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Die Besonderheiten
dieser Turbine sind, dass
- der Rotor durch die Düsenströmung geführt wird und die Turbine im Betrieb
keine weitere Lagerung benötigt,
- im Rotor ein
eigenerregter Generator ohne Komutator und ohne weitere Lagerung montierbar
ist,
- die Turbine schwebungsfrei beschleunigt,
- bei Reduzierung des Betriebsdrucks bremst.
- die Einzelteile keine Hinterschneidungen besitzen und auf marktüblichen
Werkzeugmaschinen kostengünstig herstellbar sind,
- dadurch die Teile der Turbine auch aus dielektrischen Werkstoffen durch
Pressen und Sintern hergestellt werden können,
- der Antrieb durch flüssige oder gasförmige Medien erfolgen kann,
- die Turbine im Bereich eines Luftspaltes zwischen 0,05 mm und 0,5 mm
keine wesentliche Leistungsdifferenz aufweist,
- das gesamte
System sehr fehlertolerant ist.
Die folgenden Bilder
zeigen Details eines Ausführungsbeispiels mit einer Kurzbeschreibung der
Einzelteile. Die Abbildungen wurden mit Autocad realisiert.
Im Anschluss finden Sie einige Fotos der Funktionsmodelle.
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Die
Bauweise der Turbine ist sehr kompakt. Die Baugruppen sind symmetrisch
und gegen einen, mit Abflussöffnungen versehenen Ring verschraubt.Der
Generator wird entweder im Innenbereich des Rotors montiert oder an
eine Abtriebswelle angekoppelt. |
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| Pro
Bauteil sind zwei bis drei Passflächen / -durchmesser vorhanden, die
bei der Herstellung als Gussteile spanend nachbearbeitet werden müssen |
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Das
nebenstehende Schnittmodell zeigt die Düsenkanäle mit angekoppelten
Resonatoren.Bei Bewegung des Rotors werden die Düsen abwechselnd vom
Rotor verschlossen und freigegeben. |
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Zum Start und zur Landung
des Rotors können optional Trägerdüsen eingebaut werden, die mit dem Antriebsmedium
betrieben werden können und ein Aufliegen oder Berührung des Rotors mit
den Düsen verhindern.
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Dadurch
baut sich in der Düse und dem dahinterliegenden Kegel- oder keilförmigen
Resonator eine stehende Welle auf, die im Resonanzfall zu einer Erhöhung
der Düsengeschwindigkeit führt. |
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Wir haben einige Funktionsmuster
hergestellt und suchen Partner für die Herstellung und den Vertrieb des
Systems. Das Konzept der Turbine ist zum Beispiel für folgende Anwendungen
modifizierbar.
- Rotordurchmesser 160
- 180 mm Durchmesser, 20 - 30 TD u/min, Leistung ca. 1 kW bei 5 bar Betriebsdruck
zur Versorgung von USV oder für Dauerbetrieb.
(Herstellung abhängig vom Einsatz als Kunststoff- oder Metall-Gussteile
mit Nachbearbeitung der Passflächen).
- Rotordurchmesser 50 - 60 mm, 10 - 250 TD u/min mit Fliehkraftspannung
zum Einsatz auf Werkzeugmaschinen. (Herstellung abhängig vom Einsatz als
Automatenteile aus Al, Kunststoff oder Verbundwerkstoff).
- Rotordurchmesser 12 - 30 mm, bis ca. 25 kHz, (abhängig vom verwendeten
Werkstoff), für FK-NMR-Spektroskopie. (Herstellung aus Siliziumnitrid oder
teilstabilisiertem Zirkonoxyd).
-Rotordurchmesser 1 - 5 m zur Anwendung bei Niederdruck. (Herstellung als
Blechkonstruktion mit Düsenköpfen aus Gussteilen.
Die folgenden Bilder zeigen die Funktionsmodelle.
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| Das
erste Funktionsmodell wurde aus einigen Aluminiumteilen aus der Schrottkiste
hergestellt. Die Düsenaufbauten, drei auf jeder Seite waren auswechselbar
und mit einem relativ steilen Winkel von 60° eingebaut. |
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Gegen
alle Erwartungen traten beim Start keinerlei Probleme auf. |
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| Die
Turbine läuft schwebungsfrei über den gesamten Druckbereich zwischen
0,1 und 5 bar.In diesem Gehäuse wurden Rotoren mit unterschiedlicher
Teilung und grösseren Fehlern in der Teilung erprobt. Dabei traten
keinerlei Probleme auf. |
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Rotoren
Um die Grenzen auszuloten haben wir eine Reihe Rotoren mit unterschiedlicher
Anzahl, Grösse und Teilung der Antriebstaschen hergestellt. |
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Das
Bild zeigt einige Varianten des Rotors. Grundsätzlich sind die Antriebsflansche
und die Rotoren austauschbar.
Der Unterschied zwischen einer kleinen und einer grossen Teilung der
Antriebstaschen liegt in der Laufcharakteristik.
Bei einer grossen Teilung, (wenige Taschen), erfolgt ein kompletter
Verschluss der Düse und damit eine entsprechend starke Resonanzüberhöhung
im Resonator hinter der Düse, verbunden mit entsprechendem Lärm.
Bei einer kleinen Teilung, (wenige Taschen), sind Resonanzüberhöhung
und Laufgeräusche wesentlich geringer. |
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Um die Ergebnisse vorweg zu nehmen, sämtliche Rotoren, auch ohne Antriebstaschen
oder mit fehlerhafter Teilung funktionierten. |
2.
Funktionsmodell
Durch die
Ergebnisse ermutigt, wurde ein weiteres Funktionsmodell in Angriff genommen.
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Bei
diesem Modell war im Betrieb die Schwingung der Leitung bei Berührung
mit dem Finger deutlich wahrnehmbar. Ebenso die Lärmabhängigkeit der
Teilung und Antriebstaschengrösse. |
| Trotzdem
kein Teil der Turbine ausgewuchtet ist, kann das Gerät bei einem Druck
von 5 bar und etwa 20.000 u/min mit zwei Fingern gehalten werden. |
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3.
Funktionsmodell
Nach den bisherigen
Ergebnissen wurde das dritte Funktionsmodell in Angriff genommen, bei dem
versucht wurde, einen einfachen Generator zu integrieren.
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Das
dritte Funktionsmuster im montierten Zustand. Die Gewinde der Gehäuseverschraubungen
die die Turbine zusammenhalten sind im mittleren Ring, |
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| Das
dritte Funktionsmuster geöffnet. Diese Ausführung besitzt beidseitig
des Rotors fünf rechteckige Düsen mit einem Querschnitt von 4 x 1
mm. |
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Das
dritte Funktionsmuster als Schnittmodell. In der Öffnung des Rotors
ist ein kleiner Generator eingebaut. |
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Die Charakteristik
dieses Modells ist mit den beiden ersten Modellen vergleichbar. Hier
wurde versucht, die Einzelteile schon relativ fertigungsnah zu definieren.
Gleichzeitig wurde die Notwendigkeit erkannt, bei grösseren oder gasbetriebenen
Turbinen ein Hilfslager für Start und Landung des Rotors einzusetzen.
Gleichzeitig müssen die Erregermagnete im Rotor gegen die Wicklung
zentriert werden. Soviel zum derzeitigen Stand.
Wir werden die Seite zu gegebener Zeit aktualisieren und würden uns
über Kritik und Anregungen freuen. |
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