DE1426795A1

DE1426795A1 - Umsteuerbare,radialbeaufschlagte Leistungsturbine

Info

Publication number: DE1426795A1
Application number: DE1965B0082269
Authority: DE
Inventors: Pickering Albert W
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Current assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Priority date: 1964-06-05
Filing date: 1965-06-04
Publication date: 1969-04-24
Also published as: DE1426795B2; FR1435647A; NL6507153A; BE664962A; GB1036485A; US3326522A

Description

DR. MDLLER-BORe DIPL.-ING. GRALFS H2679S

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL PATENTANWÄLTE

R OKt, „(υ

P 14 26 795.9 Al/pa - B 509

Bristol Siddeley Engines Limited Stonebridge House, Colston Avenue, Bristol 1, England

Umsteuerbare, radialbeaufschlagte Leistungsturbine

Die Erfindung bezieht sich auf eine umsteuerbare, radialbeaufschlagte, unabhängige Leistungsturbine mit einem Laufrad und einer auf dem Umfang des Laufrades angeordneten, eine Mehrzahl von düsenartigen Einlassen bildenden Leiteinrichtung, die derart verstellbar ist, daß die düsenartigen Einlasse durch Verschwenken von Leitelementen um parallel zur Laufradachse gelegene Achsen gemeinsam in einer rechtwinklig zur Laufradachse gelegenen Ebene verschwenkbar sind.

Bisher war es üblich, die Leiteinrichtung aus einzelnen schwenkbaren Leitschaufeln aufzubauen, wobei je zwei benachbarte Schaufeln zwischen sich einen düsenartigen Einlaß bilden. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, daß beim gemeinsamen Verschwenken der Leitschaufeln der Querschnitt der düsenförmigen Einlasse geändert wird,

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so daß sich, unerwünselite Rückwirkungen auf den Gaserzeuger nicht vermeiden lassen.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Leiteinrichtung durch eine ⁿehrzahl von Düseneleme&ten dargestellt wird, die je um eine parallel zur Laufradachse liegende Achse schwenkbar gelagert sind und einen quer zu dieser Achse gelegenen, am radial äußeren Ende zum Turbineneinlaß und am radial inneren Ende zum Laufrad offenen düsenartigen Durchlaß aufweisen, und daß zwischen je zwei benachbarten Düsenelementen zum Abdichten des Zwischenraums zwischen den Elementen in jeder Winkellage der Düsenelemente Dichtglieder vorgesehen sind.

Bei dieser Ausbildung behalten die düsenförmigen Einlasse im Gegensatz zur Verwendung von einzelnen Leitschaufeln in jeder Winkellage ihren Querschnitt unverändert bei.

Nach einem weiteren Merkmal können die Düsenelemente am Umfang des Laufrades im Abstand voneinander angeordnet sein, wobei zwischen benachbarten Aussenf lachen benachbarter Düsenelemente Dichtglieder liegen, die die Außenflächen in allen Winkellagen berühren.

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Als Dichtglieder können zylindrische Stifte vorgesehen sein, dean Längsachsen jeweils parallel zu und zwischen den Achsen benachbarter Düsenelemente liegen, wobei die zylindrische Fläche jedes Stiftes an konvex gekrümmten Außenflächen der Düsenelemente gleicher axialer Länge anliegt.

Andererseits können als Dichtglieder auch frei drehbare zylindrische Walzen vorgesehen werden, deren Längsachsen parallel zu und zwischen den Drehachsen der Düsenelementfc liegen, wobei die zylindrische (Hrerflache jeder Walze an konvex gekrümmten Außenflächen benachbarter Düsenelemente gleicher axialer Länge anliegt.

Schließlich lassen sich benachbarte Düsenelemente auch mit konzentrisch zu ihren Drehachsen ausgebildeten Außenflächen versehen, die in jeder Drohstellung aneinander anliegen und dadurch die Dichtung bewirken.

Die einzelnen Düsenelemente können nach einem weiteren Merkmal einen zylindrischen Abschnitt mit von den Stirnflächen vorstehenden Lagerzapfen aufweisen, wobei die Seitenwände des quer zur Achse der Zapfen verlaufenden Durchlasses am radial inneren Ende durch Vorsprünge auf der zylindrischen Oberfläche des zylindrischen Abschnitts verlängert sind, deren radial innenliegende Enden in. den Endlagen des Verdrehbereichs des betreffenden

Düsenelements an dem auf der einen bzw. der anderen 909817/0100

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Seite benachbarten Düsenelement zur Anlage kommen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung' an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der Turbine, teilweise im Schnitt.

Fig. 2 ist ein Axialschnitt durch die Turbine längs der Linie H-II in Fig. 1. .

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

Die Turbine weist ein radialbeaufschlagtes Laufrad 1 mit eiiB? zweiseitigen Beschaufelung auf. Aus einer spiralförmigen Einlaßkammer 3 wird das Arbeitsmedium über eine Hehrzahl von Düsenelementen 2 auf den äußeren Umfang des Laufrades geleitet. Die an der Stirnseite liegenden Austrittsenden der Laufradbeschaufelung füren zu Auslaßkammern '4. Die Düsenelemente 2 sind drehbar auf Zapfen 5 gelagert, und zwar so, daß sie alle gleichzeitig zwischen zwei Endlagen im Kinkel bewegt werden können, wie im nachstehenden

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beschrieben wird. Durch diese Verstellung wird der Auslaßwinkel für das Arbeitsmedium geändert und damit die Drehrichtung des Laufrades 1 .· Die Zapfen 5 tragen Zahnräder 6, die mit einem außenverzahnten Sing 7 in 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 Düsenelemente 2 ändern.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, weist jedes Düsenelement 2 einen zylindrischen Abschnitt 10 auf, auf dessen Stirnseiten Zapfen 5 angeordnet sind. Quer zur A^chse der Zapfen 5 erstreckt sich durch den zylindrischen Ab-, schnitt 10 ein Strömungsdurchgang 11. Die Wände des Strömungsdurchganges 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 Sttrömungsdurchgang 11 konvergiert von dem radial äußeren zum radial inneren Ende.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen die Düsenelemente 2 auf dem Umfang im Abstand voneinander um das Laufrad 1

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herum. Zwischen jeweils einem Paar benachbarter Düsenelemente ist ein zylindrischer Stift 14 angeordnet, dessen Längsachse parallel zur Drehachse der Düsenelemente 2 liegt. Die zylindrische Oberfläche der einzelnen Stifte 14 liegt jeweils gegen die zylindrische Oberfläche zweier benachbarter Düsenelemente 2 an. Die axiale Läijsp jedes Stiftes 14 entspricht im wesentlichen der axialen Länge des zylindrischen Abschnittes 10 der Düsenelemente 2, so daß eine Dichtung zwischen den Stiften und den zylindrischen Abschnitten 10 gebildet wird.

Wenn die Düsenelemente 2 mit Hilfe des Zahnrades 7 ihre Achse gedreht werden, bleiben die zy&indrisehen Oberflächen der Elemente 2 in dichtender Anlage an der zylindrischen Oberfläche der jeweils zwischen den Düsenelementen liegenden Stifte 14, so daß die Dichtung auch während der Drehbewegung erhalten bleibt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Arbeitsmedium zwischen den Strömungsdurchgängen 1 hindurchtritt.

In der in Fig. 1 gezeigten Endstellung liegt einer der VorSprünge 12 jedes Elementes 2 gegen die zylindrische Oberfläche des benachbarten Düsenelementes 2 an, und zwar an dem Berührungspunkt 15. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Abdichtung gegen das Durchlecken von Arbeitsmedium zwischen den Düsenelementen 2 geschaffen.

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In der anderen Endstellung legen sich die gegenüberliegenden Vorsprünge 12 gegen die auf der anderen Seite angrenzenden Düsenelemente 2 ein und bewirken die gleiche Abdichtung.

Da jeder Strömungsdurchgang 11 eine vollständige Düse bildet, bleiben die Querschnittsflächen jeder Düse auch dann unverändert, wenn der Neigungswinkel der Strömungsdurchgänge geändert wird, im Gegensatz zu üblichen An-Ordnungen, bei denen die Düsen zwischen jeweils einem Paar benachbarter im Winkel verstellbarer Führungsschaufeln gebildet werden.

Anstelle der festen Stifte, die im vorstehenden besprochen sind, können als Dichtungselemente auch Walzen vorgesehen werden, die um Achsen parallel zu den Achsen der Elemente 2 frei drehbar sind.

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

Patentansprüche: 909817/0100

Claims

U26795 ■■■ - 8 Patentansprüche :

1.J Umsteuerbare, Äadialbeaufschlagte, unabhängige Leißtungsturbine mit einem Laufrad und einer auf dem Umfang des Laufrades angeordneten, eine Hehrzahl von düsenartigen Einlassen bildenden Leiteinrichtung, die derart verstellbar ist, daß die ausenartigen Einlasse durch Verschwenken von Leitelementen um parallel zur Laufradachse gelegene Achsen gemeinsam in einer rechtwinklig zur Laufradachse gelegenen Ebene verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Leiteinrichtung durch eine Mehrzahl von Düsen- ■ elementen (2) dargestellt wird, die je um eine parallel zur Laufradachse liegende Achse schwenkbar gelagert sind und einen quer zu dieser Achse gelegenen, am radial äußeren Ende zum Turbineneinlaß (3) und am radial inneren Ende zum Laufrad (1) offenen düsenartigen Durchlaß (11) aufweisen, und daß zwischen je zwei benachbarten Düsenelementen (2) zum Abdichten des Zwischenraums zwischen den Elementen in jeder Winkellage der Düsenelemente Dichtglieder (14) vorgesehen sind.

2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Düsenelemente (2) am Umfang des Laufrades (1) im Abstand voneinander angeordnet sind,

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Neue Unieriagen lArt. 7 % i ™~> - .... ι b.az 3 des Änderungsgas. v. 4. 9.

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und daß die Dichtglieder (14) zwischen benachbarten Außenflächen "benachbarter Düsenelemente liegen und diese in allen Winkellagen berühren.

3. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Dichtglieder zylindrische Stifte (14) vorgesehen sind, deren Längsachse jeweils parallel zu und zwischen den Achsen benachbarter Düsenelemente (2) liegt, wobei die zylindrische Fläche jedes Stiftes an konvex gekrümmten Außenflächen der Düsenelemente gleicher axialer Bange anliegt.

4. Turbine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß jedes Düsenelement (2) einen zylindrischen Abschnitt (10) mit -Jen den Stirnflächen vorstehenden Lagerzapfen (5) aufweist, und daß die Seitenwände des quer zur Achse der Zapfen (5) verlaufenden Durchlasses (11) am radial inneren Ende durch Vorsprünge (12) auf der zylindrischen Oberfläche des zylindrischen Abschnitts (10) verlängert sind, deren radial innenliegende Enden in den Endlagen des Verdrehbereichs des betreffenden Düsenelements an dem auf der einen bzw. der anderen Seite benachbarten Düsenelement zur Anlage kommen.

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5". Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mchtglieder frei drehbare Zylindrische Walzen vorgesehen sind, deren Längsachsen parallel zu und zwischen den Drehachsen der Düsenelemente (2) liegen, wobei die zylindrische Oberfläche Jeder Walze an konvex gekrümmten Außenflächen benachbarter Düsenelemente gleicher axialer Länge anliegt.

6. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß benachbarte Düsenelemente (2) mit konzentrisch zu ihren Drehachsen ausgebildeten Außenflächen aneinander anliegen.

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