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DE19806507B4 - Sogpumpe - Google Patents

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DE19806507B4 DE19806507A DE19806507A DE19806507B4 DE 19806507 B4 DE19806507 B4 DE 19806507B4 DE 19806507 A DE19806507 A DE 19806507A DE 19806507 A DE19806507 A DE 19806507A DE 19806507 B4 DE19806507 B4 DE 19806507B4
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Abstract

Sogpumpe mit einer Gehäusewandung, einem Rotor, einem Einlauf und einem Auslauf,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor einen runden Querschnitt aufweist und der Rotordurchmesser vom Einlauf zum Auslauf hin ansteigt,
die Gehäusewandung so geformt ist, dass dem Fluid vom Einlauf zum Auslauf eine zunehmend kleinere Querschnittsfläche zur Verfügung steht,
auf der Gehäusewandung Nuten angebracht sind, welche vom Einlauf zum Auslauf hin einen dem Drehsinn des Rotors folgenden spiraligen Verlauf aufweisen,
die Nuten einen runden oder gerundeten Querschnitt aufweisen, wobei ihre Kanten in Richtung des Drehsinns des Rotors weisen und mindestens eine Abrisskante bilden.Suction pump with a housing wall, a rotor, an inlet and an outlet,
characterized in that
the rotor has a round cross-section and the rotor diameter increases from the inlet to the outlet,
the housing wall is shaped in such a way that the fluid from the inlet to the outlet has an increasingly smaller cross-sectional area,
are provided on the housing wall grooves, which have a direction of rotation of the rotor following the spiral from the inlet to the outlet,
the grooves have a round or rounded cross-section, with their edges facing in the direction of rotation of the rotor and forming at least one tear-off edge.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

1 Einführung1. Introduction

1.1. Problematik1.1. problem

Die bekannte Technik der Strömungsmaschinen weist z. T. außerordentlich hohen Wirkungsgrad auf, welche kaum als verbesserungsfähig erachtet wird. Dieses betrifft jedoch in erster Linie die Maschinenkomponenten, welche der unmittelbaren Umsetzung der kinetischen Energie des Fluid in kinetische Energie mechanischer Art, also der Bewegung eines Rotors bzw. umgekehrt, betreffen. Verlustreich dagegen sind meist die Maschinenkomponenten, welche der Zuführung des Fluids zur Strömungsmaschine, der Umlenkung des Fluidstromes innerhalb der Maschine bzw. Abführung des Fluids von der Strömungsmaschine betreffen. Gleiches gilt für Hubkolbenmaschinen, wobei dort zusätzlich die bekannte Mechanik der Hubbewegungen nur eine unzureichende Lösung darstellt. Insofern bieten Strömungs- wie Hubkolbenmaschinen durchaus Potential zur Verbesserung des Wirkungsgrades hinsichtlich des Fluidstromes wie der Mechanik.The well-known technology of turbomachinery has z. T. extraordinary high efficiency, which is hardly considered to be able to improve. However, this primarily concerns the machine components, which is the immediate implementation of the kinetic energy of the fluid in kinetic energy of a mechanical nature, that is the movement of a rotor or vice versa. In contrast, most of the losses are machine components, which of the feeder the fluid to the turbomachine, the Deflection of the fluid flow within the machine or discharge of the Fluids from the turbomachine affect. The same applies to Reciprocating engines, where there in addition the known mechanics the lifting movements is only an inadequate solution. In that respect offer Flow-like Reciprocating engines certainly potential for improving the efficiency in terms of fluid flow as the mechanics.

1.2. Basis1.2. Base

Basis dieser Patentanmeldung hier ist die Erfindung 'Konstruktive Elemente zur Verbesserung des Fluidstroms in Rohren', welche nachfolgend 'Rohrerfindung' genannt wird. Dort wurden anhand eines neuen Modells potentieller Molekularbewegung eine ideale Strömungsform der Fluidströme in Rohren entwickelt. Diese bestehend aus Rollschicht, Haupt- sowie Kernstrom und wurde 'Potentialdrallströmung' bezeichnet. Dort wurden diverse, neue Konstruktionselemente konzipiert, welche diesen Potentialdrallstrom zu erzeugen, zu erhalten und zu nutzen geeignet sind. Die dortigen Konstruktionselemente sind ausschließlich feststehenden Teile.Base this patent application is the invention 'constructive elements for improving the Fluid flow in pipes', which will be called 'tube invention' below. There were based on a new model of potential molecular motion an ideal flow shape the fluid flows developed in tubes. This consists of rolling layer, main as well as Core current and was called 'potential twist flow'. There Diverse, new construction elements were designed, which this To generate, preserve and use potential twist current suitable are. The local construction elements are exclusively fixed Parts.

DE 91 11 278 U1 betrifft eine Pumpe für Viskoseflüssigkeiten zur Verwendung als Schmierölpumpe bei Verbrennungsmotoren in handgeführten Arbeitsgeräten wie Motorkettensägen oder dergleichen. DE 91 11 278 U1 relates to a pump for viscous liquids for use as a lubricating oil pump in internal combustion engines in hand-held implements such as motor chain saws or the like.

DE 43 19 628 A1 betrifft strukturierte Oberflächen von Strömungsmaschinenteilen. Insbesondere werden Rillen gezeigt, welche Querschnittsabmessungen im Mikrometerbereich aufweisen. Durch diese sehr feinen Rillen können der Reibungswiderstand und damit die Strömungsverluste verringert werden, da turbulente Querströmungen vermindert werden können. DE 43 19 628 A1 relates to structured surfaces of flow machine parts. In particular, grooves are shown which have cross-sectional dimensions in the micrometer range. By these very fine grooves, the frictional resistance and thus the flow losses can be reduced because turbulent cross flows can be reduced.

DE 37 91 053 T1 betrifft Vakuum-Molekularpumpen mit Nuten im Gehäuse. DE 37 91 053 T1 relates to vacuum molecular pumps with grooves in the housing.

1.3. Zielsetzung1.3. objective

Zielsetzung dieser Patentanmeldung hier ist die Steigerung des Wirkungsgrades von Arbeits- und Kraft maschinen durch eine systematische, neuartige Konzeption dieser Maschinen bzw. zugehöriger Komponenten. Die in der Rohrerfindung erörterten physikalischen Grundlagen werden hier dieser Aufgabenstellung entsprechend weiter geführt.objective This patent application here is the increase in efficiency of work and power machines through a systematic, innovative conception of these machines or associated components. The discussed in pipe invention physical Basics will continue to this task accordingly guided.

Somit wird eine Sogpumpe mit einer Gehäusewandung, einem Rotor, einem Einlauf und einem Auslauf gezeigt. Der Rotor weist einen runden Querschnitt auf und der Rotordurchmesser steigt vom Einlauf zum Auslauf hin an. Die Gehäusewandung ist so geformt, dass dem Fluid vom Einlauf zum Auslauf eine zunehmend kleinere Querschnittsfläche zur Verfügung steht. Auf der Gehäusewandung sind Nuten angebracht, welche vom Einlauf zum Auslauf hin einen dem Drehsinn des Rotors folgenden spiraligen Verlauf aufweisen. Die Nuten weisen einen runden oder gerundeten Querschnitt auf. Ihre Kanten weisen in Richtung des Drehsinns des Rotors und bilden mindestens eine Abrisskante.Consequently becomes a suction pump with a housing wall, a rotor, an inlet and an outlet shown. The rotor has a round cross-section and the rotor diameter increases from the inlet to the outlet. The housing wall is shaped that the fluid from the inlet to the outlet an increasingly smaller cross-sectional area for disposal stands. On the housing wall Grooves are attached, which from the inlet to the outlet out a Having the direction of rotation of the rotor following helical course. The grooves have a round or rounded cross-section. Your Edges point in the direction of rotation of the rotor and form at least a tear-off edge.

3.6. Sogpumpe3.6. Sogpumpe

Funktion:Function:

Dieses Konstruktionselement dient dazu, ein Bündel von Potentialdrallströmungen allein aufgrund von Sogwirkung und damit geringem Energieaufwand zu erzeugen.This Design element serves a bunch of Potentialdrallströmungen alone due to suction effect and thus to generate low energy consumption.

Konstruktionsprinzip:Construction:

Wesentliches Merkmal dieser Sogpumpe ist, daß auf der Innenwandung des Gehäuses Kanäle angebracht sind, welche von hinten bis vorn spiralförmigen Verlauf aufweisen. Die Kanäle haben asymmetrischen Querschnitt mit einer Abrißkante. Der Rotor dagegen hat stets runden Querschnitt und seine Oberfläche sollte relativ rauh sein, damit das Fluid 'anhaftet'. Durch die Drehung des Rotors wird damit das Fluid in ebenfalls drehende Bewegung versetzt. Die Radien des Rotors sind von hinten nach vorn ansteigend, womit durch die 'Haftung' des Fluids dessen Drehung von hinten nach vorn zunehmende Geschwindigkeit erreicht. Das Fluid streicht über die Abrißkanten obiger Kanäle und bewirkt eine zusätzliche Drehung des Fluids in den Kanälen, wobei sich Potentialdrallströmung ausbilden wird. Die Kanäle weisen hinten einen relativ steilen Winkel zur Rotationsachse auf, im mittleren Teil einen wesentlich flacheren Winkel und nach vorn wieder etwas steileren Winkel auf. Die Potentialdrallwirbelzöpfe verlassen die Maschine damit in axialer wie tangentialer Richtung.essential Feature of this suction pump is that on the inner wall of the housing Channels attached are, which have spiral shape from back to front. The channels have asymmetrical cross-section with a tear-off edge. The rotor, on the other hand, has always round cross-section and its surface should be relatively rough so that the fluid 'sticks'. By the rotation The rotor is thus placed in fluid also rotating motion. The Radii of the rotor are rising from back to front, bringing through the 'adhesion' of the fluid of Rotation from back to front increasing speed is reached. The fluid sweeps over the demolition edges above channels and causes an additional rotation the fluid in the channels, where Potentialdrallströmung will train. The channels have a relatively steep angle to the axis of rotation at the rear, in the middle part a much flatter angle and forward again a little steeper angle. The Potentialdrallwirbelzöpfe leave the Machine thus in the axial and tangential direction.

Konstruktive Ausführung:Constructive design:

In Bild 1, oben, ist schematisch und beispielhaft ein Längsschnitt durch diese Sogpumpe dargestellt. Der Fluidstrom verläuft von links nach rechts. Der Rotor (RO) dreht sich um die Rotationsachse (RA). Der Rotor hat stets runden Querschnitt mit von hinten nach vorn anwachsendem Radius. Bestandteil des Gehäuse (GE) ist die Innenwandung (A) mit prinzipiell ebenfalls rundem Querschnitt. Dessen Radius ist im Einlaufbereich relativ groß, verringert sich zur Mitte hin und ist nach vorn wieder ansteigend. Von hinten nach vorn sind auf der Innenwandung (A) Kanäle (B) ausgebildet. Sie verlaufen in Spiralform, wobei hinten die Anstellung gegenüber der Rotationsachse relativ steil ist, dann flacher wird zur Mitte hin und hinten wieder steiler wird. Die Kanäle weisen hinten gegenüber der Innenwandung eine geringe Höhe aus, welche zur Mitte hin größer wird und nach vorn die gesamte Höhe des für das Fluid zur Verfügung stehenden Querschnitts einnehmen.In Figure 1, above, is schematic and exemplarily a longitudinal section represented by this suction pump. The fluid flow runs from from left to right. The rotor (RO) rotates around the axis of rotation (RA). The rotor always has a round cross section with back to front growing radius. Part of the housing (GE) is the inner wall (A) with basically also round cross-section. Its radius is relatively large in the inlet area, decreases towards the middle and rises again towards the front. From back to front on the inner wall (A) channels (B) are formed. They run in a spiral, with the rear employment opposite the The axis of rotation is relatively steep, then becomes flatter toward the center and gets steeper at the back. The channels face towards the rear Inner wall of a low height, which gets bigger towards the middle and forward the entire height of for the fluid available Take cross-section.

In Bild 1 sind in der unteren Darstellungszeile schematisch einige Abschnitte des Querschnitts des Rotors (RO), der Innenwandung (A) wie der Kanäle (B) dargestellt. Die Drehung des Rotors wird dabei im Uhrzeigersinn unterstellt. Die Abrißkanten der Kanäle weisen in diese Drehrichtung. Die Kanäle haben einerseits die Funktion von Leitblechen, insofern könnten sie auch von hinten nach vorn die gesamte Höhe des dem Fluid jeweils zur Verfügung stehenden Querschnitts einnehmen. Andrerseits soll in den Kanälen sich eine zusätzliche Potentialdrallströmung ausbilden können. Insofern ist sinnvoll, daß diese Kanäle im Einlaufbereich (im Bild 1 links) zunächst praktisch nur eine Nut bilden, dann zunehmend größere Höhe in Bezug auf den dem Fluid zur Verfügung stehenden Querschnitt einnehmen. Durch die Rotation des Fluid (hier rechtsdrehend unterstellt) streicht dieses über die Abrißkanten und erzeugt im Kanal einen Sog, welcher eine Drehbewegung des Fluids innerhalb des Kanals ausbilden wird (hier dann gegen den Uhrzeigersinn gerichtet). Indem immer mehr Fluidanteile bei immer größerer Rotationsgeschwindigkeit darin einfließen (in Bild 1 mittig bzw. rechts), bildet sich die gewünschte Potentialdrallströmung mit der ihr innewohnenden Charakteristik aus.In Fig. 1 is schematically shown in the lower line of the display Sections of the cross-section of the rotor (RO), the inner wall (A) like the channels (B) shown. The rotation of the rotor is thereby clockwise assumed. The demolition edges of the channels point in this direction of rotation. On the one hand, the channels have the function of baffles, insofar as could They also from back to front the entire height of the fluid to each disposal take standing cross-section. On the other hand, in the channels itself an additional Forming potential twist flow can. Insofar it makes sense that this channels in the inlet area (in Figure 1 left) initially only one groove form, then increasingly greater height in relation on the fluid available occupy a standing cross-section. By the rotation of the fluid (here dextering clockwise) this sweeps over the tear-off edges and creates a suction in the channel which causes a rotational movement of the fluid within the channel will form (here then counterclockwise directed). By more and more fluid components at ever greater rotational speed in it flow in (in picture 1 in the middle or on the right), the desired potential twist flow is formed the intrinsic characteristic of it.

Besondere Eigenschaften und AnwendungSpecial features and application

Diese Sogpumpe kann mit minimalem Energieaufwand betrieben werden. Es entstehen lediglich Reibungsverluste in den Lagern des Rotors sowie durch die Reibung des Fluids an den Oberflächen des Rotors. Die Wirkung dieser Sogpumpe wird dadurch erzielt, daß lediglich die Voraussetzungen zur Ausbildung des Potentialdrallstroms geschaffen werden und dessen Eigendynamik genutzt wird. Dem Fluid muß zur Ausbildung dieser Strömungsform genügend Zeit und Raum gegeben werden. Darum wird diese Maschine relativ großvolumig bauen. Der Wirkungsgrad jedoch wird entsprechend hoch sein. Diese Sogpumpe wird keinen großen Druck aufbauen können, dafür eine sehr sanfte Förderung des Fluids ergeben.These Suction pump can be operated with minimal energy consumption. It only friction losses occur in the bearings of the rotor and by the friction of the fluid on the surfaces of the rotor. The effect This suction pump is achieved in that only the requirements be created to form the potential spin current and its Own momentum is used. The fluid must to form this flow enough Time and space are given. That's why this machine becomes relative large volume to build. The efficiency, however, will be correspondingly high. These Suction pump will not be big Can build up pressure, for one very gentle promotion of the fluid.

Claims (5)

Sogpumpe mit einer Gehäusewandung, einem Rotor, einem Einlauf und einem Auslauf, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor einen runden Querschnitt aufweist und der Rotordurchmesser vom Einlauf zum Auslauf hin ansteigt, die Gehäusewandung so geformt ist, dass dem Fluid vom Einlauf zum Auslauf eine zunehmend kleinere Querschnittsfläche zur Verfügung steht, auf der Gehäusewandung Nuten angebracht sind, welche vom Einlauf zum Auslauf hin einen dem Drehsinn des Rotors folgenden spiraligen Verlauf aufweisen, die Nuten einen runden oder gerundeten Querschnitt aufweisen, wobei ihre Kanten in Richtung des Drehsinns des Rotors weisen und mindestens eine Abrisskante bilden.Suction pump with a housing, a rotor, an inlet and an outlet, characterized in that the rotor has a round cross-section and the rotor diameter increases from the inlet to the outlet, the housing wall is formed so that the fluid from the inlet to the outlet an increasingly smaller Cross-sectional area is available, grooves are mounted on the housing wall, which have from the inlet to the outlet towards the direction of rotation of the rotor following helical course, the grooves have a round or rounded cross-section, with their edges facing in the direction of rotation of the rotor and at least one Forming the tear-off edge. Sogpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Nuten gegenüber der Gehäusewandung vom Einlauf aus in Richtung des Auslaufs hin ansteigt.Suction pump according to claim 1, characterized in that the height of the grooves relative to the housing rises from the inlet in the direction of the outlet. Sogpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel zwischen den Nuten und der Rotationsachse des Rotors in Gehäusewandungsbereichen zwischen dem Einlauf und dem Auslauf flacher sind, als unmittelbar beim Einlauf oder beim Auslauf.Suction pump according to a of the preceding claims, characterized in that the angles between the grooves and the Rotation axis of the rotor in housing wall areas between the inlet and the outlet are flatter than immediately at the inlet or at the outlet. Sogpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung einen runden Querschnitt aufweist.Suction pump according to a of the preceding claims, characterized in that the housing wall has a round cross-section having. Sogpumpe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eine raue Oberfläche zur verbesserten Haftung des Fluids aufweist.Suction pump according to a of the preceding claims, characterized in that the rotor has a rough surface for improved adhesion of the fluid.
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