DE2648812A1

DE2648812A1 - Stroemungsmaschine im endlosbandjalousie-prinzip

Info

Publication number: DE2648812A1
Application number: DE19762648812
Authority: DE
Inventors: Heinrich Stauffacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1977-07-07

Description

Strömungsmaschine im Endlosbandj alousie-Prinzip
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Strömungsmaschine, die nach dem Prinzip einer Jalousie arbeitet, deren Schaufeln zu einem endlosen Band aneinandergereiht und wie bei einem Fließband über Umlenkrollen gelenkt und zwischen diesen linear fortbewegt werden.
Dieses Prinzip ist bei Strömungsmaschinen bisher unbekannt.
Bekannte Strömungsmaschinen führen alle ihre Schaufeln auf Kreisbahnen um eine Rotationsachse, wobei zwei Grundvarianten dominieren - einmal die axiale und einmal die radial arbeitenden Strömungsmaschinen. Eine Sonderstellung nimmt dabei lediglich der Voith-Schneider-Propeller ein, welcher Durch seine spezielle Auslegung erreicht, daß das Medium (Wasser) diametral durch seinen Aktionskreis hindurch beschleunigt wird.
Den Axial-Strömungsmaschinen haftet der Nachteil an, (z.B.
Propeller) daß die Strömungsverhältnisse von der Schaufelwurzel bis zur Schaufelspitze kontinuierlich ändern, weil die Umfangsgeschwindigkeit mit wachsendem Abstand von der Drehachse bei gegebener Drehzahl stetig zunimmt, während Radialgebläse und Voith-Schneider-Propeller bei höheren Umdrehungsahlen derart ungünstige Zentrifugalkräfte auf ihren Schaufeln erfahren, daß diesen schon allzubald technische Grenzen erwachsen müssen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Strömungsmaschine zu schaffen, welche eine einwandfreie und gleichmäßige Strömungscharakteristik über die ganze Schaufelspannweite aufweist, und auf deren Schaufeln selbst bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten keine übermäßigen Zentrifugalkräfte zur Wirkung kommen können. Sie soll dadurch einen hohen Wirkungsgrad hergeben; sowohl spezifisch hohe Volumina zu beschleunigen vermögen, als diese Massen auch außerordentlich stark beschleunigen können, damit daraus hohe Strömungsmasse/ Strömungsgeschwindigkeits-Verhältnisse resultieren.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Schaufeln aneinander derart hintereinander liegen, daß sie we eine Jalousie an einem Fließband wirken, sodaß dieses Schaufelband zwischen geeigneten Umlenkungen gespannt lineare Bahnen durchläuft; und dabei lediglich bei den Umlenkungen Zentrifugalkräften ausgesetzt ist. Die Schaufeln sind mittels mitlaufenden Steuerkurbeln derart steuerbar, daß sie in den linearen Zonen jederzeit in der gewünschten strömungsaktiven Stellung fixiert sind, während sie bei den Umlenkungen in die zum Aufnehmen der Zentrifugalkräfte statisch günstigste Position geschwenkt werden.
Die Steuerung der Schaufeln wird dadurch bewerkstelligt, daß die Steuerkurbeln in der Nut einer geeigneten Kurvenbahn geführt sind, welche ihrerseits gegenüber dem Schaufelband verschoben werden kann, wodurch der Anstellwinkel der Schaufeln verändert und dadurch Strömungsmasse und Strömungsgeschwindigkeit geregelt werden können. Dank diesem Endlosbandjalousie-Prinzip wird das Strömungsmedium beim Durchlauf der Strömungsmaschine gleich zweimal beschleunigt, nämlich einmal durch die vorlaufenden und einmal durch die rücklaufenden Schaufeln, was zu einem optimalen Wirkungsgrad verhilft.
Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse können vor, zwischen oder hinter dem Schaufelband geeignete Leitschaufeln angeordnet werden; und die strömungstechnisch unwirksamen Umlenkungen sollen mit Verschalungen versehen sein.
Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine; Fig. 3 eine Draufsicht und Fig. 4 eine Ansicht der Kurvenbahn mit Steuernut, Fig. 5 einen Ausschnitt eines Schaufelendes mit dessen Lagerung; und versehen mit der Steuerkurbel (vergrössert).
Jede Schaufel 1 weist an ihren Stirnseiten je einen Schaufelachszapfen 2 auf, mittels welchem die Schaufel 1 schwenkbar im Schaufelachslager 3 gelagert ist. Die Gehäuse der Schaufelachslager 3 bestehen aus den entsprechend umgeformten Enden der a Gurtglieder 4, mittels welcher die Schaufeln 1 zu einem endlosen Jalousieband aneinandergereiht montiert werden.
Auf der Steuerseite ist der Schaufelachszapfen 2 mit einer Kurbel 5 versehen, deren Kurbelzapfen 6 in eine Nut der Steuerkurvenbahn 8 eingreift. Während die Schaufelbahn 7 durch die konstruktive Auslegung der Strömungsmaschine fixiert ist, kann die Steuerkurvenbahn 8 zwecks Steuerung der Schaufeln 1 und damit der ganzen Maschine, über einen gewissen Bereich 16 gegenüber der Schaufelbahn 7 verstellt werden. Um die Strömungsrichtung des Mediums umzukehren, sind sowohl die Vorlaufbahn 9 als auch die Rücklaufbahn lo in die der Schaufelbahn 7 gegenüberliegende Position zu verstellen (äußere Steuerkurvenbahn 8 in Fig. 4). Damit dies auch während des Betriebs der Maschine möglich ist, werden die Umlenkbahnen 11 mittels der Gelenke 13 durch die Verstellung der Vorlaufbahn 9 und der Rücklaufbahn lo zwangsläufig um den Scheitelpunkt 15 der Steuerkurvenbahn 8 geschwenkt, und halten dadurch die Steuerkurvenbahn8 geschlossen - damit aber auch in der Vorlaufbahn 9 und der Rücklaufbahn lo durch die Veränderung der Endabstände keine Löcher entstehen, werden diese Verschiebungen durch Kompensatoren 14 aufgefangen.
Bei den Scheitelpunkten 15 ist die Steuerkurvenbahn 8 zusätzlich mit Zwangsumlenkungen 12 versehen (Totpunkt).
Durch diese Anordnung der Schaufeln von Strömungsmaschinen wird erreicht, daß über die ganze Schaufelspannweite gleiche Strömungsverhältnisse herrschen, daß die Schaufeln während ihres Umlauf zyklus die Strömung gleich zweimal beschleunigend beeinflussen und daß ein optimaler Strömungsquerschnitt erzielt werden kann. Durch dieses Endlosbandjalousie-Prinzip können die an allen anderen Strömungsmaschinenarten auftretenden Zentrifugalkräfte weitgehend eliminiert werden, was sich günstg auf Materialwahl bzw. Leichtbau und auf die Betriebstourenzahl auswirkt - was sich letztlich alles in einem hohen Wirkungsgrad niederschlägt. Diese Art von Strömungsmaschinen kann reversibel verwendet werden, d.h. dieselbe Maschine kann Motorenleistung in eine Strömung (einer Flüssigkeit oder eines Gases) umwandeln - oder eine vorhandene Strömung in eine Leistung umsetzen.
Patentanspruch

Claims

Patentanspruch Strömungsmaschine im Endlosbandjalousie-Prinzip, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß jalousieartig zu einem endlosen Band (17) aneinandergereiht montierte Schaufeln (1) zwischen Umlenkungen derart geführt sind, daß sie lineare Bahnen beschreiben und daß sie dabei mittels einer Steuerkurvenbahn (8) derart gesteuert werdeFönnen, daß sowohl die vorlaufenden als auch die rücklaufenden Schaufeln (1) in strömungsaktiven Positionen gelenkt sind, sodaß das Strömungsmedium beim Passieren der Strömungsmaschine zweimal beschleunigt wird.