DE60022510T2 - Seitenkanalmaschine - Google Patents

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    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
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    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002Regenerative pumps

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den industriellen technischen Bereich und kann bei Pumpen, Kompressoren und Motoren angewendet werden.
  • Stand der Technik
  • Eine rotierende Wirbelmaschine ist bekannt, zum Beispiel US 532 8325 , die einen Stator und einen Rotor mit einer ringförmigen Arbeitsvertiefung umfasst, die Blätter und eine jeweils mit dem Stator und dem Rotor verbundene Trenneinrichtung umfasst, wobei die Arbeitsvertiefung mit einem Kanal zur Zuführung des Betriebsmittels zu dem Rotor und einem Kanal zur Abführung des Betriebsmittels verbunden ist. Ihre Abschnittsbreite ist gleich einer Differenz von maximalen und minimalen Radien der Arbeitsvertiefung, die dementsprechend als Abstand zwischen der Achse und dem am weitesten liegenden Punkt der Arbeitsvertiefung und als Abstand von der Achse zu dem nahesten Punkt ermittelt wird (siehe veröffentliche Anmeldung Nr. WO98/46886, cl. FOID 9/02, FOAD 5/00, 1198).
  • Ein Nachteil der genannten Maschine ist eine niedrige Leistung auf Grund beträchtlicher volumetrischer und hydraulischer Verluste, die durch Lecken aus der Arbeitsvertiefung durch Spalten zwischen dem Rotor und dem Stator verursacht werden, des Transfers vom Betriebsmittel von dem Hochdruckabschnitt zu dem Tiefdruckabschnitt durch die Arbeitsvertiefung, einer niedrigen Intensität der Wirbelbildung am Eingang der Arbeitsvertiefung und hydraulischer Verluste der Wirbelströmung in die Arbeitsvertiefung.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mittel zur Erhöhung der Maschinenleistungsfähigkeit auf Kosten der Verminderung der volumetrischen und hydraulischen Gesamtverluste durch Optimierung des Verhältnisses von dem maximalen Radius zu der Breite des Arbeitsvertiefungsabschnittes mit Auswirkung Auswirkung auf die Werte der Verluste aus der Arbeitsvertiefung durch Spalte zwischen dem Rotor und dem Stator, des Transfers vom Betriebsmittel von der Hochdruckabschnitt zu dem Tiefdruckabschnitt durch die Arbeitsvertiefung, der niedrigen Intensität der Wirbelbildung am Eingang der Arbeitsvertiefung und hydraulischer Verluste der Wirbelströmung in die Arbeitsvertiefung zu schaffen.
  • Dieses Ziel ist dadurch erreicht, dass erfindungsgemäß in der rotierenden Wirbelmaschine, die den Stator und den Rotor mit einer ringförmigen Arbeitsvertiefung, Blätter und eine jeweils mit dem Stator und dem Rotor entsprechend verbundene Trenneinrichtung umfasst, wobei die Arbeitsvertiefung mit einem Kanal zur Zuführung des Betriebsmittels zu dem Rotor und einem Kanal zur Abführung des Betriebsmittels verbunden ist und ihre Abschnittsbreite einer Differenz von maximalen und minimalen Radien der Arbeitsvertiefung gleich ist, die dementsprechend als Abstand zwischen der Achse und dem am weitesten liegenden Punkt der Arbeitsvertiefung und als Abstand von der Achse zu dem nahesten Punkt ermittelt wird, ein Verhältnis von dem maximalen Radius der Arbeitsvertiefung zu ihrer Abschnittsbreite zwischen mindestens 4,5 und höchstens 9,5 liegt.
  • Zusätzlich ist es zweckmäßig, dass ein Winkel zur Einstellung der Blätter im Bereich von 0° bis 26° liegt, und dass jedes Blatt eine dem Rotor entgegengesetzte Frontkante mit einem im Bereich von 20° bis 70° liegenden Richtungswinkel (α) besitzt. Eine Summe der Blattwinkeleinstellungen und der Richtung der Frontkante sollte weder unter 22° noch über 94° liegen.
  • Dies hat zur Folge die Erhöhung der Betriebsleistung der Maschine auf Kosten der Reduzierung der hydraulischen Verluste der Wirbelströmung des Betriebsfluidums in der Arbeitsvertiefung und der Reduzierung des Transfers des Betriebsfluidums von dem Hochdrucksabschnitt der Hochdruckarbeitsvertiefung ausgehend durch einen Spalt zwischen den Blättern und der Trenneinrichtung und durch die Arbeitsvertiefung, wobei dafür gesorgt wird, dass Werte des Frontkantenrichtungswinkels und Blatteinstellungswinkels gleichzeitig annähernd ihren Grenzwerten entsprechen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 stellt einen Meridianabschnitt der rotierenden Wirbelmaschine mit in einer Ebene angeordneten Blättern dar.
  • 2 stellt den Seitenabschnitt der in 1 in der Ebene A-A dargestellten Maschine dar.
  • 3 stellt einen Abschnitt der auf 1 dargestellten Maschine in Ebene S-S (vergrößert) dar.
  • 4 stellt einen Meridianabschnitt einer alternativen Ausführung einer rotierenden Wirbelmaschine mit Frontkanten von an der zylindrischen Oberfläche angeordneten Blättern dar.
  • 5 stellt einen Abschnitt der auf 4 dargestellten Maschine in Ebene B-B dar.
  • 6 stellt einen Abschnitt der auf 5 dargestellten Maschine mit zylindrischer Ebene T-T (vergrößert) dar.
  • 7 stellt einen Seitenabschnitt eines auf 3 und 6 dargestellten Blattes dar, wobei die Ebene E-E durch das Zentrum dessen Frontkante, senkrecht zu dessen Meridianebene und der die Ende der Bordkante verbindenden Sehne verläuft
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die rotierende Wirbelmaschine besteht aus einem Stator 1 und einem Rotor 2 mit einer zwischen den letzteren liegenden ringförmigen Arbeitsvertiefung 3. Die Umrisse der Arbeitsvertiefung (in der Ebene senkrecht zu der Maschinenachse) und der Umriss des Arbeitsvertiefungsabschnitts (in der Meridianebene, die durch die Längsachse der Maschinenebene verläuft) können rundförmig oder mit unbedeutenden Abweichungen der Rundform (oval) ausgebildet sein. Die Arbeitsvertiefung umfasst Blätter 4 und eine Trennvorrichtung 5, die dementsprechend mit dem Stator 1 und dem Rotor 2 verbunden sind.
  • Die Arbeitsvertiefung steht mit einem im Rotor angeordneten Kanal 6 zur Zuführung des Betriebsfluidums und mit einem Kanal 7 zur Evakuierung des Betriebsfluidums in Strömungsverbindung.
  • Der maximale Radius (R) der Arbeitsvertiefung ist einem Abstand von der Maschinenachse zu dem am weitesten entfernten Punkt der Arbeitsvertiefung gleich; Der minimale Radius (r) ist einem Abstand von der Maschinenachse zu dem am nahesten liegenden Punkt der Arbeitsvertiefung gleich; die Breite (h) der Arbeitsvertiefung entspricht der Differenz (R-r) der minimalen und minimalen Radien.
  • Das Verhältnis (R/h) des maximalen Radius der Arbeitsvertiefung zu deren Abschnittsbreite liegt zwischen 4,5 und 9,5 (9,5 ≥ R/h ≥ 4,5) Jedes Blatt 4 (siehe 6 und 7) weist eine Frontkante 8 auf, die dem Rotor 2 gegenübersteht und an dem Kreuzpunkt der Oberfläche 9 des Blattes 4 und der Mittensekante der Fläche 10 des Blattes 4 angeordnet ist. Die Sekantenmittenfläche 10 des Blattes 4 ist eine Fläche, die in zwei Teilen einen Abstand zwischen den konkaven und den konvexen Abschnitten der Blattflächen, welche Abschnitte im Hinblick auf die Normale zu diesen Flächen gemessen wurden. Die Mittelsekante 10 des Blattes 4 kann als geometrische Stelle von Zentren von Sphären ausgebildet sein, die sich zwischen den ermittelten Teilen der Blattfläche befinden. Der Winkel α der Blattfrontkantenrichtung, das heißt der Winkel zwischen der Meridianebene 11 durch das Zentrum 12 der Frontkante 8 und der Tangentenlinie 13 zu der Mittellinie 14 des Seitenabschnittes des Blattes 4 an dem Überschneidungspunkt der Mittellinie 14 mit der Frontkante 8 (Im Zentrum 12) liegt zwischen 20° und 70°. Die Mittellinie des Seitenabschnittes ist die Linie, die die Sekantenmittelfläche 10 des Blattes 4 und die Ebene, die durch das Zentrum 12 verläuft, senkrecht zu der Meridianebene 11 und der die entgegengesetzten Ende der Frontkante 8 verbindenden Sehne 15 verläuft. Der Blatteinstellungswinkel β, das heißt der Winkel zwischen der Sehne 15 und der Meridianebene 11, die durch das Zentrum 12 der Frontkante 8 verläuft, liegt zwischen 0° und 26°. Eine Summe der Winkel α und β soll von 22° bis 94° liegen (22° < α + β < 94°).
  • Im Motorbetrieb der rotierenden Wirbelmaschine wird der Betriebsfluidumsstrom durch den Kanal 6 der Arbeitsvertiefung 3 zugeführt, wobei er eine Kreisform unter der Wirkung der rundförmigen Abschnitte der Fläche des Stators und Rotors und der Blättern annimmt, was eine freie Strömung über die Arbeitsfläche zu dem Kanal 7 ausschließt. Infolgedessen steht die Trennvorrichtung 5 unter der Wirkung des Betriebsfluidumsdifferenzdruckes und der Rotor 2, mit welchem die Trennvorrichtung verbunden ist, führte eine umlaufende Bewegung aus, die an der Maschinenwelle ausgeübt wird.
  • Im Pumpen- oder Kompressorbetrieb der Maschine mit Drehung des Rotors 2 nimmt das Betriebsfluidum unter der Wirkung der Trennvorrichtung 5, der Blätter 4 und der rundförmigen Abschnitte der Fläche des Stators und des Rotors die wirbelförmige Bewegung an. Eine derartige Bewegung des Betriebsfluidums verhindert dessen freie Strömung über die Arbeitsvertiefung in Drehrichtung des Rotors vom Kanal 6 zum Kanal 7. Demzufolge ist der wirbelförmige Strom des Betriebsfluidums durch die Trennvorrichtung zu dem Kanal 7 zugeführt und durch den Kanal 6 ist eine neue Menge an Betriebsfluidum in die Arbeitsvertiefung angesaugt.
  • Die Veränderung eines Verhältnisses (R/h) des maximalen Radius der Arbeitsvertiefung der Maschine zu deren Abschnittsbreite, zum Beispiel im Sinne einer Erhöhung ist mit einer Erhöhung des maximalen Radius der Arbeitsvertiefung (vorausgesetzt, dass die Charakteristik des Maschinenverbrauch konstant aufrechterhalten wird) verknüpft und resultiert einerseits aus der Leckerhöhung aus der Arbeitsvertiefung der Spalten zwischen dem Rotor und dem Stator zum Gunsten der Erhöhung der Zone des Durchlassabschnittes des Spaltes zwischen dem Rotor und dem Stator, und andererseits hat eine Reduzierung der Lecken des Betriebsfluidums aus dem Hochdruckabschnitt zu dem Tiefdruckabschnitt über die Arbeitsvertiefung auf Kosten der Erhöhung der Arbeitsvertiefungslänge zur Folge. Zusätzlich hat die Erhöhung von R eine Erhöhung der zentrifugalen Beschleunigung zur Folge, die durch den Rotor an dem Betriebsfluidum angebracht ist, was in einer intensiveren Wirbelbildung am Einlass des Betriebsfluidums zu der Arbeitsvertiefung resultiert und schließlich eine Reduzierung des Betriebsfluidumstransfers über die Arbeitsvertiefung zur Folge hat. Experimentale Daten haben erwiesen, dass die Erreichung von 9,5 ≥ R/h ≥ 4,5 im Hinblick auf die genannten Merkmale sowie auch auf die hydraulischen Verluste des Wirbelstroms auf Kosten der Reibung des Betriebsfluidums an den Blättern, dem Rotor und dem Stator optimal ist.

Claims (2)

  1. Rotierende Wirbelmaschine umfassend einen Stator (1) und einen Rotor (2) mit einer ringförmigen Arbeitsvertiefung (3), die Blätter (4) und eine jeweils mit dem Stator (1) und dem Rotor (2) verbundene Trenneinrichtung umfasst, wobei die Arbeitsvertiefung (3) zu einem Kanal (6) zur Zuführung des Betriebsmittels zu dem Rotor und einem Kanal (7) zur Abführung des Betriebsmittels verbunden ist, wobei ihre Abschnittsbreite (h) einer Differenz von maximalen und minimalen Radien (r) der Arbeitsvertiefung (3) gleich ist, die dementsprechend als einen Abstand zwischen der Achse und dem am weitesten liegenden Punkt der Arbeitsvertiefung (3) und als Abstand von der Achse zu dem nahesten Punkt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von dem maximalen Radius der Arbeitsvertiefung zu ihrer Abschnittsbreite zwischen mindestens 4,5 und höchstens 9,5 liegt.
  2. Rotierende Wirbelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel zur Einstellung der Blätter im Bereich von 0° bis 26° liegt, und dass jedes Blatt eine dem Rotor entgegengesetzte Frontkante mit einem im Bereich von 20° bis 70° liegenden Richtungswinkel (α) besitzt, wobei die Summe der Blattwinkeleinstellungen und der Richtung der Frontkante weder unter 22° noch über 94° liegen sollte.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2042499A (en) * 1933-09-15 1936-06-02 Roots Connersville Blower Corp Rotary pump
US3685287A (en) * 1970-12-08 1972-08-22 Mcculloch Corp Re-entry type integrated gas turbine engine and method of operation
DE3822267A1 (de) * 1988-03-06 1989-12-07 Webasto Ag Fahrzeugtechnik Ringkanalgeblaese
SU1697596A3 (ru) * 1989-12-27 1991-12-07 В.Д.Анохин, А.Ф Винокуров, Ю.В.Гусев, С.Ю.Ермаков и А.И.Лепеха Статор вихревой машины
DE4020521A1 (de) * 1990-06-28 1992-01-02 Bosch Gmbh Robert Peripheralpumpe, insbesondere zum foerdern von kraftstoff aus einem vorratstank zur brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges
RU2121608C1 (ru) * 1997-04-11 1998-11-10 Анохин Владимир Дмитриевич Роторно-вихревая машина

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