DE4416560A1

DE4416560A1 - Strömungsmaschine, mit einem Rotor mit kegelstumpfförmigen Rotorlamellen

Info

Publication number: DE4416560A1
Application number: DE4416560A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hauschildt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2014-05-12
Also published as: DE4416560C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein um eine zentrische Rotorachse dreh barer, aus einer Vielzahl von in einem vorbestimmten vertikalen Abstand zueinander angeordneten Rotorlamel len bestehender Rotor angeordnet ist.

Derartige Strömungsmaschinen sind beispielsweise aus der US-PS 1,061,142 als sogenannte Tesla Turbinen be kannt. Die dabei verwendeten Lamellen sind flache Scheiben, die in eine Drehbewegung versetzt werden, wenn sie einer seitlichen Strömung, insbesondere einer Luftströmung ausgesetzt werden. Je nach Viskosität und den damit verbundenen Adhäsionskräften des jeweiligen strömenden Mediums kann der Abstand zwischen den ein zelnen Lamellen unterschiedlich sein. Problematisch ist es dabei jedoch, daß der Rotor erst bei einer relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit in eine Drehbewegung versetzt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strö mungsmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaf fen, die auch bei geringen Luftbewegungen anspricht und einen höheren Wirkungsgrad erzielt.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Rotorlamel len des Rotors kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Durch diese Maßnahmen wird eine Strömungsmaschine ge schaffen, bei der es sich gezeigt hat, daß schon ge ringe Strömungsgeschwindigkeiten ausreichen, um den Ro tor in eine Drehbewegung zu versetzen. Dabei hat sich gezeigt, daß der Winddruck um so geringer sein kann, je steiler die Lamellenwinkel sind.

Die Abstände von Lamelle zu Lamelle sind dabei in Ab hängigkeit von ihrer Mantelfläche variierbar, wobei der Abstand um so geringer sein kann, je geringer die Man telflächenhöhe ist. Es ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Rotorlamellen radial in nen einen größeren axialen Abstand und radial außen einen kleineren axialen Abstand zu einander aufweisen, wobei es dazu vorgesehen ist, daß die Rotorlamellen an ihren Oberseiten einen kleineren Lamellenwinkel und an ihren Unterseiten einen größeren Lamellenwinkel aufwei sen.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den übrigen Un teransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist anhand ei nes Ausführungsbeispieles in der bei liegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschreiben; es zeigt:

Fig. 1 die isometrische Darstellung einer Strömungsmaschine, mit kegelstumpfför migem Rotor, mit einem, mit Leitlamel len für das Strömungsmedium versehenen Gehäuse;

Fig. 2 den Schnitt II-II durch eine Strömungsmaschine nach Fig. 1;

Fig. 3 die Draufsicht auf ein Gehäuse ei ner Strömungsmaschine nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung eines aus einer Vielzahl von kegelstumpfför migen Rotorlamellen bestehenden Rotors für eine Strömungsmaschine nach der Fig. 1;

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Ab standshalter für die kegelstumpfförmi gen Rotorlamellen eines Rotors für eine Strömungsmaschine nach der Fig. 1;

Fig. 6 eine Strömungsmaschine nach der Fig. 1, jedoch mit einem Rotorantrieb, zur Erzeugung einer Strömung;

Fig. 7 den Schnitt durch einen aus einer Vielzahl von kegelstumpfförmigen Rotor lamellen bestehenden Rotor;

Fig. 8 die Detaildarstellung eines aus ei ner Vielzahl von kegelstumpfförmigen Rotorlamellen bestehenden Rotors.

Die in der Fig. 1 dargestellte Strömungsmaschine 10 besteht im wesentlichen aus einem zylinderför migen Gehäuse 11, in dem ein Rotor 12 drehbar an geordnet ist. Das Gehäuse 11 ist mit einem Gehäu seboden 25 versehen, in dem ein Generator 24 ange ordnet ist. Als Strömungsmedium ist beispielsweise Wind oder fließendes Wasser geeignet.

Der Generator 24 ist an den Rotor 12 gekoppelt und mit elektrischen Leitungen 30 versehen. Bei einer Drehbewegung des Rotors 12 wird von dem Generator 24 ein elektrischer Strom erzeugt, der über die elektrischen Leitungen 30 einem Verbraucher zuge führt werden kann.

Im Bereich des Gehäusebodens 25 ist eine virtuelle Achse 14 drehbar angeordnet, die mit axialen Ab standshalterdornen 26 versehen ist, die den Rotor 12 tragen.

Der Rotor 12 besteht aus einer Vielzahl von kegel stumpfförmigen Rotorlamellen 16, die eine glatte Oberfläche 29 aufweisen und vorzugsweise aus Kunststoff bestehen. Sie werden, wie die Fig. 2 zeigt, von axialen Abstandshaltern 15a in einem vorbestimmten vertikalen Abstand 17 zu einander gehalten.

Wie die Fig. 4 zeigt, ist die virtuelle Achse 14 als ein Drehring ausgebildet, auf den die Abstand halterdorne 26 aufgestellt sind. Die einzelnen ke gelstumpfförmigen Rotorlamellen 16 sind durch ab wechselnd mit diesen auf die Abstandshalterdorne 26 aufgesteckte Abstandshalter 15a auf Abstand 17 gehalten. Die Rotorlamellen 16 sind dazu mit Boh rungen 34 versehen, mit denen sie auf die Ab standshalterdorne 26 aufgefädelt werden können.

Die unterste Rotorlamelle 16a ist mir einem unte ren, längeren Abschlußstück 35a in einem erforder lichen Abstand zu dem Drehring 14 gehalten. Die oberste Rotorlamelle 16b ist mit oberen Abschluß stücken 35 gehalten und durch auf die Abstandshal terdorne 26 aufschraubbare Muttern 36 fixiert.

Wie die Fig. 5 zeigt, sind die Abschlußstücke 35 und 35a mit Abschrägungen 37 versehen, die den La mellenwinkeln 19 entsprechen. Wie die Fig. 7 zeigt, können die Lamellenwinkel 19 auf der Ober seite 38 kleiner als die Lamellenwinkel 19a an der Unterseite 39 einer Rotorlamelle 16 sein, vorzugs weise weisen die Lamellenwinkel 19 bzw. 19a Größen von 35 bis 75° auf.

Der Rotor 12 ist um eine Rotorachse 13 drehbar, die an seiner inneren Rotoröffnung 18 von radialen Abstandshaltern 15 zentrisch in dem Gehäuse 11 ge halten ist. Der zentrischen, inneren Rotoröffnung 18 sind tangentiale, zwischen den einzelnen Rotor lamellen 16 verlaufende äußere Rotoröffnungen 18a zugeordnet, wie dies in der Fig. 8 dargestellt ist.

Wie die Fig. 3 zeigt, weist das Gehäuse 11 eine Vielzahl von Leitlamellen 20 für das Strömungsme dium 33 auf. Auf der Leeseite 31 sind die Leitla mellen 20 tangential nach innen in das Gehäuse 11 einschwenkbar, wobei sie eine Eintrittsöffnung 27 frei geben. Auf der Luvseite 32 sind die Leitlamellen 20 dabei geschlossen.

Das Strömungsmedium 33, beispielsweise Wind tritt tangential außen in die Eintrittsöffnungen 27a in den Rotor 12 ein und wird um ca. 90° umgelenkt. Durch die Adhäsionskräfte des Strömungsmediums 33 an den Oberflächen 29 der Rotorlamellen 16 wird der Rotor 12 in eine Drehbewegung 23 versetzt. Das Strömungsmedium 33 strömt dabei radial nach innen und tritt durch die inneren Rotoröffnung 18 zentrisch wieder aus dem Rotor 12 aus. Dabei hat es sich gezeigt, daß der Druck des Strö mungsmediums 33 um so geringer sein kann, je stei ler die Lamellenwinkel 19 sind.

In der Fig. 6 ist eine Strömungsmaschine darge stellt, die als Pumpe 21 arbeitet. Die Pumpe 21 ist mit einem Rotorantrieb 22 versehen, der den Rotor 12 in eine Drehbewegung versetzen kann; als zu förderndes Strömungsmedium ist hier beispiels weise an Wasser gedacht.

Das zu fördernde Strömungsmedium 33 wird durch die zentrische Eintrittsöffnung 27 angesaugt und beim Drehen des Rotors 12 in Drehrichtung 23 radial nach außen durch Abstände 17 zwischen den Rotorla mellen 16 geleitet. Dadurch wird eine Strömung in Richtung der Austrittsöffnung 28 erzeugt.

Sind die Rotorlamellen 16, wie die Fig. 7 zeigt, radial nach außen verstärkt ausgebildet, werden dadurch die Abstände 17 von innen nach außen klei ner. Dadurch verengen sich die Austrittsöffnungen 28 und das Strömungsmedium erhält eine zusätzliche Beschleunigung.

Bezugszeichenliste

10 Strömungsmaschine
11 Gehäuse
12 Rotor
13 Rotorachse
14 virtuelle Achse
15 Abstandshalter, radial
15a Abstandshalter, axial
16 Rotorlamellen
17, 17a Abstand
18 Rotoröffnung, innen
18a Rotoröffnung, außen
19, 19a Lamellenwinkel
20 Leitlamelle
21 Pumpe
22 Rotorantrieb
23 Drehrichtung
24′ Generator
25 Gehäuseboden
26 Abstandshalterdorn
27 Eintrittsöffnung
28 Austrittsöffnung
29 Oberfläche
30 elektrische Leitung
31 Leeseite
32 Luvseite
33 Strömung
34 Bohrung
35, 35a Abschlußstück
36 Mutter
37 Abschrägung
38 Oberseite
39 Unterseite

Claims

1. Strömungsmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein um eine zentrische Rotorachse drehbarer, aus einer Vielzahl von in einem vorbestimmten, vertikalen Ab stand zueinander angeordneten Rotorlamellen beste hender Rotor angeordnet ist, dadurch gekennzeich net, daß die Rotorlamellen (16) des Rotors (12) ke gelstumpfförmig ausgebildet sind.

2. Strömungsmaschine nach dem Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rotor (12) mit einer großen äußeren Rotoröffnung (18a) und einer kleineren zen trischen Rotoröffnung (18) versehen ist.

3. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) mit Abstandshaltern (15, 15a) auf einem in dem Ge häuse (11) drehbar angeordneten, gemeinsamen virtuellen Achse (14) in dem Gehäuse (11) gehalten sind.

4. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) eine tangentiale Eintrittsöffnung (27) und eine zentri sche Austrittsöffnung (28) für das Strömungsmedium aufweist.

5. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Eintrittsöffnung (27) eine Vielzahl von strömungsrichtungsabhängig in das Gehäuse (11) einschwenkbaren Leitlamellen (20) zugeordnet sind.

6. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (29) der Rotorlamellen (16) glatt ist.

7. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) aus einem leichten Kunststoff bestehen.

8. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Abstand (17) zwischen den einzelnen Rotorlamellen (16) 0,8 bis 25 mm be trägt.

9. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) einen Lamellenwinkel (19) von 35 bis 75° aufweisen.

10. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß dem Rotor (12) ein Rotor antrieb (22) zugeordnet ist.

11. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) radial innen einen größeren axialen Abstand (17) und radial außen einen kleineren axialen Abstand (17a) zu einander aufweisen.

12. Strömungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) an ihren Oberseiten (38) einen kleineren Lamellenwin kel (19) und an ihren Unterseiten (39) einen größe ren Lamellenwinkel (19a) aufweisen.