DE1034192B - Einrichtung zur Regelung wesentlich radial durchstroemter Turbomaschinen mittels axial verschiebbarer Wand der Stroemungswege - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung wesentlich radial durchströmter Turbomaschinen mittels axial verschiebbarer Wand der Strömungswege.

Es ist bei derartigen Einrichtungen bekannt, diese axialverschiebbare Wand aus zwei konzentrischen Teilen aufzubauen, von welchen der die Laufradkanäle begrenzende Teil umläuft und der die Leitradwege begrenzende Teil nicht umläuft. Diese beiden Teile werden dann getrennt so verschoben, daß sie miteinander fluchten. Bei diesen bekannten Einrichtungen ist es aber besonders nachteilig, daß die Einstellung der beiden Wandteile getrennt vorgenommen werden muß, so daß beispielsweise ein Nachstellen der Wand während des Betriebes nicht möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtungen besteht darin, daß nicht sichergestellt ist, daß in jeder Regellage beide Wandteile wirklich ganz genau fluchten und nicht während des Betriebes sich diese beiden Wandteile gegeneinander verstellen. In beiden Fällen treten dann erhebliche Strömungswiderstände auf, die den Wirkungsgrad der Maschine beträchtlich herabsetzen.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Einrichtun- ■ gen besteht darin, daß der äußere Wandteil mit den Außenkanten der Leitradschaufeln abschließt, so daß außerhalb der Leitradschaufeln kein kontinuierlicher Anschluß an die nicht verstellbaren Gehäusewände besteht. Es treten deshalb am Außenrand bzw. am stromabwärigen Rand der Zwischenwand Sogwirkungen und Wirbel auf, die ebenfalls den Wirkungsgrad der Maschine stark herabsetzen.

Zur Vermeidung aller dieser Nachteile sind nach der Erfindung die beiden Wandteile axial miteinander gekoppelt, und sie schließen sich an die entsprechenden, nicht der Verschiebung unterworfenen Wände durch Übergangsflächen an, die die Kontinuität in-der Führung des strömenden Mittels in sämtlichen Regelstellungen sicherstellen.

Es wird hierdurch nicht nur möglich, Turbomaschinen wie Zentrifugalpumpen, Kompressoren usw. bei großen Leistungsänderungen mit praktisch konstantem Wirkungsgrad zu betreiben, sondern auch derartige Maschinen kontinuierlich arbeiten zu lassen und die Leistungsregelung bei laufender Maschine vorzunehmen.

Die Erfindung ist besonders zweckmäßig auch bei hydraulischen Drehmoment wandlern für Fahrzeuge der verschiedensten Art anzuwenden. Durch die Erfindung ist es nämlich möglich, auch bei großem Über-Setzungs verhältnis den Wirkungsgrad im wesentlichen konstant zu halten, die Übertragungsorgane zu vereinfachen und in vielen Fällen ganz auf ein Wechselgetriebe zu verzichten.

Einrichtung zur Regelung wesentlich

radial durchströmter Turbomaschinen

mittels axial verschiebbarer Wand

der Strömungswege

Anmelder:

Societe Nationale des Chemins de Fer

Frangais, Paris,
und Bernard Collignon, Chatou (Frankreich)

Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth,

Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 22. Oktober 1953

Bernard Collignon, Chatou (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Zweckmäßig kann nach der Erfindung die axiale Kopplung der Wandteile durch ein Axialkugellager geschehen. Es wird hierdurch eine betriebssichere und einfache Kopplung erreicht, die der Drehbewegung der beiden Wandteile gegeneinander keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzt.

Das Kugellager kann dabei vorteilhaft am äußeren Rand zweier zylindrischer Flansche angebracht sein, deren je einer mit jedem der verschiebbaren Wandteile starr verbunden ist und die dichtend durch diejenige Stirnwand der Maschine hindurchragen, welche sich, vom Strömungskanal gesehen, jenseits der verschiebbaren Wand befindet. In anderer Ausführungsform der Erfindung kann das Kugellager auch auf der Welle der Maschine angeordnet sein.

Um mittels der verschiebbaren Wandteile die Maschine bis zum völligen Stillstand regeln zu können, ist es zweckmäßig, in der die Strömungswege begrenzenden anderen Gehäusestirnwand eine elastische Dichtung anzuordnen, gegen die die verschiebbare Wand angelegt werden kann.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung beispielshalber dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt eine Turbine gemäß der Erfindung,

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Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Turbine im Längsschnitt.

Bei der Turbine nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind die geradachsigen, unverwundenen Schaufeln 1 und 2 konstanten Profils fest an zwei Wandungen 3 und 4 des Rades bzw. 5 und 6 des Leitapparates angeordnet. Nach der Erfindung sind nun zwei in Achsrichtung bewegliche Wandteile 7, 8 vorgesehen, die den Raum 9, 10 im Arbeitsreich der Strömung begrenzen. Da für eine solche Gegenlauf turbine die Kontinuität der Oberflächen gewahrt werden muß, ist für die Wandteile 7, 8 ein mit Anschlägen versehenes Doppelkugellager 11 vorgesehen, das auch durch eine beliebige andere geeignete Vorrichtung ersetzt sein kann, welche eine Axialverschiebung dieser Wandteile gegeneinander verhindert. Zylindrische Trennwände 12, 13 begrenzen die Totzonen 14, 15 und bewirken, daß dort in denen keinerlei Wirbel gebildet werden können. Für das Gebiet des größten Querschnitts sind Gehäuse und beweglicher Wandteil 8 in strichpunktierten Linien angegeben. In der hohlen Turbinenwelle 16 ist eine Welle 17 axial verschiebbar gelagert, über die die Steuerung der beweglichen Wandteile erfolgen kann.

Es ergibt sich, daß mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung das Treibmittel vollkommen gesperrt und damit die Turbine stillgesetzt werden kann, wobei vorzugsweise eine ausdehnbare Dichtung 18 Verwendung finden kann, deren röhrenförmigem Innenraum ein Druckmittel zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei die Schaufeln 1 und 2 frei tragend an den beweglichen Wandteilen 21, 22 befestigt sind und mehr oder weniger tief in entsprechende Aussparungen der gegenüberliegenden Wandungen eindringen können.

Die in der Wand 23 vorgesehenen, für die Leitschaufeln 2 bestimmten Aussparungen bestehen aus einzelnen Zellen 24, während der Wandteil 25 einen ringförmigen Kanal 26 zur Lagerung eines Drehkranzes 27 in Wälzlagern 28 besitzt. In dem Kranz 27 sind den Radschaufeln 1 entsprechende Zellen 29 vorgesehen.

Der Drehkranz 27 hat kein anderes Moment als das durch verschiedene Reibungskräfte hervorgerufene zu übertragen und wird durch die sich leicht in die Zellen 29 fügenden Schaufeln 1 mitgenommen. Zur Schonung der Schaufeln 1 sind beispielsweise aus Gummi bestehende Einlagen 30 vorgesehen; auch können entsprechende Einlagen 31 in den Zellen 24 zur Dämpfung etwaiger Schwingungen der Leitschaufeln 2 angebracht werden.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 ist die Anordnung üblicher Regelorgane für den Einlaufquerschnitt des Rades überflüssig.

Weiterhin könnten z. B. die Schaufeln auch frei tragend abwechselnd an beiden Wandungen zwischen der festen Wand und dem beweglichen Wandteil befestigt sein, wodurch sich wiederum eine Beschaufelung variablen Querschnitts ergäbe.

Diese Anordnung würde dann auch die Verwendung von Schaufeln gestatten, welche nicht wie nach den Ausführungs-beispielen der Fig. 1 und 2 unverwunden und konstanten Profils, sondern verwunden oder verjüngt sind.

Selbstverständlich können die hier beschriebenen Maßnahmen für Turbomaschinen beliebiger Art, also für Dampf-, Luft-, Gas- oder Wasserturbinen wieauch für Pumpen, Kompressoren und Ventilatoren sowie für hydrodynamische Drehmomentwandler verwendet werden.

Claims (5)

PatentanspruchE:

1. Einrichtung zur Regelung wesentlich radial durchströmter Turbomaschinen mittels axial verschiebbarer Wand der Strömungswege, wobei die Wand aus zwei konzentrischen Teilen besteht, von welchen der die Laufradkanäle begrenzende Teil umläuft und der die Leitradwege begrenzende Teil nicht umläuft und welche so verschoben werden, daß sie miteinander fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandteile (7 und 8, 21 und 22) für ihre axialverschiebung miteinander gekoppelt sind und sich an die entsprechenden, nicht der Verschiebung unterworfenen Wände durch Übergangsflächen anschließen, die die Kontinuität in der Führung des strömenden Mittels in sämtlichen Regelstellungen sicherstellen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung der Wandteile durch ein Axialkugellager geschieht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager am äußeren Ende zweier zylindrischen Flansche (12, 13) angebracht ist, deren je einer mit jedem der verschiebbaren Wandteile (8, 7) starr verbunden ist und die dichtend durch diejenige Stirnwand (3, 5) der Maschine hindurchragen, welche sich, vom Strömungskanal gesehen, jenseits der verschiebbaren Wand befindet.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager auf der Welle der Maschine angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Strömungswege begrenzenden anderen Gehäusestirnwand (6) eine elastische Dichtung (18) angeordnet ist, gegen die die verschiebbare Wand angelegt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 364 732; französische Patentschriften Nr. 587 131, 657 574, 813, 710 215, 732 607;

britische Patentschrift Nr. 305 214.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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