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Turbinengehäuse Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse für einläufige
Zentripetalgasturbinen, dem das Treibmittel durch voneinander getrennte Leitungen
zugeführt wird und in dem das Treibmittel dem Leitschaufelapparat durch Teilkanäle
zugeführt wird.
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Bei einem derartigen Gasaintrittsgehäuse für Zentripetalgasturbinen
bekannter Bauart sind sämtliche "Peilkanäle spiralförmig ausgebildet und bis zu
dem gemeinsamen Leitschaufelapparat nebeneinander oder übereinander angeordnet.
Es ist auch bekannt, Teilkanäle in einer Normalebene zur Drehachse des Laufrades
anzuordnen.
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Der Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß das Turbinengehäuse
im Verhältnis zur Leistung der Turbine große Abmessungen und ein großes Gewicht
erhält.
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Zweck der Erfindung ist es, diesen Nachteil der bekannten Bauart zu
beseitigen, und sie erreicht dies dadurch, daß von dem durch die Teilkanäle strömenden
Treibgas nur der größte Teil in der Drehrichtung des Laufrades und ein kleinerer
Teil in der zur Drehrichtung des Laufrades entgegengesetzten Strömungsrichtung dem
Leitschaufelapparat zugeleitet wird, dessen Leitschaufeln alle gleiche Ein- und
gleiche Austrittswinkel aufweisen, und dadurch, daß der dem Leitschaufelapparat
in entgegengesetzter StrÖmungsrichtung zuströmende Treibgasteil vor dem Leitapparat
mittels außerhalb von ihm angeordneten Umlenkschaufeln mindestens annähernd tangential
in die Richtung der Leitschaufeln umgelenkt wird.
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Unter Beibehaltung der Anordnung der Teilkanäle in einer Normalebene
zur Drehachse, zeitigt die Ausbildung eines Turbinengehäuses gemäß der Erfindung
kleine Abmessungen und ein kleines Gewicht desselben, und auch die Herstellungskosten
fallen kleiner aus.
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Beider beispielsweisen Verwendung,des Turbinengehäuses für Abgasturbinen
für den Antrieb des Aufladegebläses aufgeladener Motoren ist die erfindungsgemäße
Bauart besonders vorteilhaft. Bei Fahrzeugen mit aufgeladenen Motoren wird nämlich
der Zusaminenbau des Turboladers mit dem Motor stark erleichtert.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen, auf eine Mindestzahl reduzierten
Umlenkschaufeln hat den weiteren Vorteil, daß der Leitschaufeliapparat in bekannter
Weise einheitlich für verschiedene Turbinen ausgebildet werden kann, und daß der
Reibungsweg des Treibmittels gegenüber dem Reibungsweg bekannter Ausführungen kürzer
ausfällt.
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Man kann an :dem Turbinengehäuse für verschiedene Zuströmrichtungen
der Treibgaszuleitungen in die Teilkanäle mindestens zwei Anschlußflansche vorsehen,
die in einem Winkel zueinander gestellt sind. Ferner ist es möglich, am Turbinengehäuse
die Mitten der einzelnen Anschlußstellen parallel zur Achse der Turbine anzuordnen
und die Ausbildung so zu treffen, daß die Teilkanäle im Turbinengehäuse in der Mittelebene
des Leitapparates auf den Umfang verteilt- .ausmünden.
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Die Umlenkschaufeln können in :der Strömungsrichtung an die Leitschaufel
unmittelbar anschließen. Dabei ist es zweckmäßig, -die Umlenkschaufeln mit von der
Eintrittsstelle der Treibgasleitung größer werdendem Abstand länger auszubilden.
Diese Ausbildung kann so sein, ,daß die radial äußeren Enden der Umlenksehaufeln
auf einer zum Umfang,des Leitapparates -divergierenden Spirale liegen, wie es in
der Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist.
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Im nachfolgenden sind Ausführungsbeispiele mit den angeführten und
weiteren Merkmalen an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig.1 einen Normalschnitt
einer Radialturbine nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2, 2 a und gib Axialschnitte
bei verschiedenen Befestigungsarten der Umlenkschaufeln für einen Teilschnitt einer
Radialturbine nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 einen der Fig.2 entsprechenden
Normalschnitt mit drei Abgasrohranschlüssen bei einer zweiten Ausführungsform der
Umlenkschaufeln, Fig.4 einen der Fig:3 entsprechenden Normalschnitt mit vier Abgasrohranschlüssen
bei einer dritten Ausführungsform der Umlenkschaufeln,
' Fig.-5
eine Sicht agf die. vier Abgasrohranschlüsse der Ausführung nach der -Fig. 4; '
Fig. 6 eine Ausführung mit zwei Anschlußflanschen, :die im Winkel zueinander gestellt
sind, und die Fig. 7 und 8 eine Ausflihrung mit- zwei Anschlußflanschen, .die für-
je .zweit in axialer Richtung nebenei nanderliegende Trebgaszuleitungen ausgebildet
sind.
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In der Fig. 1 ist eine Ausführung :dargestellt, die den Vorraum zum
Leitschäufel,äppmat in zwei Teilkanäle 4 und 5 unterteilt:'. Jeder Teilkanal ist
mit einer Treibgasleitung verigrnden. Die Mitten -der Leitungsanschlüsse liegen
irr "einer zur Laufradachse senkrechten Ebene. Der Leitschaufelapparat 6 ist mit
den Leitschaufeln 8 versehen. Der Teilkanal 4 ist so ausgebildet, daß die Strömungsrichtung
mindestens eines Teils der in- ihm zum Leitschaufelapparat strömenden Treibgase
entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Laufrades ist. In dem Teilkanals strömt
:dagegen die gesamte Traibgasmenge :dem Leitschaufelapparat 6 in der Drehrichtung
des Laufrades und damit in der Richtung :der Leitschaufeln. Der Leitschaufelapparat
hat gleich geformte Leitschaufeln mit gleichen Ein- und gleichen. Austrittswinkeln.
Die in dem Teilkanal 4 entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Laufrades zugeleitete
Treibgasmenge wird mittels Umlenkschaufeln 7 in die Drehrichtung -des Laufrades
umgelenkt und gelaugt damit in die Richtung der Leitschaufeln B. Die den Leitschaufeln
8 in dem Teilkanal 4 vorgeschaltetem Umlenkschaufeln 7 sind mit von der Eintrittsstelle
4er Treibgasleitung größer werdendem Abstand länger ausgeführt. Mit der strichpunktierten
Linie ist in (der Fing. 1 angedeutet, .daß :die Eintrittsenden der Umlenkschaufeln
7 auf einer zum Umfang des Leitapparates divergierenden Spirale liegen. Während
irr= dem Teilkanal 5 alle Gase in der Drehrichtung :des Lanfrades zugeleitet werden,
erfolgt also in dem Teilkanal 4 :die Zuleitung der Gase in beiden Drehrichtungen,
und von der gesamten zugeführten wird demnach der größte Teil unmittelbar in der
Drehrichtung des Laufrades und -ein kleiner Teil über Urnlenkschaufeln :den Leitschaufeln
8 in dieser Richtung zugeführt.
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In den Fig. 2, 2a und 2:b weist :das Turbinenlaufrad 1, das auf :der
Welle 2 -befestigt ist, vom Radkörper axial abstehende Schaufeln 3 auf. Die Umlenkschaufeln
sind mit 7 und .die Leitschaufeln mit 8 bezeichnet. In der Fig.2 sieht man, :daß
für die Schaufeln 7 ein Segmentring 7" vorgesehen eist, der mit einer Gehäusewand
vernietet ist. In der Fig.2a sind die Umlenkschaufeln 7 mit einer Gehäusewand oder
mit einer Teil!kanalsetenwand aus einem Stück hergestellt, und nach der Fig. 2b
sind die Schaufeln 7 mit beiden Gehäusewänden oder mit beiden Teilkanalseitenwänden
aus einem einzigen Stück hergestellt.
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In der Fig.3 ist eine Ausführung mit drei Teilkanälen 4 a,
5 ca und 5 b dargestellt. Jedem :derselben ist eine gleiche Anzahl Leitschaufeln
8 zugeordnet. Im Teilkana14a wird der größere Teil des Treibgases über Umlenkschaufeln
7a .dem Düsenring 6 in der-Drehrichtung zugeführt, während die Teilkanäle
5 ca und 5 b :das Treibgas unmittelbar dem Düsenring 6 in der Drehrichtung
zuleiten.
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Die Umlenkschaufeln 7a' im Teilkanal 4a sind hier in der Umfangsrichtung
versetzt zu den Leitschaufeln 6 und in der radialen Richtung :im Abstand außerhalb
von den Leitschaufeln 8 angeordnet und ihr Austritt ist gegen :den Leitapparat gerichtet.
Die Anzahl und Anordnung der Umlenkschaufeln7a ist von der Lage und Anzahl- der
ihr zugeordneten Leitschaufeln8 - unabhängig. Es kann auch nur ein Teil der Umlenkschaufeln
7a in der Umfangsrichtung versetzt zu den Leitschaufeln 6 angeordnet sein.
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In der Fi,g.4 ist eine Ausführung mit vier Teilkanälen 4 b, 5 c, 5
d und 5 e dargestellt. Die Umlenkschaufeln 7 b sind als unmittelbare Fortsetzung
der Leitschaufeln 8 an :diese direkt .anschließend oder mit denselben verbunden
ausgeführt. Die Teilkanäle 5 c, 5 d und 5 e sind ohne Umlenkschaufeln rausgeführt.
Der Teilkanal 5 e ist am längsten.
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In der Fi@g.5 ist in die Ansieht :des Anschlußflanschs aller Treibgasleitungen
an nie Teilkanäle dargestellt. Man sieht, daß alle Teilkanäle in einer senkrecht
Dur Laufradachse liegenden Ebene ,angeordnet sind.
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Die Fig.6 zeigt eine Ausbildung :des Turbinengehäuses mit zwei getrennten
Anschlußflanschen für die Treibgasleitungen an ihre Teilkanäle, :die in einem Winkel
zueinander gestellt sind. Die Todkanäle sind mit 4c, 5 f für den einen Anschlußflansch
und mit 5g, 5h für :den .andern Anschlußflansch bezeichnet, und :der gemeinsame
Leitapparat 6 hat Leitschaufeln B. Im kürzesten Teilkanal 4 c sind Umlenkschaufeln
7 b vorhanden, :die wie gezeichnet oder wie an Hand der vorstehend erwähnten Figuren
.beschrieben angeordnet und ausgebildet sind. Es ist ersichtlich, daß, wie bei den
vorstehend :beschriebenen Figuren, die Mitten der Teilkanäle in .einer Normalebene
zur Achse des Leitapparates angeordnet sind.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform :des Turbinengehäuses
für ebenfalls je zwei in einem Winkel zueinander gestellten Anschlußflanschen, bei
denen aber die Mitten der Anschlußstellen parallel zur Laufradachse nebeneinanderliegen.
Die Teilkanäle4d, 5i, 5k, 5m verlaufen so, daß sie :die Gase in :die Mittelebene
des gemeinsamen Leitapparates 6 mit den Leitschaufeln 8 überleiten. Die Umlenkschaufeln
7 sind an einem Segmentring 7' befestigt, wie er auch im Axialschnitt der Fig.2
dargestellt ist.
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Die Fig.8 ist eine Ansicht des in der Fig.7 im Querschnittdargestellten
Turbinengehäuses und zeigt den Verlauf der Teilkanäle 4 d, 5i, 5k,
5 m von :den Anschlußstellen bis in die Mittelebene des Leitapparates 6. Auch bei
dieser Ausführungsform können die Umlenkschaufeln nach .einer der vorstehend beschriebenen
Arten ausgebildet und angeordnet sein.
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Bei allen Ausführungsformen .sind die Teilkanalwände so ausgebildet,
daß .sie das Treibgas in die Richtung der Leitschaufeln lenken.