Turbomaschine mit Axialschub-Ausgleichvorrichtung. Turbomaschinen, wie z.B. Axialgebläse,-" -verdieliter und Axialturbinen müssen in vielen Fällen mit einem besonderen Aus gleichskolben ausgerüstet werden, der dazu dient, den von den Lagern aufzunehmenden Axialschub zu verringern.
Derartige Aus- eichskolben werden im allgemeinen mit einer grossen Anzahl axial hintereinander- liegender Spitzendichtungen versehen, um die Undichtigkeitsverluste auf ein Mindest mass zu beschränken. Daher führt die An- wend:ung eines Ausgleichskolbens zu einer merklichen Vergrösserung der Baulänge des Läufers, die im allgemeinen unerwünse,ht ist, zumal sie die kritische Drehzahl des Läufers herabsetzt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sieh nun mit der Aufgabe, diese Nachteile der bekannten Ausgleichskolben zu beseiti gen und eine Axialschub-Ausgleichsvorrich- tung zu schaffen, die keine nennenswerte Vergrösserung der Baulänge des Läufers not wendig macht.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ausgleichsvorrich tung in das Innere des Läufers verlegt ist, derart, dass mindestens am Hochdruckende des Läufers ein mit treppenförmigen Ab- Mtzen vexseliener, ringförmiger Ansatz des Gehäuses in den mit ebenfalls treppenför- migen Absätzen versehenen Läufer hinein ragt und diese freppenförmigen Absätze am Läufer und am stillstehenden Ansatz gegen einander abgedichtet sind.
Die treppenför- mige Ausbildung hat den Vorteil, dass die Verringerung der Festigkeit des Läufers in zulässigen Grenzen gehalten werden kann iind die Dielitungsspalte nicht in einer Flucht-, sondern gegeneinander versetzt lie gen. Vorteilhafterweise werden die Spitzen dichtungen im nicht umlaufenden Ansatz be festigt und können daher in bekannter Weise aus dünnen, in Nuten eingestemmten Blech streifen bestehen.
Bei Anwendung hoher UmfangsgeseUwindigkeiten kann eine An- bringung derartiger Spitzendichtungen aus dünnen Blechstreifen am Läufer selbst un erwünscht oder nicht zulässig sein.
In manchen Fällen genügt eine solche Axialseliub-Ausgleic'hvorrielltung am Hoch druckende des Läufers nicht. Es ist daher zweckmässig, auch am Niederdruckende des Läufers zusätzlich eine solche Ausgleich- -vorrichtung vorzusehen, der das Strömungs mittel unter einem erforderlichen Druck von einer Stelle der Beschaufelung zugefülirt wird. Zweekmässig kann hierbei das Strö mungsmittel durch Bohrungen im Innern des Läufers der Ausgleiellvorrichtung auf der Niederdruckseite zugeführt werden.
Durch die Anwendung derartiger Bohrungen im Läufer ergibt sich ausserdem der Vorteil, dass der Druck auf der Niederdruckseite des Läufers durch Verschliessen der Verbindungs öffnung zu einer bestimmten- Stelle der Be- seliaufelung und durch Anbringen neuer Bohrungen an einer andern Stelle der Ber sc'haufelung in einfacher Weise, nachträglich verändert werden kann, falls sieh eine Be. richtigung des Schubausgleichs als wün. schenswert herausstellt.
In der Zeichnung ist als Ausführungs. beispiel der Erfindung ein mehrstufigei Axialverdichter im Schnitt dargestellt. Dei Läufer des Verdieliters besitzt eine massivE Trommel a, die an ihrem Umfang in bekann ter Weise mit hintereinander angeordneteii Sthaufelkränzen <B>b</B> besetzt ist.
Zwischen diE auf dem Läufer angeordneten SchaufelkränzE ragen jeweils die am Maschinengehäuse be festigten Leitschaufelkränze <B>e.</B> Das zu ver dichtende Medium tritt entsprechend dei Pfeilrichtung bei<B>d</B> in den Verdichter ein und verlässt ihn am Ende der Beschaufelung bei e in verdichtetem Zustand. Zur Verrin gerung der auf die Lager einwirkenden Schubkräfte ist der Verdichter mit einex Ausgleichvorrichtung versehen.
Zu diesem Zweck ist der Läufer a auf der Hoch druckseite, also in der Zeichnung rechts, treppenförmig hinterdreht, wobei in die auf diese Weise gebildete Aussparung ein am Maschinengehäuse befestigter, ringförmiger und ebenfalls mit treppenförmigen Absätzen versehener Ansatz<B>f</B> hineinragt. Dieser An satz<B>f</B> ist durch Spitzendichtungen<B>g</B> gegen den Läufer abgedichtet, wobei diese Dichtungen aus dünnen, eingestemmten Blechstreifen be stehen können, da sie nur an dem f#ststehen- den Ansatz befestigt sind.
Ein kleiner Teil des Strömungsmittels tritt durch den Spalt <B>Ä</B> über die- Spitzendichtungen in die- Aus- gleiellvorrichtung ein, wobei es zwischen den Dichtungen<B>g</B> auf etwa Aussen- oder An- saugedruck entspannt wird, so dass die, Ring fläche i des Läufers vom Enddruck des Verdichters entlastet und so der auf die Lager einwirkende Axialschub verkleinert wird. Der Raum in der Ausgleichvorrichtung ist durch die Bohrung<B>k</B> ins Freie entlüftet.
Falls eine derartige Ausgleichvorrichtung auf der Hochdruckseite des Verdieliters nicht ausreicht, so kann auf der Niederdruckseite, also in der Zeichnung links, ebenfalls eine ähnlichausgebildeteAusgleich:vorrielitungvor- gesehen -werden, wie sie der Einfachheit hal ber in derselben Figur dargestellt ist.
Hier bei wirkt auf die Ringfläche i' des Läufers ein Teil des Strömungsmittels ein, das durch Bohrungen m und -n von einer Stelle der Be- schaufelung aus unter dem dor't herrschenden Druck der Ausgleichvorrichtung auf der Niederdruckseite zugeführt wird.<B>-</B> Eine zusätzliche Baulänge- wird also durch die Axialschub-Ausgleichvorrichtung nicht beansprucht.
Turbomachine with axial thrust compensation device. Turbo machines, e.g. Axial fan, - "-verdieliter and axial turbines must in many cases be equipped with a special off equalizing piston, which serves to reduce the axial thrust to be absorbed by the bearings.
Such compensating pistons are generally provided with a large number of axially one behind the other tip seals in order to limit the leakage losses to a minimum. The use of a compensating piston therefore leads to a noticeable increase in the overall length of the rotor, which is generally undesirable, especially since it reduces the critical speed of the rotor.
The present invention is concerned with the task of eliminating these disadvantages of the known compensating pistons and of creating an axial thrust compensating device that does not require any appreciable increase in the overall length of the rotor.
According to the invention, this object is achieved in that the compensation device is moved into the interior of the rotor, in such a way that at least at the high-pressure end of the rotor an annular shoulder of the housing with stepped caps into the rotor, which is also provided with stepped shoulders protrudes and these staircase-shaped paragraphs are sealed against each other on the runner and the stationary approach.
The step-like design has the advantage that the reduction in the strength of the runner can be kept within permissible limits iind the line gaps are not in alignment but offset from one another. Advantageously, the tip seals are and can be secured in the non-circumferential approach therefore consist in a known manner of thin, caulked sheet metal strips.
If high circumferential speeds are used, the attachment of such tip seals made of thin sheet metal strips to the rotor itself may be undesirable or not permitted.
In some cases, such an axial displacement adjustment at the high pressure end of the rotor is not sufficient. It is therefore expedient to also provide such a compensating device at the low-pressure end of the rotor, to which the flow medium is filled under a required pressure from a point on the blading. For two purposes, the flow medium can be fed through holes in the interior of the rotor of the balancing device on the low-pressure side.
The use of such bores in the rotor also has the advantage that the pressure on the low-pressure side of the rotor can be reduced by closing the connection opening to a certain point of the bucket and by making new bores at another point of the bucket simple way, can be changed afterwards, if you see a Be. correcting the thrust compensation as desired. turns out to be worthwhile.
In the drawing is as an execution. Example of the invention a multi-stage axial compressor shown in section. The runner of the Verdieliter has a solid drum a, which is equipped on its circumference in a known manner with stacked wreaths <B> b </B> arranged one behind the other.
Between the vane rings arranged on the runner, the guide vane rings attached to the machine housing protrude. The medium to be compressed enters the compressor according to the direction of the arrow at <B> d </B> and leaves it at End of the blading at e in the compressed state. To reduce the thrust forces acting on the bearings, the compressor is provided with a compensation device.
For this purpose, the rotor a on the high pressure side, i.e. on the right in the drawing, is turned back in a stepped manner, with a ring-shaped shoulder attached to the machine housing also provided with stepped shoulders in the recess formed in this way protrudes. This approach <B> f </B> is sealed against the runner by tip seals <B> g </B>, whereby these seals can consist of thin, caulked sheet metal strips, since they are only at the f # standing approach are attached.
A small part of the fluid enters the equalizing device through the gap via the tip seals, with it being exerted at approximately external or suction pressure between the seals is relaxed, so that the, annular surface i of the rotor is relieved of the ultimate pressure of the compressor and so the axial thrust acting on the bearings is reduced. The space in the compensation device is vented to the outside through the bore <B> k </B>.
If such a compensating device on the high pressure side of the Verdieliter is not sufficient, a similarly designed compensating line can also be provided on the low pressure side, i.e. on the left in the drawing, as shown in the same figure for the sake of simplicity.
Here at, a part of the fluid acts on the annular surface i 'of the rotor, which is fed through bores m and -n from a point of the blading under the pressure prevailing there to the compensating device on the low-pressure side. <B> - </B> An additional overall length is therefore not claimed by the axial thrust compensation device.