DE1426795C

DE1426795C - Reversible, radially loaded turbine

Info

Publication number: DE1426795C
Authority: DE
Inventors: Albert William Coventry Warwickshire Pickering (Grossbritannien)
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd., Bristol (Großbritannien)

Description

Die Erfindung betrifft cine 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.The invention relates to a reversible, radially acted upon turbine with an impeller and a Guide device arranged around the inlet side of the impeller, which consists of several guide elements, which by means of a common actuating device at the same time to parallel to the impeller axis located axes are pivotable.

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 Lcitschaufeln besteht, von denen jeweils zwei benachbarte Schaufeln zwischen sich einen düsenartigen Einlaßkanal festlegen. Die Leitschaufeln kön- »5 neu 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 ao 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.US Pat. No. 2,854,210 discloses a reversible, radially loaded turbine of this type known with an impeller and a guide device arranged around the inlet side of the impeller, this guide device consists of individual pivotable Lcitschaufeln, of which two each Adjacent blades define a nozzle-like inlet channel between them. The guide vanes can- »5 new by means of a common actuating device at the same time parallel to the impeller axis Axes are pivoted so that the outlet angle desired in each case for the working medium can be obtained. The disadvantage of this ao known arrangement is that the common Pivoting the guide vanes changed the cross section of the nozzle-shaped inlet channels is, so that undesirable repercussions on the gas generator cannot be avoided.

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.The object of the invention is to avoid this disadvantage and its occurrence in the simplest possible way to prevent uneven flows and eddies in the working medium.

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.Based on a reversible, radially loaded turbine of the type mentioned above This object is achieved according to the invention in that each guide element has a nozzle channel contains and that sealing members are provided between the guide elements that form the intermediate space seal between the guide elements in every swivel position.

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.Alternatively, this object is also achieved according to the invention in that each guide element includes a nozzle channel and has a cylindrical outer surface that the outer surfaces of the adjacent Guiding elements touched.

Durch diese Ausgestaltungen wird sichergestellt, daß der Querschnitt der Düsenkanäle in allen Winkellagen gleich ist.These configurations ensure that the cross section of the nozzle channels in all angular positions is equal to.

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 Seitenvvände des quer zur Achse des Lagerzapfens verlaufenden Düsenquerschnittes am Aiislaßehde 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.An advantageous embodiment of the turbine according to the invention is characterized in that each guide element has a cylindrical section with bearing journals projecting from the end faces and that the side walls of the nozzle cross-section extending transversely to the axis of the bearing journal at the base by protrusions on the cylindrical Surface of the section are extended, these projections in the end positions of the Pivot range come to rest on the cylindrical sections of the adjacent guide elements. The guide elements are preferably cylindrical as sealing members between the cylindrical sections Pins, the longitudinal axis of which runs parallel to the axis of rotation of the guide elements, are provided that over rest their entire length on the surfaces of the guide elements.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der crfindiingsgcmäßen Turbine sind als Dichtglicder frei drehbare zylindrische Walzen vorgesehen. According to a further advantageous embodiment of the turbine according to the present invention, sealing elements are used as sealing elements freely rotatable cylindrical rollers provided.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtThe invention is illustrated in the drawing using an exemplary embodiment and in the following described in detail with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht der Turbine, teilweise im Schnitt,Fig. 1 is a side view of the turbine, partially in section,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Turbine längs der Linie II-II in Fig. 1,FIG. 2 shows an axial section through the turbine along the line II-II in FIG. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines eine Düse begrenzenden Elementes, wie es in der Turbine nach den Fig. 1 und 2 verwendet wird.F i g. Figure 3 is a perspective view of a nozzle delimiting element as it is in the turbine according to Figs. 1 and 2 is used.

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 außenverzahnten 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.The turbine has a radially acted impeller 1 with two-sided blades. Out a spiral inlet chamber 3 is the working medium over a plurality of guide elements 2 passed to the outer circumference of the impeller. The exit ends at the front the impeller blades lead to outlet chambers 4. The guide elements 2 are rotatable on bearing journals 5 stored, in such a way that they all moved at the same time between two end positions at an angle as described below. This adjustment increases the outlet angle changed for the working medium and thus the direction of rotation of the impeller 1. The bearing journals 5 carry Gears 6 which are in engagement with an externally toothed ring 7, one of which on each Side of the impeller is arranged. Each ring 7 is rotatable with the aid of a gear coupling 8, from the one part consists of one piece with one of the gears 6, while the other part has a Axle stub 9 is rotatable. In this way, all the gears can be rotated at the same time and thus change the inclination of the guide elements 2.

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.As shown in FIG. 3, each guide element 2 has a cylindrical section 10 whose end faces bearing journals 5 are arranged. The bearing pin 5 extends transversely to the axis through the cylindrical section 10 a nozzle channel 11. The walls of the nozzle channel 11 are on their radially inner end is formed by a pair of spaced apart projections 12, which protrude from the cylindrical surface of section 10. The nozzle channel 11 converges from the radially outer to the radially inner end.

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 Leitelemente 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.As can be seen from FIG. 1, the guide elements 2 are spaced from one another on the circumference around the impeller 1. A sealing member is located between each pair of adjacent guide elements arranged in the form of a cylindrical pin 14, the longitudinal axis of which is parallel to the axis of rotation of the guide elements 2 lies. The cylindrical surface of the individual pins 14 lies against the cylindrical Surface 10 of two adjacent guide elements 2. The axial length of each pin 14 corresponds to im substantially the axial length of the cylindrical portion 10 of the guide elements 2, so that a seal between the pins and the cylindrical portions 10 is formed.

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.When the guide elements 2 are rotated around their axis with the aid of the ring 7; remain the cylindrical ones Surfaces of the guide elements 2 in sealing contact with the cylindrical surface of each between the guide elements lying pins 14, so that the seal even during the rotary movement preserved. In this way it is prevented that the working medium between the nozzle channels 11 passes through.

in der in F i g. 1 gezeigten Endstellung liegt einerin the in F i g. 1 end position shown is one

Claims

the projections 12 of each guide element 2 against the cylindrical surface of the adjacent guide element 2, namely at the contact point 15. In this way, an additional seal against the leakage of working medium is created between the guide elements 2, in the other end position, the opposing projections lie 12 against the adjoining guide elements 2 on the other side and effect the same seal. Since each nozzle channel 11 forms a complete nozzle, the cross-sectional areas of each nozzle remain unchanged even if the angle of inclination of the guide elements is changed, in contrast to conventional arrangements in which the nozzles are formed between a pair of adjacent, angle-adjustable guide vanes. Instead of the fixed pins, which are discussed above, rollers can also be provided as sealing members, which are freely rotatable about axes parallel to the axes of the guide elements 2. In a further embodiment the guide elements 2 are completely cylindrical, i. That is, they do not have the projections 12 discussed above. In this embodiment, it is possible to arrange the elements so close to one another that their cylindrical surfaces 10 contact one another in a sealing manner in all angular positions of the guide elements. r patent claims:

1. Reversible, radially loaded turbine with an impeller and a guide device arranged around the inlet side of the impeller, which consists of several guide elements, which by means of a common actuating device are simultaneously pivotable about axes parallel to the running wheel axis, characterized in that each guide elemcnt (2) contains a nozzle channel (11) and that between the guide elements (2) sealing members (14) are provided that the space between the guide elements in each pivot position seal.

2. Reversible, radially loaded turbine with one impeller and one around the inlet side of the impeller arranged guide device, which consists of several guide elements, which by means of a common actuating device at the same time to be located parallel to the impeller axis Axes are pivotable, characterized in that each guide element (2) has a nozzle channel (11) and has a cylindrical outer surface (10) which the outer surfaces of the adjacent Leitclemente (2) touches.

3. Turbine according to claim 1, characterized in that each Leitelcment (2) has a cylindrical Has section (10) with bearing journals (5) projecting from the end faces and that the side walls of the nozzle cross-section (Ll-) running transversely to the axis of the bearing journal (5) extended at the outlet end by projections (12) on the cylindrical surface of the section flO) are, these projections (12) in the end positions of the pivoting range on the cylindrical -drischen sections (10) of the adjacent guide elements come to rest.

4. Turbine according to claim 1 or 3, characterized in that as sealing members between the cylindrical sections (10) of the guide elements (2) cylindrical pins (14), their longitudinal axis runs parallel to the axis of rotation of the guide elements, are provided over their whole Length on the surfaces (10) of the guide elements.

5. Turbine according to claim 1 or 3, characterized in that freely rotatable sealing members cylindrical rollers are provided.

1 sheet of drawings