DE69915078T2

DE69915078T2 - Rotationsvorrichtung

Info

Publication number: DE69915078T2
Application number: DE69915078T
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Augustinus BERTELS; Uwe Stephan
Original assignee: Willy Vogel AG
Current assignee: SKF Lubrication Systems Germany GmbH
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP3416116B2; CN1317075A; ES2214042T3; KR100388669B1; JP2002521618A; AU5416499A; NL1009759C2; EP1102936A1; DE69915078D1; WO2000006907A1; EP1102936B1; KR20010079549A; ATE260414T1; US6565315B1; DK1102936T3

Description

Rotationsanlagen sind in zahlreichen Ausführungen bekannt.
Bekannt ist zum Beispiel eine Zentrifugalpumpe mit einem axialen Einlass und einem Rotor mit Schaufeln zum Schleudern einer Flüssigkeit für Pumpen radial nach außen unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften und zum Beispiel einem tangentialen Auslass oder mehreren tangentialen Auslässen.
Weiterhin bekannt ist ein Axialverdichter mit in Kaskade angeordneten Rotorgruppen und Leitschaufeln. Die Konstruktion umfasst viele tausend Bauteile von äußerst komplexer Form, die darüber hinaus hohen Standards der Maßhaltigkeit und mechanischen Festigkeit genügen müssen. Ein Beispiel hierfür ist eine Gasturbine, wobei in diesem fall ein gasförmiges Medium unter Druck von einer für diesen Zweck bestimmten Quelle bereitgestellt wird und auf die Schaufeln eines Rotors gerichtet wird, so dass der Rotor mit Kraft angetrieben wird, zum Beispiel um eine Maschine, wie zum Beispiel einen Stromerzeuger, drehend anzutreiben.
Diese bekannten Vorrichtungen weisen Strömungsinstabilitäten auf, insbesondere bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten. Diese verursachen üblicherweise ein Ungleichgewicht der Rotorbelastung, was wiederum zu starken Schwingungen, unkontrollierbaren Schwankungen der Drehzahl und sehr starken mechanischen Beanspruchungen an den Lagern, Wellen und Schaufeln führt.
Alle bekannten Rotationsanlagen weisen darüber hinaus bestimmte weitere Unzulänglichkeiten auf.
Der Wirkungsgrad ist beispielsweise häufig relativ gering und hängt stark von der Drehzahl ab.
Die bekannten Anlagen sind weiterhin normalerweise sehr groß, schwer und kostspielig.
Bei Verwendung von Gießverfahren zur Herstellung eines Rotors müssen die Schaufeln eine bestimmte Mindestwanddicke haben, was zu unerwünschten Reduzierungen des effektiven Durchflussvolumens und zu Verlusten aufgrund von Freisetzung und der Bildung von Nachlaufströmung führt. Die Schaufelwanddicke und die erforderliche Schaufelform begrenzen darüber hinaus die Anzahl der Schaufeln, die untergebracht werden können. Darüber hinaus führt das Gießverfahren unvermeidbar zu unerwünschter Oberflächenrauhigkeit und Ungleichgewicht als Folge von unbeabsichtigten und unbeherrschbaren Unterschieden in der Dichte, beispielsweise infolge von Einschlüssen.
Die Zugfestigkeit von Gussmetallen und Legierungen ist ebenfalls begrenzt.
Bei bekannten Zentrifugalpumpen besteht weiterhin Beeinträchtigung durch den sogenannten Schlupf, eine Erscheinung, bei der der Strom eine geringe Haftung an der Saugseite des von benachbarten Schaufeln begrenzten Strömungskanals hat. Aufgrund des Dehnungswinkels zwischen den Schaufeln entsteht ein Schlupfbereich bzw. ein Bereich mit „stehendem" Wasser, in dem eine große stationäre Turbulenz vorliegt, so dass der Durchfluss in diesem Bereich gleich Null ist. Der Austrittsdruck der Zentrifugalpumpe ist infolge dessen stark pulsierend.
Darüber hinaus erzeugen bekannte Vorrichtungen durch ihren Aufbau im Betrieb einen großen Lärmpegel.
Alle bekannten Vorrichtungen, die zum Beispiel als Wasserpumpen arbeiten, haben eine begrenzte Druckleistung. Für die Anwendung als Feuerlöschpumpe werden Pumpen daher zum Beispiel miteinander in Kaskade geschaltet, um den erforderlichen Druck zu liefern, der auch als Wasserhub zum Pumpen ausgedrückt wird.
Bei den bekannten Rotationsanlagen wird es mitunter auch als Nachteil empfunden, dass der Medieneinlass und der Medienauslass nicht die gleiche Richtung haben, sondern zum Beispiel im rechten Winkel zueinender ausgerichtet sind. Unter bestimmten Bedingungen kann es wünschenswert sein, wenigstens die Möglichkeit zu haben, dem Einlass und dem Auslass die gleiche Richtung zu geben.
Bekannte Vorrichtungen sind weiterhin nicht in der Lage, mit Medien zu arbeiten, die stark schwankende Viskositäten aufweisen.
Bei bekannten Vorrichtungen schwanken die Strömungsgeschwindigkeiten der Durchflussmedien bei dem Durchfließen einer Vorrichtung in sehr beachtlichem Maße. Die auftretenden Beschleunigungen verursachen Lärmerzeugung und Verlust von Wirkungsgrad. In dieser Hinsicht wäre es wünschenswert, die Durchflussgeschwindigkeit der durch eine Rotationsanlage strömenden Medien unter allen Betriebsbedingungen konstant zu halten, beispielsweise innerhalb eines Bereiches des 0,2-fachen bis 0,5-fachen eines Zielwertes.
Weitere Vorrichtungen nach dem Stand der Technik werden in den Dokumenten DE-C-967 862 und US-A-4 355 951 beschrieben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rotationsanlage bereitzustellen, die entweder die vorstehend genannten Probleme und Beschränkungen des Standes der Technik nicht aufweist oder die diese wenigstens in einem geringeren Umfang aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die über einen im Vergleich zum Stand der Technik weitaus größeren Betriebsbereich geregelt werden kann.
In Bezug auf das Vorgesagte stellt die Erfindung allgemein eine Rotationsanlage gemäß den Vorgaben in dem Anspruch 1 bereit.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2 kann beispielsweise als Pumpe oder Kompressor angewendet werden.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3 bezieht sich auf eine Vorrichtung, die als ein Motor betrieben wird.
Die Ansprüche 4, 5 und 6 beziehen sich auf verschiedene Medien zum Pumpen. Der Ausdruck „Zweiphasen-Medium" in Anspruch 6 bezieht sich beispielsweise auf Medien, die, abhängig von der Betriebstemperatur und dem Betriebsdruck, flüssig und/oder gas förmig sein können. Derartige Medien werden in Kühlsystemen verwendet. Beispiele sind Freon, Ammoniak und Alkan.
Der Anspruch 7 beschreibt in allgemeinen Ausdrücken eine mögliche Form der Rotorkanäle.
Ansprüche 8, 9 und 10 geben steigende Präferenzen für die Anzahl der Rotorkanäle an.
Anspruch 11 betrifft eine Konstruktion der Rotationsanlage, die in Betrieb starke periodische Druckschwankungen verhindert. Eine solche Ausführung gewährleistet einen niedrigen Lärmpegel und eine gleichmäßige Strömung.
Anspruch 12 betrifft die Anwendung eines Einlaufpropellers in dem Medieneinlass in dem Fall einer als Medienpumpe dienenden Rotationsanlage. Der Einlaufpropeller gewährleistet, dass das Medium ohne Freisetzung bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Geschwindigkeit ohne Freisetzung in die Rotorkanäle eintritt.
Ein sehr praktisches Ausführungsbeispiel, das einen leichten und problemlos herzustellenden Rotor betrifft, wird in den Ansprüchen 13 und 14 beschrieben.
Da es wichtig ist, dass in dem Bereich des dritten Medienkanals keine Unstetigkeit auftritt, die große Verwirbelungen und Turbulenzen, Freisetzung und Lärmerzeugung verursachen könnte, kann die Ausführung gemäß Anspruch 15 vorteilhaft sein.
Anspruch 16 betrifft eine Ausführung der Rotationsanlage, bei der eine relativ große Anzahl von Leitblechen verwendet werden kann, ohne dass die Dicke der Leitbleche an der Position des dritten Medienkanals den Durchgang für Medium an dieser Stelle wesentlich reduziert. Da das Quermaß in radialer Richtung gegenüber der axialen Richtung der Rotorkanäle breiter wird, steht zusätzlicher Raum für eine eingeschobene Platzierung einer zweiten Gruppe zweiter Leitbleche in einer Entfernung von dem dritten Medienkanal zur Verfügung. Soweit notwendig, kann eine dritte Gruppe von Leitblechen ebenfalls zwischen den eingeschobenen ersten und zweiten Leitblechen platziert werden. Diese Leitbleche sind wiederum kürzer als die zweiten Leitbleche und erstrecken sich in der Richtung des dritten zu dem vierten Medienkanal soweit wie der vierte Me dienkanal in einer Entfernung von dem Ende der zweiten Leitbleche, auf den dritten Medienkanal gerichtet. Diese Ausführung ermöglicht eine sehr gute Strömung, ohne dass sich eine wesentlich nachteilige Wirkung auf den effektiven Mediendurchgang ergibt.
Ansprüche 17 und 18 betreffen die Form der Leitschaufeln. Da alle Leitschaufeln winkelig abstandsgleich platziert sind, ist ihr gegenseitiger Abstand in beliebiger axialer Position stets gleich. Aus rheologischer Sicht ist es jedoch wichtig, dass, in der Richtung von dem fünften Medienkanal zu dem sechsten Medienkanal gesehen, wirksame fächerartige Ausbreitung in einer Richtung entlang der Strömungslinie in einem Statorkanal auftritt. Rechtwinklig zu einer solchen Strömungslinie kann ein Stufungswinkel an einer beliebigen Position entlang dieser Strömungslinie zwischen den Schaufeln definiert werden. Anspruch 17 betrifft diesen Winkel. Die Ausführung gemäß Anspruch 18 hat den Vorteil eines beachtlich verbesserten Wirkungsgrades.
Die Verwendung von Plattenmaterial für die Herstellung der Schalen und der Schaufeln gemäß Anspruch 19 hat den Vorteil, dass der Rotor sehr leicht ausgeführt werden kann. Plattenmaterial kann weiterhin sehr leicht, glatt und dimensionsbeständig sein. Die Auswahl des Werkstoffes wird weiterhin durch Gesichtspunkte der Verschleißfestigkeit (in Abhängigkeit von dem durchzuleitenden Medium), der Biegesteifigkeit, der mechanischen Festigkeit und ähnlichem bestimmt. Bei dem Rotor, dessen Schalen die beschriebene doppelt gekrümmte Form haben, ist es wichtig, dass die Hauptform beibehalten wird, und zwar auch dann, wenn das Material im Ergebnis hoher Drehgeschwindigkeiten Zentrifugalkräften unterworfen ist. In dieser Hinsicht wird auf den Umstand verwiesen, dass die Schaufeln, die zwischen den Schalen und starr mit diesen verbunden sind, beachtlich zu der Versteifung des Rotors beitragen. Aus diesem Grund ist es auch wichtig, eine große Anzahl von Schaufeln zu verwenden. Ein Rotor kann auch mit sehr großer Dimensionsbeständigkeit und vernachlässigbarem intrinsischem Ungleichgewicht hergestellt werden.
Ansprüche 20, 21 und 22 geben Optionen in Bezug auf die Auswahl von Werkstoffen unter besonderen Bedingungen an.
In Abhängigkeit von den Abmessungen des Rotors und der Drehgeschwindigkeit kann das beschriebene Plattenmaterial den gewünschten Wert haben. Eine geeignete Aus wahl liegt normalerweise in dem in Anspruch 23 genannten Bereich. In Bezug auf die Möglichkeit eines geringfügigen Ungleichgewichts ist das Masseträgheitsmoment des Rotors vorzugsweise möglichst gering, insbesondere in dem Fall von Medien mit geringer Dichte, wie zum Beispiel von Gasen. In diesem Zusammenhang wird empfohlen, die technisch mögliche kleinste Dicke zu wählen.
Anspruch 24 beschreibt mehrere mögliche Verfahren, mit denen die Rotorschaufeln mit den Schalen verbunden werden können.
Anspruch 25 betrifft die mögliche Auswahl von Werkstoffen für die Statorschaufeln. Die dieser Auswahl zugrundeliegenden technischen Überlegungen sind im Wesentlichen die gleichen wie für die Rotorschaufeln.
Anspruch 26 betrifft die Werkstoffauswahl bzw. wenigstens die Werkstoffe an der zylindrischen Innenfläche des Gehäuses und der Statorschaufeln. Indem die Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Werkstoffe denen gemäß Anspruch 20 angepasst werden, werden thermische Spannungen vermieden, und es wird gewährleistet, dass die gegenseitige Verbindung und die richtige Form der Statorkanäle auch bei extremen Temperaturschwankungen erhalten bleiben.
Der Einsatz von dünnem blattförmigem Material für die Schaufeln hat weiterhin in dieser Hinsicht den Vorteil, dass thermische Spannungen wirksam vermieden werden.
Anspruch 27 beschreibt als konkrete Entwicklung des beschriebenen technischen Prinzips die Möglichkeit, dass die Werkstoffe die gleichen sind. Es wird offensichtlich sein, dass in einer Weiterentwicklung nicht nur die zylindrische Innenfläche aus dem betreffenden Werkstoff bestehen muss, sondern dass dies auch auf den gesamten zylindrischen Mantel des Gehäuses oder sogar auf das gesamte Gehäuse zutreffen kann.
Anspruch 28 konzentriert sich auf die Form der Statorkanäle. Wie bereits weiter oben in Bezug auf die Ansprüche 19 bis 23 beschrieben, ist das Masseträgheitsmoment und somit die Gefahr eines gewissen Ungleichgewichts des Rotors vorzugsweise so gering wie möglich.
Anspruch 29 betrifft diesen gleichen Aspekt und gilt insbesondere für Gas als Medium, das letztendlich nicht wesentlich zu dem Masseträgheitsmoment beiträgt. Auch wenn infolge der geringen radialen Abmessungen die Welle ein beachtliches Gewicht haben müsste, um ein Masseträgheitsmoment in der gleichen Größenordnung wie der Rotor zu haben, muss dennoch darauf hingewiesen werden, dass der fragliche Beitrag in Bezug auf die Länge der Welle, die unter bestimmten Bedingungen recht groß sein kann, wesentlich sein kann. Weiterhin wird der Rotor vorzugsweise die mögliche leichteste Form annehmen, so dass sein Masseträgheitsmoment auch aus diesem Grund relativ gering sein wird.
Ansprüche 30 und 31 nennen mehrere Möglichkeit für das Ausbilden der Rotorschalen.
Anspruch 32 konzentriert sich auf ein sehr spezifisches Verfahren zum Ausbilden eines Rotors.
Insbesondere in dem Fall eines sehr heißen oder eines sehr kalten Mediums ist die Ausführung nach Anspruch 33 signifikant.
Anspruch 34 konzentriert sich auf ein sehr vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, bei dem eine wirksame Abdichtung mit einer Reibung kombiniert wird, die praktisch gleich Null ist.
Ansprüche 35 und 36 geben steigende Präferenzen für die Anzahl der Rotorkanäle an. Bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Rotationsanlage muss der Tatsache Rechnung getragen werden, dass ein lokales Strömungsrohr nur dann über einen weiten Strömungsbereich kontrollierbar ist, wenn das Strömungsrohr gestreckt ist.
Ansprüche 37, 38 und 39 geben weiteren Eigenschaften der Rotationsanlage in Bezug auf das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche aller vierten Medienkanäle und des dritten Medienkanals an. Die relevante Wahl ist weitestgehend von den Konstruktionsanforderungen abhängig.
Auf die gleiche Art und Weise stellen die Ansprüche 40, 41 und 42 Optionen in Bezug auf das Verhältnis des Durchmessers des Ringes der vierten Medienkanäle und dem Durchmesser des dritten Medienkanals bereit. Die relevante Wahl ist von dem zu erzeugenden Druckverhältnis zwischen dem Einlass und dem Auslass, bei dem Fall einer Pumpe, oder von dem Expansionsverhältnis, bei dem Fall einer Turbine, abhängig.
In der erfindungsgemäßen Pumpe besteht noch eine starke Rotation in dem Bereich des vierten und des fünften Medienkanals. Dies führt örtlich zu einem relativ geringen statischen Druck, im Gegensatz zu der bekannten Zentrifugalpumpe. Im Ergebnis des örtlich relativ geringen Druckes werden relativ geringe Anforderungen an die Dicke der betreffenden Wände und an die örtlichen Dichtungen gestellt, wobei zum Beispiel relativ einfache Dichtungen, wie Labyrinthdichtungen, verwendet werden können, die unter besonderen Einsatzbedingungen als minderwertig angesehen werden. Bekanntermaßen sind Labyrinthdichtungen aufgrund ihrer Art nicht vollständig geschlossen. Als Folge des örtlich relativ geringen Druckes ist die Abdichtung dennoch ausreichend, wenn Labyrinthdichtungen verwendet werden.
Die genannten geringen Wanddicken ermöglichen die Fertigung durch Tiefziehen.
Die erfindungsgemäße Anlage kann eine sehr breite Anwendung finden. Als Pumpe weist sie eine sehr regelmäßige Druck- und Wirkungsgrad-Kennlinie und eine mehr oder weniger monotone Kraftkennlinie auf, wobei eine Pumpe für zahlreiche verschiedene Anwendungsfälle geeignet ist, während bei herkömmlichen Pumpen unterschiedliche Dimensionierung für unterschiedliche Anwendungsfälle erforderlich ist.
Die monotone, im Wesentlichen lineare Kennlinie bei beliebigen Drehzahlen bietet die wichtige Möglichkeit, mittels einer sehr einfachen Einstellung der Antriebsleistung eine Abgabeleistung zu erreichen, die im Wesentlichen unzweideutig mit dieser übereinstimmt. Bei dem Stand der Technik ist für diesen Zweck eine komplizierte und aufwendige Einstellung auf der Grundlage eines Momentanwertes einer Reihe relevanter Parameter erforderlich. Aus diesem Grund werden solcherlei Einstellungen praktisch nicht angewandt.
Für das Pumpen von Medien mit sehr unterschiedlichen Viskositäten ist infolge der geringen Abhängigkeit der Eigenschaften der Anlage von der Viskosität des Mediums nur eine begrenzte Anzahl unterschiedlich dimensionierter Pumpen erforderlich.
Bei Verwendung als Pumpe kann eine Anlage eine sehr große Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen sehr hohen Druck realisieren, vergleichbar mit der kaskadenartigen Anordnung einer Vielzahl von Pumpen nach dem Stand der Technik.
Um den Betrieb einer Pumpe zurück in den einer Motors umzukehren oder umgekehrt, sind im Allgemeinen einige Modifikationen an den Abmessungen der Stator- und der Rotorkanäle erwünscht.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Rotationsanlage teilweise im Querschnitt und teilweise in der aufgeschnittenen Seitenansicht.
2 ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung der Anlage aus 1, schematisch dargestellt zur Veranschaulichung des räumlichen Tragwerks.
3 zeigt eine Variante eines Verteilers.
4 ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Rotationsanlage.
5A zeigt eine Abwicklung eines Teiles eines Stators mit Statorschaufeln, die Statorkanäle begrenzen.
5B zeigt eine Abwicklung einer Statorschaufel.
5C zeigt eine Ansicht zweier Statorschaufeln entsprechend der 5A zur Veranschaulichung der geometrischen Proportionen.
5D zeigt eine Luftliniendarstellung des Statorkanals gemäß 5C.
5E zeigt ein Diagramm der Kanalbreite in Abhängigkeit von der Kanalentfernung.
5F zeigt den eingeschlossenen Winkel in Abhängigkeit von der Kanalentfernung.
6A zeigt einen schematischen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines Rotationsanlage.
6B zeigt eine Ansicht entsprechend der 6A einer Variante.
7 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung von der Unterseite der Innenkonstruktion mit Rotor und Stator eines vierten Ausführungsbeispiels einer Rotationsanlage, wobei das Gehäuse und die untere Rotorschale weggelassen sind.
8 zeigt eine Draufsicht des Stators gemäß 7, wobei das Gehäuse und der Rotor weggelassen sind.
9 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des Rotors von der Unterseite entsprechend der 7.
10A zeigt eine perspektivische Ansicht des Statorteiles eines fünften Ausführungsbeispieles entsprechend 8, wobei der Verteiler unterschiedlich ausgeführt ist.
10B zeigt eine Ansicht einer Variante entsprechend 10A.
10C zeigt eine Ansicht einer Variante entsprechend 10B.
10D ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen dem Tangentialabstand zwischen zwei Schaufeln und der axialen Position.
10E zeigt die Kanalbreite in Abhängigkeit von der Kanalposition.
10F ist eine grafische Darstellung des eingeschlossenen Winkels in Abhängigkeit von der Kanalposition.
11 ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines Teiles eines sechsten Ausführungsbeispieles einer Rotationsanlage.
12A ist eine teilweise schematische perspektivische Darstellung eines Gießwerkzeuges zum Ausbilden der Rotorschaufeln.
12B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 12A.
12C zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zur Fertigung von Statorschaufeln.
12D ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung in 12C.
13A zeigt eine stark schematische Explosionsdarstellung einer Vorrichtung für die Montage eines Rotors gemäß 9.
13B ist eine schematische, teilweise perspektivische Ansicht einer Anordnung einer Reihe von leitfähigen Blöcken in der Herstellungsphase eines Stators.
13C ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht, gezeichnet unter 13B, des gemäß 13B hergestellten Stators.
13D zeigt eine Baugruppe aus wärme- und stromleitenden Blöcken gemäß
13B.
14 zeigt ein schematisches Diagramm mit einem Vergleich des Wirkungsgrades in Abhängigkeit von der relativen Strömungsgeschwindigkeit einer bekannten Rotationsanlage und einer Anlage gemäß der vorliegenden Patentanmeldung.
15 zeigt den von einer erfindungsgemäßen Anlage in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Drehzahlen zu erzeugenden Druck im Vergleich zu einer bekannten Pumpe.
16 ist eine grafische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles entsprechend 15.
17 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Rotationsanlage.
18 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht der Anlage gemäß 17.
19 zeigt eine Explosionsdarstellung der Anlage aus 17.
20 ist eine perspektivische Ansicht des Motors.
21 ist eine perspektivische Ansicht der Einheit aus Strömungskanälen, die sich zwischen dem sechsten Medienkanal und dem zweiten Medienkanal erstrecken.
22 zeigt eine Draufsicht der Einheit gemäß 21.
23 ist eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Anlage.
1 zeigt eine Rotationsanlage 1. Diese umfasst ein Gehäuse 2 mit einem zentralen, axialen ersten Medienkanal 3 und drei axialen zweiten Medienkanälen 4, 5, 6. Die Anlage 1 umfasst weiterhin eine Welle 7, die sich in dem Gehäuse 2 und außerhalb des Gehäuses 2 erstreckt und die für Drehung gegenüber dem Gehäuse 2 angebracht ist und einen Rotor 8 trägt, der in dem Gehäuse 2 untergebracht ist, wobei der Rotor nachstehend beschrieben wird. Der Rotor 8 ist über einen zentralen dritten Medienkanal 9 mit dem ersten Medienkanal 3 verbunden. Der dritte Medienkanal 9 verzweigt in eine Vielzahl von winkelig abstandsgleichen Rotorkanälen 10, die sich jeweils in einer wenigstens mehr oder weniger radialen Ebene von dem dritten Medienkanal 9 zu einem jeweiligen vierten Medienkanal 11 erstrecken. Der Endbereich des dritten Medienkanals 9 und der Endbereich des vierten Medienkanals 11 erstrecken sich jeweils im Wesentlichen in axialer Richtung. Wie in 1 gezeigt, hat ein jeder Rotorkanal 10 normalerweise eine geringfügige S-Form, die in etwa einer Halbkosinusfunktion entspricht, sowie ein Mittelteil 12, das sich in einer Richtung mit wenigstens einer beachtlichen radialen Komponente erstreckt. Jeder Rotorkanal hat eine Querschnittsfläche, die sich von dem dritten Medienkanal zu dem vierten Medienkanal erstreckt.
Die Rotationsanlage 1 umfasst weiterhin einen Stator 13, der in einem Gehäuse 2 untergebracht ist. Der Stator 13 umfasst einen ersten zentralen Körper 14 und einen zweiten zentralen Körper 23.
Der erste zentrale Körper 14 hat in seinem an den Rotor 8 angrenzenden Bereich eine zylindrische Außenfläche 15, die zusammen mit einer normalerweise zylindrischen Innenfläche 16 des Gehäuses 2 einen normalerweise zylindrischen Medienkanalraum 17 mit einer radialen Abmessung von höchstens dem 0,2fachen des Radius der zylindrischen Außenfläche 15 begrenzt, wobei in dem Medienkanalraum 17 eine Vielzahl von winkelig abstandsgleichen Statorschaufeln 19 untergebracht sind, die paarweise die Statorkanäle 18 begrenzen, wobei eine jede Statorschaufel 19 in ihrem Endbereich 20, auf den Rotor 8 hin gerichtet und einen fünften Medienkanal 24 ausbildend, eine Richtung aufweist, die wesentlich und insbesondere um wenigstens 60 Grad von der axialen Richtung 21 abweicht, und in ihrem anderen Endbereich 22, einen sechsten Medienkanal 25 ausbildend, eine Richtung aufweist, die wenig und insbesondere höchstens um 15 Grad von der axialen Richtung 21 abweicht, wobei der fünfte Medienkanal 24 mit den vierten Medienkanälen 11 verbunden ist und wobei die sechsten Medienkanäle 25 mit den drei zweiten Medienkanälen 4, 5, 6 verbunden sind.
Der zweite zentrale Körper ist so ausgeführt, dass sich zwischen dem sechsten Medienkanal 25 und den zweiten Medienkanälen 4, 5, 6 drei Verteilerkanäle 25 spitz zulaufend in der Richtung von den sechsten Medienkanälen 25 zu den zweiten Medienkanälen 4, 5, 6 erstrecken. Diese Verteilerkanäle werden weiterhin von der Außenfläche 29 des zweiten zentralen Körpers 23 und der zylindrischen Innenfläche 16 des Gehäuses 2 begrenzt.
1 zeigt einen allgemeinen Mediendurchflusspfad 27 mit Pfeilen. Der Pfad 27 wird zwischen dem ersten Medienkanal 3 und den zweiten Medienkanälen 4, 5, 6 wie folgt ausgebildet: durch den ersten Medienkanal 3, durch die dritten Medienkanäle 9, durch die Rotorkanäle 10, durch die vierten Medienkanäle 11, durch die Statorkanäle 18, durch die sechsten Medienkanäle 25, durch die Verteilerkanäle 26, durch die zweiten Medienkanäle 4, 5, 6, mit im Wesentlichen glatten Übergängen zwischen den genannten Teilen. Es wird darauf hingewiesen, dass in 1 der Medienstrom entsprechend den Pfeilen 26 entsprechend einer Pumpwirkung der Anlage 1 gezeigt wird, wobei die Welle 7 zu diesem Zweck drehend durch Motorvorrichtungen (nicht gezeigt) angetrieben wird. Wenn Medium unter Druck zwangsläufig über die Medienkanäle 4, 5, 6 in die zweiten Medienkanäle 4, 5, 6 eingelassen werden soll, würde der Medienstrom dann umgekehrt werden, und der Rotor 8 würde durch die Konstruktion der Anlage 1, die weiter unten zu beschreiben ist, drehend angetrieben werden, während die Welle 7 ebenfalls drehend angetrieben wird.
Der Aufbau der Anlage ist so beschaffen, dass in Betrieb eine gegenseitige Kraftkopplung zwischen der Drehung des Rotors 8 und somit der Drehung der Welle einerseits und der Geschwindigkeit und dem Druck in dem durch den Mediendurchflusspfad 27 strömenden Medium vorliegt.
Die Anlage kann daher normalerweise als Pumpe arbeiten, in welchem Fall die Welle 7 angetrieben wird und das Medium gemäß den Pfeilen 27 gepumpt wird, oder als Turbine/Motor, in welchem Fall der Medienstrom umgekehrt wird und das Medium die Triebkraft bereitstellt.
2 zeit die Anlage 1 in einer stark schematischen aufgeschnittenen Perspektive. Es wird erkennbar sein, dass die Verteilerkanäle 26 durch einen zweiten zentralen Körper 23 ausgebildet werden, der als Einsatzteil angesehen werden kann, das sich oberhalb des ersten zentralen Körpers 14 befindet und drei Aussparungen 30 aufweist, die die Verteilerkanäle 26 ausbilden. Die Aussparungen haben abgerundete Formen und stehen an ihrer Unterseite mit den sechsten Medienkanälen 25 in Verbindung, um das Medium entsprechend den Pfeilen 27 zu den zweiten Medienkanälen 4, 5, 6 zu leiten.
3 zeigt das Einsatzteil 23 in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Ansicht. Bei diesem zufälligen Ausführungsbeispiel wird das Einsatzteil 23 aus Blech ausgebildet. Es kann jedoch ebenso aus anderen geeigneten Werkstoffen bestehen, wie zum Beispiel aus massivem, wahlweise verstärktem Kunststoff oder ähnlichem.
4 zeigt eine Anlage 31, die funktional der Anlage 1 entspricht. Die Anlage 31 umfasst einen Antriebsmotor 28.
Wie in 4 deutlicher zu sehen ist als in 1, ist ein Einlaufpropeller 32 mit einer Vielzahl von Propellerblättern 33 in dem dritten Medienkanal 9 angeordnet, der als Mediumeinlass dient.
In Erwartung der Diskussion des Rotors nach 9, der dem Rotor 8 nach 1 entspricht, wird darauf verwiesen, dass der Rotor 34 in der Anlage 31 nach 4 eine Anzahl zusätzlicher Verstärkungsstreben 35 hat, die bei dem Rotor 8 nicht vorhanden sind.
Wie in 9 gezeigt wird, umfasst der Rotor 8 eine Vielzahl von getrennten Komponenten, die, wie unten zu beschreiben sein wird, gegenseitig integriert sind. Der Rotor 8 umfasst eine untere Schale 36, eine obere Schale 37, zwölf relativ lange Leitbleche 38 und zwölf dazwischen eingebettete relativ kurze Leitbleche 39, die wie gezeigt abstandsgleiche Grenzen von jeweiligen Rotorkanälen 10 ausbilden. Die Leitbleche 38, 39 sind vorzugsweise durch Schweißen mit den Schalen verbunden und bilden somit einen integrierten Rotor. In dem zentralen dritten Medienkanal 9 befindet sich ein Einlaufpropeller 32. Dieser hat zwölf Schaufeln, die ohne rheologisch nennenswerten Übergang mit den langen Rotorschaufeln 38 verbunden sind. Ein nach unten spitz zulaufendes Strömungslinienelement 42 befindet sich in der Mitte des Einlaufpropellers 32.
4 zeigt besonders deutlich den Betrieb der Anlage 31, die zum Beispiel als Flüssigkeitspumpe arbeitet. Durch Antreiben der Welle 7 mit Mitverdrängung des Rotors 34 wird Flüssigkeit durch die Wirkung des Propellers 32 in die Rotorkanäle hinein gedrückt. Teilweise als Ergebnis der auftretenden Zentrifugalbeschleunigung wird eine starke Pumpwirkung erreicht, die mit der von Zentrifugalpumpen vergleichbar ist. Zentrifugalpumpen arbeiten jedoch mit grundlegend unterschiedlich ausgebildeten Rotorkanälen. Die aus den Rotorkanälen 10 ausströmende Flüssigkeit weist eine starke Rotation auf und nimmt die Form einer Ringströmung an, die sowohl eine tangentiale oder Drehrichtungskomponente als auch eine Axialrichtungskomponente aufweist. Die Statorschaufeln 19 entfernen die Drehrichtungskomponente und führen die anfangs axial eingeleitete Strömung in den Verteilerkanälen 26 wieder in axialer Richtung, wobei die Teilströme gesammelt und jeweiligen Medienauslässen 4, 5, 6 zugeführt werden. Falls dies gewünscht wird, kann das Medium über eine Leitung wie in 2 gezeigt weitergeleitet werden, indem die drei Auslässe 4, 5, 6 in einer Leitung 43 zusammengefasst werden. In Bezug auf 10 wird angemerkt, dass andere Ausführungsbeispiele ebenfalls möglich sind, wobei sich der Auslass ebenfalls praktisch genau in axialer Richtung erstreckt.
5A zeigt, dass die Statorschaufeln 19 auf ihrer Einlaufseite eine gebogene Kante 44 haben. Diese Kante hat eine rheologische Funktion. Sie stellt einen glatten, stromlinienförmigen Übergang zu den Statorkanälen 18 von dem durch den schnell drehenden Rotor 34 erzeugten stark drehenden Medienstrom bereit.
Die beschriebenen Rotoren bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel aus Edelstahlkomponenten, unter Bezugnahme auf 9 aus den Schalen 36, 37, den Leitblechen 38, 39 und dem Propeller 32.
5A zeigt in abgewickelter Form die Außenfläche 15 des ersten Kanalkörpers und die Statorschaufeln 19.
5B zeigt eine Ansicht eines Leitbleches 19 entlang der gestrichelten Linie B-B in 5A.
5C zeigt einen Satz Statorschaufeln 19, die zusammen einen Satz Statorkanäle 18 begrenzen.
5D zeigt eine Arbeitszeichnung des Kanals 18 mit der Festlegung der gegenseitigen Winkel entsprechend den aufeinanderfolgenden Linien 46, die, wie 5D zeigt, alle gegenseitige Abstände entlang der Achse von etwa 5 mm haben, zumindest bei diesem Ausführungsbeispiel. Die Auslassbreite eines jeden Statorkanals beträgt etwa 15 mm, wie in 5C gezeigt wird. 5D zeigt die verschiedenen Positionen mit den zugehörigen Halbwinkeln zwischen den Schaufeln 19 an den dargestellten Positionen.
5E zeigt die Kanalbreite in Abhängigkeit von den Positionen gemäß 5C und 5D.
5F zeigt den eingeschlossenen Winkel entsprechend der Ansicht in 5D. Es muss darauf hingewiesen werden, dass dieser Winkel an keiner Stelle den rheologisch wichtigen Wert von etwa 15 Grad überschreitet und sogar unter dem Wert von 14 Grad bleibt.
In 1 und in 4 ist deutlich zu erkennen, dass die jeweiligen Rotoren 8, 34 in dem Bereich des dritten Medienkanals und des vierten Medienkanals gegenüber dem Gehäuse 2 mittels jeweiligen Labyrinthdichtungen 45, 46 abgedichtet sind. Die Welle ist bezogen auf das Gehäuse mit wenigstens zwei Lagern montiert, von denen in 1 und 4 nur eines gezeichnet ist. Dieses Lager ist mit der Verweisziffer 47 bezeichnet.
6A zeigt eine Rotationsanlage mit einem etwas anderen Aufbau. Diese Konstruktion umfasst eine durchgängige Einheit von Verteilerkanälen, da es einen Raum 49 gibt, der von einem zweiten zentralen Körper 50 zusammen mit der Wand 51, des Gehäuses 52 begrenzt wird. Daher gibt es nur einen Medienauslass 4.
6B zeigt eine Rotationsanlage 48', deren Aufbau praktisch vollständig mit dem Aufbau der Anlage 48 gemäß 6A übereinstimmt. Im Gegensatz zur Anlage 48 umfasst die Anlage 48' einen Elektromotor. Dieser umfasst eine Anzahl von Ständerwicklungen, die mit der Verweisziffer 90 bezeichnet werden und in stationärer Position angeordnet sind, und einen Rotoranker 91, der feststehend an der oberen Schale 37 des Rotors 8 befestigt ist.
Die Anschlussdrähte der Ständerwicklungen sind nicht dargestellt. Sie können in geeigneter Weise über den nicht genutzten Raum in den Statorschaufeln 19 nach oben gezogen werden und an einer gewünschten geeigneten Position aus der Anlage 48' austreten.
7 zeigt den Innenaufbau des Rotors 8, wobei die untere Schale 36 weggelassen ist. Es wird auf 9 Bezug genommen. Bei dieser Figur ist insbesondere der Aufbau des zweiten zentralen Körpers 53 wichtig. Ein Vergleich mit 2 wird insbesondere verdeutlichen, wie sich dieses Ausführungsbeispiel von dem Aufbau der Anlage 1 unterscheidet. Der zweite zentrale Körper 53 ist mit drei Einsatzteilen 54 ausgestattet, die die Aussparungen 55 begrenzen, die die Auslassöffnungen der Statorkanäle 18 mit den Medienauslässen 4, 5, 6 verbinden. Die Aussparungen 55 sind mit Strömungsleitblechen ausgestattet, die der besseren Übersichtlichkeit halber alle mit der Verweisziffer 56 bezeichnet sind, obwohl sie unterschiedliche Formen aufweisen. Durch diesen Aufbau wird weiterhin eine sehr ruhige, turbulenzfreie Strömung erreicht.
8 zeigt den Stator 57 gemäß 7 von der anderen Seite.
10A zeigt einen Teil eines fünften Ausführungsbeispiels. Der Stator 61 ist weitgehend regelmäßig und symmetrisch beschaffen und unterscheidet sich in diesem Sinne besonders deutlich von den in 2 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen. In dem Ausführungsbeispiel aus 10A werden Verteilerkanäle 62 analog an den Statorkanälen 18 ausgebildet. Die Verteilerkanäle 62 werden auf einer Seite von einer Fläche 63 eines zweiten zentralen Körpers 64, der in der Richtung des Auslasses 4 spitz zuläuft, begrenzt und auf der anderen Seite von der Innenfläche des Gehäuses (nicht dargestellt). Die Kanäle 62 sind durch Trennwände 65 voneinander getrennt. Wie dargestellt, werden durchschnittlich 2,7 Statorkanäle kombiniert, um einen Verteilerkanal 62 auszubilden.
10B zeigt eine Variante von 10A. Der Stator 61' gemäß 10B unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel von 10A dahingehend, dass die Kanäle 62' durch eine Fläche 63' und durch Leitbleche 65' mit Formen, die sich von denen der jeweiligen Komponenten im Stator 61 unterscheiden, voneinander getrennt sind. Dies hat zur Folge, dass der Medienkanal 93' gemäß 10B einen größeren Durchgang hat als der Medienkanal 93 in 10A. Der Unterschied in der Geschwindigkeit gegenüber den Kanälen 62' ist daher geringer als der Unterschied in der Geschwindigkeit gegenüber den Kanälen 62. Dies kann unter bestimmten Umstanden wünschenswert sein.
10C zeigt eine weitere Variante, bei der der Stator 61'' nicht nur die relativ langen Leitbleche 19 umfasst, sondern auch dazwischen angeordnete kürzere Leitbleche 19'. Die Wirkung dieser Anordnung wird unter Bezugnahme auf die folgenden 10D, 10E und 10F erläutert werden. Im Übrigen entspricht der Stator 61'' im Wesentlichen dem Stator 61'. Es wird darauf hingewiesen, dass die unteren Endbereiche der Leitbleche 19 und 19' abgekantet sind. Dadurch wird eine gute Stromlinienform mit erhöhter Steifigkeit, Festigkeit und Erosionsbeständigkeit gewährleistet.
10D zeigt den tangentialen Abstand zwischen den benachbarten Leitblechen 19 und 19' gemäß 10C und den Leitblechen 19 gemäß 10A und 10B. Der tangentiale Abstand wird in Abhängigkeit von der axialen Position dargestellt. Die Kurven I und II entsprechen den benachbarten Leitblechen.
10E betrifft das Ausführungsbeispiel aus 10C. Die Kurve zeigt die Kanalbreite in Abhängigkeit von der Kanalposition. Der Einfluss der abwechselnden Anordnung relativ langer und relativ kurzer Leitbleche ist offensichtlich. Dieser Einfluss ist aus dem Sprung in der Kurve erkennbar. Wenn dieser Sprung nicht vorhanden wäre, würde der mit II bezeichnete Teil glatt in den mit I bezeichneten Teil übergehen, wobei die Kanalbreite in dem Bereich II wesentlich größer werden würde. Dies, würde eine beachtliche Auswirkung auf die verlängernde Wirkung der Statorkanäle haben und dabei die Leistung der fraglichen Anlage beeinträchtigen.
10F zeig den eingeschlossenen Winkel in Abhängigkeit von der Kanalposition. Ein Vergleich mit 5F zeigt, dass durch die gewählte abwechselnde Anordnung von kurzen und langen Leitblechen der eingeschlossene Winkel, der in 5F fast 14 Grad beträgt, in der Ausführung gemäß 10C stets kleiner als zehn Grad ist.
11 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel. Die Rotationsanlage 66 umfasst einen Rotor 67 mit einer Vielzahl von Rotorkanälen 68, die durch Blechwände begrenzt werden. Dieser Rotor kann durch Explosivumformung, durch Innenmediendruck, mit einer Gummipresse oder mittels anderer geeigneter Verfahren ausgebildet werden. Die Verteilerkanäle 69 werden durch die Leitbleche 70, die sich in dem gezeichneten Bereich etwa wendelförmig erstrecken, begrenzt.
12 zeigt, auf welche Weise die räumlich sehr komplexe Form der Statorschaufeln 19 aus jeweiligen Streifen aus Edelstahl hergestellt werden kann.
12A zeigt stark schematisch ein Gießwerkzeug 71 zum Ausbilden einer Statorschaufel 19 aus einem ersten Stahlstreifen einer bestimmten Länge. Das Gießwerkzeug umfasst zwei Werkzeugteile 72, 73, die zwangsläufig gegeneinander drehbar sind und die in einer geschlossenen Rotationsposition zwei sich gegenüberstehende Trennflächen haben, deren Formen im Wesentlichen identisch sind und mit der Form eines Schaufelblattes 19 übereinstimmen. Die fragliche Trennfläche befindet sich an der mit 74 bezeichneten Position, an der ein solches Schaufelblatt 19 realitätsgetreu wie bei der Ausbildung eines Schaufelblattes gezeichnet ist, wobei die angrenzenden Teile der Werkzeugteile 72, 73 in einer aufgebrochenen Ansicht gezeichnet sind. Am Boden wird die jeweilige Trennfläche 75 gezeigt, die sich in der Form des Schaufelblattes 19 fortsetzt. Pfeile 76 zeigen die gegenseitige Drehbarkeit der Gießwerkzeugteile 72, 73 an. Führungsblöcke 76, 77 dienen als Führung für die Gießwerkzeugteile 72, 73 während der Drehung. Die erwähnten Vorrichtungen für drehendes Antreiben der Gießwerkzeugteile 72, 73 sind nicht dargestellt.
In der geöffneten Position des Gießwerkzeuges, die in 12a nicht dargestellt ist, wird ein gerader Streifen aus Edelstahl eingesetzt. Dieser Streifen ist vollkommen flach und gerade. Die Gießwerkzeugteile werden sodann gegeneinander gedreht, so dass sich die Formteilflächen einander annähern. Mit dem Eingreifen des Streifens wird dieser gleichzeitig umgeformt. In dieser Hinsicht wird auf 12b verwiesen, in der die wechselseitig wirkenden Gießwerkzeugteile 72, 73 gezeigt werden. Es wird offensichtlich sein, dass das Gießwerkzeugteil 73 an seiner Unterseite angrenzend an den Stützzylinder 77 eine Aussparung 78 hat, die der gebogenen Unterkante 79 des Streifens 19 entspricht, während eine ähnliche Aussparung 80 auf der Oberseite zwischen der oberen Fläche des Gießwerkzeugteiles 72 und dem Gießwerkzeugteil 73 verbleibt, wenn die Werkzeugkavität geschlossen ist. Das abschließende Schließen der Werkzeugkavität wird ausschließlich durch die Dicke des Metalls des Schaufelblattes 19 bestimmt. Die Aussparung 80 entspricht der oberen gebogenen Kante 81.
12C und 12D zeigen eine alternative Anlage oder ein Gießwerkzeug 871 zum Ausbilden der Statorschaufel 819 aus einem flachen Stahlstreifen 801 mit der gekrümmten Form vorgegebener Länge wie in 12D gezeigt. Das Gießwerkzeug 871 umfasst zwei Gießwerkzeugteile 872, 873, die zwangsläufig gegeneinander drehbar sind und die bei geschlossener Drehposition zwei sich gegenüberstehende Trennflächen ha ben, deren Formen im Wesentlichen identisch sind und der Form eines Schaufelblattes 819 entsprechen. Die gegenseitige Drehung der Gießwerkzeugteile 872, 873 kann erfolgen, indem das Gießwerkzeugteil 873 mit dem Griff 802 gedreht wird, wobei das Gießwerkzeugteil 872 feststehend bleibt, da es aus einem Stück mit dem Rahmen 803 ausgebildet ist, der an einer Werkstückfläche befestigt ist. Ein zweiter Griff 804 ist an einem im Wesentlichen zylindrischen Element 805 befestigt, das mit einer mehr oder weniger dreieckigen Öffnung 806 versehen ist, die dem Einsetzen des Streifens 801 und dem Entnehmen eines geformten Schaufelblattes 819 dient. Die jeweiligen Komponenten 805 und 814 sind mittels eines Keiles 808, der in eine Keilnut 807 passt, miteinander für Drehung verbunden.
Die Trennflächen 810, 811 dienen dazu, dem Streifen 801 die doppelt gekrümmte Hauptform zu verleihen, wenngleich ohne die gebogenen Kanten 812, 813, die der Verbindung einer Schaufelumformung eines Stators mit jeweiligen zylindrischen Körpern dienen. Nachdem diese Form durch Drehung mit dem mittleren Griff 802 erzielt worden ist, können die gebogenen Kanten 812, 813 durch weitere Drehung mit dem Griff 804 ausgebildet werden. Während dieser weiteren Drehung erfolgt das beabsichtigte Biegen der Kanten durch Drehen des zentralen Teiles 814, das wie bereits ausgeführt für Drehung mit dem Element 805 verbunden ist und mit einer Biegekante 815 versehen ist. Eine zweite Biegekante 816 ist an der Innenseite des Elementes 805 angeordnet.
Auf diese Weise kann ein Schaufelblatt 819 in einem sehr einfachen Arbeitsschritt und unter Verwendung der Vorrichtung 871 aus dem vorgeformten Metallstreifen 801 hergestellt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Streifen 801 durch Laserstrahlzuschnitt hergestellt wird. Hierbei kann man ein sehr genaues und span- sowie gratfreies Blechelement erhalten, das frei von Eigenspannung oder Restspannung ist. Der verengte Endbereich 820 kann entsprechend Pfeil 823 auf die mit 820' bezeichnete Position abgekantet werden. Das Schaufelblatt 819 kann nun als Komponente eines Stators dienen. Ein solcher Stator wird zum Beispiel in 13C gezeigt.
13A zeigt ein mögliches und sehr praktisches Verfahren für die Herstellung des Rotors 8. Der Ausgangspunkt ist die untere Schale 36, die obere Schale 37 und die Ro torschaufeln 38, 39, die zwischen diesen angeordnet und unbeweglich mit diesen verbunden werden (siehe auch 9).
In der Explosionsdarstellung aus 13A wird weiterhin gezeigt, dass Ketten aus ähnlich geformten Blöcken 82, die Strom und Wärme leiten, in die dreidimensional geformten Leitbleche 38, 39 eingearbeitet werden können. Diese Blöcke werden mit Drähten 83 verbunden, um jeweilige Ketten zu bilden, und können dem Leiten des Stromes dienen, der von einer Stromversorgung 86 über eine obere Elektrode 84 bzw. eine untere Elektrode 85 durch die Schale 37, die Blöcke 82, die Leitbleche 38, 39, die untere Schale 36 und die untere Elektrode 85 geleitet werden kann. Durch eine Pressvorrichtung (nicht dargestellt) werden die schalenförmigen Elektroden 84, 85, deren jeweilige Formen der oberen Schale 37 bzw. der unteren Schale 36 entsprechen, zwangsläufig durch entsprechendes Drücken der genannten und in 3 dargestellten Komponenten auf einen gegenseitigen Abstand gedrückt. Profilbereiche 86, die als Andrückpunkte dienen, sind in der oberen Elektrode 84 angeordnet. Entsprechende Bereiche 87 sind in der unteren Elektrode 84 angeordnet. Bei der Übertragung eines ausreichend großen Stromes wird ein großer Strom über die Andrückbereiche 86, 87, die in Passung mit den Leitblechen 38, 39 stehen, durch die jeweiligen Strompfade geleitet. Dabei erfolgt ein wirksames Punktschweißen der Leitbleche 38, 39 an die Schalen 36, 37. Die zum Beispiel aus Kupfer bestehenden Blöcke 82 sind wesentlich für gute elektrische Leitfähigkeit ohne nachteilige thermische Wirkung auf die Leitbleche 38, 39. Nachdem der Arbeitsschritt des Punktschweißens abgeschlossen ist, können die jeweiligen Ketten aus Blöcken durch Ziehen an den Drähten 83 entfernt werden. Nach diesem Arbeitsschritt ist der Rotor im Prinzip fertig. Wie 1 zeigt, kann auch eine Befestigungsscheibe 90 an die obere Schale 37 angeschweißt werden, und zusammen mit der Abdeckung 91 bildet dies die Befestigung des Rotors an der Welle 7. Nach dem oben unter Bezugnahme auf 13 beschriebenen Arbeitsschritt des Punktschweißens wird der Rotor gemäß 4 mit Streben 35 versehen, woraufhin die Welle 37 befestigt wird.
13B zeigt in stark vereinfachter Form eine Anordnung 830, wobei eine Anzahl von Komponenten wegegelassen sind, für die Fertigung eines Stators wie in 13C gezeigt. Zum besseren Verständnis der Anordnung aus 13B wird zunächst Bezug auf 13C genommen. Der Stator 831 umfasst eine zylindrische Innenwand 832 und eine zylindrische Außenwand 833. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die genann ten Wände aus Edelstahl. Die Außenwand 833 ist relativ dick, während die Innenwand 832 relativ dünn ist. Die Statorschaufeln 819 (siehe 12) von relativ großer Länge und die dazwischen angeordneten Schaufeln 819' von kürzerer Länge werden in die gewünschte Position gebracht und mit den gebogenen Kanten 812 und 813 durch Schweißen an der Innenwand 832 bzw. der Außenwand 833 befestigt. Es wird erkennbar sein, dass die Formen dieser gebogenen Kanten 812 und 813 genau auf die jeweiligen zylindrischen Flächen passen müssen. Die in 12 gezeigten Vorrichtungen sind speziell dafür entworfen.
Unter Weglassung der Zylinder 832, 833 zeigt 13B eine Anordnung abstandsgleich platzierten Ketten von Kupferblöcken, die aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit alle mit 834 bezeichnet werden und die die in 13D gezeigte Form annehmen, die der Form der Schaufelblätter 819 bzw. 819' entspricht. Die Blöcke werden mechanisch miteinander verbunden und mittels einer Schnur 835 elektrisch voneinander getrennt. Ein Gummipuffer 836 hat eine solche Form, dass die gesamte Konstruktion 837, bestehend aus den Blöcken 834, der Schnur 835 und dem Puffer 836, genau zwischen die Schaufelblätter 819, 819' des Stators 831 passt. Die Blöcke 834 haben eine allgemeine U-Form. Die Kanten 812, 813 können dabei miteinander verbunden werden, um Strom- und Wärmeleitung zu erreichen, ohne dass die Stromleitung über das Mittelblech eines Schaufelblattes 819 erfolgt. Ein Vergleich der 13B und 13C zeigt die relative Platzierung der Blöcke 834 und der Schaufelblätter 819, 819'.
13B ist dahingehend eine vereinfachte Darstellung, dass nur die am weitesten vorn befindliche Gruppe von Ketten 837 dargestellt ist, während die zylindrischen Mäntel 832, 833 ebenfalls aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit weggelassen worden sind. Eine äußere Elektrode 838 ist außerhalb des äußeren Mantels 833 angeordnet, und eine innere Elektrode 839 ist innerhalb des inneren Mantels 832 angeordnet. Diese Elektroden leiten gleichzeitig Strom durch Punktschweißbereiche, die zur besseren Übersichtlichkeit alle mit 840 bezeichnet sind. Für diesen Zweck sind die Elektroden 838, 839 an eine Stromquelle 841 angeschlossen. Nach dem Anordnen der Schaufelblätter 819, 819' mit dazwischengeschalteten Ketten 837 über die gesamte Peripherie mit Platzierung sowohl des inneren Zylinders 832 als auch des äußeren Zylinders 833 werden die inneren Elektroden 839 und die äußeren Elektroden 838 platziert, wonach der Stromfluss bewirkt wird, der zur Folge hat, dass die gebogenen Kanten 812, 813 an den Stromflusspositionen an den inneren Zylinder 832 und an den äußeren Zylinder 833 punktgeschweißt werden. Die jeweiligen Ketten 837 werden danach vom Oberteil der Konstruktion an Schnüren 835 herausgezogen, wonach der Stator 831 fertiggestellt ist.
14 zeigt eine graphische Darstellung des Wirkungsgrades „EFF", ausgedrückt als Prozentsatz in Abhängigkeit von der relativen Strömungsgeschwindigkeit Q einer Anlage nach dem Stand der Technik (Kurve I) und als Messung an einer Anlage des oben beschriebenen Typs gemäß 1 (Kurve II) sowie schließlich gemäß 7, 8, 9, 10. Es wird offensichtlich sein, dass die Wirkungsgradkennlinie der erfindungsgemäßen Konstruktion wesentlich höher ist als die bekannter Anlagen des Standes der Technik und dass sie einen beachtlich flacheren Verlauf hat. Die Verbesserung ist insbesondere bei niedrigeren Drehzahlen sensationell. Diese Verbesserung erklärt, warum die Anlage für zahlreiche unterschiedliche Anwendungsfälle eingesetzt werden kann. Nach dem Stand der Technik werden üblicherweise verschiedene Anlagen für verschiedene Anwendungsfälle benötigt.
15 zeigt ebenfalls die Leistung einer als Pumpe arbeitenden erfindungsgemäßen Anlage. Die in 15 gezeigten Kurven betreffen den Pumpendruck einer erfindungsgemäßen Anlage in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer herkömmlichen achtstufigen Zentrifugalpumpe mit einer Dimensionierung, die mit der der erfindungsgemäßen Anlage vergleichbar ist. Die mit kreisförmigen Messstellen dargestellte Kurve I betrifft die Messung an einer bekannten Pumpe NOVA PS 1874. Die anderen Kurven betreffen Messungen an einer erfindungsgemäßen Pumpe bei den folgenden Drehzahlen: 1.500, 3.000, 4.000, 5.000, 5.500 bzw. 6.000 Umdrehungen pro Minute.
16 zeigt die Messergebnisse in einem Vergleich zwischen zwei Arten von erfindungsgemäßen Pumpen und zwei Arten von Pumpen nach dem Stand der Technik. Die Kurven I und II betreffen eine achtstufige Zentrifugalpumpe herkömmlicher Ausführung bei 3.000 Umdrehungen pro Minute. Kurve I betrifft einen Einlass von 58 mm, wohingegen Kurve II einen Einlass von 80 mm betrifft.
Die dargestellten Kurven mit den Angaben für 1.500, 3.000, 4.000, 5.000 bzw. 6.000 Umdrehungen pro Minute betreffen eine einstufige erfindungsgemäße Anlage mit einem Gehäuse mit einem Durchmesser von 170 mm, einem Rotordurchmesser von 152 mm und einem Einlassdurchmesser von 38 mm. Die mit Strichlinien dargestellten Kurven betreffen ebenfalls eine einstufige erfindungsgemäße Anlage mit einem Gehäuse mit einem Durchmesser von 170 mm, einem Rotordurchmesser von 155 mm und einem Einlassdurchmesser von 60 mm.
Die jeweiligen Linien III und IV bezeichnen die jeweiligen Kavitationsgrenzen der ersten erfindungsgemäßen Pumpenart gemäß Beschreibung sowie der zweiten erfindungsgemäßen Pumpenart gemäß Beschreibung.
Von dem Vorgesagten wird ersichtlich sein, dass die beschriebene neue Ausführung einer Rotationsanlage wesentlich bessere Ergebnisse liefert als ähnliche bekannte Anlagen. Unter besonderer Bezugnahme auf 15 und 16 wird nochmals auf den Umstand hingewiesen, dass die Vergleiche eine einstufige erfindungsgemäße Anlage und eine achtstufige Anlage nach dem Stand der Technik betreffen, d. h. acht bekannte Rotationsanlagen in einer Kaskadenschaltung.
17 zeigt eine Einheit 901, die eine Rotationsanlage 902 und einen Motor 903 umfasst. Die Einheit ist für den Betrieb als Pumpe ausgelegt. An der Unterseite befindet sich ein erster Medienkanal 904, der als Einlass dient, und an der Seite befindet sich ein zweiter Medienkanal 905, der als Auslass dient.
18 zeigt schematisch den Aufbau der Einheit 901. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel zum Beispiel aus 4, bei dem die Einheit aus einem Motor und einer Pumpe, die im Prinzip untrennbar damit verbunden ist, besteht, ist die Einheit 901 aus zwei getrennten Komponenten gefertigt. Zu diesem Zweck hat die Motorwelle 906 ein nach außen hin spitz zulaufendes Ende mit einem konischen Schraubengewinde 907 an dem Ende, während die Rotorwelle 908 eine entsprechende ergänzende Form hat. Auf diese Weise sind der Motor 903 und die Pumpe 902 auf auslösbare und kraftübertragende Weise miteinander gekoppelt, wobei gleichzeitig eine sehr einfache Entkopplung gewährleistet ist. Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 21 und 22 insbesondere Bezug auf die Ausführung einer Komponente der Pumpe 902 genommen.
19 zeigt eine Explosionsdarstellung der Art und Weise, in der die wesentlichen Hauptkomponenten miteinander verbunden sind und in Beziehung zueinander stehen. Es muss darauf verwiesen werden, dass die obere Komponente 909 der Pumpe 902, in der der Stator angeordnet ist, anders ausgeführt ist als die Komponenten in den oben beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen. Der Rotor 910 und die Einlasskomponenten 911 entsprechen den weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
20 zeigt den Motor 903 mit einem Kupplungsteil 912 an der Unterseite zum Koppeln mit der entsprechenden Kupplungsmuffe 913 an der Auslasskomponente 909.
21 und 22 zeigen eine Komponente 914 der Auslasskomponente 909. Das Bauteil 914 umfasst einen Blechtrichter 915 mit einer zentralen Öffnung 916. Gegen die Wand in dem Trichter 915 sind Strömungsleitbleche angeordnet, die auf die gleiche Art und Weise wie in 21, 22 gezeigt angeordnet sind und die der besseren Übersichtlichkeit wegen alle mit der Verweisziffer 917 bezeichnet sind, obwohl sie unterschiedliche Formen aufweisen. Die Leitbleche 917 sind Mitglieder einer Parameterfamilie.
Ein innerer Trichter 918, ebenfalls aus Blech bestehend, ist in dem Trichter 915 dergestalt angeordnet, dass die Strömungsleitbleche 917 von den jeweiligen Trichtern 915 und 918 begrenzt werden und somit die Strömungsleitkanäle 919 bilden. Die Letztgenannten münden allesamt in einen Auslass 905 und gewährleisten ein kontrolliertes Strömungsbild mit sehr geringen Reibungsverlusten. Die Strömungsleitbleche 917 können auf eine Art und Weise hergestellt werden, die der Art und Weise entsprechen, in der die Statorschaufeln und/oder die Rotorschaufeln hergestellt werden können. In Bezug auf mögliche Herstellungsverfahren wird auf 12 und 13 verwiesen.
Der Aufbau der Einheit 901 erfordert keine weitere Diskussion. Sowohl der Aufbau als auch der Betrieb gehen aus der Diskussion der vorstehenden Ausführungsbeispiele hervor.
Die Strömungsleitkanäle 919 entsprechen in ihrer Funktion den Verteilerkanälen 62 und 62' der 10A bzw. 10B. Im Unterschied zu 10 ist der Aufbau der Einheit 903 dergestalt, dass sich der Auslass 905 auf der Seite der Einheit 903 erstreckt. Dies ver einfacht die Konstruktion der kritischen Kopplung zwischen dem Motor 903 und der Pumpe 902. Es wird jedoch angemerkt, dass in dieser Hinsicht das Ausführungsbeispiel zum Beispiel gemäß 1, 2 und 4 ebenfalls angewandt werden könnte.
23 zeigt eine Pumpe 1001 mit einem Elektromotor 1002 der den Rotor 1003 antreibt. Der Einlass 1004 des Stators 1005 schließt über einen rotationssymmetrischen Übergangsbereich 1007 an einen seitlichen Einlass 1006 an. Über einen zweiten rotationssymmetrischen Übergangsbereich 1008 schließt der Rotor 1003 an einen seitlichen Auslass 1009 an, der in dieser Ausführung koaxial relativ zu dem Einlass 1006 angeordnet ist. Die Übergangsbereiche 1007 und 1008 befinden sich in einem umhüllten koaxialen Verhältnis.
Es wird auf die Tatsache hingewiesen, dass bestimmte Komponente, wie zum Beispiel Schaufelblätter und Leitbleche in der 23 nicht dargestellt werden.
Die Pfeile 1010 zeigen die Mediumströmung.

Claims

Rotationsvorrichtung (1), umfassend: (a) ein Gehäuse (2) mit einem zentralen im Wesentlichen axialen ersten Medienkanal (3) und wenigstens einem, im Wesentlichen axialen zweiten Medienkanal (4) (5) (6); (b) eine Rotorwelle, die sich in dem Gehäuse (2) und außerhalb des Gehäuses (2) erstreckt und drehbar relativ zu dem Gehäuse (2) angebracht ist und einen Rotor (8) trägt, der in dem Gehäuse (2) untergebracht ist, wobei der Rotor (8) über einen zentralen dritten Medienkanal (9) mit dem ersten Medienkanal (3) verbunden ist, wobei der dritte Medienkanal (9) in eine Vielzahl von im gleichen Winkel voneinander beabstandeten Rotorkanälen (10) verzweigt, von denen sich jeder in einer wenigstens mehr oder weniger radialen Hauptebene von dem dritten Medienkanal (9) zu einem jeweiligen vierten Medienkanal (11) erstreckt, wobei sich der Endbereich des dritten Medienkanals (9) und der Endbereich des vierten Medienkanals (11) jeweils im Wesentlichen axial erstrecken und jeder Rotorkanal (10) eine gekrümmte Form, zum Beispiel eine allgemeine U-Form oder eine allgemeine S-Form, und einen Mittelteil (12) hat, der sich in einer Richtung mit wenigstens einer wesentlichen radialen Komponente erstreckt, und wobei jeder Rotorkanal (10) eine Strömungsrohr-Querschnittsfläche hat, d. h. einen Querschnitt quer zu jeder örtlichen Hauptrichtung, die sich in der Richtung von dem dritten Medienkanal zu dem vierten Medienkanal von einem relativen Wert von 1 auf einen relativen Wert von wenigstens 4 erhöht; (c) einen Stator (13), der sich in dem Gehäuse (2) befindet und umfasst: (c.1) einen ersten zentralen Körper (14), der eine im Wesentlichen rotationssymmetrische, zum Beispiel eine wenigstens mehr oder weniger zylindrische, wenigstens mehr oder weniger konische, gekrümmte oder hybridförmige äußere Fläche (15) mit einer glatten Form hat, die zusammen mit einer inneren Fläche (16) des Gehäuses (2) einen normalerweise im Wesentlichen rotationssymmetrischen, zum Beispiel zylindrischen, Medienkanalraum (17) mit einem radialen Maß von höchstens dem 0,4fachen des Radius der äußeren Fläche (15) begrenzt, wobei sich in dem Medienkanalraum (17) eine Vielzahl von im gleichen Winkel beabstandeten Statorschaufeln (19) befindet, die paarweise Statorkanäle (18) begrenzen, wobei jede der Statorschaufeln (19) in ihrem Endbereich (20), der zu dem Rotor (8) hin gerichtet ist und einen fünften Medienkanal (24) ausbildet, eine Richtung aufweist, die wesentlich, insbesondere wenigstens 60 Grad, von der Axialrichtung (21) abweicht, und in ihrem anderen Endbereich (22), der einen sechsten Medienkanal (25) ausbildet, eine Richtung aufweist, die etwas, insbesondere um höchstens 15 Grad, von der Axialrichtung (21) abweicht; wobei die fünften Medienkanäle (24) mit den vierten Medienkanälen (11) verbunden sind, um eine Medienströmung in im Wesentlichen axialer Richtung zu ermöglichen, und sich im Wesentlichen an den gleichen radialen Positionen befinden, und wobei die sechsten Medienkanäle (25) mit dem wenigstens einen zweiten Medienkanal (4) (5) (6) verbunden sind; (c.2) einen zweiten zentralen Körper, wobei sich zwischen dem sechsten Medienkanal (25) und dem wenigstens einen zweiten Medienkanal (4) (5) (6) eine Vielzahl von Verteilerkanälen (26) sich in Richtung von den sechsten Medienkanälen (25) zu dem wenigstens einen zweiten Medienkanal (4) (5) (6) verjüngend erstreckt und durch die äußere Fläche (29) des zweiten zentralen Körpers (23) und die zylindrische innere Fläche (16) des Gehäuses (2) begrenzt wird; wobei ein allgemeiner Mediendurchflusspfad (27) zwischen dem ersten Medienkanal (3) und dem wenigstens einen zweiten Medienkanal (4) (5) (6) durch den ersten Medienkanal (3), die dritten Medienkanäle (9), die Rotorkanäle (10), die vierten Medienkanäle (11), die Statorkanäle (18), die sechsten Medienkanäle (25), die Verteilerkanäle (26) bzw. die zweiten Medienkanäle (4) (5) (6) und umgekehrt definiert ist und wobei im Betrieb im Wesentlichen glatte und durchgehende Übergänge zwischen den genannten Teilen vorliegen; und wobei die Konstruktion so beschaffen ist, dass im Betrieb eine gegenseitige Kraftkopplung zwischen der Drehung des Rotors (8) und somit der Drehung der Welle (7) einer seits und dem Druck in dem durch den Mediendurchflusspfad (27) strömenden Medium andererseits vorliegt;
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Welle (7) zum Antrieb an einen Motor (28) gekoppelt ist und der erste Medienkanal der Medieneinlauf ist und der zweite Medienkanal der Medienauslauf ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Medienkanal der Medieneinlauf ist und an eine unter Druck stehende Medienquelle gekoppelt ist und der erste Medienkanal der Medienauslauf ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Medium eine Flüssigkeit, eine Suspension; eine Emulsion oder dergleichen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Medium ein Gas ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Medium ein Zwei-Phasen-Medium ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der axiale Querschnitt eines jeden Rotorkanals eine Form hat, die mehr oder weniger einer Halbkosinusfunktion entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Rotorkanäle wenigstens zehn beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anzahl der Rotorkanäle wenigstens zwanzig beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der Rotorkanäle wenigstens vierzig beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Rotorkanäle von der Anzahl der Statorkanäle abweicht, so dass eine Positionsübereinstimmung der vierten Medienkanäle und der fünften Medienkanäle während der Drehung fehlt und so damit in Zu sammenhang stehende periodische Druckschwankungen in dem durch die Rotationsvorrichtung strömenden Medium verhindert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Einlaufpropeller mit einer Vielzahl von Propellerblättern in dem dritten Medienkanal angeordnet ist und als Medieneinlauf dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rotor zwei Schalen umfasst, die zusammen mit den auch als Abstandshalter dienenden Leitblechen die Rotorkanäle begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die Leitbleche von dem dritten Medienkanal in einen Bereich in einer Entfernung von den Endbereichen der Schalen erstrecken, die die vierten Medienkanäle mit begrenzen.
Vorrichtung nach Ansprüchen 12 und 13, wobei jedes Propellerblatt mit einem Leitblech verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei sich eine erste Gruppe erster Leitbleche von dem dritten Medienkanal zu dem vierten Medienkanal erstreckt und wenigstens eine zweite Gruppe von zweiten Leitblechen dazwischen versetzt angeordnet ist, wobei sich die zweiten Leitbleche von einer Position in einer Entfernung von dem dritten Medienkanal zu dem vierten Medienkanal erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Winkel zwischen einem Satz Statorschaufeln, die zusammen einen Statorkanal bilden, einen Höchstwert von 20 Grad in einem Bereich zwischen dem fünften Medienkanal und dem sechsten Medienkanal erreicht.
Vorrichtung nach Ansprüchen 16 und 17, wobei der genannte Winkel einen Höchstwert von 10 Grad erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schalen und die Leitbleche aus Plattenmaterial, wie zum Beispiel aus wahlweise mit Fasern verstärktem Kunststoff, aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, aus Edelstahl oder aus Federstahl bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei alle Oberflächen, die mit Medium im Berührung kommen, beständig gegen chemische und/oder mechanische Wirkung des Mediums sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei alle Oberflächen, die mit Medium in Berührung kommen, aus Werkstoffen hergestellt werden und so elektrisch leitend miteinander verbunden sind, dass Funkenbildung wirksam verhindert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei alle Oberflächen, die mit Medium in Berührung kommen, im voraus glatt gemacht werden, zum Beispiel durch Schleifen, durch Polieren, durch Honen oder durch Aufbringen einer Beschichtung, wie zum Beispiel eines Carbids, eines Nitrids, wie zum Beispiel Titannitrid oder Bornitrid, Glas, eines Silikats, hochwertige Kunststoffe, wie zum Beispiel Polyimid.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Verhältnis des Durchmessers des Rotors zu der Dicke des Plattenmaterials einen Wert von 50 bis 1600 hat.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Leitbleche durch (Punkt)-Schweißen, Kleben, Löten, Magnetkräfte, mittels Schraubverbindungen, Falzverbindungen oder Ähnlichem mit den Scheiben gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statorschaufeln aus Plattenmaterial bestehen, wie zum Beispiel aus wahlweise mit Fasern verstärktem Kunststoff, aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, aus Edelstahl oder Federstahl.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe für die innere Fläche des Gehäuses und für die Statorschaufeln im Wesentlichen gleich sind.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei wenigstens die innere Fläche des Gehäuses aus dem gleichen Werkstoff besteht wie die Statorschaufeln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Statorkanäle so ausgebildet werden, dass der Abstand zwischen ihren gegenüberliegenden Wänden in jeder axialen Position in einer peripheren Ebene, die sich quer zur Axialrichtung erstreckt, im Wesentlichen gleich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Welle massiv ist und somit einen wesentlichen Beitrag zu dem Masseträgheitsmoment der drehbaren Einheit bestehend aus der Welle und dem Rotor leistet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schalen durch Tiefziehen, Walzen, Schmieden, Hydroformen, Explosivumformen mittels einer Gummipresse oder Ähnlichem aus Metall ausgebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Schalen durch Spritzgießen, Warmumformen, Thermounterdruckformen oder Ähnlichem aus Kunststoff ausgebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rotor aus Blech gefertigt wird, das in wenigstens zwei Schichten übereinander in einem Formwerkzeug mit einer Werkzeugkavität mit einer Form entsprechend der gewünschten Form des Rotors eingelegt wird, wobei zwischen den beiden Schichten Medium unter Druck eingelassen wird, um ein Expandieren des Blechmaterials während der plastischen Verformung gegen die Wand der Werkzeugkavität zum Ausbilden des Rotors zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Welle drehbar relativ zum Gehäuse in Lagern gelagert ist, die in einer großen Entfernung von dem Mediendurchflusspfad angeordnet sind, so dass eine möglicherweise stark erhöhte oder abgesenkte Temperatur des Durchflussmediums keine oder eine vernachlässigbare Wirkung auf die Temperatur dieser Lager hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rotor gegenüber dem Gehäuse mit wenigstens zwei Labyrinthdichtungen abgedichtet ist, wovon sich eine in dem Bereich des dritten Medienkanals und die andere in dem Bereich des vierten Medienkanals befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Statorschaufeln wenigstens 10 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Anzahl der Statorschaufeln wenigstens 20 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche aller vierten Medienkanäle und des dritten Medienkanals wenigstens 1 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche aller vierten Medienkanäle und des dritten Medienkanals wenigstens 3 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche aller vierten Medienkanäle und des dritten Medienkanals wenigstens 10 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des Durchmessers des Ringes der vierten Medienkanäle und des Durchmessers des dritten Medienkanals wenigstens 1,5 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei das Verhältnis des Durchmessers des Ringes der vierten Medienkanäle und des Durchmesser des dritten Medienkanals wenigstens 10 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 41, wobei das Verhältnis des Durchmessers des Ringes der vierten Medienkanäle und des Durchmessers des dritten Medienkanals wenigstens 20 beträgt.