DE102015111292A1

DE102015111292A1 - Device for controlling the outlet spin of a turbomachine

Info

Publication number: DE102015111292A1
Application number: DE102015111292.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Friebe; Karsten Hackeschmidt
Original assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Current assignee: Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: DE102015111292B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Austrittsdralls einer Strömungsmaschine, aufweisend: ein koaxial zur Drehachse (1) der Strömungsmaschine rotierend gelagertes Flügelrad (2) mit symmetrischen, stromlinienförmigen Flügeln (2.1), die parallel zur Drehachse (1) ausgerichtet sind, einem Schraubengetriebe (3) und einer Steuerstange (4). Die Vorrichtung ist im abströmenden Fluid (7) der Strömungsmaschine angeordnet. Drallbehaftete Strömung versetzt das Flügelrad (2) in rotierende Bewegung, das Schraubengetriebe wandelt diese in eine translatorische Bewegung der Steuerstange (4) und die Verstellung der Steuerstange wirkt auf eine Steuerung der Strömungsmaschine ein, die wiederum eine Dralländerung der Strömung herbeiführt. Diese Veränderung findet so lang statt, bis die Fluidströmung (7) drallfrei ist und das Flügelrad (2) zum Stillstand kommt. The invention relates to a device for controlling the outlet swirl of a turbomachine, comprising: a coaxial with the axis of rotation (1) of the turbomachine rotatably mounted impeller (2) with symmetrical, streamlined wings (2.1), which are aligned parallel to the axis of rotation (1), a helical gear (3) and a control rod (4). The device is arranged in the outflowing fluid (7) of the turbomachine. Swirling flow causes the impeller (2) in rotating motion, the screw gear converts this into a translational movement of the control rod (4) and the adjustment of the control rod acts on a control of the turbomachine, which in turn causes a change in the swirl of the flow. This change takes place until the fluid flow (7) is twist-free and the impeller (2) comes to a standstill.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Austrittsdralls einer Strömungsmaschine mit der Zielstellung eines effizienten Betriebs der Strömungsmaschine in vorgegebenen Betriebspunkten, wie Teil- und Volllastbetrieb, sowie ihre Verwendung zur Regelung einer Strömungsmaschine mit gegenläufigen Schaufelrädern. The invention relates to a device for controlling the outlet spin of a turbomachine with the objective of efficient operation of the turbomachine in predetermined operating points, such as partial and full load operation, and their use for controlling a turbomachine with counter-rotating paddle wheels.

Die Effizienz einer Strömungsmaschine ist wesentlich von Verwirbelungen und Ablöseerscheinungen in der Fluidströmung bestimmt. Neben anderen strömungstechnisch bedingten Turbulenzen verringert der Drall der Strömung des aus der Strömungsmaschine austretenden Fluids den Wirkungsgrad der Strömungsmaschine. Der strömungstechnisch optimale Betrieb erfordert insofern eine Messung und Steuerung, d. h. eine Regelung, des Austrittsdralls mit dem Ziel seiner Minimierung. The efficiency of a turbomachine is essentially determined by turbulence and separation phenomena in the fluid flow. In addition to other flow-related turbulences, the swirl of the flow of the fluid emerging from the turbomachine reduces the efficiency of the turbomachine. The fluidically optimal operation requires measurement and control, d. H. a control, the outlet spin with the aim of minimizing it.

Bekanntlich ist in einigen Bauarten von Durchflussmessern die Messung der Strömungsgeschwindigkeit durch gezielte Erzeugung eines Dralls in der Strömung und nachfolgende Messung der Stärke des Dralls verwirklicht. In DE 1 473 142 B2 ist ein solcher Durchflussmesser offenbart, der ein Flügelrad mit symmetrisch profilierten, parallel zur Drehachse ausgerichteten Flügeln aufweist. As is well known, in some types of flowmeters, flow velocity measurement is accomplished by selectively creating a swirl in the flow and then measuring the magnitude of the swirl. In DE 1 473 142 B2 discloses such a flowmeter having an impeller with symmetrically profiled, aligned parallel to the axis of rotation wings.

Ein ähnlicher Durchflussmesser ist in DE 10 249 566 A1 beschrieben, der ebenfalls ein Flügelrad mit symmetrisch profilierten, parallel zur Drehachse ausgerichteten Flügeln umfasst. Dieser Erfindung liegt zusätzlich die Idee zugrunde, dass bei rückströmendem Fluid das Flügelrad ohne Drall angeströmt und somit keine Rotationsbewegung des Flügelrades erzeugt wird. A similar flow meter is in DE 10 249 566 A1 described, which also includes an impeller with symmetrically profiled, aligned parallel to the axis of rotation wings. This invention is additionally based on the idea that when the fluid flows back the impeller flows without swirl and thus no rotational movement of the impeller is generated.

In JP H09 211 016 A ist ebenso ein Drallmesser, aufweisend ein Flügelrad mit symmetrisch profilierten, parallel zur Drehachse ausgerichteten Flügeln, offenbart, wobei dieser zur Bestimmung des Dralls der Strömung im Zylinder von Dieselverbrennungsmotoren verwendet wird. In JP H09 211 016 A is also a swirl blade comprising an impeller having symmetrically profiled vanes aligned parallel to the axis of rotation disclosed using this to determine the swirl of the flow in the cylinder of diesel engines.

Alle bekannten Vorrichtungen sind ausschließlich zur Erfassung der Stärke des Dralls der Strömung konzipiert. Eine Ermittlung der Richtung des Dralls ist ebenso wenig wie die Wandlung der ermittelten Richtung und Stärke des Dralls in ein Steuersignal zur Beeinflussung des Strömungsdralls offenbart. All known devices are designed exclusively for detecting the strength of the swirl of the flow. A determination of the direction of the twist is just as little as the change of the determined direction and strength of the twist in a control signal for influencing the flow swirl disclosed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Regelung des Austrittsdralls einer Strömungsmaschine bereitzustellen, die ohne den Einsatz elektronischer Bauelemente die Steuerung der Strömungsmaschine in der Art ermöglicht, dass eine drallfreie Abströmung des Fluids aus der Strömungsmaschine in vorgegebenen Betriebspunkten erreichbar ist. The object of the invention is to provide a device for controlling the outlet swirl of a turbomachine, which allows the control of the turbomachine in such a way without the use of electronic components that a swirl-free outflow of the fluid from the turbomachine can be achieved in predetermined operating points.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben, vorteilhafte Verwendungen ergeben sich aus den Ansprüchen 10 und 11. The object is achieved according to the invention with the features of claim 1; Advantageous developments of the invention are described in the subclaims 2 to 9, advantageous uses emerge from the claims 10 and 11.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Regelung des Austrittsdralls einer Strömungsmaschine, im Folgenden als Regelungsvorrichtung bezeichnet, bereitgestellt, die eine Regelung der Strömungsmaschine in der Art und Weise ermöglicht, dass eine drallfreie Abströmung des Fluids aus der Strömungsmaschine stattfindet. According to the invention, a device for controlling the outlet swirl of a turbomachine, hereinafter referred to as a control device, is provided, which allows a regulation of the turbomachine in such a way that a swirl-free outflow of the fluid takes place from the turbomachine.

Die Regelungsvorrichtung umfasst ein Flügelrad, ein Schraubengetriebe und eine Steuerstange. Das Flügelrad ist im abströmenden Fluid der Strömungsmaschine axial translatorisch fest und koaxial zur Drehachse der Strömungsmaschine drehbar gelagert. Das Flügelrad weist mindestens einen, radial ausgerichteten Flügel auf, dessen Flügelprofil stromlinienförmig und symmetrisch ausgebildet ist. Das Flügelprofil ist parallel zur Drehachse der Strömungsmaschine ausgerichtet. Das drehbar gelagerte Flügelrad ist mittels des Schraubengetriebes derart mit der translatorisch axial zur Drehachse der Strömungsmaschine verschiebbaren Steuerstange gekoppelt, dass eine Rotation des Flügelrades in einer translatorischen Bewegung der Steuerstange resultiert. The control device comprises an impeller, a worm gear and a control rod. The impeller is axially translationally fixed in the outflowing fluid of the turbomachine and rotatably mounted coaxially to the axis of rotation of the turbomachine. The impeller has at least one, radially oriented wing whose airfoil is streamlined and symmetrical. The sash profile is aligned parallel to the axis of rotation of the turbomachine. The rotatably mounted impeller is coupled by means of the screw gear in such a way with the translationally axially displaceable to the axis of rotation of the turbomachine control rod, that a rotation of the impeller results in a translational movement of the control rod.

Die Regelung des Austrittsdralls der Strömungsmaschine ist in der folgenden Weise durch die Regelungsvorrichtung verwirklicht: Das Eingangssignal der Regelung ist der Drall des abströmenden Fluids der Strömungsmaschine und das Ausgangssignal die axiale Position der Steuerstange. Eine drallbehaftete Strömung versetzt das Flügelrad in eine rotierende Bewegung und verändert durch Wandlung der rotierenden Bewegung in eine translatorische Bewegung im Schraubengetriebe die axiale Position der Steuerstange. Durch geeignete Mittel in der Steuerung der Strömungsmaschine, z. B. eine Drehzahlsteuerung gegenläufiger Schaufelräder oder eine Verstellung von Vorleitgittern, wird der Austrittsdrall in Abhängigkeit der axialen Verschiebung der Steuerstange verändert. Der veränderte Drall der Strömung beeinflusst wiederum die rotierende Bewegung des Flügelrades und folglich die axiale Position der Steuerstange. Sobald das abströmende Fluid drallfrei ist, kommt das Flügelrad zum Stillstand. Die Strömungsmaschine ist damit für den vorgegebenen Betriebspunkt auf ein strömungstechnisches Optimum eingestellt. The regulation of the outlet swirl of the turbomachine is realized in the following manner by the control device: The input signal of the control is the swirl of the outflowing fluid of the turbomachine and the output signal the axial position of the control rod. A swirling flow puts the impeller in a rotating motion and changes the axial position of the control rod by converting the rotary motion into a translatory motion in the helical gear. By suitable means in the control of the turbomachine, z. As a speed control of opposite blade wheels or an adjustment of Vorleitgittern, the exit spin is changed in dependence of the axial displacement of the control rod. The altered swirl of the flow, in turn, affects the rotating motion of the impeller and consequently the axial position of the control rod. As soon as the outflowing fluid is twist-free, the impeller comes to a standstill. The turbomachine is thus set for the given operating point to a fluidic optimum.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für einen vorgegeben Betriebspunkt die Regelungsvorrichtung selbsttätig die drallfreie Abströmung aus der Strömungsmaschine einstellt und somit eine hohe Effizienz der Strömungsmaschine gewährleistet. The advantage of the invention is that for a given operating point, the control device automatically adjusts the swirl-free outflow from the turbomachine and thus ensures a high efficiency of the turbomachine.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Flügelrad mindestens zwei, radial ausgerichtete Flügel aufweisen. Die Flügel sind dabei gleichmäßig am Umfang des Flügelrades verteilt, sodass in Umfangsrichtung des Flügelrades jeder Flügel zum nächstfolgenden Flügel mit gleichem Abstand angeordnet ist. Vorteilhaft ist diese Ausbildung der Erfindung, da eine Unwucht des Flügelrades durch die gleichmäßige Masseverteilung vermieden ist. According to one embodiment, the impeller may have at least two radially aligned wings. The wings are evenly distributed around the circumference of the impeller, so that in the circumferential direction of the impeller each wing is arranged to the next wing with the same distance. This embodiment of the invention is advantageous because an imbalance of the impeller is avoided by the uniform mass distribution.

In einer Ausbildung der Erfindung kann das Flügelrad in Strömungsrichtung hinter einer Mehrzahl radial ausgerichteter Streben angeordnet sein, die z. B. ein Gehäuse mit einer Lagerung der Strömungsmaschine bzw. des Flügelrades verbinden. Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Flügel des Flügelrades ungleich der Anzahl der Streben, wobei die Flügel wiederum gleichmäßig am Umfang des Flügelrades verteilt sind. Die Interaktion der Strömungsstörungen im Nachlauf der Streben mit den Flügeln des Flügelrades ist durch diese Anordnung vorteilhaft begrenzt. In one embodiment of the invention, the impeller may be arranged downstream of a plurality of radially aligned struts in the flow direction, the z. B. connect a housing with a storage of the turbomachine or the impeller. According to the invention, the number of blades of the impeller is not equal to the number of struts, wherein the wings are in turn distributed uniformly around the circumference of the impeller. The interaction of the flow disturbances in the wake of the struts with the vanes of the impeller is advantageously limited by this arrangement.

Insbesondere kann das Flügelrad 3, 5, 7, 11, 13, 17 oder 19 Schaufeln aufweisen. Diese Verwendung ist vorteilhaft, da die Ausbildung des Flügelrades mit einer Anzahl von Flügeln, die einer Primzahl entspricht, unempfindlich gegenüber strömungstechnisch angeregten Flügelschwingungen ist. In particular, the impeller may have 3, 5, 7, 11, 13, 17 or 19 blades. This use is advantageous because the formation of the impeller with a number of blades, which corresponds to a prime, is insensitive to aerodynamically excited wing vibrations.

Erfindungsgemäß kann die Länge des Flügelprofils parallel zur Drehachse der Strömungsmaschine so ausgebildet sein, dass diese Länge radial von der Drehachse weg zunimmt, d. h., die Flügel weisen an der Drehachse eine kürzere Länge auf als an der Flügelspitze. Der Vorteil an dieser Ausbildung der Erfindung ist das sensiblere Erfassen des Dralls in den stark drallbehafteten Bereichen der Strömung, da der Drall typischerweise radial von der Drehachse weg stärker ausgeprägt ist als im Bereich der Drehachse. According to the invention, the length of the airfoil can be formed parallel to the axis of rotation of the turbomachine so that this length increases radially away from the axis of rotation, d. h., The wings have a shorter length at the axis of rotation than at the wing tip. The advantage of this embodiment of the invention is the more sensitive detection of the twist in the strongly swirling regions of the flow, since the swirl is typically more pronounced radially away from the axis of rotation than in the region of the axis of rotation.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die Oberfläche der Flügel Stege mit Steghöhen kleiner als ein Millimeter und vorzugsweise Dreiecksprofil auf, die parallel zur Drehachse der Strömungsmaschine ausgerichtet sind. Diese Stege – in der Strömungsmechanik als sogenannte Riblets bekannt – können durch Verringerung der Wandreibung mit Vorteil die Strömung am Flügel verbessern. In a further embodiment of the invention, the surface of the wing webs with web heights less than one millimeter and preferably triangular profile, which are aligned parallel to the axis of rotation of the turbomachine. These webs - known as riblets in fluid mechanics - can advantageously improve the flow on the wing by reducing wall friction.

Erfindungsgemäß kann das Gewinde der Mutter und/oder der Spindel des Schraubengetriebes mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen sein. Derartige reibungsmindernde Schichten können Festschmierstoffe, wie Polytetrafluorethylen, Molybdändisulfid, Graphit oder hexagonales Bornitrid, enthalten oder als Hartstoffschichten mit niedriger Rauheit ausgebildet sein. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch die Kräfte reduziert sind, die bei Wandlung der Drehbewegung in die translatorische Bewegung im Schraubengetriebe überwunden werden müssen, und folglich die Regelungsvorrichtung eine verbesserte Sensitivität aufweist. According to the invention, the thread of the nut and / or the spindle of the screw gear can be provided with a friction-reducing coating. Such friction reducing layers may contain solid lubricants such as polytetrafluoroethylene, molybdenum disulfide, graphite or hexagonal boron nitride or may be formed as low roughness hard material layers. This is advantageous because it reduces the forces which have to be overcome when the rotary motion is converted into the translational movement in the worm gear, and consequently the control device has an improved sensitivity.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann das Schraubengetriebe ein Planetenrollengewindetrieb sein. Planetenrollengewindetriebe zeichnen sich durch geringe Reibung und geringen Verschleiß aus und sind daher vorteilhaft als Schraubengetriebe in der Regelungsvorrichtung einsetzbar, um deren Sensitivität und deren Lebensdauer zu verbessern. In a development of the invention, the screw gear can be a planetary roller screw drive. Planetary roller screws are characterized by low friction and low wear and are therefore advantageous as a helical gear in the control device used to improve their sensitivity and their life.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Flügelrad aus einem Leichtbauwerkstoff, wie z. B. einem Kunststoff, einem verstärkten Kunststoff, einer Al-Legierung, einer Ti-Legierungen, einer TiAl-Legierung, einer Si₃N₄-Keramik oder einer SiC-Keramik hergestellt ist. Eine geringere Masse des Flügelrades verbessert aufgrund der geringeren Trägheit die Sensitivität der Regelungsvorrichtung bei Änderungen des Dralls der Strömung. It may further be provided that the impeller made of a lightweight material, such. As a plastic, a reinforced plastic, an Al alloy, a Ti alloys, a TiAl alloy, a Si ₃ N ₄ ceramic or a SiC ceramic is made. A lower mass of the impeller improves the sensitivity of the control device due to the lower inertia with changes in the swirl of the flow.

Die Regelungsvorrichtung kann vorteilhaft in Kombination mit einer Strömungsmaschine mit gegenläufigen Schaufelrädern verwendet werden, bei der die Drehzahlen mindestens eines Schaufelrades und mindestens eines Gegenlauf-Schaufelrades unabhängig voneinander steuerbar sind, wobei mittels der Regelungsvorrichtung die Drehzahl des mindestens einen Gegenlauf-Schaufelrades geregelt wird. The control device can advantageously be used in combination with a turbomachine with counter-rotating paddle wheels, in which the rotational speeds of at least one paddle wheel and at least one counter-rotating paddle wheel are independently controllable, by means of the control device, the rotational speed of the at least one counter-rotating paddle wheel is controlled.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Verwendung einer Hysteresekupplung in der Strömungsmaschine vorgesehen sein, um eine steuerbare Einstellung der Drehzahl des Gegenlauf-Schaufelrades zu ermöglichen. Die Hysteresekupplung, aufweisend eine antriebsseitige und eine abtriebsseitige Kupplungshälfte, wobei die antriebsseitige Kupplungshälfte mit dem Schaufelrad gekoppelt ist und die abtriebsseitige Kupplungshälfte mit dem Gegenlauf-Schaufelrad gekoppelt ist, bewirkt bei Verstellung des Abstandes der Kupplungshälften zueinander eine Drehzahländerung des Gegenlauf-Schaufelrades. Die Hysteresekupplung ist koaxial zur Drehachse angeordnet und mittel- oder unmittelbar mit der Steuerstange der Regelungsvorrichtung verbunden. So kann die translatorische Verschiebung der Steuerstange eine Verstellung des Abstandes der Kupplungshälften bewirken. In a further embodiment of the invention, the use of a hysteresis clutch can be provided in the turbomachine to allow a controllable adjustment of the rotational speed of the counter-rotating impeller. The hysteresis clutch, comprising a drive-side and an output-side coupling half, wherein the drive-side coupling half is coupled to the impeller and the driven-side coupling half is coupled to the counter-blade impeller causes, when adjusting the distance of the coupling halves to each other a speed change of the counter-blade impeller. The hysteresis clutch is arranged coaxially to the axis of rotation and connected directly or indirectly to the control rod of the control device. Thus, the translational displacement of the control rod can cause an adjustment of the distance of the coupling halves.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment and with reference to the schematic drawings. Show this

1: die Regelungsvorrichtung im Längsschnitt, 1 : the control device in longitudinal section,

2: die Funktionsweise der Regelungsvorrichtung bei Anströmung mit in Strömungsrichtung linksdrehendem Drall, 2 : the mode of operation of the control device in the case of flow with a counter-rotating swirl in the direction of flow,

3: die Funktionsweise der Regelungsvorrichtung bei Anströmung mit in Strömungsrichtung rechtsdrehendem Drall, und 3 : the operation of the control device during flow with clockwise in the flow direction swirl, and

4: die Funktionsweise der Vorrichtung bei drallfreier Anströmung. 4 : the operation of the device with swirl-free flow.

Das Flügelrad 2 ist in der aus der Strömungsmaschine (nicht dargestellt) austretenden Fluidströmung 7 koaxial zur Drehachse 1 drehbar gelagert. Im Ausführungsbeispiel ist das Flügelrad 2 mit zwei gegenüberliegenden Flügeln 2.1 dargestellt. Das Schraubengetriebe 3 ist durch ein Innengewinde an der Nabe des Flügelrades 2 und ein Außengewinde auf der Mantelfläche der Steuerstange 4 gebildet. Die Darstellung in der 1 zeigt zudem das Gehäuse 5 und die Streben 6 zur Halterung der Regelungsvorrichtung. The impeller 2 is in the out of the turbomachine (not shown) emerging fluid flow 7 coaxial with the axis of rotation 1 rotatably mounted. In the embodiment, the impeller 2 with two opposite wings 2.1 shown. The screw gear 3 is by an internal thread on the hub of the impeller 2 and an external thread on the lateral surface of the control rod 4 educated. The presentation in the 1 also shows the case 5 and the struts 6 for mounting the control device.

In den 2 bis 4 ist die Funktionsweise der Regelungsvorrichtung wiedergegeben: Dabei zeigen die 2 und 3 die drallbehaftete Anströmung 7. Der Drall der Fluidströmung 7, hier jeweils dargestellt durch die Schrägstellung des Pfeils zur Drehachse 1, wird über die Flügel 2.1 an das Flügelrad 2 übertragen und versetzt dieses in rotierende Bewegung, die hier durch den um die Drehachse 1 gerichteten Pfeil dargestellt ist. Die rotierende Bewegung wird durch das Schraubengetriebe, in den 2 bis 4 nicht dargestellt, in eine translatorische Bewegung der Steuerstange 4, hier dargestellt durch die Pfeile oberhalb der Steuerstange 4, gewandelt. Die Verstellung der Steuerstange 4 ist gekoppelt mit einer Steuerung der Strömungsmaschine (nicht dargestellt), die den Austrittsdrall der Strömungsmaschine verändert. Dies bewirkt wiederum eine veränderte Anströmung 7 des Flügelrades 2, damit eine veränderte Rotation des Flügelrades 2 und erneut eine entsprechende Verstellung der Steuerstange 4. Diese Rückkopplung im Regelkreis erfolgt in einem vorgegebenen Betriebspunkt der Strömungsmaschine so lang, bis eine drallfreie Abströmung 7 der Strömungsmaschine vorliegt und das Flügelrad 2 zum Stillstand kommt. Dieser Zustand ist in der 4 dargestellt. In the 2 to 4 the operation of the control device is reproduced: The show 2 and 3 the swirling flow 7 , The swirl of the fluid flow 7 , here each represented by the inclination of the arrow to the axis of rotation 1 , is about the wings 2.1 to the impeller 2 transferred and puts this in rotating motion, here by the about the axis of rotation 1 directed arrow is shown. The rotating movement is through the helical gear, in the 2 to 4 not shown, in a translational movement of the control rod 4 , shown here by the arrows above the control rod 4 , converted. The adjustment of the control rod 4 is coupled with a controller of the turbomachine (not shown), which varies the outlet spin of the turbomachine. This in turn causes a changed flow 7 the impeller 2 , thus changing the rotation of the impeller 2 and again a corresponding adjustment of the control rod 4 , This feedback in the control loop takes place in a predetermined operating point of the turbomachine so long until a swirl-free outflow 7 the turbomachine is present and the impeller 2 comes to a standstill. This condition is in the 4 shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Drehachse axis of rotation
2 2: Flügelrad impeller
2.1 2.1: Flügel wing
3 3: Schraubengetriebe screw gear
4 4: Steuerstange control rod
5 5: Gehäuse casing
6 6: Strebe strut
7 7: Fluidströmung fluid flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1473142 B2 [0003]
DE 10249566 A1 [0004]
JP 09211016 A [0005]

Claims

Device for controlling the outlet spin of a turbomachine, characterized in that - an impeller ( 2 ) in the outflowing fluid ( 7 ) of the turbomachine axially translationally fixed and coaxial with the axis of rotation ( 1 ) is mounted rotatably the turbomachine, - the impeller ( 2 ) at least one, radially aligned wing ( 2.1 ) having a streamlined, symmetrical wing profile, - the wing profile parallel to the axis of rotation ( 1 ) of the turbomachine is aligned, - a control rod ( 4 ) by means of a screw gear ( 3 ) with the impeller ( 2 ), wherein - the control rod ( 4 ) translationally axially to the axis of rotation ( 1 ) of the turbomachine is displaceable according to the rotation of the impeller ( 2 ).

Device according to claim 1, characterized in that the impeller ( 2 ) at least two, radially aligned wings ( 2.1 ), wherein the wings ( 2.1 ) in the circumferential direction of the impeller ( 2 ) are equally spaced from each other.

Device according to claim 2, characterized in that the impeller ( 2 ) behind a plurality of radially oriented struts ( 6 ), the number of wings ( 2.1 ) of the impeller ( 2 ) not equal to the number of struts ( 6 ).

Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the impeller ( 2 ) a number of 3, 5, 7, 11, 13, 17 or 19 wings ( 2.1 ) having.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the length of the wing profile of the wing ( 2.1 ) parallel to the axis of rotation ( 1 ) radially from the axis of rotation ( 1 ) increases away.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the surface of the wing ( 2.1 ) Webs with web heights less than one millimeter parallel to the axis of rotation ( 1 ) of the turbomachine are applied.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thread of the nut and / or the spindle of the screw gear ( 3 ) is provided with a friction-reducing coating.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the screw gear ( 3 ) is a planetary roller screw.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the impeller ( 2 ) Consists of a plastic, a reinforced plastic, an Al alloy, a Ti alloy, a Ti-Al alloy, an Si ₃ N ₄ ceramic, or SiC ceramic.

Use of the device according to one of claims 1 to 9 in a turbomachine, comprising at least one paddle wheel and at least one counter-rotating paddle wheel, wherein the rotational speeds of the paddle wheel and the counter-rotating paddle wheel are independently controllable.

Use of the device according to claim 10, wherein the turbomachine has a hysteresis clutch and the rotational speed of the counter-blade impeller is controllable by adjusting the distance of the coupling halves of the hysteresis clutch to each other, and wherein one of the coupling halves with the control rod ( 3 ) connected and translational to the axis of rotation ( 1 ) is displaceable.