DE64092C - Maschine zur Erzeugung von Druck in Flüssigkeiten und Gasen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Maschine, welche zur Erzeugung von Druck in Flüssigkeiten und Gasen aus zwei. in einem mit Ein- und Ausflufsöffnungen versehenen Gehäuse sich drehenden und mit Durchlässen (Zellen) zum Durchströmen der Flüssigkeit versehenen Rädern derart zusammengesetzt ist, dafs das eine Rad der Flüssigkeit Drehgeschwindigkeit ertheilt und dafs darauf das zweite Rad die kinetische Energie der Flüssigkeit zum Theil oder ganz in Druckenergie umwandelt. Die beiden Räder können über einander oder neben einander oder so angeordnet sein, dafs das eine das andere umschliefst.

Die beregten Durchgänge (Zellen) für die Flüssigkeit in jedem Rade werden erhalten mittelst Theilung eines durch die Rotation einer Ebene von geeigneter Gestalt um die Radachse erzeugten Raumes durch Schaufeln oder Flügel; sie gleichen also denen in Turbinen, Gentrifugalpumpen oder Ventilatoren, brauchen aber nicht notwendigerweise gleiche Form mit diesen zu besitzen. Die Schaufeln desjenigen Rades, in welches die Flüssigkeit zuerst geleitet wird, erhalten solche Form, dafs der Flüssigkeit durch die Drehung dieses Rades, ähnlich wie in Centrifugalpumpen oder Ventilatoren eine allmälig anwachsende Drehgeschwindigkeit ertheilt wird. Bei ihrem Austritt aus diesem Rade wird die Flüssigkeit durch das zweite Rad aufgenommen, welches in entgegengesetzter Richtung rotirt und mit Schaufeln von solcher Gestaltung versehen ist, dafs die Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit wieder bis auf einen gewünschten Grad reducirt wird, was nach Ansicht des Erfinders die Erzeugung von entsprechendem Druck in der Flüssigkeit zur Folge hat.

Die Maschine soll insbesondere Verwendung finden als Pumpe zum Heben von Flüssigkeiten, als Gebläse und als Ventilator. Ihre Ausführbarkeit als Pumpe wurde durch angestellte Versuche nachgewiesen. Wenn man Flüssigkeit unter Druck mit umgekehrter Stromrichtung in die Maschine eintreten läfst, ohne Bewegung von aufsen in die Wellen der beiden Räder einzuleiten, so wird die Maschine zur Kraftmaschine.

Die Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen in einer Ausführungsform als Pumpe veranschaulicht.

Fig. ϊ zeigt die Oberansicht und Fig. 2 den Längsschnitt der Maschine, Fig. 3 die Ansicht der beiden Räder mit durchschnittenem Kranz. Fig. 4 und 5 sind Vorderansichten bezw. des ersten und zweiten Rades.

Die beiden Räder G und H sind in einem aus zwei Hälften A B zusammengesetzten und von der Grundplatte D getragenen Gehäuse eingeschlossen, in welches die Flüssigkeit durch die Oeffnung α vor dem Rade G eingeleitet wird; sie strömt hinter dem Rade H durch die Oeffnung b (an welche sich kein geschlossenes Sammelgehäuse anschliefst) wieder ab, so dafs ein beständiger Durchflufs stattfindet. Das ■ Rad G ist auf die durchgehende Welle E gekeilt, in welche Bewegung mittelst der Riemscheibe R eingeleitet wird. Die Welle E theilt ihre Bewegung vermittelst der Kegelräder NOM der lose . auf die Welle E gesteckten hohlen Welle F mit, welche das Rad H trägt, das

somit in einer der Drehrichtung von H entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Die Kegelräder MON können Zahnräder oder Reibräder sein. Die Welle E ist am inneren Ende in der Kammer A in der Pfanne K gelagert; das äufsere Ende hat sein Lager Q im Bock C, der zugleich auch die Achse P des Kegelrades O trägt. Die Welle F findet im Gehäusetheil B Lagerung in einem Futter L. Die Futter K und L und das Lager Q nehmen den Stofs der Kegelräder M N Und der Welle E auf.

Die Schaufeln beider Räder G und H sind an der Peripherie von einem Kranz g bezw. h umschlossen, der sich zur Verhinderung von Flüssigkeitsaustritt dicht an den mittleren Gehäusetheil anschliefst.

Die Schaufeln des ersten Rades G bilden Theile des Mantels von Kegeln, die ihre Spitze in ο haben; im dargestellten Beispiel (s. Fig. 3) ist der von ihren Achsen und der Achse XoY des Kegels a 0 a^l eingeschlossene Winkel annähernd 90 °.

Die Schaufeln des zweiten Rades H bilden Theile der Mäntel von Kegeln, deren Spitze ebenfalls in 0 liegt und welche unter einem Winkel von etwa 15 ° rechts von der senkrechten auf die Ebene c c¹ treffen.

Der Spitzenwinkel der Kegel, nach denen die Schaufeln des Rades G gebildet sind, ist etwa iio°, und der der Kegel, nach denen die "Schaufeln des Rades H gebildet sind, etwa 170⁰. Die in den Rädern G und H benutzten betreffenden Kegelmanteltheile, sind diejenigen, welche von der Ebene c c^l und bezüglich G vom Kegel α ο α¹ bezüglich H vom Kegel m ο m¹ abgeschnitten werden. Die Werthe der verschiedenen Winkel, sowie die in Betracht gezogenen Dimensionen können in Uebereinstimmung mit der auf der Maschine oder durch dieselbe zu verrichtenden Arbeit geändert werden. Die Durchströmfläche rings um die die Schaufeln tragenden Naben ist in beiden Rädern gleich.

Die Querschnittsform der Kränze bezw. g und h ist zweckmäfsig nicht, wie in Fig. 3, kreisförmig mit 0 als Mittelpunkt, sondern wie in Fig. 2. Die hier dargestellte Querschnittsform ist in folgender Weise erhalten: Vom Mittelpunkt 0 aus schlägt man von α α¹ nach c c¹ den Kreisbogen ρ q so, dafs ρ in der Mitte zwischen den Punkten r und t liegt. Dann nimmt man 0,7 von ρ r, trägt diese Entfernung von q nach oben und unten auf c ο auf und ■ verbindet nun r mit s durch einen Kreisbogen, dessen Mittelpunkt in der Linie c 0 liegt; in gleicher Weise verfährt man für tv.

Nach Ansicht des Erfinders ist die Wirkungsweise der Maschine folgende:

Die Flüssigkeit wird durch α in die Kammer A eingeleitet und strömt in der Pfeilrichtung Fig. 3 in das Rad G ein, welches, in der Pfeilrichtung Fig. 4 rotirend, der Flüssigkeit in Richtung seiner eigenen Drehung beschleunigte Drehgeschwindigkeit mittheilt. Die Flüssigkeit trifft mit grofser Geschwindigkeit auf das in entgegengesetzter Richtung sich drehende Rad H, und nun vermindern dessen Schaufeln allmälig die Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeit, indem sie dieselbe in die anfängliche Bewegungsrichtung zurücklenken. Die Folge dieser Einwirkungen ist eine Vermehrung des Druckes in der Flüssigkeit, wie sich aus folgender Betrachtung ergiebt:

Da die Flüssigkeit durch die Maschine fliefst, wobei das erste Rad nach Art einer Kreiselpumpe und das zweite nach Art eines Schraubenpropellers wirkt, und folglich die beiden Räder hinter einander und nicht zugleich auf dieselbe Masse Flüssigkeit wirken, so mufs sich die der letzteren durch das zweite Rad mitgetheilte Energie zu der ihr durch das erste Rad gegebenen addiren. Daher ist jede Möglichkeit todter Arbeit ausgeschlossen, welches auch die Geschwindigkeiten der Räder sein mögen; das zweite Rad vermag keinesfalls die der Flüssigkeit durch das erste Rad mitgetheilte Energie zu zerstören^ denn bekanntlich kann die einer Flüssigkeit innewohnende Energie nur dadurch zum Verschwinden gebracht werden, dafs man die Flüssigkeit Arbeit leisten läfst. Nun aber findet in diesem Falle keine Arbeitsleistung seitens der Flüssigkeit statt, sondern es wird vielmehr durch das zweite Rad Arbeit auf dieselbe ausgeübt; das einzig mögliche Ergebnifs ist also eine Energievermehrung in der Flüssigkeit. Es liegt ferner auf der Hand, dafs die der Flüssigkeit mitgetheilte Energie Druckenergie sein mufs, da ihre Geschwindigkeit beim Austritt dieselbe ist, wie beim Eintritt, infolge der gleichen Querschnittsgröfse der beiden Oeffnungen und ihrer gleichen Höhenlage. Es ist ein Lehrsatz, dafs die Energie einer Flüssigkeit (so lange als die Temperatur gleich bleibt) nur unter drei Formen auftreten kann: Energie aus dem Gefalle, Energie aus Geschwindigkeit (kinetische Energie) und Energie aus Druck.
. Ein Theil der der Flüssigkeit mitgefheilten Druckenergie kann zur Erzeugung der Strömung verbraucht werden, wenn dieselbe nicht durch andere Mittel erzeugt wird, wie z. B. in dem Falle, wo die Maschine, als Flüssigkeitspumpe benutzt, unterhalb des Behälters angeordnet sein würde.

Wird Druckflüssigkeit entgegengesetzt zu dem beschriebenen Wege durch die Oeffhung b in die Maschine eingeführt, so kann von den Schaufelrädern Kraft nach aufsen abgeleitet werden, wie sich aus Folgendem ergiebt: Die durch b in B eingeleitete Druckflüssigkeit trifft in der Achsenrichtung ' auf das Schaufelrad H, dessen Schaufeln jedoch diese Bewegungs-

richtung allmälig so ändern, , dafs dieselbe nahezu senkrecht zur Achsenrichtung verläuft, wenn die Flüssigkeit die Schaufeln verläfst; zugleich nimmt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu. Der Weg der Flüssigkeit durch das Schaufelrad verläuft daher gekrümmt, und wird Druck gegen die Schaufeln von H in einer Richtung ausgeübt, die entgegengesetzt zu derjenigen steht, in welcher die Flüssigkeit aus dem Schaufelrad H austritt. Die Wirkung besteht in der Drehung der Welle F. Letztere kann entweder unmittelbar mit der anzutreibenden Maschine verbunden sein oder, wie in Fig. 2 angenommen, vermittelst Kegelradvorgeleges MPN eine Riemscheibe JR in der entgegengesetzten Richtung treiben.

Die aus H in zur Achse nahezu senkrechter ' Richtung austretende Flüssigkeit trifft gegen die Schaufeln des Rades G, welche durch ihre Form die Flüssigkeit auf gekrümmtem Wege nunmehr so umlenken, dafs ihre Bewegungsrichtung beim Austritt aus dem Rad G wiederum axial ist. Infolge dieser Ablenkung wird Druck gegen die Schaufeln des Rades G ausgeübt, und zwar in derselben Richtung, in welcher die Flüssigkeit aus dem Rade H austritt. Das Rad G mufs sich demnach entgegengesetzt zum Rade H drehen. Die Flüssigkeit tritt in axialer Richtung aus dem Rad G in die Kammer A, in welcher nun der Druck bedeutend geringer ist als wie in der Kammer B. Dieser Druckunterschied zwischen den beiden Kammern veranlafst die Flüssigkeitsströmung und also auch die von den Schaufelrädern verrichtete Arbeit.

Claims (2)

- Patent-Ansprüche:

1. Eine Maschine zur Erzeugung von Druck in Flüssigkeiten und Gasen, gekennzeichnet durch zwei in einem Gehäuse in entgegengesetzter Drehrichtung durch äufsere Kraft angetriebene Schaufelräder (bezw. G und H) von solcher Einrichtung, dafs das bezüglich der Durchströmung erste Rad (G) der Flüssigkeit Drehgeschwindigkeit mittheilt und das zweite Rad (H) diese Geschwindigkeit wieder vermindert und dadurch in Druck umsetzt.

2. Eine Ausführungsform der unter !.gekennzeichneten Maschine, bei welcher Druckflüssigkeit entgegengesetzt dem unter i. angegebenen Wege in die Maschine eingeführt und dadurch von den Schaufelrädern (G und H) Kraft nach aufsen abgeleitet werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.