DE1115268B - Einstufige Radial-Stroemungsmaschine mit fliegend gelagertem Laufrad und mit Spiralgehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine einstufige Radial-Strömungsmaschine mit fliegend gelagertem Laufrad und mit einem Spiralgehäuse, das keine Leitschaufeln enthält und das in achsnormaler, der Laufrad-Drehebene naher Ebene in zwei Teile geteilt ist, deren einer die Spirale und den Anschlußstutzen und deren anderer die Lagerung und Dichtung des Laufrades enthält.

Bei bekannten Maschinen jener Art, Gebläsen mit Austrittsleitschaufeln, müssen je nach der Laufradbreite die Gehäuseteile, zumindest einer von ihnen, an der Teilfugenfläche abgedreht werden; dies soll, weil es schwierig und teuer ist, die Erfindung vermeiden. Bei einer anderen bekannten Maschine jener Art, einer Pumpe ohne Leitschaufeln, wird zwischen den beiden Gehäuseteilen eine mehr oder weniger starke Zwischenlage angeordnet, die der Breite des jeweils zu verwendenden, auswechselbaren Laufrades Rechnung trägt. Auch das ist umständlich und soll durch die Erfindung vermieden werden.

Die Erfindung betrifft nur Maschinen ohne Leitschaufeln.

Sie besteht darin, daß zwischen den beiden Gehäuseteilen ein austauschbarer Ring befestigt ist, der die eine Stirnwand der Spirale bildet und so profiliert ist, daß diese Stirnwand beim Laufrad mit diesem fluchtet, radial nach außen hin aber so verläuft, daß der Spiralenquerschnitt den jeweils nach der Durchsatzmenge oder Leistung gewünschten Flächeninhalt hat.

Dabei kann der austauschbare Ring als Rotationskörper gestaltet sein, so daß die Querschnittszunahme der Spirale allein durch den ersterwähnten Gehäuseteil festgelegt ist.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, daß die Oberfläche des austauschbaren Ringes schraubenförmig verwunden ist, so daß die Querschnittszunahme der Spirale auch durch die Form dieses Ringes bestimmt wird.

Die Befestigung und Abdichtung des Ringes geschieht am besten dadurch, daß der Ring an seinem Außenumfang zwischen den beiden Gehäuseteilen eingespannt ist und an seinem Innenumfang federnd in einer Nut der Nabe des die Laufradlagerung und -dichtung enthaltenden Gehäuseteils anliegt.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Turbinengehäuse nach der Erfindung und in

Fig. 2 die Anwendung einer anders geformten Abschlußwand.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Turbinenlaufrad 10 mit seiner Welle 11 im Lager 12 eines Gehäuses 13 Einstufige Radial-Strömungsmaschine

mit fliegend gelagertem Laufrad

und mit Spiralgehäuse

Anmelder:

The Garrett Corporation,
LoI Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Juli 1958

Hans EgIi, Santa Monica, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

fliegend gelagert. Dieses Gehäuse trägt an einer Abschlußwand 14 eine Dichtung 20 für die Rückseite des Laufrades und einen Flansch 15, der vom Hauptteil des Turbinengehäuses mit mehreren Stegen 16 getragen wird.

Das Laufrad befindet sich in einem Einlaßgehäuse 22 mit Flansch 42, der am Hauptgehäuse 13 mit Schrauben 43 und Muttern 44 befestigt ist.

Im Einlaßgehäuse 22 bilden die Innenwand 26 und die Außenwand 25 mit der Stirnwand 30 eine Spiralkammer 21, die links durch eine besondere, entfernbare Wand 40 vervollständigt wird. Mit 23 ist die Auslaßöffnung bezeichnet, die mit dem Auslaß 24 des Laufrades 10 fluchtet. Der tangential gerichtete Einlaß der Spiralkammer ist nicht näher dargestellt.

Der Auslaß 23 ist auf der Seite des Laufrades mit einem Wulst 31 versehen, der der Kontur der Laufradschaufeln entspricht und für glatte Strömungswege sorgt.

Die Abschlußwand 40 besteht aus dünnem Blech und besitzt im wesentlichen Ringform; ihre Außenkante 41 ist zwischen den Oberflächen des Einlaßgehäuses 22 und des Flansches 15 des Haupt-Turbinengehäuses festgeklemmt. Die flache radial gerichtete Oberfläche 45 der Abschlußwand ist leicht konisch gestaltet, wie Fig. 1 zeigt, um einen glatten Strömungsweg für die Gase zum Turbineneinlaß hin

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zu schaffen. Dicht am Umfang des Turbinenrades ist die Abschlußwand mit einem kurzen, axial gerichteten Abschnitt 46 versehen, der die Verbindung mit einem weiteren radialen Abschnitt 50 herstellt. Am radialen Abschnitt 50 sitzt ein kurzes konisches Stück, das in einer Innenkante 51 endet. Diese Innenkante 51 greift in eine von mehreren V-förmigen Nuten ein, die in einem Teil der Abschlußwand 14 des Turbinengehäuses vorgesehen sind. Auf Grund ihrer Elastizität kann die Abschlußwand 40 zusammen mit dem kurzen axialen Abschnitt 46 und dem kurzen radialen Abschnitt 50 über die V-förmigen Nuten 52 schnappen und wird dort durch die Elastizität ihres Werkstoffes festgehalten.

In Fig. 2 ist dieselbe Turbinen- und Gehäuse-Ausbildung wie in Fig. 1 gezeigt, die aber mit einer anders geformten Abschlußwand 60 versehen ist. Diese ist so gestaltet, daß sich ein kleinerer Querschnitt für die spiralförmige Kammer 21 und damit auch eine kleinere Förderleitung der Turbine ergibt. Die Abschlußwand 60 ist mit einem kurzen radialen Flansch 61 versehen, der zwischen das Spiralgehäuse 22 und den Flansch 15 geklemmt wird. An ihn schließt sich ein kurzer axialer Abschnitt 62 an, der nach rechts vorsteht und in eine konische, im wesentlichen radial gerichtete Wand 63 übergeht. Es ist zu beachten, daß diese radiale Wand 63 den Querschnitt der spiraligen Kammer 21 gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 verkleinert. An die radiale Wand 63 schließt sich ein kurzer axialer Abschnitt 64 an, dessen Innenkante in der inneren kreisförmigen Kante 65 endet. Diese wird in den V-förmigen Nuten 52 auf die gleiche Weise gehalten, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 oben geschildert wurde.

Gemäß der Erfindung ergibt sich ein Turbinengehäuse mit einer spiralförmigen Kammer von veränderlichem Querschnitt von einfacher und billiger Konstruktion. Zum Verändern des Querschnitts ist es lediglich erforderlich, eine neue Abschlußwand einzusetzen, die leicht aus Blech hergestellt werden kann. Die Erfindung vermeidet die Notwendigkeit, völlig unterschiedliche spiralförmige Gehäuse 22 zu verwenden, die bei den bisher bekannten Bauarten mit Düsen ohne Schaufehl vorlag. Außerdem gibt die Erfindung einen Weg an, wie man den Strömungswinkel des der Turbine von der spiraligen Kammer 21 zugeführten Gases zwischen Vollast und Leerlauf verändern kann; sie bietet also ein Äquivalent für eine Düsenbauart mit veränderlichem Querschnitt ohne die bei solchen Konstruktionen üblichen Komplikationen.

Mittels der beschriebenen Anordnung kann eine geeignet geformte Abschlußwand in sehr vorteilhafter Weise dazu dienen, der Turbine die gewünschten Arbeitscharakteristiken zu geben. In der Praxis zeigte sich, daß die Anpassung der Turbine an eine gegebene Kraftmaschinenanlage eine genaue Einstellung der Durchströmung der Turbine erfordert, und Flächenänderungen der Spirale von 5% und weniger können in einem speziellen Falle von merklichem Einfluß auf den Wirkungsgrad sein.

Die Verwendung einer abnehmbaren Abschlußwand ermöglicht es daher, auch kleinere Aufträge auf vielleicht nur wenige Turbinen zu übernehmen, da man ein Grundgehäuse verwendet, daß in einem ganzen Bereich von Betriebsbedingungen benutzt werden kann. Die Abschlußwände können sehr einfach etwa mittels einer hydraulischen Presse hergestellt werden.

ίο Die genaue Form der Abschlußwand kann je nach dem gewünschten Ergebnis verändert werden. Diese Wand kann insbesondere auch eine ungleichmäßige Spiralgestalt, etwa in Form einer schraubenförmig verwundenen Fläche, besitzen, um für jeden Punkt des Umfangs der Spiralkammer das richtige Durchflußverhältnis für den gewünschten Gas-Eintrittswinkel zu erzeugen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einstufige Radial-Strömungsmaschine mit fliegend gelagertem Laufrad und mit einem Spiralgehäuse, das keine Leitschaufeln enthält und das in achsnormaler, der Laufrad-Drehebene naher Ebene in zwei Teile geteilt ist, deren einer die Spirale und den Anschlußstutzen und deren anderer die Lagerung und Dichtung des Laufrades enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Gehäuseteilen ein austauschbarer Ring (40 in Fig. 1, 60 in Fig. 2) befestigt ist, der die eine Stirnwand der Spirale (21) bildet und so profiliert ist, daß diese Stirnwand beim Laufrad (10) mit diesem fluchtet, radial nach außen hin aber so verläuft, daß der Spiralenquerschnitt den jeweils nach der Durchsatzmenge oder Leistung gewünschten Flächeninhalt hat.

2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der austauschbare Ring (40, 60) als Rotationskörper gestaltet ist, so daß die Querschnittszunahme der Spirale (21) allein durch den ersterwähnten Gehäuseteil (22) festgelegt ist.

3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des austauschbaren Ringes (40, 60) schraubenförmig verwunden ist, so daß die Querschnittszunahme der Spirale (21) auch durch die Form dieses Ringes (40, 60) bestimmt wird.

4. Strömungsmaschine nach einem der voraufgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (40, 60) an seinem Außenumfang zwischen den beiden Gehäuseteilen (13, 22) eingespannt ist und an seinem Innenumfang federnd in einer Nut (52) der Nabe des die Laufradlagerung (12) und -dichtung (20) enthaltenden Gehäuseteils (13) anliegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 151165, 883 033;
schweizerische Patentschrift Nr. 331 941.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen