ES2343139T3 - Rotor para una turbo maquina y una turbo maquina. - Google Patents

Abstract

Rotor para una turbo máquina, que gira en un medio gaseoso o líquido y que presenta al menos sobre una de sus superficies envolventes (4) un perfil (3) con al menos una elevación convexa (19) para la generación de una diferencia de presión, en el que la elevación convexa (19) está configurada como un perfil de superficie de soporte (3) y el rotor (2) está conectado con al menos una cámara (12, 21) para la alimenta o descarga del medio, caracterizado porque el rotor (2) presenta en el interior una cavidad axial (6) y porque entre la cavidad (6) de la superficie envolvente exterior (4) en la zona del perfil de superficie de soporte (3) está previsto al menos un orificio de paso (5).

Description

Rotor para una turbo máquina y una turbo máquina.

La invención se refiere a un rotor para una turbo máquina de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente así como a una turbo máquina de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 11 de la patente.

Las turbo máquinas se caracterizan porque generan una diferencia de presión en un medio gaseoso o líquido o son accionadas por medio de una diferencia de presión en un medio de este tipo. A tal fin, tales turbo máquinas presentan, en general, un rotor, que está alojado de forma giratoria en el medio gaseoso o líquido frente a un estator y a través de su forma o disposición genera una diferencia de presión o convierte la diferencia de presión en el medio en un movimiento giratorio. A tales turbo máquinas pertenecen en primer término las mayoría de los tipos de bombas, compresores, turbo máquinas, turbinas o convertidores de energía eólica, que disponen de rotores en las más diferentes formas de realización y que están alojados la mayoría de ellos de forma giratoria en una carcasa como estator.

Una turbo máquina en forma de una bomba se conoce a partir del documento DD 293 181 A5, que presenta un rotor de forma cilíndrica o de forma cónica, que está alojado de forma excéntrica en una carcasa de bomba. Este rotor está conectado con un accionamiento y genera durante una rotación una cámara de bomba circundante en forma de hoz, que transporta con preferencia aceite como líquido desde un orificio de entrada a un orificio de salida. Esta bomba, que se basa en el principio hidrodinámico, genera durante la rotación en la carcasa circundante en forma de hoz una cuña de aceite, que conduce a una subida de la presión en la cámara de la bomba y de esta manera transporta el aceite desde el orificio de entrada al orificio de salida. En este caso, el rotor posee una superficie envolvente exterior redonda relativamente lisa, que genera exclusivamente en virtud de su trayectoria circundante excéntrica, una subida de la presión en el líquido. Tal rotor circundante excéntrico en una carcasa de forma cilíndrica apenas es adecuado, sin embargo, en virtud de su superficie envolvente no estructurada en el caso de un medio gaseoso en la cámara de la bomba.

En efecto, se conoce a partir del documento DE 103 19 003 A1 un rotor de un convertidor de energía eólica, a través del cual la energía eólica se transforma en una energía eléctrica. En este caso, los rotores están constituidos por un árbol alojado en un estator, en el que están dispuestas palas de rotor que se proyectan hacia fuera a distancias equiangulares. Las palas de rotor están configuradas en este caso como una aleta simétrica de una superficie de soporte de un avión, que posee en la dirección de la circulación una superficie envolvente de forma cilíndrica y de esta manera presenta un ensanchamiento convexo, que confluye en ángulo agudo hacia atrás. En este caso, las palas del rotor son alineadas en la dirección del viento de tal forma que el aire que circula por delante de ellas, como medio gaseoso, provoca de acuerdo con la ecuación de Bernoulli una diferencia de la presión, a través de la cual se desplaza el rotor alojado en el estator en un movimiento giratorio. Puesto que tal aleta provoca en su canto que confluye en ángulo agudo una formación de turbulencia perturbadora, están previstas entradas sobre el perfil de la aleta transversalmente a la dirección del viento. De esta manera, se ajusta sobre el lado superior una presión más reducida que sobre el lado inferior, lo que conduce a una sustentación adicional, con lo que se reduce la formación de turbulencia y debe realizarse la conversión de energía con un rendimiento más elevado. Pero tal rotor está previsto exclusivamente para el empleo en medios aéreos o gaseosos y debido a sus paletas de rotor largas y al diámetro de la carcasa necesario de esta manera, apenas se puede utilizar con medios líquidos.

Se conoce a partir del documento DE 42 23 965 A, que se considera como el estado más próximo de la técnica, en efecto, un rotor de turbo máquina, en el que sobre un árbol alojado está montado al menos un disco de soporte, sobre cuya superficie envolvente cilíndrica exterior están dispuesta paletas cortas en proyección, que giran en un medio gaseoso. Este rotor está dispuesto en una carcasa de estator y es accionado a través del árbol con un número de revoluciones alto. En este caso, el medio gaseoso es comprimido desde un orificio de entrada con una acción de compresión alta hacia un orificio de salida. Sin embargo, tal rotor de turbo máquina no es adecuado, en general, para medios líquidos, puesto que éstos no se pueden comprimir y, por lo tanto, podrían dañar fácilmente las paletas finas.

Se conoce a partir del documento DE 197 19 692 A1 una bomba de rotor con rotor dentado en el interior, que dispone de una forma de realización muy robusta de un rotor dentado en el interior. En este caso, la bomba está constituida por una carcasa, en la que está dispuesto un anillo excéntrico giratorio, en el que están alojadas de forma giratoria una rueda de aletas exterior y una rueda de aletas interior. En este caso, la rueda de aletas interior representa un rotor interior con una pluralidad de dientes dispuestos sobre su superficie envolvente exterior, que están dispuestos de forma giratoria en un rotor exterior. El rotor exterior rodea al rotor interior con su superficie envolvente interior, sobre la que están dispuestos igualmente dientes dirigidos hacia dentro. En este caso, tanto los dientes interiores como también los dientes exteriores se extienden sobre toda la longitud de la superficie envolvente y están constituidos esencialmente por una elevación simétrica convexa, de manera que sobre la superficie envolvente exterior del rotor interior están dispuestas seis elevaciones convexas y sobre la superficie envolvente interior del rotor exterior están dispuestas sirte elevaciones convexas. La cavidad interior del rotor exterior está conectada en este caso, respectivamente, con un orificio de entrada y un orificio de salida, que se encuentran opuestos. A través del movimiento giratorio del rotor interior se lleva a cabo también un movimiento giratorio del rotor exterior en el anillo excéntrico, con lo que se forman una serie de cámaras con volúmenes variables entre los dientes del rotor interior y del rotor exterior. De esta manera, un fluido que se encuentra en las cámaras es aspirado en las cámaras que se agrandan y es expulsado desde las cámaras que disminuyen de tamaño. Como fluido está previsto en este caso un líquido hidráulico, que es comprimido a través de la diferencia de presión generada de esta manera desde el orificio de entrada hacia el orificio de salida. Puesto que un rotor de este tipo está constituido por al menos dos partes dentadas dispuestas coaxiales entre sí, que deben presentar todavía un número diferente de dientes y solamente en el caso de realización de la máxima precisión engranan con exactitud unos dentro de los otros, una disposición del rotor de este tipo es muy costosa en su fabricación y está equipada con una serie de piezas afectadas de fricción, que son dependientes de desgaste.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de crear un rotor de aplicación universal para una pluralidad de tipos de construcción de turbo máquinas, que es robusto y está casi libre de mantenimiento y, además, todavía se puede fabricar fácilmente.

Este cometido se soluciona a través de la invención indicada en las reivindicaciones 1 y 11 de la patente. Los desarrollos y los ejemplos de realización ventajosos de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

La invención tiene la ventaja de que a través del perfil de la superficie de soporte en una de las superficies envolventes del rotor, en virtud del efecto de Bernoulli, a través del movimiento del rotor o de la circulación de un medio gaseoso o líquido se obtiene una acción de baja presión por encima del perfil de la superficie de soporte, de manera que un rotor de este tipo se puede emplear tanto en turbo máquinas para medios líquidos como también en turbo máquinas para medios gaseosos. Puesto que la acción de la presión o de la aspiración no es generada por la formación de cámaras circundantes obturadas, se puede transportar de esta manera de forma más ventajosa también un medio mezclado con sustancias sólidas, de manera que tales rotores son bien adecuados también para un transporte continuo de productos a granel o de dispersiones.

La invención tiene al mismo tiempo la ventaja de que a través del perfil de la superficie de soporte favorable para la circulación solamente se produce una formación reducida de turbulencia en el medio utilizado y, además del alojamiento, no se produce ningún contacto con un estator u otras partes del rotor, de manera que las turbo máquinas, que están equipadas con un rotor de este tipo, trabajan de forma especialmente silenciosa y tampoco presentan apenas pérdidas de circulación o de fricción. Puesto que el rotor de acuerdo con la invención es hueco en el interior y solamente genera la diferencia de presión a través de un perfil plano de la superficie de soporte sobre una de las superficies envolventes, este rotor se puede fabricar con un peso especialmente reducido, de manera que deben acelerarse también sólo masas reducidas, con lo que se puede conseguir de manera más ventajosa, en general, también en conexión con la fricción reducida y las turbulencias reducidas de la circulación una turbo máquina con alto rendimiento.

Debido a la masa del rotor sólo reducida y a la configuración en gran medida simétrica así como a una rotación central se generan también sólo acciones reducidas de fuerza centrífuga, de manera que un rotor de este tipo se puede accionar de manera más ventajosa con números de revoluciones altos. De este modo, se pueden generar también diferentes de presión altas con altas velocidades de la circulación, con lo que se pueden conseguir al mismo tiempo de manera más ventajosa prestaciones de transporte altas del medio gaseoso o líquido previsto o de las sustancias sólidas contenidas en el mismo.

Puesto que la diferencia de presión que se puede generar en una envolvente de rotor perfilada de esta manera de acuerdo con la invención se eleva de manera casi proporcional al número de revoluciones, con un número de revoluciones del rotor constante apenas se producen de manera más ventajosa oscilaciones de la presión o del volumen. A través del perfil de la superficie de soporte en la superficie envolvente resulta siempre, cuando el rotor está accionado, una diferencia de presión, que es independiente de la presión ambiental del medio, de manera que con ello de manera más ventajosa se pueden transportar de manera más ventajosa también todavía medios gaseosos con alta densidad o se pueden bombear líquidos desde gran profundidad a presión estática hasta la superficie.

El rotor de acuerdo con la invención y una turbo máquina equipada con él no sólo se pueden utilizar en el estado accionado para el transporte o generación de presión, sino que, en el caso de la introducción en la dirección de la circulación de un medio impulsado con fuerza de presión, se pueden utilizar también para una generación de un número de revoluciones para generar de manera más ventajosa, a partir de fuerza hidráulica o fuerza eólica, energía como especialmente corriente.

En una configuración de varias fases del rotor de acuerdo con la invención, en el caso de fases axiales y caudales de flujo constantes, se pueden generar de manera más ventajosas presiones más elevadas o en el caso de fases coaxiales debido a la elevación de la superficie del perfil con diferencia constante de la presión, se pueden transportar de manera más ventajosa también caudales de flujo más elevados.

La invención se explica en detalle con la ayuda de un ejemplo de realización, que se representa en el dibujo. En este caso:

La figura 1 muestra una representación en perspectiva de una bomba con un rotor de bomba de una fase.

La figura 2 muestra una vista delantera de la bomba con rotor de bomba.

La figura 3 muestra una vista en planta superior de la bomba con el rotor de bomba.

La figura 4 muestra un anillo de láminas de una rueda de aletas para el rotor de la bomba.

La figura 5 muestra una disposición de elementos de láminas de una rueda de aletas para el rotor de la bomba.

La figura 6 muestra una representación en sección de una bomba con un rotor de bomba de varias fases, y

La figura 7 muestra una representación en sección de una turbina de accionamiento.

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En la figura 1 del dibujo se representa en perspectiva como turbo máquina una bomba 1, que contiene un rotor 2 hueco de una fase como rotor de bomba, que presenta sobre una superficie envolvente exterior 4 nueve elementos perfilados 3 de la superficie de soporte, entre los cuales están dispuestos orificios de paso 5 hacia la cavidad interior 6.

En la bomba 2 representada se trata de una forma de realización, que es accionada con preferencia con agua como medio líquido. La bomba 2 está constituida esencialmente por una carcasa estacionaria 7 como estator, en la que está dispuesto el rotor de la bomba 2. El rotor está alojado en la carcasa 7 de forma giratoria en dos cojinetes 8 y posee en su centro un árbol 9, que está conectado con un motor de accionamiento 9 no representado. La carcasa 7 está configurada esencialmente de forma cilíndrica y contiene en su superficie envolvente exterior un orificio de salida 11 para la descarga del agua a bombear. En la superficie frontal o envolvente izquierda de la carcasa 7 está previsto para la entrada del agua a bombear hacia la cavidad 6 un orificio de entrada 10, que se puede conectar con un conducto de alimentación no representado. El orificio de entrada 10 está conectado con la cavidad 6 del rotor 2 y forma con ésta una cámara de entrada 12. Con una bomba 1 de este tipo se pueden transportar, en principio, todos los medios líquidos, como por ejemplo agua, aceite y similares como también todos los líquidos, que están mezclados con sustancias sólidas, como por ejemplo dispersiones.

En la figura 2 del dibujo se representa en vista delantera la bomba 1 descrita anteriormente, a partir de la cual se puede deducir también en particular la disposición y configuración del rotor 2. En este caso, el rotor 2 está constituido, esencialmente, por una rueda de aletas 20 de forma cilíndrica, que presenta en el interior una cavidad 6 de forma cilíndrica, que forma una cámara de entrada 12 en la bomba 1 representada. Sobre la superficie envolvente exterior 4 del rotor 2 están distribuidas, en secciones angulares iguales, nueve elevaciones convexas 3, que forman un perfil de superficie de soporte que se extiende axialmente sobre la superficie envolvente 4 tangencial exterior del rotor 2. Puesto que el rotor 2 presenta sobre su superficie envolvente 4 tangencial exterior varios elementos perfilados 3 de la superficie de soporte, que forman durante una rotación, de acuerdo con el efecto de Bernoulli, también en medios gaseosos, como por ejemplo aire, una zona de baja presión, se pueden transportar, comprimir o aspirar de esta manera también todos los medios gaseosos así como los medios gaseosos mezclados con productos a granel.

En la zona extrema del perfil de la superficie de soporte 3 están previstos orificios de paso 5 hacia la cavidad 6 dispuesta en el interior o hacia la cámara de entrada 12 de la bomba 1, en la que se encuentra el medio a bombear, por ejemplo agua. La configuración axial de la bomba 1 se representa en particular en la figura 3 del dibujo en una vista en planta superior. A partir de la figura 3 del dibujo se deduce claramente que el rotor 2 está constituido del tipo de láminas en dirección axial. Estas láminas están recortadas o estampadas, debido al perfil de la superficie de soporte 3, a partir de chapas planas con preferencia con la ayuda de un láser. En este caso, el rotor 2 está constituido principalmente por anillos de láminas 13 y por una disposición de elementos de láminas 14, que forman la rueda de aletas 20.

Los anillos de láminas 13 se representan en detalle en la figura 4 del dibujo y los elementos de láminas 14 se representan en la figura 5 del dibujo, que forman, como paquete de láminas, la rueda de aletas 20 con las superficies envolventes tangenciales 4. El rotor 1 representado en la figura 3 del dibujo está constituido por tres disposiciones de elementos de láminas 14, en cuyas superficies laterales exteriores está fijado en cada caso un anillo de láminas 13. En este caso, el anillo de láminas 13 está constituido con preferencia a partir de una chapa de acero plana, que está protegida contra la corrosión para líquidos que contienen agua o está constituida a partir de un acero inoxidable noble. Los anillos de láminas 13 como también los elementos de láminas 14 están constituidos la mayoría de las veces del mismo material, que puede estar constituido, de acuerdo con el medio utilizado, también por otros metales, plásticos duros, materiales compuestos de fibras sintéticas o por cerámicas. Cada anillo de láminas 13 posee en el interior un taladro 23 de forma circular, por ejemplo de 250 mm de diámetro y de un diámetro mínimo exterior de aproximadamente 360 mm. En este caso, el anillo de láminas 13 contiene con preferencia nueve zonas angulares iguales de 40° cada una, en cuya superficie envolvente 4 tangencial exterior está dispuesta, respectivamente, una elevación convexa 19, que pasa en contra del sentido de giro 18 plana con un gradiente descendente a una zona de salida 24 y forma un perfil de la superficie de soporte 3. La elevación convexa 19 presenta, frente al extremo de salida, con preferencia una elevación 19 de aproximadamente 45 mm y posee un radio de aproximadamente 20 mm. La zona perfilada 24 descendente que sale en contra del sentido de giro presenta una curvatura cóncava con un radio de 167 mm y se extiende sobre una longitud de aproximadamente 70 mm. La elevación convexa 19 con la zona 24 saliente cóncava descendente imita de esta manera sobre la superficie envolvente 4 a un perfil de una aleta de la superficie de soporte de aviones. El perfil de la superficie de soporte 3 termina en este caso en una punta 25 ligeramente ascendente, que actúa como una aleta e impide en gran medida turbulencias en el canto de rotura.

Después de la punta 25, que impide la turbulencia, sigue en contra del sentido de giro 18 una superficie recta tangencial, que presenta la distancia mínima con respecto al eje de giro 26 y se extiende sobre una longitud de aproximadamente 5 mm tangencialmente a aquél. Esta superficie recta delimita los orificios de paso 5 en dirección axial y termina cada perfil individual de la superficie de soporte 3 sobre la superficie envolvente exterior tangencial 4 del rotor 2. En este caso, cada anillo de láminas 13 se forma por perfiles de la superficie de soporte 3 con preferencia del mismo tipo, que están dispuestos en zonas angulares iguales y a la misma distancia del eje de giro 26.

Entre dos anillos de láminas exteriores 13 están dispuestas, para la realización del rotor de bomba 2 representado, tres capas de láminas formadas, respectivamente, por nueve elementos de láminas 14, que presentan en sus cantos radiales exteriores de la misma manera el mismo perfil de la superficie de soporte 3 que los anillos de láminas 13. Para la configuración de una rueda de aletas 20 de un rotor 2 se conectan los elementos de láminas 14 individuales alineados en coincidencia con el perfil de la superficie de soporte 3 con un anillo de láminas 13 o con otras disposiciones de láminas y representan de esta manera una rueda de aletas axial o una parte de rueda de aletas, que forma sobre su superficie envolvente 4 tangencial exterior un perfil de la superficie de soporte 3 uniforme alineado axialmente. Pero en este caso, los elementos de láminas 14 están dispuestos tangenciales distanciados entre sí y están conectados, en general, con los anillos de láminas 13, de manera que la distancia entre los elementos de láminas forma un orificio de paso 5, a través del cual el medio previsto es aspirado desde la cavidad cilíndrica 6 colocada en el interior a través de la presión negativa a lo largo del perfil de la superficie de soporte descendente 3 debido al efecto de Bernoulli, hacia fuera.

Para la configuración favorable a la circulación de estos orificios de paso 5, los elementos de láminas 14 individuales están provistos en su zona trasera con una curvatura convexa 15 y en su zona delantera con una curvatura cóncavas 16, que posibilitan durante la rotación un flujo en gran medida libre de turbulencias. En este caso, la curvatura convexa 15 pasa en el canto interior igualmente a una curvatura cóncava, que corresponde al radio del taladro 23 del anillo de láminas 13 de 125 mm, por ejemplo. De esta manera, el rotor 2 forma en el interior una cavidad cilíndrica 6 axialmente continua como cámara de entrada 12.

Para la fijación de la rueda de aletas 20 con el árbol de accionamiento 9 se prevén con preferencia elementos de unión en forma de estrella no representados, que están conectados de forma fija contra giro con el árbol de accionamiento 9 y con preferencia con al menos uno de los anillos de láminas 13. En otra forma de realización de la invención, el perfil de la superficie de soporte 3 puede estar dispuesto también en la superficie envolvente tangencial interior, de manera que el rotor 2 presenta entonces en el exterior una superficie envolvente 4 de forma circular, con lo que se invierte la dirección del flujo y se forma la cámara de salida 21 en la cavidad 6 de la rueda de aletas 20 o bien del
rotor 2.

Para el funcionamiento de la bomba 1 se acciona el rotor 2 con un número de revoluciones y con un sentido de giro 18 predeterminados, de manera que en la superficie envolvente exterior 4se forma en el sentido de giro 18 detrás de la elevación convexa 19, de acuerdo con el efecto de Bernoulli, una presión negativa o bien una diferencia de presión con respecto al medio gaseoso o líquido circundante, de manera que a partir del espacio interior 6 de presión más elevada el medio es aspirado hacia el exterior. En este caso, la diferencia de la presión depende esencialmente del número de revoluciones o bien de la velocidad circunferencial de la rueda de aletas 20. La diferencia de la presión se eleva aproximadamente lineal hasta el punto de que la formación de turbulencia en el canto de rotura o en otros elementos de turbulencia es tan grande que de ello resulta una contrapresión considerable. Pero ésta se puede reducir también a través de una configuración ventajosa, especialmente del canto de rotura y a través de la formación de cámaras de entrada 12 y cámaras de salida 21 de forma circular, de manera que con números de revoluciones de al menos 10.000 rpm se realiza una subida lineal de la presión.

A través de una presión diferencial alta, se puede incrementar también al mismo tiempo el caudal de flujo por unidad de tiempo, que está limitado, sin embargo, por las áreas de la sección transversal de los orificios de paso 5. No obstante, el caudal de flujo o bien el volumen de paso se puede elevar de manera sencilla también a través de un incremento de la superficie del perfil de la superficie de soporte 3. En principio, se puede generar ya una diferencia de presión con tan sólo un perfil de la superficie de soporte 3 en la periferia del rotor 2 o bien de la rueda de aletas 20. Para la elevación del caudal de flujo y para la mejora de la relación de la circulación se han dispuesto, sin embargo, con preferencia nueve perfiles de la superficie de soporte 3 de forma circular alrededor de la envolvente exterior tangencial del rotor 4, pero en este caso se puede realizar también un número más reducido como también un número más elevado de superficies perfiladas. Un rotor 2 de este tipo con al menos un perfil de superficie de soporte 3 no tiene que ser necesariamente de forma cilíndrica, sino que puede presentar también una superficie envolvente exterior 4 de forma esférica o cónica, a través de la cual se puede generar también una diferencia de la presión. En este caso, un rotor de este tipo no necesita tampoco cámaras de entrada 12 y de salida 21 cerradas, puesto que ya una rotación dentro de un medio gaseoso o líquido sin parte de carcasa genera una diferencia de la presión, que solamente se puede utilizar a través de un conducto de salida o de admisión, que solamente tiene que estar conectado en una de las cámaras de entrada 12 o de salida 21. En este caso, esencialmente la posibilidad de utilización de la compensación de la presión determina el tipo de construcción de la turbo máquina. Así, por ejemplo, una turbo máquina con una cámara de entada cerrada y conectada con un conducto puede estar configurada como máquina de aspiración también para medios gaseosos o bien como aspirador de polvo. En cambio, un rotor 2 con una cámara de salida 21 cerrada se puede emplear de manera ventajosa como compresor o soplante para un medio gaseoso o como bomba para el transporte o para la compensación de la presión de medios líquidos. Pero un rotor 2 de este tipo se puede utilizar también para la generación de un número de revoluciones con la diferencia de presión existente de un medio circundante así como para la generación de energía con las diferencias de presión existentes en el agua o en el aire.

En una forma de realización especial de la invención representada en la figura 6 de los dibujos, varias ruedas de aletas 20 están dispuestas axialmente adyacentes entre sí y están separadas unas de las otras por medio de cámaras de salida 21 separadas. En este caso, las cuatro ruedas de aletas 20 representadas están dispuestas sobre un árbol de accionamiento común 9, que está alojado en dos cojinetes 8 en un estator y en la parte de la carcasa. Todas las ruedas de aletas 20 están rodeadas por una carcasa 9 de varias partes, que presenta tres paredes intermedias 22 y de esta manera forma cuatro cámara de salida 21, en las que está dispuesta en cada caso de forma giratoria una rueda de aletas 20 del mismo tipo.

Cada rueda de aletas está configurada en este caso como la rueda de aletas 20 descrita de acuerdo con las figuras 1 a 5 del dibujo y está constituida, en principio, por nueve perfiles de superficies de soporte 3 dispuestos sobre la superficie envolvente exterior 4, entre las que están previstos orificios de paso 5 hacia la cavidad interior 6. En la primera rueda de aletas 20 está previsto un primer orificio de entrada 10 hacia la zona exterior de la carcasa 7 como escotadura redonda circular, que establece una conexión con la cavidad 6 de la primera rueda de aletas 20 como cámara de entrada 12. A este primer orificio de entrada 10 se alimenta el medio gaseoso o líquido previsto, de manera que éste llega a la primera cámara de entrada 12, configurada como cavidad 6, de la primera rueda de aletas 20. Si se acciona el rotor 2 con un número de revoluciones predeterminado, entonces aparece en el perfil de la aleta de soporte 3 en la zona del orificio de paso 5 una diferencia de presión, con lo que el medio es aspirado hacia fuera a la primera cámara de salida 21 que rodea la rueda de aletas 20. De esta manera se produce en esta cámara de salida 21 una elevación de la presión, que actúa a través del segundo orificio de entrada 27 en la cavidad o bien en la cámara de entrada de la segunda rueda de altas 28. A través de esta segunda rueda de aletas giratoria 28 se genera de nuevo una diferencia de presión, de manera que el medio llega con una elevación de la presión a una segunda cámara de salida 29. Puesto que también en la segunda cámara de salida 29 está previsto un orificio de entrada hacia la tercera rueda de aletas, en las dos cámaras de salida siguientes se realiza en cada caso otra elevación de la presión de la misma magnitud, de manera que una bomba de cuatro fases de este tipo conduce a una subida de la presión cuatro veces mayor que en una bomba 1 de una sola fase con una sola rueda de aletas 20. Tal bomba de varias fases como turbo máquina puede estar equipada con una pluralidad de fases de elevación de la presión, de manera que con ello se puede establecer, de acuerdo con el número de revoluciones previsto, casi cualquier elevación de la presión.

Una bomba de varias fases de este tipo como turbo máquina puede estar configurada también con fases radiales. A tal fin se disponen varias ruedas de aletas 20 con diámetros exteriores de diferente tamaño coaxiales entre sí y se desplazan en rotación a través de un árbol de accionamiento común 9. Con una turbo máquina constituida axialmente de este tipo no sólo se pueden generar presiones muy altas, sino que a través de la superficie activa alta de los perfiles de las superficies de soporte se transportan también volúmenes de paso altos por unidad de tiempo.

En la figura 9 del dibujo se representa otro tipo de forma de realización especial de la invención, que muestra una turbina de accionamiento con preferencia para un medio líquido. A tal fin, está previsto un rotor cilíndrico 2 de una sola fase con perfiles de superficies de soporte 3 y orificios de paso 5 dispuestos sobre su superficie envolvente exterior hacia su cavidad, que está dispuesta en una carcasa 7 de forma cilíndrica. La carcasa 7 contiene en uno de sus extremos axiales un orificio de entrada 10 y en su otro extremo axial un orificio de salida 11, que está configurado en forma de cuello de botella. El rotor 2 dispuesto en la carcasa 7 es accionado a través de su orificio de entrada 10 a través de un árbol 9, a través del cual se alimenta también el medio con preferencia líquido, como agua. A través de una rotación se aspira el agua en la carcasa circundante como cámara de salida 21, de manera que en ésta aparece una sobrepresión, que sale desde el orifico de salida 11del tipo de cuello de botella estrecho favorable para la circulación hacia el medio circundante. De acuerdo con el número de revoluciones de accionamiento y el área de la sección transversal del orificio de salida 11, el agua circula con una velocidad de circulación de salida determinada en el agua existente circundante, con lo que se genera una acción de retroceso del tipo de turbina. De esta manera, se pueden accionar con preferencia vehículos acuáticos o se pueden irradiar líquidos con alta presión, en función de la dirección, en medios del mismo tipo o en otros medios.

Claims (20)

1. Rotor para una turbo máquina, que gira en un medio gaseoso o líquido y que presenta al menos sobre una de sus superficies envolventes (4) un perfil (3) con al menos una elevación convexa (19) para la generación de una diferencia de presión, en el que la elevación convexa (19) está configurada como un perfil de superficie de soporte (3) y el rotor (2) está conectado con al menos una cámara (12, 21) para la alimenta o descarga del medio, caracterizado porque el rotor (2) presenta en el interior una cavidad axial (6) y porque entre la cavidad (6) de la superficie envolvente exterior (4) en la zona del perfil de superficie de soporte (3) está previsto al menos un orificio de paso (5).

2. Rotor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque este rotor contiene al menos una rueda de aletas (20) y un árbol (9) conectado de forma fija contra giro con esta rueda de aletas, que está alojado de forma giratoria en un estator (7).

3. Rotor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la rueda de aletas (20) está configurada esencialmente de forma cilíndrica y presenta en el interior una cavidad (6) de forma cilíndrica, en el que el perfil de la superficie de soporte (3) está dispuesto o bien sobre la superficie envolvente exterior (4) o sobre la superficie envolvente interior.

4. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un perfil de la superficie de soporte (3) está dispuesto axial y tangencialmente sobre una de las superficies envolventes (4) de la rueda de aletas (20), en el que el perfil de la superficie de soporte (3) presenta al menos una elevación (19) convexa radial, que pasa, en contra del sentido de giro (18), a una zona de salida (24) descendente extendida alargada, cuya distancia con respecto al eje de giro (26) se reduce en una superficie envolvente exterior (4) y se eleva en una superficie envolvente interior y junto o en su zona extrema está dispuesto al menos un orificio de paso (5) hacia el espacio hueco interior (6).

5. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la rueda de aletas (20) está constituida por un material metálico, material de plástico, material compuesto de fibras de vidrio o por un material de cerámica.

6. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la rueda de aletas (20) está configurada del tipo de láminas y está constituida por al menos un anillo de láminas (13) con al menos un perfil de la superficie de soporte (3) y por una disposición de al menos un elemento de láminas (14) con un perfil de la superficie de soporte (3), que están conectados entre sí axialmente alineados, en el que los elementos de láminas (14) están distanciados tangencialmente unos de los otros hasta el punto de que de esta manera se forma al menos un orificio de paso (5).

7. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la elevación convexa (19) describe una superficie de círculo primitivo con un radio predeterminado, que pasa en contra del sentido de giro (18) a la zona de salida (24) descendente, que se extiende linealmente, ligeramente convexa o ligeramente cóncava y en esta zona o en su extremo está dispuesto el orificio de paso (5).

8. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la zona de salida (24) descendente está configurada ligeramente cóncava y en su extremo está dispuesta en forma de una aleta una punta (25) dirigida radialmente hacia fuera como canto de rotura.

9. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la rueda de aletas (29) está configurada axialmente de varias fases, de manera que en el sentido del eje de giro (26) están dispuestas axialmente unas detrás de las otras varias partes de rueda de aleta (20, 28) distanciadas entre sí, las cuales actúan en cada caso como rueda de aletas (20, 28) separada, de manera que estas partes están conectadas, sin embargo, de forma fija contra giro entre sí o con el árbol (9).

10. Rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la rueda de aletas (20) está configurada radialmente de varias fases, de manera que varias ruedas de aletas (20) con diámetros diferentes están dispuestas coaxiales entre sí y simétricamente al eje de giro (26) y están conectadas fijas contra giro entre sí y/o con el árbol (9).

11. Turbo máquina con un rotor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque ésta presenta como estator un soplante (7), en el que está alojado el rotor, que forma o bien con una superficie envolvente exterior (4) y/o con una superficie envolvente interior del rotor (2) al menos una cámara (12, 21), que presenta durante la rotación una diferencia de presión con respecto al medio gaseoso o líquido circundante.

12. Turbo máquina de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada porque la carcasa (7) forma como cámara (12, 21), a la que se alimenta el medio, una cámara de entrada (12) y como cámara, de la que se descarga el medio, una cámara de salida (21).

13. Turbo máquina de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizada porque ésta contiene al menos un rotor (2), cuya superficie envolvente exterior (4) está rodeada por una parte de la carcasa (7) y que forma con ésta en el rotor (2) una cámara de entrada (12) o una cámara de salida (21) y presenta al menos un orificio de entrada (10) y/o un orificio de salida (11).

14. Turbo máquina de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizada porque ésta contiene al menos un rotor (2), cuya cavidad interior (6) está cubierta por al menos una parte de la carcasa (7) y forma con la cavidad (6) una cámara de entrada (12) o una cámara de salida (21) y presenta al menos un orificio de entrada (10) y/o un orificio de salida (11).

15. Turbo máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada porque ésta contiene al menos una cámara de entrada (12) y una cámara de salida (21), en la que cada cámara (12, 21) presenta un orificio de entrada (10) o un orificio de salida (11).

16. Turbo máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque ésta contiene al menos un rotor (2) con una rueda de aletas (20, 28) axialmente de varias fases y cuyas superficies envolventes exteriores (4) están rodeadas por una parte de la carcasa (7, 22) separada, que presenta en cada caso un orificio de entrada (27) hacia la fase próxima siguiente con otra parte de la rueda de aletas (28) o posee un orificio de entrada (10) o un orificio de salida (11).

17. Turbo máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada porque ésta contiene al menos un rotor (2) con una rueda de aletas radialmente de varias fases, que está rodeada por una parte de la carcasa común (7) y/o cuyas cavidades (6) están cubiertas por al menos una parte de la carcasa (7), de manera que al menos una parte de la carcasa (7) está provista con un orificio de entrada (10) o un orificio de salida (11).

18. Turbo máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizada porque ésta está configurada como turbina de accionamiento y contiene al menos un rotor (2) con una rueda de aletas (20), que está rodeada por una parte de la carcasa (7) de forma cilíndrica y rodea al rotor (2) y contiene un orificio de entrada axial (10) para la alimentación de un medio gaseoso o líquido y para la introducción de un árbol (9) y en cuyo extremo axial opuesto presenta un orificio de salida (11) en forma de cuello de botella.

19. Turbo máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizada porque ésta está configurada como bomba, compresor, condensador, turbina, turbo máquina o neutralizador de presión.

20. Turbo máquina de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizada porque ésta está configurada para la generación de un número de revoluciones a través de un medio gaseoso o líquido y contiene al menos una cámara de entrada (12) para la alimentación acorde con la dirección del medio gaseoso o líquido impulsado con presión, que está configurado de tal forma que la dirección de la corriente está dirigida sobre la elevación convexa (19) del rotor (2) alojado de forma giratoria.