DE2603359A1

DE2603359A1 - Stroemungsmaschine

Info

Publication number: DE2603359A1
Application number: DE19762603359
Authority: DE
Inventors: Kunio Fujie; Haruo Mishina; Kazuhiro Sunobe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1976-01-29
Publication date: 1976-08-05
Also published as: US4105372A; JPS5192413A; GB1538095A; JPS5938440B2; DE7602481U1

Description

Strömungsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsmaschinen wie Turboverdichter, -trockner, -kühler, -generatoren u. dgl.

Ein bekannter Einwellen-Mehrstufen-Verdichter ist eine Strömungsmaschine der angesprochenen Art. Dieser Verdichter hat
eine Antriebswelle, auf der mehrere Laufräder hintereinander angeordnet sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine ZweiStufenausführung
dieses bekannten Einwellen-Verdichters erläutert.

81-(A 1271-03)-schö

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Dieses zweistufige Verdichteraggregat ist in drei Abschnitte unterteilt, nämlich, einen Elektromotor 1, eine Getriebeeinheit 2 und einen Verdienter 3.

Der Elektromotor 1 ist eine bekannte Ausführung und wird nicht näher erläutert. Das Getriebe 2 enthält ein Getriebegehäuse 4, eine in vier Lagern 5 im Getriebegehäuse 4 gelagerte Antriebswelle 6, eine Hilfswelle 7, ein auf der Antriebswelle 6 befestigtes Zahnrad 8 und ein auf der Hilfswelle 7 aufgezogenes und mit dem Zahnrad 8 kämmendes Ritzel 9.

Der Verdichter 3 weist ein Gehäuse 10 und eine Welle als Verlängerung der Hilfswelle 7 des Getriebes 2 auf, die zentral im Gehäuse 10 angeordnet und in einem lager 11 am linken Ende des Gehäuses 10 gelagert ist. Zwei Laufräder 13und 14 sind auf der Welle 12 befestigt. In einem Gegenstromkanal 16 strömt das vom ersten Laufrad 13 geförderte Gas zum zweiten Laufrad 14 und durch einen Auslaßkanal 17 des zweiten Laufrads 14 ab.

Die Abtriebswelle des Elektromotors 1 und die Antriebswelle 6 des Getriebes 2 sind über eine Kupplung 18 miteinander verbunden.

Durch die Anordnung mehrerer Laufräder auf der einen Antriebswelle vereinfacht sich die Ausbildung des Verdichtergehäuses 10, und es verringert sich der zum Einbau benötigte Raum. Die Drehzahl sämtlicher Laufräder ist jedoch gleich. Die einzelnen Laufräder sollten aber mit einer Drehzahl umlaufen, bei der die höchste Leistung jedes Laufrads erreicht wird oder bei der die Betriebsbereiche der Laufräder maximal sind, d. h, sie sollten

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mit der jeweils optimalen Drehzahl -umlaufen. Es ist daher unvermeidbar, daß der Gesamtwirkungsgrad der Maschine niedrig ist und die Betriebstereiehe begrenzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Strömungsmaschine, deren laufräder bei einfacher Gehäuseausbildung und geringem Raumbedarf jeweils mit optimaler Drehzahl umlaufen.

Die Strömungsmaschine nach der Erfindung mit einem Elektromotor, einem Getriebe und einem Strömungsteil ist dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe mehrere konzentrische Abtriebswellen, deren Anzahl der Laufradzahl des Strömungsteils entspricht, und Zahnradsätze zum Umsetzen der Drehzahl der Getriebe-Antriebswellen auf die optimale Drehzahl der jeweiligen auf den Abtriebswellen angeordneten Laufräder aufweist, und daß der Strömungsteil mehrere fest auf den Abtriebswellen angeordnete Laufräder und ein die Laufräder umgebendes Gehäuse aufweist, in dem Ansaugbzw. Auslaßkanäle für "von den Lauf rädern anzusaugende oder zu fördernde Strömungsmittel angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine, z, B. einem Turboverdichter, -trockner, -kühler, -generator od, dgl,, entspricht die Anzahl an Antriebswellen der Anzahl Laufräder, und über ein Getriebe wird jede Welle mit der optimalen Drehzahl der auf den Wellen angeordneten Laufräder angetrieben, so daß die einzelnen Laufräder mit ihrer optimalen Drehzahl arbeiten.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden naoh.steh.end anhand der Zeichnung näher-erläutert. Es zeigen:

Pig, 1 einen Längsschnitt durch einen bekannten Einwellen-Zweistufen-Turboverdichter;

Pig. 2 einen Zweistufenverdichter nach der Erfindung im längsschnitt;

Pig, 3 den Verdichter nach Pig. 2 mit einem anderen Getriebe;

Pig. 4 einen Querschnitt durch, das Verdiehtergetriebe nach Pig. 3 längs der Schnittlinie IV-IV;

Pig. 5 eine Verdiehterausführung mit je einem Laufrad an jeder Seite eines mittleren intriebsblocks;

Pig. 6 einen Verdichter mit drei Laufrädern;

Pig. 7 eine Verdiehterausführung mit einem Laufrad

auf einer Seite des Elektromotors und mit zwei Laufrädern auf einer Seite des Getriebes;

Pig. 8 einen Verdichter mit je zwei Laufrädern auf einer Seite des Elektromotors bzw. des Getriebes;

Pig. 9 einen Verdichter, bei dem das Getriebe nach Pig. 8 auf beiden Seiten des Elektromotors angeordnet ist;

Pig, 10 einen Turbogenerator im Längsschnitt; und Pig. 11 einen Turbotrockner im Längsschnitt.

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Die in Mg. 2 dargestellte Getriefteeinheit 2 hat ein Getriebegehäuse 19 mit einer in einem Lager 20 gelagerten .Antriebswelle 21, die über eine Kupplung 40 mit dem Elektromotor 1 gekuppelt ist. Zwei Zahnräder 22, 23 von unterschiedlicher Zähnezahl sind auf der Antriebswelle befestigt. Eine Hohlwelle 26 ist an einem Ende vom Getriebegehäuse 19 in einem Lager 24 und am anderen Ende in einer Ringscheibe 37 des Verdichters 3 in einem Lager 25 drehbar aufgenommen, und eine Innenwelle 29 ist an einem Ende im Getriebegehäuse 19 in einem Lager 27 und am anderen Ende im Gehäuse 32 des Verdichters 3 in einem Lager 28 gelagert und durchsetzt die Hohlwelle 26, im in der Zeichnung rechten Endabschnitt der Hohlwelle 26 sitzt ein Ritzel 30, das mit dem Zahnrad 22 kämmt, und auf der Welle 29 sitzt ein mit dem Zahnrad 23 kämmendes Ritzel 31.

Der Verdichter 3 umfaßt das Gehäuse 32, ein Laufrad 33 auf der Hohlwelle 26 und ein auf der Welle 29 angeordnetes Laufrad 34. Im Gehäuse 32 sind ein Ansaugkanal 35 für das Laufrad 33, eine zwischen dem ersten Laufrad 33 und dem zweiten Laufrad 34 angeordnete Ringscheibe 37, die über eine Halterung 36 am Gehäuse 32 befestigt ist, ein Gegenstromkanal 38, der von der Ringscheibe 37 begrenzt ist und das aus dem ersten Laufrad 33 geforderte Gas in das zweite Laufrad 34 leitet, und ein durch das Gehäuse 32 gebildeter Auslaßkanal 39 für das Laufrad 34 angeordnet.

Wenn die Drehzahl des Elektromotors 1 konstant ist, wird die Drehzahl zum Treiben des ersten Laufrads 33 durch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 22 und dem Ritzel 30 und zum Treiben des zweiten Laufrads 34 durch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 23 und dem Ritzel 31 bestimmt. Diese Übersetzungsverhältnisse

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sind so gewählt, daß die resultierenden Drehzahlen die Höchstleistungen bzw, die größtmöglichen Betriebsbereiche der einzelnen Laufräder bedingen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels erläutert.

Bei eingeschaltetem Elektromotor 1 wird die Drehbewegung auf die Antriebswelle 21 des Getriebes 2 über die Kupplung 40 übertragen. Die Drehbewegung der Antriebswelle wird über das Zahnrad 22 und das damit kämmende Ritzel auf die Hohlwelle 26 übertragen, so daß das erste Laufrad 33 getrieben wird. Die Drehbewegung der Antriebswelle 21 wird auch auf das zweite Laufrad 34 über das Zahnrad 23 und das damit kämmende Ritzel 31 zum Treiben des zweiten Laufrads 34 übertragen. Durch die Rotation beider Laufräder 33, 34 wird Gas durch den Ansaugkanal 35 in das erste Laufrad 33 gesaugt und dort verdichtet. Das so -verdichtete Gas strömt durch den Gegenstromkanal 38 in das zweite Laufrad 34, wird weiter verdichtet und strömt durch den Auslaßkanal 39 ab.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 besteht das Getriebe 2 aus einem Getriebegehäuse 19, einer Antriebswelle 21, die in einem Lager 20 drehbar gelagert und über eine Kupplung 40 mit einem Elektromotor 1 verbunden ist, einem auf der Antriebswelle 21 befestigten Innenzahnrad 41, einer im Getriebegehäuse 19 angeordneten und damit lösbar verbundenen Halterung 42, Wellen 45 (45a, 45b und 45c), die an ihren einen Enden durch die Halterung 42 in Lagern 43 (43a, 43b und 43c) und an ihren anderen Enden durch das Getriebegehäuse 19 in Lagern 44 gelagert und in gleichen Winkelabständen angeordnet sind, mit dem

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Innenzahnrad 41 kämmenden Ritzeln 46 (46a, 46Td und 46c), die auf den Wellen 45 "befestigt sind, und einer Gruppe von zwei Zahnrädern 47 (47a, 47b und 47c) und 48 (48a, 48t), 48c), die auf den Wellen 45 "befestigt sind, einer Hohlwelle 26, die am anderen Ende durch das Gehäuse 32 des Verdichters 3 in einem lager 28 gelagert ist und die Hohlwelle 26 durchsetzt, einem ersten Sonnenrad 49, das an einem Ende der Hohlwelle 26 befestigt ist und mit den drei Zahnrädern 47 kämmt, und einem zweiten Sonnenrad 50, das an einem Ende der Welle 29 befestigt ist und mit den drei Zahnrädern 48 kämmt.

Ein Ende der Hohlwelle 26 wird in seiner Lage durch das erste Sonnenrad 49 und die drei Zahnräder 47a, 47b und 47c gehalten, die in Winkelabständen von 120° um das Sonnenrad 49 angeordnet sind. Gleichermaßen wird ein Ende der Welle 29 in seiner Lage durch das zweite Sonnenrad 50 und die drei Zahnräder 48a, 48b und 48c gehalten, die in Winkelabständen von 120° das Sonnenrad 50 umgeben. Die Drehbewegung des Elektromotors 1, die über die Kupplung 40 auf die Antriebswelle 21 übertragen wird, wird auf die Wellen 45a, 45b und 45c über das Innenzahnrad 41 und die damit kämmenden Ritzel 46a, 46b und 46c übertragen. Die Drehbewegung der Antriebswellen 45a, 45b und 45c wird auf die Hohlwelle 26 über die Zahnräder 47a, 47b und 47c und das damit kämmende erste Sonnenrad 49 übertragen und treibt das erste Laufrad 33. Zusätzlich wird die Drehbewegung der Wellen 45a, 45b und 45c auf die Welle 29 über die Zahnräder 48a, 48b und 48c und das mit diesen kämmende zweite Sonnenrad 50 übertragen und treibt das zweite Laufrad 34. Alle übrigen Teile entsprechen der Pig. 1 und werden nicht erläutert.

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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 entspricht die elektrische Antriebseinheit 1 im Aufbau den Fig. 3 und 4, wobei .jedoch eine in einem Gehäuse 52 in einem Lager 53 gelagerte Welle 51 hohl ist.

Das Getriebe 2 ist so aufgebaut, daß ein Getriebegehäuse 19 am linken Ende des Gehäuses 52 des Elektromotors 1 angeordnet ist, die .Antriebswelle 21 nach den Fig. 3 und 4 ist weggelassen, und das Innenzahnrad 41, das vorher an der Antriebswelle 21 angeordnet war, ist auf der Hohlwelle 51 des Elektromotors 1 direkt angeordnet. Die Hohlwelle 26, auf der das erste Sonnenrad 49 ortsfest angeordnet ist, ist durch eine Vollwelle ersetzt (diese wird im folgenden als "Welle 26" bezeichnet), die an ihrem rechten Ende durch ein Gehäuse 32A des Verdichters 3 in einem Lager 54 gelagert ist. Andererseits ist die Welle 29, auf der das zweite Sonnenrad 50 befestigt ist, von einem Gehäuse 32B des Verdichters 3 in einem Lager 28 gelagert. Die übrigen Teile entsprechen denjenigen nach den Fig. 3 und 4 und werden nicht gesondert erläutert.

Der Verdichter 3 ist in einen rechten und einen linken Teilabschnitt unterteilt. Auf der rechten Seite ist die erste Verdichterstufe angeordnet, die aufweist: das an der rechten. Endfläche des Gehäuses angeordnete Gehäuse 32A, das im Gehäuse 32A angeordnete und an der Welle 26 befestigte erste Laufrad 33, einen durch das Gehäuse 32A gebildeten Ansaugkanal und einen spiralförmigen Auslaßkanal 55. Auf der linken Seite ist die zweite Verdichterstufe angeordnet, die der ersten gleicht und aufweist: das an der linken Endfläche des Getriebegehäuses 19 des Getriebes 2 angeordnete Gehäuse 32B, das im Gehäuse 32B angeordnete und an der Welle 29 befestigte zweite Laufrad 34, einen Ansaugkanal 56, der durch das Gehäuse 32 B ge-

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"bildet ist, und einen spiralförmigen Auslaßkanal 57.

Zwischen dem Auslaßkanal 55 der ersten Verdichterstufe und dem Ansaugkanal 56 der zweiten Verdichterstufe ist ein Zwischenkühler 58 angeordnet, der das aus der ersten zur zweiten Stufe strömende Gas kühlt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels erläutert.

Bei eingeschaltetem Elektromotor 1 wird dessen Drehbewegung auf die Wellen 45 (45a, 45b, 45c) über die Hohlwelle 51, das auf dieser ortsfest angeordnete Innenzahnrad 41 und die drei mit dem Innenzahnrad 41 kämmenden Ritzel 46 (46a, 46b, 46c) übertragen. Ferner wird die Drehbewegung der Wellen 45 auf die Welle 26 über die Zahnräder 47 (47a, 47b, 47c) und das erste Sonnenrad 49 übertragen, so daß das erste Laufrad 33 getrieben wird, Ferner wird die Drehbewegung der Wellen 45 auf die Welle 29 über die Zahnräder 48 (48a, 48b, 48c) und das damit kämmende zweite Sonnenrad 50 übertragen und treibt das zweite Laufrad 34. Durch die Rotation beider Laufräder 33, 34 wird Gas durch den Ansaugkanal 35 angesaugt, verdichtet und durch den Auslaßkanal 55 gefördert. Das so geförderte Gas strömt durch den Zwischenkühler 58, in dem es durch Wärmeaustausch mit Wasser gekühlt wird; dann strömt es in den Ansaugkanal 56, wird in das zweite Laufrad 34 gesaugt, dort weiter verdichtet und dann durch den Auslaßkanal 57 abgeleitet.

Der Aufbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 entspricht im wesentlichen demjenigen nach den Fig. 3 und 4; dabei ist jedoch ein drittes Laufrad 59 im Verdichter 3 vorgesehen sowie eine das dritte Laufrad 59 halternde und drehende Welle 60, ein ortsfest auf der Welle 60 befestigtes drittes

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Sonnenrad 61 und mit dem Sonnenrad 61 kämmende Zahnräder 62 (62a, 62t, 62c), die auf den Wellen 45 (45a, 45t, 45c) "befestigt sind.

Das linke Ende der Welle 60 ist in einem Lager 63 drehbar, eine zweite Ringscheibe 64 ist am Gehäuse 32 des Verdichters 3 mittels einer Halterung 65 angeordnet, und außerdem sind ein zweiter Gegenstromkanal 66 und ein Auslaßkanal 67 vorgesehen .

Der Aufbau des Ausführungsbeispiels nach Pig. 7 entspricht weitgehend demjenigen nach Fig. 5; zusätzlich sind das dritte Laufrad 59, die das dritte Laufrad 59 halternde und drehende Welle 60, das auf der Welle 60 befestigte dritte Sonnenrad 61 und drei mit dem Sonnenrad 61 kämmende und auf den Wellen 45 (45a, 45b, 45c) befestigte Zahnräder 62 (62a, 62b, 62c) -vorgesehen. Die Drehbewegung des Elektromotors 1, die auf die Wellen 45 über die Ritzel 46 übertragen wird, wird wiederum auf die Welle 60 über die Zahnräder 62 und das dritte Sonnenrad 61 übertragen und treibt das dritte Laufrad 59.

Der Weg, auf dem die Drehkraft zum Drehen des ersten und des zweiten Laufrads 33, 34 übertragen wird, ist der gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 5 und wird nicht weiter erläutert.

Durch das Umlaufen der drei Lauf räder 33, 34 und 59 wird Gas durch den Ansaugkanal 35 in das erste Laufrad 33 gesaugt, verdichtet und strömt durch den Auslaßkanal 55 ab. Das verdichtete Gas aus dem Auslaßkanal 55 strömt durch den Zwischenkühler 58, wo es gekühlt wird, wird dann durch den Ansaugkanal 56 in das zweite Laufrad 34 gesaugt, verdichtet und strömt durch den Auslaßkanal 57 ab. Das verdichtete Gas aus dem Auslaßkanal 57 strömt durch den Zwischenkühler 58,

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wird dort gekühlt und dann durch, den Ansaugkanal 68 in das dritte Laufrad 59 gesaugt, verdichtet und strömt durch den Auslaßkanal 67 ab.

Der Aufbau des Ausftthrungsbeispiels nach Fig. 8 ist im wesentlichen gleich demjenigen nach Fig. 7; zusätzlich sind ein viertes Laufrad 69, eine dieses halternde und drehende Welle 70, ein viertes Sonnenrad 71, das am rechten Endabschnitt der Welle 70 "befestigt ist, und drei mit dem Sonnenrad 71 kämmende Zahnräder 72, die auf den Wellen (45a, 45"b, 45c) "befestigt sind, vorgesehen.

Für das vierte Laufrad 69 ist ferner ein Ansaugkanal sowie ein Auslaßkanal 74 vorgesehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist die Anzahl Getriefte entsprechend Fig. 8 verdoppelt, und die Getriebe sind auf "beiden Seiten des Elektromotors 1 angeordnet.

Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels entspricht weitgehend demjenigen nach Fig. 8 mit Ausnahme des Getriebes 2. Die auf beiden Seiten angeordneten Getriebe sind identisch ausgebildet und entsprechen im wesentlichen dem Getriebe nach den Fig. 3 und 4, so daß eine genaue Erläuterung nicht erforderlich ist.

Das Getriebe 2A auf der rechten Seite umfaßt ein Getriebegehäuse 19A, eine Hohlwelle 26, ein Innenzahnrad 41A, eine Halterung 42A, Lager 43A (43Aa, 43Ab, 43Ac) und 44A (44Aa, 44Ab und 44Ac), Wellen 45A (45Aa, 45Ab und 45Ac), Ritzel 46A (46Aa, 46Ab, 46Ac), Zahnräder 47 (47a, 47b, 47c), ein erstes Sonnenrad 49, Lager 54 (54a, 54"b, 54c), eine Welle 60, Zahnräder 62 (62a, 62b und 62c) und ein Lager 63.

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Das Getriebe 2B auf der linken Seite umfaßt ein Getriebegehäuse 19B, ein lager 28, eine Hohlwelle 29, ein Innenzahnrad 41B, eine Halterung 42B, lager 43B (43Ba, 43Bb, 43Bc) und 44B (44Ba, 44Bb, 44Bc), Wellen 45B (45Ba, 45Bb, 45Bc), Ritzel 46B (46Ba, 46Bb, 46Bc), Zahnräder 48 (48a, 48b und 48c), ein zweites Sonnenrad 50, eine Welle 70, ein viertes Sonnenrad 71 und Zahnräder 72 (72a, 72b, 72c).

Es wurden vorstehend Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen die Erfindung in einem Verdichter mit zwei, drei oder vier Laufrädern, d, h, mit mehreren Laufrädern, verwendet wird. Jedes dieser mehreren Laufräder ist konzentrisch zu den anderen Laufrädern angeordnet und auf einer unabhängigen Welle angeordnet. Infolgedessen haben diese Verdichter Merkmale, die ähnlich denen des bekannten Einstufen-Einwellen-Verdichters sind, nämlich daß der Aufbau des Verdichtergehäuses vereinfacht ist und wenig Raum beansprucht, so daß der zum Einbau benötigte Raum reduziert wird; ferner ergibt sich der Vorteil, daß jedes Laufrad mit einer solchen Drehzahl antreibbar ist, bei der die Höchstleistung jedes einzelnen Laufrads erzielt wird oder bei der der größtmögliche Betriebsbereich der einzelnen Laufräder erzielt wird.

Der Turbogenerator nach Pig. 10 ist ähnlich wie das Ausführungsbeispiel nach Pig. 5 aufgebaut; anstelle des Verdichters ist eine Turbine 75 entsprechend dem zweiten Laufrad 34 in der gleichen Stellung vorgesehen, der Elektromotor 1 ist durch einen Generator 76 ersetzt, und anstelle des Zwischenkühlers 58 ist eine Heizeinheit 77 (ein Vergasungsbrenner od. dgl.) vorgesehen.

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Die Turbine 75 umfaßt einen am Endabschnitt eines Gehäuses 78 des Generators 76 fest angeordneten Mantel 79, einen durch den Mantel 79 definierten Gaseinlaßkanal 80, ortsfeste Leitschaufeln 81, die im Gaseinlaßkanal des Mantels 79 angeordnet sind, und bewegliche Leitschaufeln 82, die den ortsfesten Leitschaufeln 81 nachgeschaltet und auf der Welle 29 befestigt sind.

Der Generator 76 entspricht in seinem Aufbau üblichen Generatoren und wird daher nicht weiter erläutert.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels erläutert.

Das Innenzahnrad 41 wird durch den Generator 76, der als Elektromotor dient, oder durch einen (nicht gezeigten) getrennten Elektromotor bei Einschalten desselben gedreht. Die Drehbewegung des Zahnrads 41 wird auf die Welle 26 über die Ritzel 46 (46a, 46b, 46c), die mit dem Innenzahnrad 41 kämmen, die Wellen 45 (45a, 45b und 45c), auf denen die Ritzel 46 befestigt sind, die Zahnräder 47 (47a, 47b und 47c), die auf den Wellen 45 befestigt sind, und das mit den Zahnrädern 47 kämmende Sonnenrad 49 übertragen und treibt das Laufrad 33. (Bei dem vorher erläuterten Ausführungsbeispiel ist dies das erste Laufrad, hier wird jedoch nur ein Laufrad verwendet und als "das Laufrad" bezeichnet.) Der Turbogenerator ist so ausgelegt, daß er nur bei Erreichen einer vorbestimmten Drehzahl als Generator verwendbar ist. Durch das Umlaufen des Laufrads 33 wird Gas durch den Ansaugkanal 35 angesaugt, verdichtet und strömt durch den Auslaßkanal 55 ab. Das so verdichtete Gas wird in der Heizeinheit erwärmt und sein Energiegehalt erhöht, dann wird es der Turbine 75 durch den Einlaßkanal 80 zugeführt. Dann werden die beweglichen

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Leitschaufel!! 82 gedreht. Diese Drehbewegung wird über die Welle 29, das zweite Sonnenrad 50, die Zahnräder 48 (48a, 48t), 48o), die Wellen 45 (45a, 45b, 45c), die Ritzel 46 (46a, 46b, 46c) und das Innenzahnrad 41 auf den Generator 76 übertragen zur Drehung seines Läufers und zum Erzeugen von Strom. Andererseits wird ein Teil der durch die Turbine 75 erzeugten Drehkraft über die Wellen 45 (45a, 45b, 45c), die Zahnräder 47 (47a, 47b, 47e) und das erste Sonnenrad 49 auf die Welle 26 übertragen und treibt das Laufrad 33.

Die den Verdichter drehende Welle und die die beweglichen Leitschaufeln der Turbine halternde Welle sind gesondert konzentrisch zueinander angeordnet, und die Wellen sind miteinander über die Getriebe -verbunden; dadurch ist die Drehzahl des Verdichterlauf rads und die Drehzahl der beweglichen Turbinenleitschaufeln individuell wählbar, so daß das Laufrad und die beweglichen Leitschaufeln so arbeiten können, daß optimale hydrodynamische Ergebnisse erzielt werden. Es ergibt sich also hier der Vorteil, daß ein Generator mit hoher Leistungsfähigkeit und einem großen Betriebsbereich geschaffen wird.

Der Aufbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 11 ist ähnlich wie derjenige nach Pig. 5; anstelle des Verdichters ist eine Expansionsturbine 83 mit einem zweiten Laufrad in der gleichen Stellung vorgesehen, und zwischen dem Zwischenkühler 58 und der Expansionsturbine 83 ist ein Wärmetauscher 84 angeordnet.

Die Expansionsturbine 83 umfaßt ein Gehäuse 85, das fest am Getriebegehäuse 19 des Getriebes 2 befestigt ist, ein Turbinenlaufrad 86, das fest auf der Welle 29 gesichert

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ist, einen durch das Gehäuse 85 gebildeten spiralförmigen Gaseinlaßkanal 87 und einen Gasauslaßkanal 88.

Ώη folgenden wird die Arbeitsweise dieses Ausführungs-"beispiels erläutert.

Bei eingeschaltetem Elektromotor 1 wird dessen Drehbewegung über die Welle 51, das Innenzahnrad 41, die Ritzel 46 (46a, 46b, 46c), die Wellen 45 (45a, 45b, 45c), die Zahnräder 47 (47a, 47b, 47c) und das erste Sonnenrad 49 auf die Welle 26 übertragen, die das Laufrad 33 treibt. Durch die Drehbewegung des Laufrads 33 wird ein Gas mit hohem Feuchtigkeitsgehalt durch den Ansaugkanal 35 angesaugt, verdichtet und strömt durch den luslaßkanal 55 ab. Das verdichtete Gas wird in den Zwischenkühler 58 geführt, in dem es durch Kühlwasser gekühlt und teilweise getrocknet wird, dann wird es in den Wärmetauscher 84 geleitet, in dem es einem Wärmetausch mit Kaltgas, das durch den Gasausströmkanal 88 der Expansionsturbine 83 in den Wärmetauscher 84 geleitet wurde, und mit Kühlwasser unterworfen und dadurch weiter gekühlt und getrocknet wird; dann wird das Gas in den Gaseinströmkanal 87 der Expansionsturbine 83 geleitet. Das in die Expansionsturbine 83 eingeströmte Gas wird expandiert, seine Temperatur wird gesenkt, während es das Turbinenlaufrad 86 in der Turbine dreht, und dann wird es in den Wärmetauscher 84 geleitet. Die Drehbewegung des Turbinenlaufrads 86 wird über die Welle 29, das zweite Sonnenrad 50 und die Zahnräder 48 (48a, 48b, 48c) auf die Wellen 45 (45a, 45b, 45c) übertragen und als Teil der zum Drehen des ersten Laufrads 33 benötigten Drehkfaft genutzt.

Es wurde zwar vorstehend ein Trockner erläutert, das aus dem Auslaßkanal 88 der Expansionsturbine strömende

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ITiedrigtemperaturgas ist jedoch zur Luftkühlung nutzbar, d. h. es kann auch für Kühlzwecke verwendet werden.

Wie vorstehend erläutert, sind das Laufrad des Verdichters und das Laufrad der Expansionsturbine auf den gesonderten Wellen, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, befestigbar, und diese gesonderten Wellen sind miteinander über das Getriebe verbunden; somit sind beide Laufräder mit optimaler Drehzahl drehbar. Infolgedessen erhält man einen Trockner oder einen Kühler mit hoher Leistung und einem sehr großen Betriebsbereich,

Zusammenfassend gibt die Erfindung also Strömungsmaschinen an, z. B. einen Turboverdichter, -generator, -trockner, -kühler od, dgl,, die klein bauen, wenig Raumbedarf haben und trotzdem hochleistungsfähig sind.

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Claims

Patentansprüche

1 J Strömungsmaschine mit einem Elektromotor, einem Getriebe und einem Strömungsteil,

dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (2) mehrere konzentrische Abtriebswellen (26, 29, 60), deren Anzahl der Laufradzahl (33, 34, 59) des Strömungsteils (3) entspricht, und Zahnradsätze zum Umsetzen der Drehzahl der Getriebe-Antriebswellen (21) auf die optimale Drehzahl der jeweiligen auf den Abtriebswellen (26, 29, 60) angeordneten Laufräder (33, 34, 59) aufweist,

und daß der Strömungsteil mehrere fest auf den Äbtriebswellen (26, 29, 60) angeordnete Laufräder (33, 34, 59) und ein die Laufräder (33, 34, 59) umgebendes Gehäuse (32) aufweist, in dem Ansaug- bzw. Auslaßkanäle (35 bzw. 38) für von den Laufrädern (33, 34, 59) anzusaugende oder zu fördernde Strömungsmittel angeordnet sind.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswellen (26, 29) des Getriebes (2) durch wenigstens drei um diese Abtriebswellen angeordnete Zahnräder (47, 49 bzw. 48, 50) in ihren entsprechenden Stellungen gehalten sind.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Laufräder (33, 34) als Verdichter arbeiten.
4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige Laufräder (33) als Verdichter und die übrigen Laufräder (86) als Entspanner arbeiten.

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5. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Laufrädern Wärmetauscher (84) angeordnet sind,
6. Strömungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein Kühler ist.
7. Strömungsmaschine nach .Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei "Verdichter-Laufrädern ein Kühler (58), zwischen einem Yerdichtsr-Laufrad und einem Entspanner-Laufrad ein Heizaggregat (77) und zwischen zwei Entspanner-Lauf rädern ein weiteres Heizaggregat angeordnet sind.

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