DE102005005142A1

DE102005005142A1 - Zentrifugalarbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102005005142A1
Application number: DE102005005142A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hauck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2025-02-05
Also published as: WO2007089226A9; WO2007089226A3; WO2007089226A2; DE102005005142B4; US20070014669A1

Abstract

Bekannt sind Strömungsmaschinen wie z. B. Kreiselpumpen. Die nutzen zur Energieübertragung Schaufeln, die mehr oder weniger radial bzw. axial durchströmt werden. Die Energieübertragung vom Rotor an das Fluid ist nur während einer kontinuierlichen Durchströmung der Schaufeln möglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energie von einem Rotor an ein Fluid ohne eine Durchströmung von Schaufeln zu übertragen und abzuführen. DOLLAR A Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Rotor 3, dessen Umfang mit Vorrichtungen versehen wird, die zum umgebenden Arbeitsfluid hin offene Zellräume bilden. Das in die Zellräume eingeströmte Fluid verbleibt in diesen Zellräumen und wird auf Rotationsumfangsgeschwindigkeit gehalten. Durch ein Gehäusesegment 4 wird ein Teil der am Rotorumfang vorhandenen Zellräume abgedeckt, um über diesem Teilbereich einen Energieaustausch mit dem umgebenden Fluid zu verhindern. In den zum Fluid hin offenen Zellräumen wird der durch die Fliehkraft entstehende Unterdruck zum umgebenden Fluid eine Sogwirkung erzeugen, die das umgebende Fluid in Umfangsrichtung des Rotors beschleunigt. Das beschleunigte Fluid wird durch das Gehäusesegment 4 vom Einfluss der Laufzellen getrennt und strömt als Vortriebsenergie ab. DOLLAR A Mit der Zentrifugalarbeitsmaschine nach der Erfindung können Strömungsmaschinen wie z. B. Schiffsschrauben, Rührer, Umwälzpumpen, Luftschrauben, Lüfter, Ventilatoren usw., ersetzt werden. Durch die gegenüber Strömungsmaschinen eliminierten ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalarbeitsmaschine bestehend aus einem Rotor dessen Umfang mit Vorrichtungen versehen ist die zum umgebenden Arbeitsfluid hin offene Zellräume bilden. Das in die Zellräume eingeströmte Fluid verbleibt in diesen Zellräumen und wird auf Rotationsumfangsgeschwindigkeit gehalten.

Bekannt sind Strömungsmaschinen wie z.B Kreiselpumpen. Diese nutzen zur Energieübertragung Schaufeln die mehr oder weniger radial bzw. axial durchströmt werden. Die Energieübertragung vom Rotor an das Fluid ist nur während einer kontinuierlichen Durchströmung der Schaufeln möglich. Die dabei entstehenden Verluste schränken die Anwendungen stark ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Energie von einem Rotor an ein Fluid ohne eine Durchströmung von Schaufeln zu übertragen und abzuführen.

Diese Aufgabe wird bei der hier beschriebenen Erfindung einer Zentrifugalarbeitsmaschine dadurch gelöst, dass in Zellräumen mit Rotorumfngsgeschwindigkeit umlaufendes Fluid einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird. Diese führt zu einer Drucksenkung im Fluid der Zellen. Das umgebende Fluid wird in Folge dieser sich aufbauenden Druckdifferenz, umgebenes Fluid – umlaufendes Fluid, in Richtung der Zellräume des Rotors beschleunigt. Da sich die Zellräume entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors bewegen wird das anströmende Fluid in Umfangsrichtung gelenkt. Durch eine Gehäuseabdeckung werden die Zellen über einen Teil des Rotors abgedeckt und damit vom Zustrom getrennt. Das beschleunigte auf einer Kreisbahn strömende Fluid aus der Umgebung wird am Beginn der Abdeckung dem Einfluss der Zellen entzogen und tangential abströmen.

Mit der Zentrifugalarbeitsmaschine nach der Erfindung können Strömungsmaschinen wie z. B. Schiffsschrauben, Rührer, Umwälzpumpen, Luftschrauben, Lüfter, Ventilatoren usw., ersetzt werden. Durch die gegenüber Strömungsmaschinen eliminierten Durchströmungsverluste werden erhebliche Energieeinsparungen erreicht. Neben den Energieeinsparungen lassen sich größere Energiedichten erzielen, die zu geringeren Auslegungsgrößen der Antriebsmaschine führen, verglichen mit herkömmlichen Propellerantrieben. Die maximal übertragbare Leistung hängt weiterhin vom Umgebungsdruck ab, was zu höheren übertragbaren Leistungen in größeren Tiefen führt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der radial ausgerichtete Rotor mit vorwärts gekrümmten Zellräumen, die innen verschlossen und seitwärts abgedeckt sind ausgebildet.

Die zum umgebenden Fluid offenen Zellen werden über einen Teil des Umfangs durch eine Gehäuseabdeckung getrennt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgendem näher beschrieben.
Es zeigen
1 einen Schwimmkörper mit einer horizontal angeordneten Zentrifugalarbeitsmaschine nach der Erfindung,
2 der Innenaufbau (Prinzip) der horizontal angeordneten Zentrifugalarbeitsmaschine mit integrierter Motoreneinheit,
3 einen Schwimmkörper mit einer vertikal angeordneten Zentrifugalarbeitsmaschine nach der Erfindung,
4 der Innenaufbau (Prinzip) der horizontal angeordneten Zentrifugalarbeitsmaschine mit zwei Rotoren.
Die 1 und 2 zeigen die Anordnung einer horizontal arbeitenden Zentrifugalarbeitsmaschine. Am rückwärtigen Ende des Schwimmkörpers 1 ist die Zentrifugalarbeitsmaschine durch ein Verbindungsteil 2 drehbar angeordnet. Für den Antrieb wird hier ein im Rotor 3 integrierter Elektromotor 5 verwendet. Durch ein Gehäusesegment 4 wird ein Teil der am Rotorumfang vorhandenen Zellräume abgedeckt um über diesem Teilbereich einen Energieaustausch mit dem umgebenden Fluid zu verhindern. In den zum Fluid hin offenen Zellräumen wird der durch die Fliehkraft entstehende Unterdruck zum umgebenden Fluid eine Sogwirkung erzeugen die das umgebende Fluid in Umfangsrichtung des Rotors beschleunigt. Das beschleunigte Fluid wird durch das Gehäusesegment 4 vom Einfluss der Laufzellen getrennt und strömt als Vortriebsenergie ab.
Die 3 und 4 zeigen die Anordnung einer vertikal arbeitenden Zentrifugalarbeitsmaschine. Am rückwärtigen Ende des Schwimmkörpers 1 ist die Zentrifugalarbeitsmaschine durch ein Verbindungsteil 2 drehbar angeordnet. Die als Doppelläufer ausgeführten Rotoren können elektrisch, hydraulisch, über Getriebe usw. angetrieben werden. Die Energieübertragung erfolgt analog zu der einer horizontal (1 und 2) angeordneten Zentrifugalarbeitsmaschine.

1: Schwimmkörper
2: Verbindungsteil
3: Rotor mit Zellräumen (Laufzellen)
4: Gehäusesegment
5: Elektromotor

Claims

Zentrifugalarbeitsmaschine zur Förderung von Gasen und Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor am Umfang mit Vorrichtungen versehen ist die zum umgebenden Arbeitsfluid hin offene Zellräume bilden, dass das in die Zellräume eingeströmte Fluid auf Rotationsumfangsgeschwindigkeit gehalten und das umgebende Gehäuse die Zellen über einen Teil des Rotorumfanges abdeckt und dadurch in diesem Bereich einen Energieaustausch zwischen umgebenden Fluid und Zellen verhindert, dass das umgebende Gehäuse die Zellen über einen Teil des Rotorumfanges durch einen Ausschnitt mit dem umgebenen Fluid verbindet und dadurch in diesem Bereich einem Energieaustausch zwischen umgebendem Fluid und Zellen ermöglicht.
Zentrifugalarbeitsmaschine nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass anstelle der durch entsprechende Vorrichtungen geschaffene Zellräume poröses, zellbildendes Material verwendet wird.
Zentrifugalarbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das umgebende Gehäuse verstellbar ist und dadurch die Abströmrichtung des Fluids einstellbar ist.
Zentrifugalarbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch alle bekannten Kraftmaschinen erfolgen kann.
Zentrifugalarbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb im Rotor integriert ist.
Zentrifugalarbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rotoren angeordenet werden in einer Weise die die übertragende Gesamtleistung maximiert.