form einer bodenlosen Schale, deren kreisrunde Wandung aus der Bodenebene heraus in Düsenstrahl= richtung um 90 Grad teilkreisgebogen ist. Die Innenweite eines Rosettendüsensatzes ist für alle Rosetten gleich und ist der äus= seren Weite des äussersten Schaufelkranzes angepaßt. Die Rosetten im Satz sind in gleichen Grössenstufungen verschieden groß. Der Abstand von Rosettenwand zu Rosettenwand soll im Satz überall gleich groß sein. Zur Verminderung des Strömungswiderstandes sind die Rosetten am Innenrand angeschärft. Ihre Wandungen sind glatt und enden in Strahlrichtung in einer Ebene. Am Strömungsaustritt befinden sich Leitschaufelkränze, die die Aufgabe haben, die noch rotierende Strömungsmasse zu einem Gesamtstrahl gleichzurichten, und dadurch, daß sie auch mit den Gegenwandungen fest verbunden sind, den Düsenrosettensatz als Ganzes zusammenzuhalten. Die Hal terung des Düsenrosettensatzes am Schaufeltriebwerksgehäuse oder am zu treibenden Objekt ist an der grössten und äussersten Roset= tenwand angebracht. Erforderlichenfalls kann auch über die inner= ste und kleinste Rosette gehaltert werden.Im Strahlungskern, das heißt innerhalb der Ausstrahlung der klein= sten Düsenrosette herrscht keine Strahlungsströmung. Trotzdem nimmt die Gesamt strahlung an Strömungsgeschwindigkeit wegen der nach aussen grösser seienden Düsenrosetten nach aussen ab. Aus dieser Tatsache wirkt der Gesamtdüsenstrahl geräuscharm.
- 6. Technische Nutzung des Wendestrom-Geschwindigkeitsänderungseffek= tes im Verlangsamungseffekt zur Verbesserung des Wirkungsgrades in Wendestrom-Turbinen nach Anspruch 1., 2. und 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenantrieb ausschließlich mittels Wendestromschufeln erfolgt. Die Wendestromturbinen arbeiten im Prinzip im umgekehr= ten Sinne der Wendestromkreiselpumpen. Während in der Wendestrom= kreiselpumpe die Wendestromschaufeln der Treib- und Leitschaufeln mit ihren Schaufel öffnungen in Kreisrichtung gegeneinander getrie= ben werden, treibt die schnell strömende Treibmasse diese ausein= ander. Die Strömungsrichtung der Treibmttel geht im Schaufel reich von innen nach aussen. Auf dem Turbinenschaufelrad sind dicht bespickt Schaufelkränze angeordnet, in deren Zwischenabstände feststehende Leitschaufelkränze ragen. Damit wie bei der Wende= stromkreiselpumpe die Treibmasse in richtiger Richtung und mit hoher Geschwindigkeit in die Wendestromschaufeln des innersten Arbeitsschaufelkranzes einströmen kann, ist auch bei den Wende; stromturbinen jedem Schaufelrad eine Zyklonkammer(-il) vorgeschaltet. Im Turbinengehäuse kann durch mehrere Zyklonkammern im Druckgefälle (z,B. bei Dampf) die Treibmasse stufenweise erneut beschleunigt werden, womit auf der gleichen Turbinenwelle mehrere Wendestromschaufelräder betrieben werden können.Möglicherweise sind die Endstufenschaufelräder durch Seiten destromschaufelturbulatore zu ersetzen, weil durch diese hin= durch der Sog der Kondensationkammer(n) weiter in den Turbi= nenraum treibmassebeschleunigend wirken kann.
- 7. Gegenläufige Wendestromschaufelkränze zur technischen Nutzung des Wendestromschaufeleffektes in Wendestromkreiselpumpen unc -Turbinen nach Anspruch 1., 2., 3. und 6. dadurch gekennzeichnet, daß die sonst feststehende Leitschaufelkränze ohne deren Wen destromschaufelstellung zu verändern, den Arbeitsschaufelkrär zen entgegenrotieren. Mit der Gegenrotation werden alle Wende stromschaufeln zu Arbeitsschaufeln, was zugleich Leitschaufel überflüssig macht.
- 8. Seitwendestromturbine mit Seitwendestromturbulator als Schnel läufer zur Nutzung der Seitwendeströmung in Form von Rotatior schub- und Rückstoßkraft nach Anspruch 1., 2. und 6. dadurch gekennzeichnet, daß Halbkreis- oder Teilkreisschaufeln mit einer ihrer gerade wanten derart an der Turbinenwelle oder an einer trommelartigen Erweiterung derselben befestigt sind, daß ihre Schaufel= öffnungen alle in die gleiche Drehrichtung weisen. Dieser Sc1 felturbulator ist so lang, daß er bei einseitig wirkenden Tubinen durch eine Uberströmöffnung hindurch in der Zyklonkarn: und in der Antizyklonkammer rotiert. Bei beidseitig wirkende Turbinen befinden sich auf beiden Seiten der Zyklonkammer je eine Antizyklonkammer und auch äe eine Uberströmöffnung. Dur die beiden Überströmöffnungen hindurch rotiert der Schaufel bulator in seiner ganzen Länge in allen drei Kammern. Beide tig wirkende Turbinen arbeiten achsschubfrei und können durc die zwei Uberströmöffnungen die doppelte Menge Treibgut vera beiten wodurch auch die Turbinenleistung verdoppelt wird. Di ser beidseitig wirkenden Turbine können beidseitig mehrere e seitig wirkende Turbinenstufen angeschlossen werden. In diec Falle wird die Lange der Schaufelturbulatoren durch mitrotic rende Kammertrennscheiben begrenzt. Diese kreisrunde Kammertrennscheibe ist so groß zu halten, daß die Strömmasse zwisc deren Aussenkante und der runden Turbinenwandung gerade noch hindurchströmen kann. An diesem äusseren Strömungsdurchlaß sind entweder am Gehäuse oder an der feststehenden Wandung : der inneren Durchströmöffnung feststehende Leitschaufeln be= festigt, deren Zweck es ist, die strömende Treibmasse im Dr gefälle beim Eintritt in die Zyklonkammer richtungsmässig r in Rotation zu verwetzen.Jede angeschlossene einseitig betriebene Turbinenstufe erfor dert einen Schaufelturbulator. Diese Turbinenstufen bestehe aus Je einer Zyklonkammer und einer Antizyklonhammer, die vo einander durch die feststehende Zwischenwand mit Innendurch= strömöffnung getrennt sind. Somit sind die zwischen die Scha felturbulatoren eingezwängte Kammertrennscheiben zugleich ro tierende Turbinenstufentrennscheiben.Als Wasserturbine genügt eine einfache beidseitig wirkende Wendestromturbine mit nur einem Schaufelturbulator. Sie kann vorteilhaft unter dem Wasserspiegel betrieben werden.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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