DE4416560C2

DE4416560C2 - Strömungsmaschine, mit einem Rotor mit kegelstumpfförmigen Rotorlamellen

Info

Publication number: DE4416560C2
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: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2014-05-12
Also published as: DE4416560A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein um eine zentrische Rotorachse dreh barer, aus mehreren in einem vorbestimmten Abstand zu einander angeordneten Rotorlamellen bestehender Rotor untergebracht 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.

Aus der DE 41 29 762 A1 ist eine zyklonartige Schwimm vorrichtung bekannt, bei der durch eine kegelstumpfför mige Düse Flüssigkeit angesaugt wird.

Aus der DE-PS 7 29 533 ist eine Windturbine mit radialem Winddurchtritt und einer senkrechten, durchgehenden Drehachse bekannt, bei der eine erste Leitschaufelrei he innerhalb des Laufschaufelkranzes und eine zweite Leitschaufelreihe außerhalb des Leitschaufelkranzes an geordnet sind.

Aus der DE-PS 5 99 519 ist ein Zentrifugalreibungsgeblä se bekannt, dessen Läufer aus nebeneinander liegenden Scheiben besteht, wobei an einer Nabenscheibe durch axiale, nach der Nabe zu gelegene Träger Kreis ringscheiben befestigt sind, die zwischen der Welle bez. verlängerten Wellenachse und ihren Innenrändern einen völlig freien Einströmraum bilden.

Aus der DE-PS 3 21 628 ist eine Gebläse mit einem Schau felkranz, der aus quer zur Achslängsrichtung gestellten Ringscheiben gebildet wird, bekannt, bei dem die Ring platte an ihrem Außenrande in einer nach der Achsrich tung zur verlaufenden Kurve abgebogen sind.

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, wo bei der Abstand zwischen den einzelnen Rotorlammellen 0,8 mm bis 25 mm und der Lammellenwinkel zwischen 35° und 75° betragen.

Durch diese Maßnahmen wird eine Strömungsmaschine ge schaffen, bei der es sich gezeigt hat, daß schon gerin ge Strömungsgeschwindigkeien ausreichen, um den Rotor in eine Drehbewegung zu versetzen. Dabei hat sich ge zeigt, 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 ei nen 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 beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschreiben; es zeigt:

Fig. 1 die isometrische Darstellung einer Strö mungsmaschine, mit kegelstumpfförmigem Rotor, mit einem, mit Leitlamellen für das Strömungsmedium versehenen Gehäuse;

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

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

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung eines aus ei ner Vielzahl von kegelstumpfförmigen Ro torlamellen bestehenden Rotors für eine Strömungsmaschine nach Fig. 1;

Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Abstands halter für die kegelstumpfförmigen Ro torlamellen eines Rotors für eine Strö mungsmaschine nach Fig. 1;

Fig. 6 eine Strömungsmaschine nach Fig. 1, je doch mit einem Rotorantrieb, zur Erzeu gung einer Strömung;

Fig. 7 den Schnitt durch einen aus einer Viel zahl von kegelstumpfförmigen Rotorlamel len bestehenden Rotor;

Fig. 8 die Detaildarstellung eines aus einer Vielzahl von kegelstumpfförmigen Rotor lamellen bestehenden Rotors;

Fig. 9 die schematische Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit Windleitlamellen;

Fig. 10 die schematische Seitenansicht der Vor richtung aus Fig. 9 ohne Windleitlamel len.

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 Rotorach se 13 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 entlang einer virtuel len Achse 14 ein Drehring ausgebildet, auf den die Abstandhalterdorne 26 aufgestellt sind. Die ein zelnen kegelstumpfförmigen Rotorlamellen 16 sind durch abwechselnd mit diesen auf die Abstandshal terdorne 26 aufgesteckte Abstandshalter 15a auf Abstand 17 gehalten, wie dies auch die Fig. 9 zeigt. Die Rotorlamellen 16 sind dazu mit Bohrun gen 34 versehen, mit denen sie auf die Abstands halterdorne 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 sie in der Fig. 10 dargestellt sind.

Wie die Fig. 7 zeigt, können die Lamellenwinkel 19 auf der Oberseite 38 kleiner als die Lamellen winkel 19a an der Unterseite 39 einer Rotorlamelle 16 sein, vorzugsweise 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 Ströhmungsme 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 freigeben. Auf der Luvseite 32 sind die Leitla mellen 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 zen trisch wieder aus dem Rotor 12 aus. Dabei hat es sich gezeigt, daß der Druck des Strömungsmediums 33 um so geringer sein kann, je steiler die Lamel lenwinkel 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

15

a Abstandshalter, axial

16

Rotorlamellen

17, 17

a Abstand

18

Rotoröffnung, innen

18

a Rotoröffnung, außen

19, 19

a Lamellenwinkel

20, 20

a 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, 35

a Abschlußstück

36

Mutter

37

Abschrägung

38

Oberseite

39

Unterseite

Claims

1. Strömungsmaschine mit einem Gehäuse, in dem ein um eine zentrische Rotorachse drehbarer, aus mehreren in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeord neten, Rotorlamellen bestehender Rotor untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) des Rotors (12) kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei der Abstand (17) zwischen den einzelnen Rotorlammellen (16) 0,8 bis 25 mm und der Lammel lenwinkel zwischen 35° und 75° beträgt.

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 einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) mit Abstandshaltern (15, 15a) versehen und entlang einer gemeinsamen virtuellen Achse (14) drehbar in dem Gehäuse (11) angeordnet sind.

4. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 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 dem Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Eintrittsöffnung (27) eine Vielzahl von strömungsrichtungsabhängig in das Ge häuse (11) einschwenkbaren Leitlamellen (20) zuge ordnet sind.

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

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

8. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß dem Rotor (12) ein Rotor antrieb (22) zugeordnet ist.

9. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) ra dial innen einen größeren axialen Abstand. (17) und radial außen einen kleineren axialen Abstand (17a) zu einander aufweisen.

10. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Rotorlamellen (16) an ihren Oberseiten (38) einen kleineren Lamellenwinkel (19) und an ihren Unterseiten (39) einen größeren Lamellenwinkel (19a) aufweisen.