DE1528824B2

DE1528824B2 - Axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung

Info

Publication number: DE1528824B2
Application number: DE1528824A
Authority: DE
Inventors: Jacques Montbonnot Duport; Gilbert Grenoble Martin
Original assignee: GRENOBLOISE D'ETUDES ET D'APPLICATIONS HYDRAULIQUES SOGREAH GRENOBLE ISERE (FRANKREICH) Ste
Current assignee: GRENOBLOISE D'ETUDES ET D'APPLICATIONS HYDRAULIQUES SOGREAH GRENOBLE ISERE (FRANKREICH) Ste
Priority date: 1963-01-19
Filing date: 1964-01-18
Publication date: 1974-08-08
Also published as: US3464357A; DE1528824A1; ES295461A1; NL6400294A; GB1047891A; DK113480B; FR1353655A; SE321417B; NO121823B; US3406632A; DE1528824C3

Description

Die Erfindung betrifft eine axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung, die in einem rohrförmigen Strömungskanal angeordnet ist und ein Laufrad aufweist, welches in seiner Drehrichtung umkehrbar ist, dessen Nabe zwischen zwei strömungsgünstig profilierten, zu beiden Seiten des Laufrades liegenden Nabenkörpern gelagert ist, und bei der zwischen den Nabenkörpern und der Innenwandung des Strömungskanals Leitschaufeln angeordnet sind, wobei die Laufradnabe, die Nabenkörper und der Strömungskanal mit seinen je nach Arbeitsrichtung als Zu- bzw. Ausströmöffnung dienenden Enden zu einer normal durch den

ίο Rotor bewegten Ebene symmetrisch sind.

Eine solche Anordnung ist aus der deutschen Patentschrift 884 930 bekannt.

Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 1074 978 eine umkehrbare Pumpeinrichtung be-

j 5 kannt, deren Leitelemente ohne Verwindung achsparallel angeordnet sind.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 712 197 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Achsen der Leitelemente senkrecht auf der von den

ao Achsen der Laufschaufeln gebildeten Ebene stehen. Die verwindungsfreien Leitelemente stehen parallel zur Achse des Strömungskanals.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 508 379 eine Strömungsmaschine bekannt, bei wel-

J5 eher die Achsen der Leits_chaufeln senkrecht auf der von den Laufschaufelachsen gebildeten Ebene stehen, und es ist auf einer Seite des Laufrades ein Strömungsverteiler vorhanden, der aus beweglichen Schaufeln aufgebaut ist.

Den bekannten Einrichtungen ist jeweils der Nachteil eigen, daß sie in verschiedenen Fördereinrichtungen mit unterschiedlichen Förderdaten arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in beiden Arbeitsrichtungen mit besonders gutem Wirkungsgrad arbeitet und dabei für eine schnelle und kontinuierliche Umkehr der Arbeitsrichtung besonders geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Leitschaufeln wenigstens an ihren dem Laufrad zugekehrten Kanten mit einer sich über der Höhe ändernden Verdrehung versehen sind, und zwar derart, daß bei in seiner Drehrichtung umkehrbarem Laufrad die Verdrehung der Leitschaufeln in der Nähe der Nabenkörper am größten ist, daß die Leitschaufeln zu beiden Seiten des Laufrades symmetrisch angeordnet sind, während die Laufschaufeln eine, zur Kanalachse senkrecht verlaufende Symmetrieachse aufweisen, daß bei stets in einer Richtung umlaufendem Laufrad mit verstellbaren Laufschaufeln die Verdrehung der Leitschaufeln" in der Nähe der Innenwandung des Strömungskanals am größten ist und daß die Leitschaufeln zu beiden Seiten des Laufrades spiegelbildlich angeordnet sind, während die Laufschaufeln eine Symmetrieebene haben, welche durch die Symmetrieachse der Laufschaufeln hindurchgeht.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unter-

ansprächen.

Ein gemäß der Erfindung erreichbarer wesentlicher technischer Fortschritt liegt darin, daß mit feststehenden Leitschaufeln eine Konstruktion möglich ist, die in beiden Arbeitsrichtungen mit demselben Wirkungsgrad arbeiten kann und darüber hinaus auf einen besonders hohen Wirkungsgrad auslegbar ist. Durch die Verwendung feststehender Leitschaufeln wird der Konstruktionsaufwand gegenüber

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den bekannten Anordnungen wesentlich vereinfacht. Symmetrie zu einer Ebene P, die senkrecht zur Achse

Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß ein drall- X-X der Strömungsmaschine liegt und in der Fig. t

freier Strahl erreicht wird. durch die Linie I-I dargestellt ist (für die Leitschau-

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an fein kann man ebenfalls zu dieser Symmetrie noch

Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt 5 eine bestimmte Drehung um die Achse X-X hinzu-

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Schiffs- fügen). In einer Ausführungsform dieses Typs ist das

körper mit einer Strömungsmaschine gemäß der Er- Laufrad 7 ebenfalls ein Propeller-Pumpenrad, bei

findung, dem jede Schaufel eine Symmetrieebene aufweist, in

F i g. 2 eine Einzelteilansicht einer Ein- bzw. Aus- der die Schwenkachse der Schaufel liegt. Die Verstellströmöffnung gemäß der Erfindung, io vorrichtungen dieser Schaufeln gestatten es, extreme

F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Ein- symmetrische Stellungen in bezug auf die oben defi-

bzw. Ausströmöffnung, nierte Ebene P zu erreichen.

F i g. 4 a einen Teillängsschnitt einer axial wirken- F i g. 2 zeigt im einzelnen eine Ein- bzw. Aus-

den Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehr- Strömöffnung gemäß der Erfindung, wie sie auch in

barer Arbeitsrichtung gemäß der Erfindung, bei der 15 F i g. 1 gezeigt ist. Bei der in dieser Figur dargestell-

die Umkehr des Schubes durch kontinuierliche Ver- ten Ausführungsform ist diese öffnung rotations-

änderung der Drehrichtung erfolgt, symmetrisch zur Achse X-X. Die Mantellinie 8 dieser

F i g. 4 b Schnitte durch eine Laufschaufel einer öffnung bildet — ausgenommen in der Nähe des

Strömungsmaschine nach F i g. 4 a in einer Ebene Anschlusses an die Leitung 4 — mit der Richtung

senkrecht zur Symmetrieachse der Schaufel, ao X-Y einen relativ großen Winkel a, der in jedem

F i g. 5 a einen Teillängsschnitt einer axial wirken- Falle größer als etwa 20° ist. Die Mantellinie geht

den Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehr- über einen Krümmungsradius r in die Mantellinie der

barer Arbeitsrichtung gemäß der Erfindung, bei der Leitung 4 über, wobei der Krümmungsradius r in be-

die Umkehr des Schubes durch kontinuierliche Ver- zug auf den Durchmesser der Leitung 4 klein ist

änderung der Lauf-Schaufelstellungen erfolgt, 15 (z. B. größer oder gleich einejn V-iertel dieses Durch-

F i g. 5 b Schnitte von Laufschaufeln einer Strö- messers). Mit diesen Anordnungen ist es möglich,

mungsmaschine nach F i g. 5 a in Ebenen senkrecht beim Einströmen — von links nach rechts in der

zur Schwenkachse der Schaufel. Zeichnung — eine Strömung ohne Ablösen und da-

Die in der F i g. 1 dargestellte Strömungsmaschine gegen beim Ausfließen ein freies Ablösen der Ströist so ausgelegt, daß sie einen Schub in Richtung der 30 mung zu erreichen, wodurch ein Strahl 9 entsteht, horizontalen Achse X-X in beiden Richtungen er- dessen Durchmesser praktisch gleich dem Durchzeugt. Die Ein- und Ausströmöffnungen 1 sind in den messer der Leitung 4 ist.

vertikalen Wänden 2 des Schiffsrumpfes angeordnet. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Der Strömungskanal 3 ist mit den öffnungen durch solchen Ein- und Ausströmöffnung gemäß der Erdie rohrförmigen Abschnitte 4 verbunden. Die zu 35 findung. Die Leitung 4 der Strömungsmaschine beiden Seiten des Laufrades 7 mittig im Strömungs- mündet in der Schiffswandung in einer durch Gitterkanal angeordneten birnenförmigen Nabenkörper 5 stäbe geschützten öffnung, um den Eintritt von können den oder die Antriebsmotoren sowie die Be- Fremdkörpern in die Strömungsmaschine zu verhintätigungsmechanismen für die Verstellung der Lauf- dem. Die Verbindung zwischen der Wandung der radschaufeln enthalten. Die Nabenkörper sind mit 40 Leitung 4 und der Schiffswandung 2 sowie die Querdem Gehäuse des Strömungskanals 3 durch metalli- schnittsform der Stäbe 10 in Strömungsrichtung sind sehe Leitschaufeln 6 verbunden, die das Wasser so gewählt, daß, wenn die öffnung als Einströmöffleiten und diesem zugleich insbesondere am Eingang nung dient (d. h. Strömung von oben nach unten in zur Strömungsmaschine einen geeigneten Drall geben F i g. 3), kein Ablösen der Strömung erfolgt, während und diesen hinter dem Laufrad rückgängig machen, 45 die Strömung sich frei ablösen kann, wenn die öffso daß ausflußseitig eine drallfreie Strömung entsteht. nung als Ausflußöffnung dient, d. h. wenn die Strö-

Bei den Ausführungsformen, bei denen die Um- mung in dieser Figur von unten nach oben verläuft,

kehrung des Schubes durch Umkehrung der Dreh- Um dieses Ergebnis zu erzielen, haben die in Strö-

richtung des Laufrades erreicht wird, besitzen der mungsrichtung verlaufenden Querschnitte der Stäbe

gesamte Strömungskanal und die Nabenkörper eine 50 die Form von Profilen, die zu ihrer Mittellinie sym-

Symmetrie zu dem auf der Achse X-X der Strö- metrisch sind, in denen die größte Breite ziemlich

mungsmaschine liegenden Punkt 0. Die Leitschaufeln weit nach oben auf der Symmetrielinie liegt (siehe

sind jeweils paarweise in bezug auf eine durch den Fig. 5), so daß, falls die Strömung nach außen

Punkt 0 gehende und senkrecht zur Ebene der erfolgt, die zwischen den Stäben (oder zwischen den

F i g. 4 a verlaufende Achse symmetrisch angeordnet. ₅₅ Stäben und den Verbindungsteilen Leitung — Schiffs-

Ihre Umrisse und ihre Stellung ergeben sich, wenn wandung) gelegenen Strömungskanäle — in Strö-

man zu der oben definierten Symmetrie irgendeine mungsrichtung gesehen — hinter der größten Breite

Drehung um die Achse X-X hinzufügt. Bei diesen eine ausreichende Divergenz aufweisen, um ein freies

Ausführungsformen ist das Laufrad 7 der Strömungs- Ablösen der Strömung zu gewährleisten, praktisch

maschine ein Propeller-Pumpenrad, bei dem jede 60 von dieser breitesten Stelle an.

Schaufel eine Symmetrieachse senkrecht zur Dreh- Die F i g. 4 a zeigt den Teillängsschnitt einer Strö-

achse X-X aufweist, die durch den oben definierten mungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung

Punkt 0 geht. Diese Symmetrieachsen sind im Falle gemäß der Erfindung, bei der die Umkehrung der

verstellbarer Schaufeln zugleich ihre Schwenkachsen. Strömungsrichtung durch Umkehr der Drehrichtung

Bei der Ausführungsform, bei der die Umkehr der 65 des Laufrades erfolgt.

Schubrichtung durch Umkehr der Stellung der Lauf- Die symmetrischen Nabenkörper 5 sind in dieser

schaufeln erfolgt, besitzen der gesamte Strömungs- Figur durch ihre entsprechenden Umrisse dargestellt,

kanal, die Nabenkörper und die Leitschaufeln eine wie auch die Nabe 11 des Rades. Der besseren Über-

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sieht halber sind nur jeweils eine Leitschaufel auf des der Schaufel durch ihre Symmetrieachse geführt

jeder Seite des Laufrades dargestellt. Die Stellung wurde. Diese Schnitte haben die Form von Trag-

des Laufrades ist so gewählt, daß die Symmetrieachse flügeln, deren Symmetriezentrum der Grundriß der

und (eventuell die Schwenkachse) einer der Schaufeln Symmetrieachse auf der entsprechenden Schnittebene

senkrecht zur Zeichenebene steht. Die Achse dieser 5 ist. Diese Profile haben im Gegensatz zu den nor-

Schaufel geht also durch den Punkt 0, welcher das malen Tragflügelprofilen, die meistens mindestens

bereits definierte Symmetriezentrum darstellt. eine spitze Kante besitzen, abgerundete Eintritts- und

Die Linie 12 stellt den Umriß dieser Schaufel dar, Abflußkanten. Die Mittellinie dieser Profile hat die

wie er sich auf der Oberfläche der Nabe ergibt. allgemeine Form eines S, dessen Wendepunkt mit

Die Linie 13 stellt das Profil der Schaufel am io dem Symmetriezentrum zusammenfällt,

äußeren Ende dar. Schließlich sind die Mittellinien der Profile bei der

Die Linien 14 und 15 stellen die Außenkanten der betrachteten Anordnung, die gemäß der Erfindung

Schaufel dar, die dem Drehsinn und der Strömungs- bei Strömungsmaschinen mit umkehrbarer Drehrich-

richtung entsprechend als Eintritts- und Abflußkante tung angewandt wird, in der Nähe der Nabe stärker

oder umgekehrt wirken. 15 geneigt als am äußeren Umfang. Die Neigung wird

Die Leitschaufeln sind jeder durch ihre Umrisse 16 hier in bezug auf die Ebene P verstanden, die senk-

auf der Oberfläche des entsprechenden Nabenkörpers recht zur Achse X-X steht und diese im vorher defi-

durch den Umriß 17 auf der Innenwand des Strö- nierten Symmetriezentrum schneidet. Mit anderen

mungskanals 3, die das Pumpengehäuse bildet, und Worten — die Schaufeln weisen eine Verwindung auf,

schließlich durch ihre äußeren Kanten 18 und 19 ao die die sich längs den Eintritts- und Ausflußkanten

dargestellt, die entsprechend der Strömungsrichtung änderndenTangentialgeschwindigkeiten berücksichtigt,

als Eintritts- oder Abflußkante dienen. Die vom lh dieser Anordnung, in der die Schaufeln eine

Laufrad abgelegenen Kanten der dargestellten Leit- Verwindung besitzen, ist der Einstellbereich der

schaufeln verlaufen etwa radial zu der Achse X-Y Schaufeln so gewählt (für die Ausführungsformen mit

und senkrecht zur Zeichenebene. Die Leitschaufel hat as verstellbaren Schaufeln),-daß die Schaufeln von einer

die allgemeine Form eines Tragflügels, dessen mittlere Stellung, in der das äußere Profil die Neigung 0 be-

Richtung in der Nähe der vom Laufrad 19 abgelege- sitzt, bis zu einer Stellung gedreht werden können, in

nen Kante 19 radial verläuft, während diese mittlere der das äußere Profil um einen Maximalwert geneigt

Richtung in der Nähe der dem Laufrad zugelegenen ist; der winkelmäßige Einstellbereich beträgt allge-

Kante 18 zur Achse X-X mehr oder weniger geneigt 30 mein zwischen 20 und 35°.

ist. Diese Neigung ist in der Nähe des Nabenkörpers, Die besondere, oben beschriebene Form der

also am Fuß stärker als in der Nähe der sie außen Schaufeln ergibt sich aus der Notwendigkeit, ein

umschließenden Leitung. Auf diese Weise wirkt die symmetrisches Arbeiten in beiden Drehrichtungen

stromaufwärts angeordnete Leitschaufel als vor dem und infolgedessen in beiden Strömungsrichtungen zu

Laufrad liegende Leitschaufel und zwingt dem 35 erhalten.

Wasser eine Drehung im Drehsinn des Laufrades auf, Die F i g. 5 a zeigt einen Teillängsschnitt einer wobei diese Drehung in der Nähe des Nabenkörpers Axial-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsstärker ist als am Umfang der Leitung. richtung gemäß der Erfindung, bei der die Änderung

Die Leitschaufeln, wie sie in der Zeichnung darge- des Durchsatzes und seine Umkehrung durch Ändestellt sind, sind regelmäßig um die Achse X-X der 4° rung der Neigung der Schaufeln erreicht wird, wobei Maschine verteilt und spielen gleichzeitig die Rolle die Schaufeln bis in eine ihrer Ausgangsstellung vollvon vor dem Laufrad angeordneten Leitschaufeln, kommen entgegengesetzte Stellung gebracht werden, die die Flüssigkeit in eine geeignete Drehung ver- Die Drehgeschwindigkeit ist hierbei konstant oder setzen (entsprechend der betrachteten Arbeitsrich- eventuell veränderlich, jedoch ist die Drehrichtung tung) von an der Abströmseite des Laufrades ange- 45 des Laufrades hierbei in keinem Falle umkehrbar,
ordneten Leitschaufeln, die den der Strömung er- Wie in F i g. 4 a sind die Nabenkörper 5, der Ströteilten Drall rückgängig machen und als starres, mungskanal 3 und die Nabe 11 des Laufrades durch mechanisches Verbindungsstück zwischen der Innen- ihre entsprechenden Umrisse dargestellt. Das Laufwand des Strömungskanals 3 und den Naben- rad ist so dargestellt, daß eine seiner Schaufeln in körpern 5. 50 der Draufsicht erscheint, d. h. daß seine Schwenk-

Die Schaufeln des Laufrades haben, wie bereits achse senkrecht zur Zeichenebene steht lind mit dem

weiter oben dargestellt, als hauptsächliche Besonder- Punkt 0 zusammenfällt, der den Schnittpunkt der

heit eine Symmetrieachse, die senkrecht zur Achse Geraden X-X und I-I ist. Die Linie 22 stellt den Um-

X-X der Maschine verläuft und diese schneidet. In riß der Schaufeln auf der Oberfläche der Nabe dar.

dem Fall, wo die Schaufeln einstellbar sind, fällt 55 Die Linie 23 zeigt das Profil des äußeren Randes

diese Symmetrieachse mit der Schwenkachse der dieser Schaufel. Die Linien 24, 25 stellen die äußeren

Schaufeln zusammen. Kanten der Schaufel dar, die entsprechend als

Um die Form der Schaufeln genauer zu erklären, Eintritts- und Abflußkanten wirken,

werden ebene Schnitte dieser Schaufeln in zu ihrer Die Leitschaufeln sind jeder durch ihren Umriß

Symmetrie- und Schwenkachse senkrecht verlaufen- 60 auf der Oberfläche des entsprechenden Nabenkör-

den Ebenen betrachtet. In dem Falle, wo die Schau- pers 26, durch den Umriß 27, auf der inneren Wan-

feln verstellbar sind, werden die Schnitte bei maxi- dung des Strömungskanals 3 und schließlich durch

maler Neigung der Schaufeln dargestellt. die äußeren Kanten 28 und 29 dargestellt, die ent-

F i g. 4 b zeigt zwei solche ebenen Schnitte. Hierbei sprechend der Strömungsrichtung als Eintritts- und stellt die Linie 20 den Schnitt der Schaufel dar, der 65 Abflußkante wirken. Wie in der vorhergehend bedicht am Umfang der Nabe durch ihre Symmetrie- schriebenen Ausführungsform sind die Leitschaufeln achse gelegt ist. Die Linie 21 stellt den Schnitt durch so gestaltet, daß sie an der vom Laufrad abgelegenen die Schaufel dar, der in der Nähe des äußeren Ran- Seite in ihrer mittleren Richtung radial oder in jedem

Falle in einer zur Achse X-X der Maschine parallelen Ebene verlaufen. Die in der Zeichnung dargestellten Leitschaufeln befinden sich in einer solchen Stellung, daß das dem Laufrad entlegene Ende 29 ihres Umrisses auf der Nabe näherungsweise radial zur Achse X-X und senkrecht zur Zeichebene verläuft.

Die Form dieser Leitschaufel ist merklich verschieden von der Form der Leitschaufel des vorher beschriebenen Beispiels. Ihre charakteristischen Merkmale sind folgende: In dem dem Laufrad nahegelegenen Teil ist die Leitschaufel in der Drehrichtung des Laufrades geneigt, wobei diese Neigung in der Nähe des Umfanges des Strömungskanals 3 stärker ist als in der Nähe des Nabenkörpers 5. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leitschaufel in der Nähe der Nabe selbst in zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetztem Sinne geneigt sein. Dieses ist in F i g. 5 α dargestellt. Die Neigung der Leitschaufel ändert sich kontinuierlich vom äußeren Umfang bis zur Nabe hin, so daß dem Wasser, falls die Leitschaufel als vor dem Laufrad angeordnete Leitschaufel wirkt, eine Drehung in Drehrichtung des Laufrades vermittelt wird, wobei diese Drehung in der Nähe des äußeren Umfanges am stärksten ist und in der Nähe der Nabe gleich 0 oder sogar der Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzt sein kann.

Wie bereits weiter oben ausgeführt, wird die Form der Schaufeln in diesem Ausführungsbeispiel hauptsächlich durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie eine Symmetrieebene besitzen, in der die Schwenkachse liegt.

F i g. 5 b zeigt die Schnitte einer der Schaufeln in senkrecht zu dieser Schwenkachse stehenden Schnittebene.

Die Linie 30 stellt den Schnitt durch eine Schaufel in einer zu ihrer Schwenkachse senkrecht stehenden Schnittebene dar, wobei diese Schnittebene durch einen Punkt 0 dicht an dem Umfang der Nabe gelegt ist. Die Linie 31 stellt den Schnitt durch eine zur ersten Schnittebene parallelen Ebene dar, die jedoch die Schwenkachse in der Nähe des äußeren Umfangs der Schaufel schneidet.

Der Grundriß der Symmetrieebene der Schaufel ist in den beiden Schnittebenen J-J und entsprechend /'-/'. Diese Linien J-J und J'-J' verlaufen also parallel. Sie bilden gleichzeitig eine Symmetrieachse und die Mittellinie der Profile, die die Schnitte 30 und 31 bildet. Im Gegensatz zum vorhergehend beschriebenen Beispiel haben die Profile eine abgerundete und eine dünne Kante, wobei die erste Kante als Eintrittskante und die zweite als Abschlußkante wirkt, und zwar bei beliebiger Strömungsrichtung. Außerdem kann gesagt werden, daß die relative Dicke der Schaufeln von der Nabe bis zum äußeren Umfang konstant ist.

Um die Veränderung der Strömung und damit also die Änderung des Schubes mit eventueller Umkehr des Richtungssinnes zu erhalten, können die Schaufeln des Laufrades geschwenkt und in jede mögliche zwischen zwei zur vorher definierten Ebene P symmetrisch liegenden, extremen Stellungen geschwenkt

ίο werden. Diese Verstellung der Schaufeln kann durch jede bekannte Vorrichtung zum Verstellen der Schaufeln, wie sie normalerweise für die Kaplanturbinenräder oder Schiffsschrauben mit verstellbaren Schaufeln benutzt werden, erfolgen. Der winkelmäßige

jj Schwenkbereich kann im ganzen zwischen 40 und 70° liegen (beispielsweise von 20 bis 35° jeder Seite der Ebene P).

Diese Anordnungen erlauben es, insbesondere die von einer Propellerpumpe erzeugte Strömung umzu-

ao kehren, ohne daß die Drehrichtung der Pumpe geändert und indem jede Schaufel so geschwenkt wird, daß die Profile, die diese Schaufeln bilden, eine Neigung zu einer Äquatorebene gegeben wird, die der Neigung entgegengesetzt ist, die sie vorher hatten.

a₅ Diese Veränderung und, diese^ Umkehr des Schubes kann auf kontinuierliche-Weise erfolgen, da die Neigung fortlaufend abnimmt, bevor sie ihr Vorzeichen ändert.

Das Fehlen einer Verwindung der Schaufeln macht seinerseits eine entsprechende Wahl der Umrisse der beiderseitig des Rades angeordneten Leitschaufeln notwendig, um für beide Strömungsrichtungen die passenden Neigungswinkel der Rotor- und Statorschaufeln zu erhalten.

Axialpumpen mit umkehrbarer Strömungsrichtung durch kontinuierliche Regelung gemäß der Erfindung, wie sie beispielsweise in den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwirklicht sind, können auch andere Verwendung finden als bei den schuberzeugenden Strömungsmaschinen. Sie können überall da verwendet werden, wo man einen umkehrbaren Durchsatz eines strömenden Mediums erzeugen will. Schließlich können die beschriebenen Merkmale und besonders die, die in Form und Anordnung der Rotor- und Statorschaufeln symmetrisch sind, entsprechend angepaßt bei Axialturbinen oder Axialturbinenpumpen benutzt werden, um z. B. die hydraulische. Energie im Falle eines umkehrbaren Strömungsgefälles auszunutzen.

Außerdem kann man selbstverständlich bei Strömungsmaschinen die Drehgeschwindigkeit: verändern und/oder die Neigung der Schaufeln verändern, um zu jedem Zeitpunkt die optimalen Arbeitsbedingungen zu erhalten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Axial wirkende Flüssigkeits-Strömungsmaschine mit umkehrbarer Arbeitsrichtung, die in einem rohrförmigen Strömungskanal angeordnet ist und ein Laufrad aufweist, welches in seiner Drehrichtung umkehrbar ist, dessen Nabe zwischen zwei strömungsgünstig profilierten, zu beiden Seiten des Laufrades liegenden Nabenkörpern gelagert ist, und bei der zwischen den Nabenkörpern und der Innenwandung des Strömungskanals Leitschaufeln angeordnet sind, wobei die Laufradnabe, die Nabenkörper und der Strömungskanal mit seinen je nach Arbeitsrichtung als Zu- bzw. Ausströmöffnung dienenden Enden zu einer normal durch den Rotor bewegten Ebene symmetrisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (16, 26) wenigstens an ihren dem Laufrad zugekehrten Kanten (18, 28) mit einer sich über der Höhe ändernden Verdrehung versehen sind, und zwar derart, daß bei in seiner Drehrichtung umkehrbarem Laufrad (7) (F i g. 4 a) die Verdrehung der Leitschaufeln (16) in der Nähe der Nabenkörper (5) am größten ist, daß die Leitschaufeln (16) zu beiden Seiten des Laufrades symmetrisch angeordnet sind, während die Laufschaufeln (12) eine zur Kanalachse (X-X) senkrecht verlaufende Symmetrieachse (0) aufweisen, daß bei stets in einer Richtung umlaufendem Laufrad (7) mit verstellbaren Laufschaufeln (22) (F i g. 5 a) die Verdrehung der Leitschaufeln (26) in der Nähe der Innenwandung des Strömungskanals (3) am größten ist und daß die Leitschaufeln (26) zu beiden Seiten des Laufrades spiegelbildlich angeordnet sind, während die Laufschaufeln (22) eine Symmetrieebene (J-J) (F i g. 5 b) haben, welche durch die Symmetrieachse (0) der Laufschaufeln (22) hindurchgeht.

2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei in seiner Drehrichtung umkehrbarem Laufrad (7) die Symmetrieachse der Laufschaufeln (12) mit ihrer Drehachse (0) zusammenfällt.

3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei in seiner Drehrichtung umkehrbarem Laufrad (7) die Mittellinie des Querschnitts der Laufschaufeln (12) die Form eines S besitzt, wobei der Wendepunkt dieser Mittellinie mit dem Symmetriezentrum (0) dieses Querschnitts zusammenfällt.

4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei stets in gleicher Richtung umlaufendem Laufrad (7) die Neigung der Leitschaufeln (26) in der Nähe der Nabenkörper (5) dem Drehsinn des Laufrades (7) entgegengesetzt ist.

5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (22) in der Mittellinie ihrer Profile über die gesamte Schaufelhöhe ein konstantes Verhältnis von Dicke zu Länge aufweisen.