DE1426795B2 - Umsteuerbare, radial beaufschlagte Turbine. Anin: Bristol Siddeley Engines Ltd., Bristol (Großbritannien) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine umsteuerbare, radial beaufschlagte Turbine mit einem Laufrad und einer um die Eintrittsseite des Laufrades angeordneten Leitvorrichtung, die aus mehreren Leitelementen besteht, welche mittels einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung gleichzeitig um parallel zur Laufradachse gelegene Achsen verschwenkbar sind.

Aus der USA.-Patentschrift 2 854 210 ist eine derartige umsteuerbare, radial beaufschlagte Turbine mit einem Laufrad und einer um die Eintrittsseite des Laufrades angeordneten Leitvorrichtung bekannt, wobei diese Leitvorrichtung aus einzelnen schwenkbaren Leitschaufeln besteht, von denen jeweils zwei benachbarte Schaufeln zwischen sich einen düsenartigen Einlaßkanal festlegen. Die Leitschaufeln können mittels einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung gleichzeitig um parallel zur Laufradachse gelegene Achsen verschwenkt werden, so daß der jeweils gewünschte Auslaßwinkel für das Arbeitsmedium erhalten werden kann. Der Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß beim gemeinsamen Verschwenken der Leitschaufeln der Querschnitt der düsenförmigen Einlaßkanäle geändert wird, so daß sich unerwünschte Rückwirkungen auf dem Gaserzeuger nicht vermeiden lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil auf möglichst einfache Weise zu vermeiden und die Entstehung von ungleichmäßigen Strömungen und Wirbeln im Arbeitsmedium zu verhindern.

Ausgehend von 'einer umsteuerbaren, radial beaufschlagten Turbine der eingangs angeführten Gattung wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jedes Leitelement einen Düsenkanal enthält und daß zwischen den Leitelementen Dichtglieder vorgesehen sind, die den Zwischenraum zwischen den Leitelementen in jeder Schwenklage abdichten.

Alternativ wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung auch dadurch gelöst, daß jedes Leitelement einen Düsenkanal enthält und eine zylindrische Außenfläche aufweist, die die Außenflächen der benachbarten Leitelemente berührt.

Durch diese Ausgestaltungen wird sichergestellt, daß der Querschnitt der Düsenkanäle in allen Winkellagen gleich ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Turbine zeichnet sich dadurch aus, daß jedes Leitelement einen zylindrischen Abschnitt mit von den Stirnflächen vorstehenden Lagerzapfen aufweist und daß die Seitenwände des quer zur Achse des Lagerzapfens verlaufenden Düsenquerschnittes am Auslaßende durch Vorsprünge auf der zylindrischen Oberfläche des Abschnittes verlängert sind, wobei diese Vorsprünge in den Endlagen des Schwenkbereichs an den zylindrischen Abschnitten der benachbarten Leitelemente zur Anlage kommen.

Vorzugsweise sind als Dichtglieder zwischen den zylindrischen Abschnitten der Leitelemente zylindrische Stifte, deren Längsachse parallel zu der Drehachse der Leitelemente verläuft, vorgesehen, die über ihre ganze Länge an den Flächen der Leitelemente anliegen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Turbine sind als Dichtglieder frei drehbare zylindrische Walzen vorgesehen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Turbine, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch die Turbine längs der Linie II-II in F i g. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines eine Düse begrenzenden Elementes, wie es in der Turbine nach den F i g. 1 und 2 verwendet wird.

ίο Die Turbine weist ein radial beaufschlagtes Laufrad 1 mit einer zweiseitigen Beschaufelung auf. Aus einer spiralförmigen Einlaßkammer 3 wird das Arbeitsmedium über eine Mehrzahl von Leitelementen 2 auf den äußeren Umfang des Laufrades geleitet. Die an der Stirnseite liegenden Austrittsenden der Laufradbeschaufelung führen zu Auslaßkammern 4. Die Leitelemente 2 sind drehbar auf Lagerzapfen 5 gelagert, und zwar so, daß sie alle gleichzeitig zwischen zwei Endlagen im Winkel bewegt werden können, wie im nachstehenden beschrieben wird. Durch diese Verstellung wird der Auslaßwinkel für das Arbeitsmedium geändert und damit die_Drehrichtung des Laufrades 1. Die Lagerzapfen 5 "tragen Zahnräder 6, die mit einem außenverzaJmten Ring 7 im Eingriff stehen, von denen jeweils einer auf jeder Seite des Laufrades angeordnet ist. Jeder Ring 7 ist mit Hilfe einer Zahnradkupplung 8 verdrehbar, von der ein Teil aus einem Stück mit einem der Zahnräder 6 besteht, während der andere Teil über einen Achsstummel 9 drehbar ist. Auf diese Weise können alle Zahnräder gleichzeitig gedreht werden und damit die Neigung der Leitelemente 2 ändern.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, weist jedes Leitelement 2 einen zylindrischen Abschnitt 10 auf, auf dessen Stirnseiten Lagerzapfen 5 angeordnet sind. Quer zur Achse der Lagerzapfen 5 erstreckt sich durch den zylindrischen Abschnitt 10 ein Düsenkanal 11. Die Wände des Düsenkanals 11 sind an ihrem radial inneren Ende durch ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Vorsprünge 12 gebildet, die von der zylindrischen Oberfläche des Abschnittes 10 vorspringen. Der Düsenkanal 11 konvergiert von dem radial äußeren zum radial inneren Ende.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen die Leitelemente 2 auf dem Umfang im Abstand voneinander um das Laufrad 1 herum. Zwischen jeweils einem Paar benachbarter Leitelemente ist ein Dichtglied in Form eines zylindrischen Stiftes 14 angeordnet, dessen Längsachse parallel zur Drehachse der Leitelemehte 2 liegt. Die zylindrische Oberfläche der einzelnen Stifte 14 liegt jeweils gegen die zylindrische Oberfläche 10 zweier benachbarter Leitelemente 2 an. Die axiale Länge jedes Stiftes 14 entspricht im wesentlichen der axialen Länge des zylindrischen Abschnittes 10 der Leitelemente 2, so daß eine Dichtung zwischen den Stiften und den zylindrischen Abschnitten 10 gebildet wird.

Wenn die Leitelemente 2 mit Hilfe des Ringes 7 um ihre Achse gedreht werden, bleiben die zylindrischen Oberflächen der Leitelemente 2 in dichtender Anlage an der zylindrischen Oberfläche der jeweils zwischen den Leitelementen liegenden Stifte 14, so daß die Dichtung auch während der Drehbewegung erhalten bleibt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Arbeitsmedium zwischen den Düsenkanälen 11 hindurchtritt.

In der in F i g. 1 gezeigten Endstellung liegt einer

der Vorsprünge 12 jedes Leitelementes 2 gegen die zylindrische Oberfläche des benachbarten Leitelementes 2 an, und zwar an dem Berührungspunkt 15. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Abdichtung gegen das Durchlecken von Arbeitsmedium zwisehen den Leitelementen 2 geschaffen. In der anderen Endstellung legen sich die gegenüberliegenden Vorsprünge 12 gegen die auf der anderen Seite angrenzenden Leitelemente 2 an und bewirken die gleiche Abdichtung.

Da jeder Düsenkanal 11 eine vollständige Düse bildet, bleiben die Querschnittsflächen jeder Düse auch dann unverändert, wenn der Neigungswinkel der Leitelemente geändert wird, im Gegensatz zu üblichen Anordnungen, bei denen die Düsen zwisehen jeweils einem Paar benachbarter, im Winkel verstellbarer Leitschaufeln gebildet werden.

An Stelle der festen Stifte, die im vorstehenden besprochen sind, können als Dichtglieder auch Walzen vorgesehen werden, die um Achsen parallel zu den Achsen der Leitelemente 2 frei drehbar sind.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Leitelemente 2 vollständig zylindrisch, d. h., sie haben nicht die vorstehend besprochenen Vorsprünge 12. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die EIemente so dicht aneinander anzuordnen, daß sie sich mit ihren zylindrischen Oberflächen 10 dichtend in allen Winkelstellungen der Leitelemente berühren.

Claims (5)

Patentansprüche: 30

1. Umsteuerbare, radial beaufschlagte Turbine mit einem Laufrad und einer um die Eintrittsseite des Laufrades angeordneten Leitvorrichtung, die aus mehreren Leitelementen besteht, welche mittels einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung gleichzeitig um parallel zur Laufradachse gelegene Achsen verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leit element (2) einen Düsenkanal (11) enthält und daß zwischen den Leitelementen (2) Dichtglieder (14) vorgesehen sind, die den Zwischenraum zwischen den Leitelementen in jeder Schwenklage abdichten.

2. Umsteuerbare, radial beaufschlagte Turbine mit einem Laufrad und einer um die Eintrittsseite des Laufrades angeordneten Leitvorrichtung, die aus mehreren Leitelementen besteht, welche mittels einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung gleichzeitig um parallel zur Laufradachse gelegenen Achsen verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leitelement (2) einen Düsenkanal (11) enthält und eine zylindrische Außenfläche (10) aufweist, die die Außenflächen der benachbarten Leitelemente (2) berührt.

3. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leitelement (2) einen zylindrischen Abschnitt (10) mit von den Stirnflächen vorstehenden Lagerzapfen (5) aufweist und daß die Seitenwände des" quer zur Achse des Lagerzapfens (5) verlaufenden Düsenquerschnittes (11) am Auslaßende durch Vorsprünge (12) auf der zylindrischen Oberfläche des Abschnittes fiO) verlängert sind, wobei diese Vorsprünge (12) in den Endlagen des Schwenkbereichs an den zylindrischen Abschnitten (10) der benachbarten Leitelemente zur Anlage kommen.

4. Turbine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtglieder zwischen den zylindrischen Abschnitten (10) der Leitelemente (2) zylindrische Stifte (14), deren Längsachse parallel zu der Drehachse der Leitelemente verläuft, vorgesehen sind, die über ihre ganze Länge an den Flächen (10) der Leitelemente anliegen.

5. Turbine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtglieder frei drehbare zylindrische Walzen vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen