DE112012002199T5 - Strömungsmaschine der regenerativen Art mit einer Leitschaufel an einer Kana!wand - Google Patents

Strömungsmaschine der regenerativen Art mit einer Leitschaufel an einer Kana!wand Download PDF

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Abstract

Es wird eine regenerative Strömungsmaschine mit Leitschaufeln an einer Strömungskanalwand offenbart. Die regenerative Strömungsmaschine enthält ein kreisförmiges, plattenförmiges Laufrad mit mehreren Schaufeln, die radial in regelmäßigen Abständen an dessen Außenumfang gebildet sind, Gehäuse, in welchen das Laufrad aufgenommen ist, und Strömungskanäle, von welcher jeder eine Saugöffnung und eine Ablassöffnung an seinen gegenüberliegenden Enden hat, und die um den Umfang in den Gehäusen so angeordnet sind, dass sie den Schaufeln zugewandt sind. Die mehreren Leitschaufeln mit einem geneigten Winkel (θ) in Bezug auf eine radiale Richtung ragen von der Strömungskanalwand in eine Drehrichtung des Laufrades so vor, dass ein relativer Einströmungswinkel (β) des Fluids, das in die Laufradrillen geleitet wird, vergrößert ist und somit ein absoluter Einströmungswinkel (α) verkleinert ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine regenerative Strömungsmaschine und insbesondere eine regenerative Strömungsmaschine mit Leitschaufeln an einer Strömungskanalwand, wobei die Leitschaufeln zum Leiten eines Fluidstroms von der Strömungskanalwand abstehen, so dass ein Einströmungswinkel des Fluids, das in Laufradnuten geleitet wird, verändert wird, wodurch ein Energieverlust verringert wird, der durch Wirbel verursacht wird, die in den Laufradnuten erzeugt werden.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Im Allgemeinen haben regenerative Strömungsmaschinen eine einfachere Struktur als typische Zentrifugal- oder Axialstrom-Strömungsmaschinen und haben eine ausgezeichnete Haltbarkeit wie auch Merkmale, die geeignet sind, um einen großen Druck bei einer relativ geringen Strömungsrate zu erreichen. Solche regenerativen Strömungsmaschinen wurden bei Kraftfahrzeug-Kraftstoffpumpen, industriellen Hochdruckluftgebläsen oder Luftgebläsen für Kraftstoffzellen angewendet, die einen hohen Druck erfordern, und es wurden Forschungsarbeiten zu einer Verringerung der Größe und Erhöhung der Pumpeffizienz durchgeführt. Insbesondere sind regenerative Strömungsmaschinen als Ringgebläse im Luftgebläsebereich bekannt und es werden Probleme eines solchen herkömmlichen Ringgebläses beschrieben.
  • 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Ringgebläses zeigt und 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen zusammengefügten Zustand von 1 zeigt. Wie in 1 und 2 dargestellt, hat ein herkömmliches Ringgebläse eine Struktur, in der ein kreisförmiges, plattenförmiges Laufrad 10 in einem Paar von Gehäusen 20 eingebaut ist. Das Laufrad 10 hat mehrere Schaufeln 12, die radial an Außenumfängen beider seiner Flächen in regelmäßigen Abständen gebildet sind, und Laufradrillen 14 sind zwischen den Schaufeln 12 gebildet. Das Laufrad 10 wird von einem Motor (nicht dargestellt) drehend angetrieben.
  • Ferner sind ringförmige Strömungskanäle 30, die den Laufradrillen 14 zugewandt sind, jeweils im Inneren des Paares von Gehäusen 20 vorgesehen. Jeder der Strömungskanäle 30 bildet ein separates Strömungsfeld. Als Alternative gibt es auch eine Struktur, in der die Laufradrillen 14 nur in einer Fläche des Laufrades 10 gebildet sind und somit ein einziger Strömungskanal 30 vorgesehen ist. Ferner sind beide Enden jedes Strömungskanals 30 mit einer Saugöffnung 32 und einer Ablassöffnung 34 versehen.
  • In dem Ringgebläse mit einer solchen Ausgestaltung wird, während das Laufrad 10 dreht, ein Gas durch die Saugöffnungen 32 der Strömungskanäle 30 eingeleitet und ein Hochdruckgas, das zwischen den Laufradrillen 14 und den Strömungskanälen 30 zirkuliert, um Energie anzusammeln, wird durch die Ablassöffnungen 34 abgegeben.
  • Zur Verbesserung der Leistung der regenerativen Strömungsmaschine wie des Ringgebläses ist es notwendig, eine Strömungseigenschaft des Fluids genau zu kennen, um eine Verschlechterung einer Pumpeffizienz aufgrund eines Energieverlustes zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird das Konzept einer Relativgeschwindigkeit eingeführt und die Strömungseigenschaft in der regenerativen Strömungsmaschine wird untersucht.
  • 3 ist ein Schema zur Beschreibung einer Strömungseigenschaft eines Fluids in Strömungskanälen und Laufradrillen. Mehrere kleine Pfeile, die in 3 dargestellt sind, stellen Geschwindigkeitsvektoren entsprechend einem Strom des Fluids dar. Wenn daher das Laufrad 10 im Uhrzeigersinn dreht, ist ein Zirkulationsstrom dargestellt, in dem das Fluid von den Strömungskanälen 30 in die Laufradrillen 14 geleitet wird, aus den Laufradrillen 14 hinaus fließt und wieder zu den Strömungskanälen 30 zurückfließt. Ein solcher Zirkulationsstrom wird wiederholt in den mehreren Laufradrillen 14 und den Strömungskanälen 30 gebildet, wodurch der Druck des Fluids erhöht wird.
  • Ein großer Pfeil, der in 3 dargestellt ist, zeigt kurz den Zirkulationsstrom, der durch Einführen des Konzepts der Relativgeschwindigkeit erhalten wird. Ein Symbol Va stellt eine Absolutgeschwindigkeit des Fluids dar, das von den Strömungskanälen 30 in die Laufradrillen 14 geleitet wird, und ein Symbol Vb stellt eine Geschwindigkeit des Laufrades 10 dar, das im Uhrzeigersinn dreht. Ferner stellt ein Symbol Vc eine Relativgeschwindigkeit des Fluids dar, das in die Laufradrillen 14 eingeleitet wird, und die die relative Drehung des Laufrades 10 reflektiert. In diesem Fall haben die Absolutgeschwindigkeit Va und die Relativgeschwindigkeit Vc des Fluids einen absoluten Einströmungswinkel α und einen relativen Einströmungswinkel β in Bezug auf die Geschwindigkeit Vb des Laufrades 10.
  • Wie in 3 dargestellt, hat übrigens der relative Einströmungswinkel β des Fluids einen anderen Schaufelwinkel als die Laufradschaufeln 12. Als solches erzeugt diese Differenz Wirbel in den Laufradrillen 14. Daher besteht ein Problem, dass ein Energieverlust, der durch die Wirbel verursacht wird, die Pumpeffizienz der regenerativen Strömungsmaschine beachtlich verringert. In diesem Fall ist erkennbar, dass, wenn die Differenz zwischen dem relativen Einströmungswinkel β, bei dem das Fluid in die Laufradrillen 14 eingeleitet wird, und dem Schaufelwinkel der Schaufeln 12 zunimmt, der Energieverlust, der durch die Wirbel verursacht wird, größer wird.
  • Daher wird das Fluid in die Laufradrillen 14 in einem Zustand geleitet, in dem der relative Einströmungswinkel β des Fluids vergrößert ist, mit anderen Worten, in welchem eine Richtung der Relativgeschwindigkeit Vc des Fluids parallel zu den Schaufeln 12 eingestellt ist. Dadurch kann die Erzeugung der Wirbel minimiert und die Leistung der regenerativen Strömungsmaschine verbessert werden.
  • Eine Verbesserung der Leistung der herkömmlichen regenerativen Strömungsmaschine hat sich jedoch vorwiegend auf eine Verbesserung der Formen der Schaufeln 12 und der Laufradrillen 14 im Laufrad 10 konzentriert. Aus diesem Grund ist es zunehmend schwierig, die Form des Laufrades 10 herzustellen und die Herstellungskosten sind erhöht.
  • Zusätzlich ist in der herkömmlichen regenerativen Strömungsmaschine die Verbesserung der Leistung der regenerativen Strömungsmaschine begrenzt, da das Laufrad 10 konstruiert wurde, ohne die Strömungseigenschaft des Fluids gründlich zu erforschen.
  • Offenbarung
  • Technisches Problem
  • Daher wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht, die nach dem Stand der Technik auftreten, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine regenerative Strömungsmaschine mit Leitschaufeln an einer Strömungskanalwand vorzusehen, in der ein Einströmungswinkel des Fluids, das in Laufradrillen eingeleitet wird, verändert wird, so dass ein Energieverlust verringert werden kann, der durch Wirbel verursacht wird, die in den Laufradrillen erzeugt werden.
  • Technische Lösung
  • Zur Lösung der oben genannten Aufgabe(n) sieht die vorliegende Erfindung eine regenerative Strömungsmaschine mit Leitschaufeln an einer Strömungskanalwand vor. Die regenerative Strömungsmaschine enthält: ein kreisförmiges, plattenförmiges Laufrad, das mehrere Schaufeln hat, die radial an seinem Außenumfang in regelmäßigen Abständen gebildet sind; Gehäuse, in welchen das Laufrad aufgenommen ist; und Strömungskanäle, von welchen jeder eine Saugöffnung und eine Ablassöffnung an seinen gegenüberliegenden Enden hat, und die um den Umfang in den Gehäusen so gebildet sind, dass sie den Schaufeln zugewandt sind. Die mehreren Leitschaufeln haben einen Neigungswinkel θ in Bezug auf eine radiale Richtung, stehen in eine Drehrichtung des Laufrades über eine gesamte Wand des Strömungskanals ab, so dass ein relativer Einströmungswinkel β eines Fluids, das in Laufradrillen eingeleitet wird, vergrößert und ein absoluter Einströmungswinkel α des Fluids verkleinert wird, und die Leitschaufeln sind mit einer Höhe von 5 bis 30% einer Tiefe der Strömungskanäle gebildet.
  • Hier können die Leitschaufeln auf mindestens 1/3 einer Fläche des Strömungskanals in regelmäßigen Abständen ausschließlich der Saugöffnung und der Ablassöffnung gebildet werden.
  • Die Leitschaufeln können auf mindestens 1/3 einer Fläche auf einer Bodenfläche, einer Außenfläche und einer Innenfläche der Strömungskanäle gebildet werden.
  • Ferner kann der geneigte Winkel θ der Leitschaufeln von 30 bis 80° reichen.
  • Die Leitschaufeln können in einer Höhe von 5 bis 30% einer Tiefe des Strömungskanals gebildet werden.
  • Zusätzlich kann der Abstand zwischen den Leitschaufeln derselbe sein wie jener zwischen den Schaufeln.
  • Die Leitschaufeln gemäß der vorliegenden Erfindung können einen viereckigen Querschnitt haben. Als Alternative können die Leitschaufeln einen dreieckigen, halbkreisförmigen oder elliptischen Querschnitt haben.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Die regenerative Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass die Leistung der regenerativen Strömungsmaschine ohne Veränderung der Form eines Laufrades verbessert werden kann. Zum Beispiel ist es von Vorteil, dass die Herstellungskosten im Vergleich zu dem Fall verringert sind, dass die Formen der Laufradschaufeln wie in einer Propellerform geneigt sind. Zusätzlich enthält eine Wand jedes Strömungskanals Leitschaufeln, die einen Fluidstrom zur Veränderung eines Einströmungswinkels des Fluids lenken, das in Laufradrillen geleitet wird. Dadurch kann ein Energieverlust, der durch Wirbel verursacht wird, minimiert und die Pumpeffizienz verbessert werden.
  • In der regenerativen Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Leitschaufeln eine Querschnittsform wie eine viereckige, halbkreisförmige oder elliptische Form und stehen von der Wand des Strömungskanals ab. Daher ist es leicht, die Leitschaufeln und die Strömungskanäle gleichzeitig unter Verwendung eines Verfahrens wie Gießens oder Schmiedens zu bilden, wenn ein Gehäuse hergestellt wird. Mit anderen Worten, es ist von Vorteil, dass die Leistung der regenerativen Strömungsmaschine ohne zusätzliche Kosten für die Leitschaufeln verbessert werden kann.
  • Zusätzlich hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die Probleme der herkömmlichen regenerativen Strömungsmaschine mit geringer Pumpeffizienz gelöst werden und somit der Bereich industrieller Anwendungen erweitert werden kann.
  • Andere Aufgaben, spezifische Errungenschaften und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der bevorzugten Ausführungsformen, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen beziehen, offensichtlich.
  • Beschreibung von Zeichnungen
  • 1 ist eine in Einzelteile aufgelöste, perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen Ringgebläses zeigt;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen zusammengefügten Zustand des Ringgebläses von 1 zeigt;
  • 3 ist ein Schema zur Beschreibung einer Strömungseigenschaft eines Fluids in Strömungskanälen und Laufradrillen;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil von Gehäusen einer regenerativen Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine Vorderansicht von 4;
  • 6a und 6b sind Vorderansichten, die Modifizierungen von Leitschaufeln gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 7 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung einer Strömungseigenschaft in der regenerativen Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 ist ein Schema zur Beschreibung einer verbesserten Stromlinie in den Strömungskanälen der vorliegenden Erfindung.
  • Bester Modus
  • In der Folge werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dieselben Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, auch wenn sie in verschiedenen Zeichnungen dargestellt sind.
  • Zunächst wird eine Ausgestaltung einer regenerativen Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit Leitschaufeln, die an einer Strömungskanalwand gebildet sind, beschrieben.
  • Bevor mit der Beschreibung begonnen wird, sollte im Voraus festgehalten werden, dass die vorliegende Erfindung bei verschiedenen regenerativen Strömungsmaschinen angewendet werden kann, wie einem Luftgebläse und einer regenerativen Pumpe, einschließlich eines Ringgebläses. Da zusätzlich eine Ausgestaltung und betriebliche Wirkungen des Laufrades 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dieselben wie jene in der Beschreibung des Standes der Technik sind, wird eine wiederholte Beschreibung unterlassen und eine zugehörige Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 1 und 2.
  • Ein Laufrad 10 hat eine kreisförmige Plattenform und enthält mehrere Schaufeln 12, die radial an einem Außenumfang oder Außenumfängen einer oder beider seiner Flächen in regelmäßigen Abständen gebildet sind. Zusätzlich sind Laufradrillen 14 zwischen den Schaufeln 12 gebildet. Wie in 1 und 2 dargestellt, haben die Laufradrillen 14 eine halbkreisförmige Querschnittsform. Alternativ können die Laufradrillen 14 eine elliptische oder viereckige Form unter Berücksichtigung einer Strömungseigenschaft des Fluids oder eine modifizierte Form mit einer anderen Querschnittsfläche haben.
  • Das Laufrad 10 ist in Gehäusen 20 vorgesehen, in welchen Strömungskanäle 30 so gebildet sind, dass sie den Laufradrillen 14 entsprechen. Die regenerative Strömungsmaschine mit einer solchen Struktur wird als Seitenkanaltyp bezeichnet. Das Laufrad 10 vom Seitenkanaltyp kann nur die Schaufeln 12 ohne die Laufradrillen 14 haben. Andererseits, wenn auch in den Zeichnungen nicht dargestellt, gibt es einen offenen Kanaltyp, bei dem das Laufrad 10 ein offenes radiales Ende hat und mit den Strömungskanälen 30 entlang seinem Außenumfang versehen ist. Es sollte im Voraus festgehalten werden, dass die regenerative Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beim offenen Kanaltyp zusätzlich zum Seitenkanaltyp angewendet werden kann.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Teil der Gehäuse der regenerativen Strömungsmaschine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 5 ist eine Vorderansicht von 4. Wie in 4 und 5 dargestellt, sind die Strömungskanäle 30 im Inneren der Gehäuse 20 in einer Ringform gebildet und sind den Schaufeln 12 und den Laufradrillen 14 im Laufrad 10 zugewandt. Ferner sind beide Enden jedes Strömungskanals 30 mit einer Saugöffnung 32 bzw. einer Ablassöffnung 34 versehen. Die Saugöffnung 32 und die Ablassöffnung 34 sind in jedem Gehäuse 20 in einer axialen oder radialen Richtung des Laufrades 10 gebildet.
  • Es ist bevorzugt, dass die Strömungskanäle 30 einen Querschnitt haben, der den Laufradrillen 14 entspricht. Gemäß der Ausführungsform, wie in 4 dargestellt, haben die Strömungskanäle 30 einen U-förmigen Querschnitt, der durch eine Wand gebildet wird, d. h. eine Bodenfläche 30a, eine Außenfläche 30b und eine Innenfläche 30c.
  • Mehrere Leitschaufeln 40 bewirken eine Änderung eines Einströmungswinkels des Fluids, das in die Laufradrillen 14 geleitet wird. Wie in 4 haben die mehreren Leitschaufeln 40 die Form eines langen Streifens mit einem rechteckigen Querschnitt und stehen entlang der Wand, d. h. der Bodenfläche 30a, der Außenfläche 30b und der Innenfläche 30c von nahe der Saugöffnung 32 jedes Strömungskanals 30 bis nahe der Ablassöffnung 34 jedes Strömungskanals 30 in regelmäßigen Abständen ab. In diesem Fall ist bevorzugt, dass die Leitschaufeln 40 einstückig mit jedem Gehäuse 20 gebildet sind und dadurch gleichzeitig mit jedem Strömungskanal 30 bei der Herstellung jedes Gehäuses 20 gebildet werden.
  • Die Leitschaufeln 40 können so gestaltet werden, dass sie verschiedene Querschnitte haben, wie ein Trapez, ein Dreieck, einen Halbkreis oder eine Ellipse unter Berücksichtigung des Strömungswiderstandes des Fluids.
  • Zusätzlich ist bevorzugt, dass die Leitschaufeln 40 in einer Höhe von etwa 5 bis 30% einer Tiefe jedes Strömungskanals 30 gemäß der Strömungseigenschaft des Fluids gebildet werden. Dies soll eine Funktion zum Leiten des Fluids zu den Laufradrillen 14 aufrechterhalten (wie in der Folge beschrieben wird), ohne den Strom des Fluids im Strömungskanal 30 zu beeinträchtigen.
  • Wie in 5 dargestellt, ist bevorzugt, dass die Leitschaufeln 40 einen geneigten Winkel θ von etwa 30 bis 80° in Bezug auf eine radiale Richtung des Gehäuses 20 gemäß der Strömungseigenschaft des Fluids haben. In 5 sind die mehreren Leitschaufeln 40 in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn geneigt. In diesem Fall dreht das Laufrad 10 im Uhrzeigersinn, wie durch einen Pfeil in 5 dargestellt. Ferner kann ein Abstand zwischen den Leitschaufeln 40 gemäß der Strömungseigenschaft des Fluids vergrößert oder verringert werden. Besonders bevorzugt ist jedoch ein solcher Abstand derselbe wie jener zwischen den oben genannten Schaufeln 12 des Laufrades 10.
  • 6a und 6b sind Modifizierungen der Leitschaufeln gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 6a können die Leitschaufeln 40 auf mindestens 1/3 einer Fläche des Strömungskanals 30 in regelmäßigen Abständen gebildet werden, ausschließlich der Saugöffnung 32 und der Ablassöffnung 34. Die Leitschaufeln 40 sind auf Flächen neben der Saugöffnung 32 und der Ablassöffnung 34 unnötig, da die Leitschaufeln 40 eine Änderung des Einströmungswinkels des Fluids bewirken, das in die Laufradrillen 14 geleitet wird. Selbst wenn die Leitschaufeln 40 nur auf einer mittigen Fläche des Strömungskanals 30 gebildet werden, gibt es keinen großen Unterschied in der Wirkung einer Änderung des Einströmungswinkels des Fluids, da das Fluid auf der mittigen Fläche des Strömungskanals 30 stabilisiert ist.
  • Zusätzlich, wie in 6b dargestellt, können die Leitschaufeln 40 gemäß der vorliegenden Erfindung nur auf einigen Flächen der Bodenfläche 30a und der Innenfläche 30c des Strömungskanals 30 gebildet sein. Ebenso können die Leitschaufeln 40 nur auf mindestens 1/3 der Fläche der Bodenfläche 30a, der Außenfläche 30b und der Innenfläche 30c des Strömungskanals 30 gebildet sein. In diesem Fall können die Leitschaufeln 40 eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Form in Längsrichtung haben.
  • In der Folge wird eine betriebliche Wirkung der regenerativen Strömungsmaschine mit den Leitschaufeln an der Strömungskanalwand gemäß der vorliegenden Erfindung mit der oben genannten Ausgestaltung beschrieben.
  • Zunächst wird ein Zirkulationsstrom des Fluids in den Laufradrillen 14 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie oben beschrieben, wenn das Laufrad 10 im Uhrzeigersinn dreht, wird das Fluid aus den Strömungskanälen 30 in die Laufradrillen 14 geleitet, fließt aus den Laufradrillen 14 und wird wieder in die Strömungskanäle 30 geleitet.
  • Anschließend fließt das Fluid, das von der Außenseite der Laufradrillen 14 in die Strömungskanäle 30 geleitet wird, im Inneren der Laufradrillen 14 an linken Seiten der Leitschaufeln 40 entlang, wie in 5 dargestellt, und wird wieder in die Strömungskanäle 30 geleitet. Ein solcher Strom wird wiederholt in den mehreren Laufradrillen 14 und auf den mehreren Leitschaufeln 40 erzeugt. Hier dienen die Leitschaufeln 40 dazu, den Fluidstrom zu den Strömungskanälen 30 zu leiten, wodurch ein absoluter Einströmungswinkel α des Fluids verringert wird, das in die Laufradrillen 14 eingeleitet wird.
  • 7 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung einer Strömungseigenschaft in der regenerativen Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung. In 7 stellen Pfeile, die durch eine gebrochene Linie angegeben sind, Geschwindigkeiten des Fluids und des Laufrads in der herkömmlichen regenerativen Strömungsmaschine dar und Pfeile, die durch eine Volllinie angegeben sind, stellen Geschwindigkeiten des Fluids und des Laufrads in der vorliegenden Erfindung dar.
  • In der herkömmlichen regenerativen Strömungsmaschine haben eine Absolutgeschwindigkeit Va und eine Relativgeschwindigkeit Vc des Fluids, das in die Laufradrillen 14 eingeleitet wird, einen absoluten Einströmungswinkel α und einen relativen Einströmungswinkel β in Bezug auf eine Geschwindigkeit Vb des Laufrades 10.
  • In der regenerativen Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Wand des Strömungskanals 30 mit den mehreren Leitschaufeln 40 versehen und dadurch wird der absolute Einströmungswinkel α des Fluids auf einen Winkel α'' verringert. Infolgedessen erhöht sich die Absolutgeschwindigkeit Va auf eine Absolutgeschwindigkeit Va''. Da in diesem Fall die Geschwindigkeit Vb des Laufrades konstant ist und die Absolutgeschwindigkeit Va auf die Absolutgeschwindigkeit Va'' steigt, nimmt die Relativgeschwindigkeit Vc des Fluids, das in die Laufradrillen 14 eingeleitet wird, auf eine Relativgeschwindigkeit Vc'' ab und der relative Einströmungswinkel β vergrößert sich auf einen relativen Einströmungswinkel β''.
  • Infolgedessen wird der relative Einströmungswinkel β'' vergrößert, so dass das Fluid, das in die Laufradrillen 14 eingeleitet werden soll, annähernd parallel zu den Schaufeln 12 ist. Dadurch kann der Energieverlust minimiert werden, der durch Wirbel verursacht wird, die in den Laufradrillen 14 erzeugt werden.
  • 8 ist ein Schema zur Beschreibung einer verbesserten Stromlinie im Strömungskanal der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 8 ist eine Stromlinie A in einer Fläche des Strömungskanals 30 der herkömmlichen regenerativen Strömungsmaschine dargestellt. Mit anderen Worten, wenn die Leitschaufeln 40 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden, hat die Stromlinie A, die durch eine Volllinie angegeben ist, wie in 8 dargestellt, eine nach innen gekrümmte Form an einer radialen Innenseite des Strömungskanals 30.
  • Die regenerative Strömungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch mit den mehreren Leitschaufeln 40 versehen. Es ist eine Stromlinie B, die durch eine gebrochene Linie angegeben ist, vorgesehen. Mit anderen Worten, der Strom ist an der radialen Innenseite des Strömungskanals 30 radial nach außen gekrümmt, wodurch die Stromlinie B entlang der Form der Leitschaufeln 40 verläuft. Die Leitschaufeln 40 leiten den Fluidstrom in den Strömungskanal 30 und dadurch entsteht die Stromlinie B und der absolute Einströmungswinkel α des Fluids, das in die Laufradrillen 14 eingeleitet wird, wird verringert.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen und beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Begriffe und Wörter, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden, nicht als nur auf die allgemeinen und im Wörterbuch festgelegten Bedeutungen beschränkt sind, sondern so zu verstehen sind, dass sie Bedeutungen und Inhalte haben, die im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung definiert sind. Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken offenbart wurden, ist für einen Fachmann auf dem Gebiet klar, dass verschiedene Modifizierungen, Hinzufügungen und Substitutionen möglich sind, ohne vom Umfang und Wesen der Erfindung abzuweichen, wie in den beiliegenden Ansprüchen offenbart.

Claims (4)

  1. Regenerative Strömungsmaschine mit Leitschaufeln an einer Strömungskanalwand, aufweisend: ein kreisförmiges, plattenförmiges Laufrad (10), das mehrere Schaufeln (12) hat, die radial an seinem Außenumfang in regelmäßigen Abständen gebildet sind; Gehäuse (20), in welchen das Laufrad (10) aufgenommen ist; und Strömungskanäle (30), von welchen jeder eine Saugöffnung (32) und eine Ablassöffnung (34) an gegenüberliegenden Enden aufweist, und die um den Umfang in den Gehäusen so gebildet sind, dass sie den Schaufeln zugewandt sind (10), wobei die mehreren Leitschaufeln (40), die einen geneigten Winkel (θ) in Bezug auf eine radiale Richtung haben, in eine Drehrichtung des Laufrades (10) über eine gesamte Wand (30a, 30b, 30c) jedes Strömungskanals (30) so abstehen, dass ein relativer Einströmungswinkel (β) eines Fluids, das in Laufradrillen (14) eingeleitet wird, vergrößert wird und ein absoluter Einströmungswinkel (α) des Fluids verringert wird und die Leitschaufeln (40) in einer Höhe von 5 bis 30% einer Tiefe des Strömungskanals (30) gebildet sind.
  2. Regenerative Strömungsmaschine nach Anspruch 1, wobei die Leitschaufeln (40) auf mindestens 1/3 einer Fläche des Strömungskanals (30) in regelmäßigen Abständen gebildet sind, ausschließlich der Saugöffnung (32) und der Ablassöffnung (34).
  3. Regenerative Strömungsmaschine nach Anspruch 1, wobei der geneigte Winkel (θ) der Leitschaufeln (40) von 30 bis 80° reicht.
  4. Regenerative Strömungsmaschine nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen den Leitschaufeln (40) derselbe ist wie jener zwischen den Schaufeln (12).
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