WO1988004756A1 - Turbomachine for propelling two media with heat transfer between the latter - Google Patents

Turbomachine for propelling two media with heat transfer between the latter Download PDF

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WO1988004756A1
WO1988004756A1 PCT/EP1987/000737 EP8700737W WO8804756A1 WO 1988004756 A1 WO1988004756 A1 WO 1988004756A1 EP 8700737 W EP8700737 W EP 8700737W WO 8804756 A1 WO8804756 A1 WO 8804756A1
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media
impeller
hollow cylinder
housing
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PCT/EP1987/000737
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Inventor
Wolfgang Reichel
Original Assignee
Ingenieurbüro Timmer Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56Heat recovery units

Definitions

  • Fluid machine for conveying two media with heat transfer between the. media
  • the present invention relates to a turbomachine for conveying two media via two separate flow paths, in particular for conveying two media of the same type with different heat contents and for transferring thermal energy from the respectively warmer to the respectively colder medium, with a housing with two inlets and two outlets for the media, within the housing arranged fluids for sucking in and compressing or displacing the media, and with channels adjacent to and through which the media flow so that the partition walls form heat exchange surfaces for heat transfer between the media .
  • Such a turbomachine is known from DE-GM 82 36 459.
  • This is a device for heat exchange between two gaseous media, in particular fresh air and exhaust air in rooms.
  • the fluids consist of two separate radial fans which are arranged on the same shaft within the housing and which convey the two media through the channels of a separate countercurrent heat exchange unit. The heat exchange between the media takes place via the partitions separating the channels, which thus form heat exchange surfaces.
  • this known turbomachine is structurally complex and consequently also relatively expensive.
  • the heat exchange unit at least partially surrounds the fans, which results in the further disadvantage of large dimensions.
  • a further disadvantage is that the efficiency of the heat transfer is dependent on the length of the heat exchange unit through which a reduction in the size of the machine would lead to a deterioration in the efficiency or an improvement in the efficiency would lead to a further increase in the size of the machine.
  • a so-called capillary fan is described, a rotor made of porous mass serving simultaneously as a fan and storage .
  • the interior of the rotor is divided into two chambers by a partition.
  • the rotating porous storage mass of the rotor compresses or displaces the gaseous medium flowing into the chamber and transfers the energy content including the moisture content of one gaseous substance to the other.
  • the disadvantage here is the inexact separation of the two gaseous media, which causes mixing effects.
  • the porous mass filters out dirt particles, which requires frequent cleaning of the rotor.
  • the present invention is based on the object, based on the prior art described at the outset, of specifying a structurally simple and compact turbomachine in which the outlay for conveying the media and for the heat transfer between the media is reduced and the efficiency of the heat transfer is increased.
  • the fluid is formed by a double-sided suction radial impeller, and in that the channels on the circumference of the impeller run in an essentially axial direction and the partition walls arranged between the channels as radial blades of the impeller are formed. Due to this advantageous embodiment, the two separate wheels previously required d -
  • the turbomachine according to the invention is extremely compact.
  • the heat transfer between the media takes place via the partition walls or moving blades, which thus form the heat exchange surfaces.
  • intermediate walls are arranged within the channels of the impeller in such a way that the axial direction of flow of the media within the channels reverses at least once by 180 °.
  • this advantageous embodiment also makes it possible to further reduce the dimensions of the turbomachine according to the invention, in particular by axially shortening the impeller, while maintaining the efficiency.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a turbomachine according to the invention along the section line I-I in FIG. 2,
  • FIG. 2 shows a cross section of the turbomachine along the line II-II according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a further embodiment of a turbomachine according to the invention
  • Fig. 4 is a cross section along the line IV-IV of FIG. 3 and
  • Fig. 5 shows an alternative embodiment of an impeller of a turbomachine according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 Two embodiments of a turbomachine according to the invention are shown in FIGS. 1 to 4.
  • a housing 1 has an inlet 2 and an outlet 3 for a first medium I and an inlet 4 and an outlet 5 for a second medium II.
  • a single radial impeller 11 is arranged within the housing 1, rotatably mounted about an axis 7 and driven in the arrow direction 8 (FIG. 2) by a motor 9.
  • channels 12, 13 extending in the axial direction are formed on the circumference of the impeller 11 such that two channels 12, 13 adjacent in the circumferential direction via an essentially radially arranged partition 14 each one of the Guide both media I, II in axial flow directions and displace them radially.
  • the medium I flows through the channels 12 and the medium II flows through the channels 13 between the channels 12, the partitions 14, which act as radial blades, form heat exchange surfaces for heat transfer between the media I, II.
  • the impeller 11 consists of an inner hollow cylinder 16 and an outer hollow cylinder 17 which is concentric with this. These two hollow cylinders 16, 17 are connected to one another via the partition walls 14 to form the channels 12, 13. This results in an annular opening between the two hollow cylinders 16, 17 on each end face, which, however, is closed, for example, by a disk ring.
  • the inner hollow cylinder 16 At the entry of the Media I, II into the channels 12, 13 has the inner hollow cylinder 16 in its two areas adjoining its end faces with slot-shaped inlet openings 19 opening radially into the channels 12, 13. These inlet openings 19 open into the channels 12 for the medium I on the side arranged in the region of the inlet 2 and into the channels 13 for the medium II on the side arranged in the region of the inlet 4.
  • intermediate walls 21 are arranged within the channels 12, 13 in such a way that the axial flow direction of the media I, II within the channels 12, 13 reverses at least once by 180 °. This results in an extension of the effective flow path and thus an improvement in the efficiency of the heat exchange.
  • an intermediate wall 21 is arranged in each channel 12, 13.
  • the intermediate walls 21 lie on a cylindrical surface which is concentric with the axis of rotation 7, so that the channels 12 r 13 are each divided into inner partial channels 12a, 13a and outer partial channels 12b, 13b.
  • the intermediate walls 21 of the channels 12 for the medium I each extend axially through the channel 12 from the closed end of the channel 12 facing the inlet 2, but end at a distance in front of the opposite end, so that flow reversal openings between the Subchannels 12a, 12b are formed.
  • the intermediate walls 21 of the channels 13 for the medium II extend axially through the closed end face of the channels 13 facing the inlet 4 and end at a distance in front of the opposite end face, so that flow reversal openings between the partial channels 13 a , 13b are formed.
  • At least one partition wall 23 which is preferably perpendicular to the impeller axis, is arranged in the inner hollow cylinder 16 in the axial direction between the inlet openings 19, which prevents that the axially sucked media I, II mix within the inner hollow cylinder 16.
  • two partition walls 23 are arranged within the inner hollow cylinder 16 directly adjoining the inlet openings 19. The media I, II are thereby axially sucked in and subsequently flow radially through the inlet openings 19 into the channels 12, 13, ie into the inner subchannels 12a, 13a.
  • an annular inlet nozzle 25, 26 advantageously opens into each of the two end faces.
  • the outer hollow cylinder 17 has slot-shaped outlet openings 27 in its two regions adjacent to its end faces , which are arranged at the end (as seen in the direction of flow of the media I, II) of the channels 12, 13 and the sub-channels 12b, 13b.
  • the outlet openings 27 In its axially between the outlet openings 27 administrat ⁇ the area is the "outer hollow cylinder 17 sealingly surrounded by at least one radial housing wall 29, which ensures the separation of the radially from the outlet openings 27 discharged media I, II.
  • Medium I inlet 2, inlet nozzle 25, inlet openings 19, subchannels 12a, flow reversal opening (reversal through 180 °), subchannels 12b, outlet openings 27, pressure chamber 32, outlet 3.
  • inlet 4 inlet nozzle 26, inlet openings 19, subchannels 13a, flow reversal opening (reversal through 180 °), subchannels 13b, outlet openings 27, pressure chamber 33, outlet 5.
  • intermediate walls 21 are provided. are to increase the flow path and thus the effective heat exchange area.
  • the intermediate walls 21 can, however, also be omitted, the flow paths then resulting as follows without reversing the flow:
  • the heat exchange achieved in the flow machine according to the invention is often not sufficient to sufficiently heat or cool the supply air (medium I) flowing into the room.
  • the required residual heat is supplied or extracted from the supply air by the additional heat exchanger 34.
  • the additional heat exchanger 34 is preferably integrated into the housing 1 in the region of one of the outlets 3, 5, which ensures a compact design of the turbomachine. The corresponding outlet 3 or 5 is then omitted.
  • FIGS. 3 and 4 The flow machine shown in FIGS. 3 and 4 is shown exclusively as a compressor / heat exchanger unit without an additional heat exchanger.
  • a shaft 35 which is rotatably mounted in the housing 1 about the impeller axis 7 and can be driven by the motor 9, extends axially centrally through the dividing walls 23 and projects beyond the impeller 11 on both end faces in the axial direction.
  • a central shaft piece 36 which extends axially beyond the impeller 11 on the end face and which is rotatably mounted in the housing 1 about the impeller axis 7 and can be driven by the motor 9, can also be attached to each partition 23.
  • the region of the hollow cylinder 16 arranged between the partition walls 23 assumes the supporting functions of a shaft.
  • the essentially radial partitions 14 - as already stated - act as radial blades.
  • the partition walls 14 can be designed as forwardly curved blades or, as shown in FIG. 4, as rearwardly curved blades. In addition, however, it is also within the scope of the invention to design the partition walls 14 as straight-running blades.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of an impeller 11a according to the invention.
  • This impeller 11a consists of a shaft 41 and a hollow cylinder 42 concentrically enclosing the shaft 41. Between the shaft 41 and the hollow cylinder 42, the partitions extend in an essentially radial direction to form the channels, which means that radial rotor blades also in this case are formed.
  • axial rotor blades 44 are provided on the end face, which rotate together with the impeller 11a and thus axially displace the media I, II into the channels.
  • the axial rotor blades 44 are arranged in the area of the inner partial channels, so that the media " flow into the inner partial channels and exit the outlet openings 27 of the outer partial channels after the flow has been reversed.
  • the advantage This design lies in particular in the enlarged heat exchanger area, which results from the fact that the partition walls between the channels extend from the hollow cylinder 42 to the shaft 41, that is to say are made wider in the radial direction.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described, but also encompasses all features having the same effect in the sense of the invention.
  • it is also Examples according to FIGS. 1 to 4 conceivable to provide additional axial impellers which are arranged in front of the end faces of the impeller 11 and rotate together therewith, which axially convey the media I, II into the region of the inner hollow cylinder 16.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Turbomachine for conveying two media by means of two separate flow paths, in particular to convey two media of the same type having different calorific capacities and for transferring thermal energy from the hotter medium to the colder medium. Said machine comprises a housing with two inlet apertures and two outlet apertures for the media, circulation means arranged inside the housing for drawing and compressing or discharging the media, as well as channels which are made adjacent by separation walls and through which the media flow in such a way that the separation walls form thermal exchange surfaces which enable heat transfer between the media. These circulation means are formed by a radial vane-type impeller (11) with suction on both sides, and the channels (12, 13) extend on the periphery of the impeller (11) in an essentially axial direction and the separation walls (14) arranged between the channels (12, 13) are in the form of radially mobile blades of the impeller (11, 11a). This configuration enables a compact turbomachine of simple design to be produced.

Description

Strömungsmaschine zum Fördern von zwei Medien mit Wärmeübertragung zwischen den. MedienFluid machine for conveying two media with heat transfer between the. media
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine zum Fördern von zwei Medien über zwei getrennte Strömungswege, insbesondere zum Fördern von zwei gleichartigen Medien mit unterschiedlichen Wärmeinhalten und zum Übertragen von Wärmeenergie von dem jeweils wärmeren auf das jeweils kältere Medium, mit einem Gehäuse mit zwei Einlassen und zwei Ausl ssen für die Medien, innerhalb des Gehäuses ange¬ ordneten Strömungsmitteln zum Ansaugen und zum Verdichten bzw. Verdrängen der Medien sowie mit über Trennwände benach¬ barten und von den Medien derart durchströmten Kanälen, daß die Trennwände Wärmeaustauschflachen für die Wärmeüber¬ tragung zwischen den Medien bilden.The present invention relates to a turbomachine for conveying two media via two separate flow paths, in particular for conveying two media of the same type with different heat contents and for transferring thermal energy from the respectively warmer to the respectively colder medium, with a housing with two inlets and two outlets for the media, within the housing arranged fluids for sucking in and compressing or displacing the media, and with channels adjacent to and through which the media flow so that the partition walls form heat exchange surfaces for heat transfer between the media .
Eine derartige Strömungsmaschine ist aus dem DE-GM 82 36 459 bekannt. Dabei handelt es sich um ein Gerät zum Wärme¬ austausch zwischen zwei gasförmigen Medien, insbesondere von Frischluft und Abluft in Räumen. Bei der bekannten Strömungsmaschine bestehen die Strömungsmittel aus zwei von¬ einander getrennten Radialventilatoren, die innerhalb des Gehäuses auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und die beiden Medien durch die Kanäle einer separaten Gegenstrom- wärmetauscheinheit fördern. Der Wärmeaustausch zwischen den Medien erfolgt über die die Kanäle voneinander trennenden Trennwände, die somit Wärmeaustauschflächen bilden. Aufgrund der zwei separaten Ventilatoren sowie der separaten Gegen- stromwär etauscheinheit ist diese bekannte Strömungsmaschine konstruktiv aufwendig und folglich auch relativ teuer. Außer¬ dem umgibt die Wärmetauscheinheit die Ventilatoren zumindest teilweise, was den weiteren Nachteil von großen Abmessungen ergibt. Nachteilig ist weiterhin, daß der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von der durchströmten Länge der Wärme¬ tauscheinheit abhängig ist, wodurch eine Verkleinerung der Maschine zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades bzw. eine Verbesserung des Wirkungsgrades zu einer weiteren Ver¬ größerung der Maschine führen würde.Such a turbomachine is known from DE-GM 82 36 459. This is a device for heat exchange between two gaseous media, in particular fresh air and exhaust air in rooms. With the known For fluid-flow machines, the fluids consist of two separate radial fans which are arranged on the same shaft within the housing and which convey the two media through the channels of a separate countercurrent heat exchange unit. The heat exchange between the media takes place via the partitions separating the channels, which thus form heat exchange surfaces. Because of the two separate fans and the separate counterflow heat exchange unit, this known turbomachine is structurally complex and consequently also relatively expensive. In addition, the heat exchange unit at least partially surrounds the fans, which results in the further disadvantage of large dimensions. A further disadvantage is that the efficiency of the heat transfer is dependent on the length of the heat exchange unit through which a reduction in the size of the machine would lead to a deterioration in the efficiency or an improvement in the efficiency would lead to a further increase in the size of the machine.
In der DE-PS 24 20 733 wird ein weiteres System' beschrieben, das ebenfalls zwei auf einer gemeinsamen Welle angeordnete Gebläseräder aufweist. Auf diesen Gebläserädern sind durch ein Leitungssystem verbundene Wärmeübertrager angeordnet. Die Wärmeübertrager bestehen aus flüssigkeitdurchströmten Rohren, die als kreisförmige .Rohrkränze ausgebildet sind. Zwischen den beiden Ventilatoren befindet sich im Nabenbe¬ reich eine Pumpe zur Umwälzung des flüssigen Wärmeträgers. Dieses System besteht somit laus zahlreichen beweglichen Bau¬ teilen mit großen zu bewegenden Massen. Aufgrund der Rotation der Gebläseräder sind aufwendige Abdichtungsmaßnah¬ men für den flüssigen Wärmeträger erforderlich. Weiterhin bedingt die temperaturabhängige Volumenänderung des Wärme¬ trägers ein Ausdehnungsgefäß , das als Faltenbalg ausgebildet ist. In der Literaturstelle "Hönmann, Sprenger, Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, R. Oldenbourg Verlag, München, Wien, 63. Auflage, Seite 1141" ist ein sogenannter Kapillar¬ ventilator beschrieben, wobei ein Rotor aus poröser Masse gleichzeitig als Ventilator und Speicher dient. Der Innen¬ raum des Rotors ist durch eine Trennwand in zwei Kammern aufgeteilt. Die umlaufende poröse Speichermasse des Rotors verdichtet bzw. verdrängt nun jeweils das in die Kammer ein¬ strömende, gasförmige Medium und überträgt den Energieinhalt einschließlich Feuchteinhalt des einen gasförmigen Stoffes auf den anderen. Von Nachteil ist hierbei die nicht exakte Trennung der zwei gasförmigen Medien, was Mischungseffekte bewirkt. Des weiteren bewirkt die poröse Masse die Heraus¬ filterung von Schmutzpartikeln, was häufige Reinigung des Rotors erfordert.Another system is described in DE-PS 24 20 733, which also has two fan wheels arranged on a common shaft. Heat exchangers connected by a pipe system are arranged on these impeller wheels. The heat exchangers consist of tubes through which liquid flows, which are designed as circular tube rings. A pump for circulating the liquid heat carrier is located in the hub area between the two fans. This system thus consists of numerous movable components with large masses to be moved. Due to the rotation of the fan wheels, complex sealing measures for the liquid heat transfer medium are required. Furthermore, the temperature-dependent change in volume of the heat carrier causes an expansion vessel which is designed as a bellows. In the reference "Hönmann, Sprenger, paperback for heating and air-conditioning technology, R. Oldenbourg Verlag, Munich, Vienna, 63rd edition, page 1141" a so-called capillary fan is described, a rotor made of porous mass serving simultaneously as a fan and storage . The interior of the rotor is divided into two chambers by a partition. The rotating porous storage mass of the rotor compresses or displaces the gaseous medium flowing into the chamber and transfers the energy content including the moisture content of one gaseous substance to the other. The disadvantage here is the inexact separation of the two gaseous media, which causes mixing effects. In addition, the porous mass filters out dirt particles, which requires frequent cleaning of the rotor.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik eine konstruktiv einfach aufgebaute und kompakte Strömungs¬ maschine anzugeben, bei der der Aufwand für die Förderung der Medien sowie für die Wärmeübertragung zwischen den Medien vermindert und der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung erhöht ist.The present invention is based on the object, based on the prior art described at the outset, of specifying a structurally simple and compact turbomachine in which the outlay for conveying the media and for the heat transfer between the media is reduced and the efficiency of the heat transfer is increased.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ξtrömungs- mittel von einem doppelseitig saugenden Radial-Laufrad gebil¬ det sind, und daß die Kanäle auf dem Umfang des Laufrades in einer im wesentlichen axialen Richtung verlaufend und die zwischen den Kanälen angeordneten Trennwände als Radial- Laufschaufeln des Laufrades ausgebildet sind. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung sind die bisher erforderlichen zwei getrennten Laufräder d -According to the invention, this is achieved in that the fluid is formed by a double-sided suction radial impeller, and in that the channels on the circumference of the impeller run in an essentially axial direction and the partition walls arranged between the channels as radial blades of the impeller are formed. Due to this advantageous embodiment, the two separate wheels previously required d -
und die zusätzliche Wär etauschereinheit in einem Bauteil, nämlich dem erfindungsgemäßen Laufrad, zusammengefaßt. Hier¬ durch ist die erfindungsgemäße Strömungsmaschine außerordent¬ lich kompakt. Die Wärmeübertragung zwischen den Medien er¬ folgt über die Trennwände bzw. Laufschaufein, die somit die Wärmeaustauschflachen bilden.and the additional heat exchanger unit combined in one component, namely the impeller according to the invention. As a result, the turbomachine according to the invention is extremely compact. The heat transfer between the media takes place via the partition walls or moving blades, which thus form the heat exchange surfaces.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind innerhalb der Kanäle des Laufrades Zwischenwandungen derart angeordnet, daß sich die axiale Strδmungsrichtung der Medien innerhalb der Kanäle jeweils mindestens einmal um 180° umkehrt. Hierdurch wird bei gleichbleibenden Abmes¬ sungen eine weitere, erhebliche Steigerung des Wirkungsgrades der Wärmeübertragung erreicht. Darüberhinaus ist es durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ebenfalls möglich, bei gleichbleibendem Wirkungsgrad die Abmessungen der erfindungs¬ gemäßen Strömungsmaschine, insbesondere durch axiale Verkür¬ zung des Laufrades, weiter zu verkleinern.In a particularly advantageous development of the invention, intermediate walls are arranged within the channels of the impeller in such a way that the axial direction of flow of the media within the channels reverses at least once by 180 °. As a result, a further, considerable increase in the efficiency of the heat transfer is achieved while the dimensions remain the same. In addition, this advantageous embodiment also makes it possible to further reduce the dimensions of the turbomachine according to the invention, in particular by axially shortening the impeller, while maintaining the efficiency.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale sind in den Un¬ teransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous design features are contained in the subclaims and the following description.
Anhand der Zeichnungen soll im folgenden die Erfindung bei¬ spielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen:The invention is to be explained in more detail in the following using the drawings. Show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungs emäßen Strömungsmaschine längs der Schnittlinie I-I in Fig. 2,1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a turbomachine according to the invention along the section line I-I in FIG. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt der Strömungsmaschine längs der Linie II-II gemäß Fig. 1,2 shows a cross section of the turbomachine along the line II-II according to FIG. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs- form einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine, Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV gemäß Fig. 3 und3 shows a longitudinal section through a further embodiment of a turbomachine according to the invention, Fig. 4 is a cross section along the line IV-IV of FIG. 3 and
Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung eines Laufrades einer erfindungsgemäßen Strömungsmaschine.Fig. 5 shows an alternative embodiment of an impeller of a turbomachine according to the invention.
Zwei Ausführungssformen einer erfindungsgemäßen Strömungs¬ maschine sind in den Fig.l bis 4 dargestellt. Ein Gehäuse 1 weist einen Einlaß 2 und einen Auslaß 3 für ein erstes Medium I sowie einen Einlaß 4 und einen Auslaß 5 für ein zweites Medium II auf. Zum Fördern der beiden Medien I, II ist erfin- dungsgemäß innerhalb des Gehäuses 1 ein einzelnes, um eine Achse 7 drehbar gelagertes und in Pfeilrichtung 8 (Fig. 2) von einem Motor 9 angetriebenes Radial-Laufrad 11 angeordnet. Zum Wärmeaustausch zwischen den Medien I, II sind auf dem Umfang des Laufrades 11 in axialer Richtung verlaufende Kanäle 12, 13 derart ausgebildet, -daß jeweils zwei in Umfangsrich- tung über eine im wesentlichen radial angeordnete Trennwand 14 benachbarte Kanäle 12, 13 jeweils eines der beiden Medien I, II in axialen Strömungsrichtungen führen und radial ver¬ drängen. In der Zeichnung durchströmt das Medium I die Kanäle 12 und das Medium II die jeweils zwischen den Kanälen 12 liegenden Kanäle 13, wobei die Trennwände 14, die als Radial-Laufschaufeln wirken, Wärmeaustauschflächen für die Wärmeübertragung zwischen den Medien I, II bilden.Two embodiments of a turbomachine according to the invention are shown in FIGS. 1 to 4. A housing 1 has an inlet 2 and an outlet 3 for a first medium I and an inlet 4 and an outlet 5 for a second medium II. To convey the two media I, II, according to the invention, a single radial impeller 11 is arranged within the housing 1, rotatably mounted about an axis 7 and driven in the arrow direction 8 (FIG. 2) by a motor 9. For heat exchange between the media I, II, channels 12, 13 extending in the axial direction are formed on the circumference of the impeller 11 such that two channels 12, 13 adjacent in the circumferential direction via an essentially radially arranged partition 14 each one of the Guide both media I, II in axial flow directions and displace them radially. In the drawing, the medium I flows through the channels 12 and the medium II flows through the channels 13 between the channels 12, the partitions 14, which act as radial blades, form heat exchange surfaces for heat transfer between the media I, II.
In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 besteht das Laufrad 11 aus einem inneren Hohlzylinder 16 und einem zu diesem konzentrischen äußeren Hohlzylinder 17. Diese beiden Hohlzylinder 16, 17 sind zur Bildung der Kanäle 12, 13 über die Trennwände 14 miteinander verbunden. Hierdurch ergibt sich auf jeder Stirnseite eine ringförmige Öffnung zwischen den beiden Hohlzylindern 16, 17, die jedoch z.B. durch einen Scheibenring verschlossen ist. Zum Eintritt der Medien I, II in die Kanäle 12, 13 weist der innere Hohl¬ zylinder 16 in seinen beiden, an seine Stirnseiten angren¬ zenden Bereichen schlitzförmige, radial in die Kanäle 12, 13 mündende EintrittsÖffnungen 19 auf. Diese Eintritts¬ öffnungen 19 münden auf der im Bereich des Einlasses 2 ange¬ ordneten Seite in die Kanäle 12 für das Medium I und auf der im Bereich des Einlasses 4 angeordneten Seite in die Kanäle 13 für das Medium II.In the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 4, the impeller 11 consists of an inner hollow cylinder 16 and an outer hollow cylinder 17 which is concentric with this. These two hollow cylinders 16, 17 are connected to one another via the partition walls 14 to form the channels 12, 13. This results in an annular opening between the two hollow cylinders 16, 17 on each end face, which, however, is closed, for example, by a disk ring. At the entry of the Media I, II into the channels 12, 13 has the inner hollow cylinder 16 in its two areas adjoining its end faces with slot-shaped inlet openings 19 opening radially into the channels 12, 13. These inlet openings 19 open into the channels 12 for the medium I on the side arranged in the region of the inlet 2 and into the channels 13 for the medium II on the side arranged in the region of the inlet 4.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind innerhalb der Kanäle 12, 13 Zwischenwandungen 21 derart angeordnet, daß sich die axiale Strömungsrichtung der Medien I, II innerhalb der Kanäle 12, 13 jeweils mindestens einmal um 180° umkehrt. Hierdurch wird eine Verlängerung des effektiven Strömungsweges, und damit eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Wärmeaustausches erreicht. Im dargestell¬ ten Beispiel ist in jedem Kanal 12, 13 eine Zwischenwandung 21 angeordnet. Die Zwischenwandungen 21 liegen auf einer zu der Drehachse 7 konzentrischen Zylinderfläche, so daß die Kanäle 12 r 13 jeweils in innere Teilkanäle 12a, 13a und äußere Teilkanäle 12b, 13b aufgeteilt sind. Die Zwischen¬ wandungen 21 der Kanäle 12 für das Medium I erstrecken sich jeweils von der dem Einlaß 2 zugekehrten, geschlossenen Stirn¬ seite des Kanals 12 axial durch den Kanal 12, enden jedoch in einem Abstand vor der gegenüberliegenden Stirnseite, so daß Strömungsumkehröffnungen zwischen den Teilkanälen 12a, 12b gebildet sind. In analoger Weise erstrecken sich die Zwischenwandungen 21 der Kanäle 13 für das Medium II von der dem Einlaß 4 zugekehrten, geschlossenen Stirnseite der Kanäle 13 axial durch diese hindurch und enden in einem Abstand vor der gegenüberliegenden Stirnseite, so daß auch hier Strömungsumkehröffnungen zwischen den Teilkanälen 13a, 13b gebildet sind. Um die Strömungswege der beiden Medien I, II im Einlaßbe¬ reich voneinander zu trennen, ist innerhalb des inneren Hohl- zylinders 16 in axialer Richtung zwischen den Eintrittsöff¬ nungen 19 mindestens eine zur Laufradachse vorzugsweise senk¬ rechte Trennwand 23 angeordnet, die verhindert, daß sich die axial angesaugten Medien I, II innerhalb des inneren Hohlzylinders 16 vermischen. Vorzugsweise sind im darge¬ stellten Ausführungsbeispiel der Erfindung innerhalb des inneren Hohlzylinders 16 zwei sich unmittelbar an die Ein¬ trittsöffnungen 19 anschließende Trennwände 23 angeordnet. Die Medien I, II werden hierdurch axial angesaugt und strömen nachfolgend radial über die Eintrittsöffnungen 19 in die Kanäle 12, 13, d.h. in die inneren Teilkanäle 12a, 13a ein. Zum axialen Eintritt der Medien I, II in den inneren Hohl¬ zylinder 16 mündet in diesen vorteilhafterweise auf beiden Stirnseiten jeweils eine ringförmige Einlaufdüse 25, 26. Erfindungsgemäß weist der äußere Hohlzylinder 17 in seinen beiden, an seine Stirnseiten angrenzenden Bereichen schlitz¬ förmige Austrittsöffnungen 27 auf, die jeweils am Ende (in Strömungsrichtung der Medien I, II gesehen) der Kanäle 12, 13 bzw. der Teilkanäle 12b, 13b angeordnet sind. In seinem in axialer Richtung zwischen den Austrittsöffnungen 27 liegen¬ den Bereich ist der "äußere Hohlzylinder 17 von mindestens eine radialen Gehäusewandung 29 dichtend umgeben, die die Trennung der radial aus den Austrittsöffnungen 27 austretenden Medien I, II gewährleistet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn wie dargestellt - der äußere Hohlzylinder 17 über den gesamten, zwischen den Austrittsöffnungen 27 liegenden Bereich von einer Ringhülse 31 dicht umgeben ist, die über zwei radial Gehäusewandungen 29 an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Die Austrittsöffnungen 27 münden in Druckkammern 32, 33, die in die Auslässe 3 bzw. 5 übergehen.In a particularly advantageous development of the invention, intermediate walls 21 are arranged within the channels 12, 13 in such a way that the axial flow direction of the media I, II within the channels 12, 13 reverses at least once by 180 °. This results in an extension of the effective flow path and thus an improvement in the efficiency of the heat exchange. In the example shown, an intermediate wall 21 is arranged in each channel 12, 13. The intermediate walls 21 lie on a cylindrical surface which is concentric with the axis of rotation 7, so that the channels 12 r 13 are each divided into inner partial channels 12a, 13a and outer partial channels 12b, 13b. The intermediate walls 21 of the channels 12 for the medium I each extend axially through the channel 12 from the closed end of the channel 12 facing the inlet 2, but end at a distance in front of the opposite end, so that flow reversal openings between the Subchannels 12a, 12b are formed. In an analogous manner, the intermediate walls 21 of the channels 13 for the medium II extend axially through the closed end face of the channels 13 facing the inlet 4 and end at a distance in front of the opposite end face, so that flow reversal openings between the partial channels 13 a , 13b are formed. In order to separate the flow paths of the two media I, II from one another in the inlet area, at least one partition wall 23, which is preferably perpendicular to the impeller axis, is arranged in the inner hollow cylinder 16 in the axial direction between the inlet openings 19, which prevents that the axially sucked media I, II mix within the inner hollow cylinder 16. Preferably, in the illustrated embodiment of the invention, two partition walls 23 are arranged within the inner hollow cylinder 16 directly adjoining the inlet openings 19. The media I, II are thereby axially sucked in and subsequently flow radially through the inlet openings 19 into the channels 12, 13, ie into the inner subchannels 12a, 13a. For the axial entry of the media I, II into the inner hollow cylinder 16, an annular inlet nozzle 25, 26 advantageously opens into each of the two end faces. According to the invention, the outer hollow cylinder 17 has slot-shaped outlet openings 27 in its two regions adjacent to its end faces , which are arranged at the end (as seen in the direction of flow of the media I, II) of the channels 12, 13 and the sub-channels 12b, 13b. In its axially between the outlet openings 27 liegen¬ the area is the "outer hollow cylinder 17 sealingly surrounded by at least one radial housing wall 29, which ensures the separation of the radially from the outlet openings 27 discharged media I, II. It is particularly advantageous when as shown - the outer hollow cylinder 17 27 area lying is tightly surrounded by an annular sleeve 31 over the entire, between the outlet openings, which is mounted on two radial housing walls 29 on the housing 1. the discharge openings 27 open into the pressure chambers 32, 33. merge into outlets 3 and 5.
Im folgenden sollen die Strömungswege der beiden Medien I, II beschrieben v/erden. Medium I: Einlaß 2, Einlaufdüse 25, Eintrittsöffnungen 19, Teilkanäle 12a, Strömungsumkehröffnung (Umkehr um 180°) , Teilkanäle 12b, Austrittsöffnungen 27, Druckkammer 32, Auslaß 3.The flow paths of the two media I, II are to be described below. Medium I: inlet 2, inlet nozzle 25, inlet openings 19, subchannels 12a, flow reversal opening (reversal through 180 °), subchannels 12b, outlet openings 27, pressure chamber 32, outlet 3.
Medium II: Einlaß 4, Einlaufdüse 26, Eintrittsδffnungen 19, Teilkanäle 13a, Strömungsumkehröffnung (Umkehr um 180°) , Teilkanäle 13b, Austrittsöffnungen 27, Druckkammer 33, Auslaß 5.Medium II: inlet 4, inlet nozzle 26, inlet openings 19, subchannels 13a, flow reversal opening (reversal through 180 °), subchannels 13b, outlet openings 27, pressure chamber 33, outlet 5.
Es ist zu bemerken, daß die Zwischenwandungen 21 vorgesehen . sind, um den Strömungsweg und damit die wirksame Wärmeaus¬ tauschfläche zu vergrößern. Die Zwischenwandungen 21 können jedoch auch entfallen, wobei die Strömungswege sich dann ohne S romungsumkehr wie folgt ergeben:It should be noted that the intermediate walls 21 are provided. are to increase the flow path and thus the effective heat exchange area. The intermediate walls 21 can, however, also be omitted, the flow paths then resulting as follows without reversing the flow:
Medium I: Einlaß 2, Einlaufdüse 25, Eintrittsöffnungen 19, Kanäle 12, Austrittsöffnungen 27, Druckkammer 33, Auslaß 5.Medium I: inlet 2, inlet nozzle 25, inlet openings 19, channels 12, outlet openings 27, pressure chamber 33, outlet 5.
Medium II: Einlaß 4, Einlaufdüse 26, Eintrittsöffnungen 19, Kanäle 13, Austrittsöffnungen 27, Druckkammer 32, Auslaß 3.Medium II: inlet 4, inlet nozzle 26, inlet openings 19, channels 13, outlet openings 27, pressure chamber 32, outlet 3.
Darüberhinaus liegt es natürlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung, in jedem Kanal 12, 13 mehrere Zwischenwandungen anzuordnen, um durch mehrmalige Stromungsumkehr den Strömungs¬ weg und damit die Wärmeaustauschfläche weiter zu vergrößern.In addition, it is of course also within the scope of the invention to arrange a plurality of intermediate walls in each channel 12, 13 in order to further increase the flow path and thus the heat exchange area by repeated flow reversal.
Aus der Beschreibung der Strömungswege wird deutlich, daß die Medien I, II jeweils zwei umfänglich benachbarte Kanäle 12, 13 bzw. 12a, 13a und 12b, 13b in entgegengesetzten Rich¬ tungen durchströmen, also im Gegenstromprinzip, wobei ein Wärmeaustausch über die Trennwände 14 erfolgt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist die er¬ findungsgemäße Strömungsmaschine für das sonst aus dem Auslaß 3 austretende Medium I mit einem Zusatzwärmetauscher 34 zur Deckung des Wärmebedarfs bzw. der Kühllast ausgestattet. Für den letzten Fall ist eine Schwitz- bzw. ondenswasserwanne 34a vorgesehen. Diese Ausbildung ist von besonderer Bedeu¬ tung, wenn die erfindungsgemäße Strömungsmaschine z.B. als Brüstungsgerät zur Be- und Entlüftung von Räumen eingesetzt wird. Hierbei ist der in der erfindungsgemäßen Strömungs¬ maschine erzielte Wärmeaustausch oftmals nicht ausreichend, um die in den Raum einströmende Zuluft (Medium I) genügend zu erwärmen bzw. zu kühlen. Durch den Zusatzwärmetauscher 34 wird der Zuluft die erforderliche Restwärme zugeführt bzw. entzogen. Vorzugsweise ist der Zusatzwärmetauscher 34 im Bereich eines der Auslässe 3, 5 in das Gehäuse 1 integriert, was eine kompakte Bauform der Strömungsmaschine gewährleistet. Der entsprechende Auslaß 3 bzw. 5 entfällt dann.It is clear from the description of the flow paths that the media I, II each flow through two circumferentially adjacent channels 12, 13 or 12a, 13a and 12b, 13b in opposite directions, that is to say in the countercurrent principle, with heat being exchanged via the partition walls 14 . In the embodiment shown in Fig. 1 and 2, he equipped ¬ invention modern turbo-machine for the otherwise exiting from the outlet 3 Medium I with an auxiliary heat exchanger 34 to cover the heat demand or the cooling load. In the latter case, a sweat or water tank 34a is provided. This design is of particular importance if the turbomachine according to the invention is used, for example, as a balustrade device for the ventilation of rooms. Here, the heat exchange achieved in the flow machine according to the invention is often not sufficient to sufficiently heat or cool the supply air (medium I) flowing into the room. The required residual heat is supplied or extracted from the supply air by the additional heat exchanger 34. The additional heat exchanger 34 is preferably integrated into the housing 1 in the region of one of the outlets 3, 5, which ensures a compact design of the turbomachine. The corresponding outlet 3 or 5 is then omitted.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Strömungsmaschine ist ausschließlich als Verdichter/Wärmetauschereinheit ohne Zu¬ satzwärmetauscher dargestellt.The flow machine shown in FIGS. 3 and 4 is shown exclusively as a compressor / heat exchanger unit without an additional heat exchanger.
Zur Lagerung des Laufrades 11 erstreckt sich gemäß Fig. 3 eine in dem Gehäuse 1 um die Laufradachse 7 drehbar gelagerte und von dem Motor 9 antreibbare Welle 35 zentrisch axial durch die Trennwände 23 hindurch und überragt das Laufrad 11 auf beiden Stirnseiten in axialer Richtung.3, a shaft 35, which is rotatably mounted in the housing 1 about the impeller axis 7 and can be driven by the motor 9, extends axially centrally through the dividing walls 23 and projects beyond the impeller 11 on both end faces in the axial direction.
Alternativ hierzu kann auch gemäß Fig. 1 an jeder Trennwand 23 ein zentrisches, sich stirnseitig axial über das Laufrad 11 hinaus erstreckendes Wellenstück 36 befestigt sein, die in dem Gehäuse 1 um die Laufradachse 7 drehbar gelagert und von dem Motor 9 antreibbar sind. Dabei übernimmt der Zwischen den Trennwänden 23 angeordnete Bereich des Hohlzylinders 16 die Tragfunktionen einer Welle. Die im wesentlichen radialen Trennwände 14 wirken - wie bereits ausgeführt - als Radial-Laufschaufeln. Gemäß Fig. 2 können die Trennwände 14 als vorwärts gekrümmte oder gemäß Fig. 4 als rückwärts gekrümmte Laufschaufeln ausgebildet sein. Darüberhinaus liegt es jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfin¬ dung, die Trennwände 14 als gerade endende Laufschaufeln auszubilden.As an alternative to this, according to FIG. 1, a central shaft piece 36, which extends axially beyond the impeller 11 on the end face and which is rotatably mounted in the housing 1 about the impeller axis 7 and can be driven by the motor 9, can also be attached to each partition 23. The region of the hollow cylinder 16 arranged between the partition walls 23 assumes the supporting functions of a shaft. The essentially radial partitions 14 - as already stated - act as radial blades. According to FIG. 2, the partition walls 14 can be designed as forwardly curved blades or, as shown in FIG. 4, as rearwardly curved blades. In addition, however, it is also within the scope of the invention to design the partition walls 14 as straight-running blades.
In Fig. 5 ist eine alternative Ausbildung eines erfindungs¬ gemäßen Laufrades 11a dargestellt. Dieses Laufrad 11a besteht aus einer Welle 41 und einem die Welle 41 konzen¬ trisch umschließenden Hohlzylinder 42. Zwischen der Welle 41 und dem Hohlzylinder 42 erstrecken sich zur Bildung der Kanäle die Trennwände in im wesentlichen radialer Richtung, wodurch auch in diesem Fall Radial-Laufschaufeln gebildet sind. Zusätzlich zu den Radial-Laufschaufeln sind jedoch bei dieser Ausführungsform stirnseitig angeordnete Axial- Laufschaufeln 44 vorgesehen, die zusammen mit dem_ Laufrad 11a rotieren und so die Medien I, II axial in die Kanäle verdrängen. Sofern innerhalb der Kanäle Zwischenwandungen 21 angeordnet sind, sind die Axial-Laufschaufeln 44 im Bereich der inneren Teilkkanäle angeordnet, so daß die Medien "in die inneren Teilkanäle einströmen und nach Strö¬ mungsumkehr aus den Austrittsöffnungen 27 der äußeren Teil¬ kanäle austreten. Der Vorteil dieser Ausbildung liegt Ins¬ besondere in der vergrößerten Wärmetauscherfläche, die da¬ raus resultiert, daß sich die Trennwände zwischen den Kanälen von dem Hohlzylinder 42 bis auf die Welle 41 erstrecken, 'also in radialer Richtung breiter ausgeführt sind.5 shows an alternative embodiment of an impeller 11a according to the invention. This impeller 11a consists of a shaft 41 and a hollow cylinder 42 concentrically enclosing the shaft 41. Between the shaft 41 and the hollow cylinder 42, the partitions extend in an essentially radial direction to form the channels, which means that radial rotor blades also in this case are formed. In addition to the radial rotor blades, however, in this embodiment, axial rotor blades 44 are provided on the end face, which rotate together with the impeller 11a and thus axially displace the media I, II into the channels. If intermediate walls 21 are arranged within the channels, the axial rotor blades 44 are arranged in the area of the inner partial channels, so that the media " flow into the inner partial channels and exit the outlet openings 27 of the outer partial channels after the flow has been reversed. The advantage This design lies in particular in the enlarged heat exchanger area, which results from the fact that the partition walls between the channels extend from the hollow cylinder 42 to the shaft 41, that is to say are made wider in the radial direction.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle Im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Merkmale. Insbesondere ist es z.B. auch bei den Ausführungs- beispielen nach den Fig. 1 bis 4 denkbar, zusätzliche, vor den Stirnflächen des Laufrades 11 angeordnete und zusammen mit diesem rotierende Axial-Laufräder vorzusehen, die die Medien I, II axial in den Bereich des inneren Hohlzylinders 16 fördern. The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described, but also encompasses all features having the same effect in the sense of the invention. In particular, it is also Examples according to FIGS. 1 to 4 conceivable to provide additional axial impellers which are arranged in front of the end faces of the impeller 11 and rotate together therewith, which axially convey the media I, II into the region of the inner hollow cylinder 16.

Claims

flAnsprüche claims
1. Strömungsmaschine zum Fördern von zwei Medien über zwei getrennte Strömungswege, insbesondere zum Fördern von zwei gleichartigen Medien mit unterschiedlichen Wärme¬ inhalten und zum Übertragen von Wärmeenergie von dem jeweils wärmeren auf das jeweils kältere Medium, mit einem Gehäuse mit zwei Einlassen und zwei Auslässen für die Medien, innerhalb des Gehäuses angeordneten Strömungsmitteln zum Ansaugen und zum Verdichten bzw. Verdrängen der Medien sowie mit über Trennwände benach¬ barten und von den Medien derart durchströmten Kanälen, daß die Trennwände Wärmeaustauschflachen für die Wärme¬ übertragung zwischen den Medien bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strömungsmittel1. Fluid machine for conveying two media via two separate flow paths, in particular for conveying two media of the same type with different heat contents and for transferring thermal energy from the respectively warmer to the respectively colder medium, with a housing with two inlets and two outlets for the media, fluid within the housing for sucking in and compressing or displacing the media, as well as with channels adjacent to and through which the media flow so that the partition walls form heat exchange surfaces for heat transfer between the media, characterized in that the fluids
.von einem doppelseitig saugenden Radial-Laufrad (11,11a) gebildet sind, und daß die Kanäle (12, 13) auf dem Umfang des Laufrades (11, 11a) in einer im wesentlichen axialen Richtung verlaufend und die zwischen den Kanälen (12, 13) angeordneten Trennwände (14) als Radial-Lau schaufeln des Laufrades (11,11a) ausgebildet sind. -li-. are formed by a double-sided suction radial impeller (11,11a), and that the channels (12, 13) on the circumference of the impeller (11, 11a) extend in a substantially axial direction and that between the channels (12, 13) arranged partition walls (14) are designed as radial blades of the impeller (11, 11a). -li-
Strömungsmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb der Kanäle (12, 13) Zwischenwandungen (21) derart angeordnet sind, daß sich die axiale Strömungsrichtung der Medien (I, II) innerhalb der Kanäle (12, 13) jeweils mindestens einmal um 180° umkehrt.Turbomachine according to claim 1, characterized in that intermediate walls (21) are arranged within the channels (12, 13) such that the axial flow direction of the media (I, II) within the channels (12, 13) each at least once by 180 ° reverses.
Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Lauf¬ rad (11) einen inneren Hohlzylinder (16) und einen zu diesem konzentrischen äußeren Hohlzylinder (17) auf¬ weist, die zur Bildung der Kanäle (12, 13) über die Trennwände (14) miteinander verbunden sind, wobei sich stirnseitig zwischen den Hohlzylindern (16, 17) erge¬ bende, ringförmige Öffnungen z.B. durch Ringscheiben geschlossen sind.Turbomachine according to claim 1 or 2, since ¬ characterized in that the impeller (11) has an inner hollow cylinder (16) and an outer hollow cylinder (17) which is concentric with the latter and which form the channels (12, 13) the partitions (14) are connected to one another, with annular openings, for example at the front, between the hollow cylinders (16, 17) are closed by washers.
Strömungsmaschine nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der innere Hohlzylin¬ der (16) in seinen beiden, an seine Stirnseiten angren¬ zenden Bereichen schlitzförmige, radial in die Kanäle (12, 13) mündende Eintrittsöffnungen (19) aufweist, die in dem einen stirnseitigen Bereich in die Kanäle (12) für das erste Medium (I) und in dem anderen stirn¬ seitigen Bereich in die Kanäle (13) für das zweite Medium (II) münden. ;Turbomachine according to claim 3, characterized in that the inner hollow cylinder (16) has slot-shaped inlet openings (19) opening in its two regions adjoining its end faces and opening radially into the channels (12, 13), the one end face Area in the channels (12) for the first medium (I) and in the other end area in the channels (13) for the second medium (II) open. ;
'i Strömungsmaschine nach Anspruch 4, d a d r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des inneren Hohlzylinders (16) in axialer Richtung zwischen den Eintrittsöffnungen (19) vorzugsweise zwei sich unmittelbar an die Eintrittsöffnungen (19) anschlies- sende, zur Laufradachse (7) senkrechte Trennwände (23) angeordnet sind. 'I-flow machine according to claim 4, dadrchgekennzeichnet that inside the inner hollow cylinder (16) in the axial direction between the inlet openings (19) preferably two anschlies- directly to the inlet openings (19) send, to the impeller axis vertical partitions (7) (23) are arranged.
-A- -A-
6. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des inneren Hohlzylinders (16) in axialer Richtung zwischen den Eintrittsöffnungen (19) ein Motor (9) als zur Laufradachse (7) senkrechte Abtrennung ange¬ ordnet ist.6. flow machine according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a motor (9) than to the impeller axis (7) vertical separation is ¬ is arranged within the inner hollow cylinder (16) in the axial direction between the inlet openings (19).
7. Strömungsmaschine nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich eine in dem Gehäuse (!) um die Laufradach.se (7) drehbar gelagerte und von einem Motor (9) antreibbare Welle (35) zentrisch axial durch die Trennwände (23) hindurch erstreckt und das Laufrad (11) auf beiden Stirnseiten axial überragt.7. turbomachine according to claim 5, characterized in that in the housing (!) Around the Laufradach.se (7) rotatably mounted and driven by a motor (9) shaft (35) extends centrally axially through the partition walls (23) and axially projects beyond the impeller (11) on both end faces.
8. Strömungsmaschine nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an jeder Trennwand (23) ein zentrisches, sich stirnseitig axial über das Laufrad (11) erstreckendes Wellenstück (36) .befestigt ist, wobei die Wellenstücke (36) in dem Gehäuse (1) um die Laufradachse (7) drehbar gelagert und von einem Motor (9) antreibbar sind.8. Turbomachine according to claim 5, characterized in that on each partition (23) a central, axially on the end of the impeller (11) extending shaft piece (36) .Fastened, the shaft pieces (36) in the housing (1) the impeller axle (7) is rotatably mounted and can be driven by a motor (9).
9. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den inneren Hohlzylinder (16) auf beiden Stirn¬ seiten jeweils eine mit einem der beiden Einlasse (2,9. Turbomachine according to one or more of claims 3 to 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in the inner hollow cylinder (16) on both faces one with one of the two inlets (2,
4) verbundene, ringförmige Einlaufdüse (25, 26) mündet.4) connected, annular inlet nozzle (25, 26) opens.
10. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb der Kanäle (12, 13) jeweils eine Zwischen¬ wandung (21) angeordnet ist, die auf einer zu der Lauf- radachse (7) konzentrischen Zylinderfläche liegen, wo¬ durch sich jeweils radial innere Teilkanäle (12a, 13a) und äußere Teilkanäle (12b, 13b) bilden. If-10. Turbomachine according to one or more of claims 2 to 9, characterized in that within the channels (12, 13) in each case an intermediate wall (21) is arranged which lie on a cylindrical surface concentric with the impeller axis (7), whereby each form radially inner subchannels (12a, 13a) and outer subchannels (12b, 13b). If-
11. Strömungsmaschine nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Zwischen- wandungen (21) der Kanäle (12) für das erste Medium11. Fluid machine according to claim 10, which also means that the intermediate walls (21) of the channels (12) are for the first medium
(I) bzw. der Kanäle (13) für das zweite Medium (II) jeweils von der dem Einlaß (2, 4) zugekehrten, geschlossenen Stirnseite des Kanals (12, 13) axial durch diesen hindurch erstrecken und derart in einem Abstand von der gegenüberliegenden Stirnseite enden, daß sich Strömungsumkehröffnungen zwischen den Teilkanälen (12a, 12b bzw. 13a, 13b) bilden.(I) or the channels (13) for the second medium (II) each extend axially through the closed end face of the channel (12, 13) facing the inlet (2, 4) and so at a distance from the opposite end end that flow reversal openings form between the sub-channels (12a, 12b or 13a, 13b).
12. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der äußere Hohlzylinder (17) in seinen beiden, an seine Stirnseiten angrenzenden Bereichen schlitzförmige Austrittsöffnungen (27) aufweist, die in Strömungsrich¬ tung der Medien (I, II) gesehen jeweils am Ende der Kanäle (12, 13) bzw. der Teilkanäle (12b, 13b) angeord¬ net sind und in mit den Auslässen (3, 5) des Gehäuses (1) verbundene Druckkammern (32,.33) münden.12. Turbomachine according to one or more of claims 3 to 11, characterized in that the outer hollow cylinder (17) in its two areas adjoining its end faces has slot-shaped outlet openings (27) which flow in the direction of flow of the media (I, II) seen at the end of the channels (12, 13) or the partial channels (12b, 13b) are arranged and open into pressure chambers (32, .33) connected to the outlets (3, 5) of the housing (1).
13. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, d a d u r c h g e, k e n n z e i c h n e t , daß der äußere Hohlzylinder (17) zur Trennung der aus den Austrittsöffnungen (27) austretenden Medien (I,13. Fluid machine according to one or more of claims 3 to 12, d a d u r c h g e, k e n n z e i c h n e t, that the outer hollow cylinder (17) for separating the media emerging from the outlet openings (27) (I,
II) in seinem in axialer Richtung zwischen den Austritts¬ öffnungen (27) liegenden Wandungsbereich von mindestens einer radialen Gehäusewandung (29) dichtend umschlossen ist.II) is sealed in its wall area lying in the axial direction between the outlet openings (27) by at least one radial housing wall (29).
14. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Laufrad (11a) aus einer in dem Gehäuse (1) um die Laufradachse (7) drehbar gelagerten und von einem Motor (9) antreibbaren /o -14. Turbomachine according to claim 1, characterized in that the impeller (11a) from a rotatable in the housing (1) about the impeller axis (7) and driven by a motor (9) / o -
Welle (41) sowie einem die Welle (41) konzentrisch um¬ schließenden Hohlzylinder (42) besteht, wobei sich zwischen der Welle (41) und dem Hohlzylinder (42) die die Kanäle bildenden, im wesentlichen radialen Trenn¬ wände erstrecken.Shaft (41) and a hollow cylinder (42) concentrically enclosing the shaft (41), the essentially radial partition walls forming the channels extending between the shaft (41) and the hollow cylinder (42).
15. Strömungsmaschine nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kanäle jeweils auf einer Stirnseite offen ausgebildet sind, wobei in beiden stirnseitig vor den Kanälen liegenden Bereichen zusätzliche, die Medien (I, II) axial in die Kanäle verdrängende Axial-'Laufschaufeln (44) angeordnet sind.15. Turbomachine according to claim 14, characterized in that the channels are each designed to be open on one end face, with additional axial media blades (44) displacing the media (I, II) axially into the channels in both areas lying in front of the channels. are arranged.
16. Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die die Kanäle (12, 13) trennenden Trennwände (14) als vorwärts gekrümmte, rückwärts gekrümmte oder gerade auslaufende Laufschaufeln ausgebildet sind.16. Turbomachine according to one or more of claims 1 to 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the channels (12, 13) separating partitions (14) are designed as forward curved, backward curved or straight running blades.
1 . Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, g e k e n n z e i c h n e t d. u r c h mindestens einen, vorzugsweise im Bereich jeweils eines der Auslässe (3, 5) in das Gehäuse (1) integrierten Zusatzwärmetauscher (34) zum Zuführen bzw. Entziehen von Wärmeenergie für die bzw. von den aus den Auslässen1 . Fluid machine according to one or more of claims 1 to 16, g e k e n n z e i c h n e t d. u r c h at least one, preferably in the area of one of the outlets (3, 5) integrated in the housing (1) additional heat exchanger (34) for supplying or withdrawing thermal energy for or from the outlets
(3, 5) austretenden Medien (I, II) . (3, 5) emerging media (I, II).
PCT/EP1987/000737 1986-12-19 1987-11-27 Turbomachine for propelling two media with heat transfer between the latter WO1988004756A1 (en)

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