DE69004533T2

DE69004533T2 - Einstellbarer radialer Düsenring für Turbinen.

Info

Publication number: DE69004533T2
Application number: DE90309843T
Authority: DE
Inventors: Robert R Kimberlin
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1989-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-09-08
Also published as: DE69004533D1; DK170998B1; SE9002859D0; DK213890A; AU6223090A; JPH03172503A; CA2024786C; SE470067B; KR0160131B1; CA2024786A1; EP0416948A1; AU624530B2; JP3091763B2; KR910006598A; SE9002859L; EP0416948B1; US5102296A; DK213890D0

Description

Diese Erfindung betrifft Fluidturbinen und im einzelnen (a) Düsen der Turbinen und (b) ein Verfahren zur Veränderung der Leistung solcher Düsen.
Fluidturbinen, z.B. Druckluftturbinen werden für verschiedene Leistungsanforderungen ausgelegt. Ein Weg, den unterschiedlichen Leistungsanforderungen zu entsprechen, ist dadurch gegeben, daß man Düsen mit unterschiedlichen Zahlen von Leitschaufeln versieht. Das heißt, daß eine Düse bei vorgegebenen Anforderungen mit einer Anzahl X von Leitschaufeln für maximale Leistung, mit einer Anzahl X/2 für halbe Leistung und mit einer Anzahl X/4 für eine Viertelleistung gefertigt werden kann.
Ein Düsen-Ring, der am Einlaß einen Drosselring aufweist, der während des Betriebes eingestellt werden kann, ist aus der DE-C-154 817 bekannt.
Es war lange eine Düse gesucht, die für jeden möglichen Leistungsbedarf paßte. Dadurch wird die Notwendigkeit, eine Menge verschieden mit Leitschaufeln bestückter Düsen zu fertigen und auf Lager zu halten, beseitigt.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Turbinendüse vorgesehen, die einen Träger mit einer Umfangsfläche aufweist, die im wesentlichen kreisförmig ist; die eine Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand stehenden Leitschaufeln hat, welche Führungs- und Hinterkanten aufweisen, die auf dem Träger benachbart zu der Umfangsfläche und eine Vielzahl von Dusendurchgängen bildend angeordnet sind; und die durch Mittel gekennzeichnet ist, welche als Abschnitte der Umfangsfläche des Trägers ausgebildet sind, welche einteilig mit den Führungskanten aufeinander folgender Leitschaufeln gestaltet sind, um ein Strömen von Fluid durch die Düsendurchgänge zu verhindern.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steigern der Leistung einer Turbinendüse vorgesehen, welches die Schritte enthält, eine Turbinendüse vorzusehen, die einen Träger mit einer Umfangsfläche aufweist, die im wesentlichen kreisförmig ist, die eine Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand stehenden Leitschaufeln aufweist, welche Führungs- und Hinterkanten aufweisen, die auf dem Träger an der Umfangsfläche angeordnet sind und benachbart zu der Umfangsfläche eine Vielzahl von Düsendurchgängen bilden, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch eine Umfangswand, die einteilig mit den Führungskanten der Leitschaufeln gestaltet ist, um ein Strömen von Fluid durch die Düsendurchgänge zu verhindern, und durch Entfernen von Abschnitten der Wand, um den Durchfluß des Fluids durch aufeinanderfolgende Düsendurchgänge zu erlauben.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann, wird diese beispielhaft anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt eine perspektivische explosionsmäßig dargestellte Ansicht eines Teils einer Druckluftturbine, und
Figur 2 zeigt eine vertikale Darstellung der in Figur 1 gezeigten Düse.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfaßt eine Endplatte 10 einer Druckluftturbine einen Träger 12, der zwei Gruppen 14 und 16 von Leitschaufeln 18 trägt. Die Leitschaufeln 18 erstrecken sich vom Träger 12 aus in einer normalen Stellung hierzu. Eine Rotorwellendichtung 20 befindet sich in der zentralen Ausnehmung 22 im Träger 12, und ein mit Leitschaufeln versehener Rotor 24 ist in die Dichtung eingesetzt. Gegen die Endplatte 10 ist eine O-Ringdichtung 26 eingesetzt, und ein Abstandhalter 28 für eine entsprechende Gegenendplatte (nicht gezeigt) - von dem nur ein Bruchstück gezeigt ist - ist zwischen der Endplatte 10 und der entsprechenden Gegenplatte angeordnet.
Der Träger 12 trägt, wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen, einen vollständigen Satz von Leitschaufeln 18. Dementsprechend ist der mit Träger und Leitschaufeln versehene Düsenring 30 mit Leitschaufeln für volle Leistung versehen. Jedoch sind zwei Wände 32 und 34 mit der Umfangsfläche des Düsenrings 30 in nächster Nähe zu Gruppen 38 und 40 der Leitschaufeln 18 verbunden. Die Wände 32 und 34, die Bögen gleicher Länge beschreiben, verhindern eine Strömung von Fluid durch die Gruppen von Leitschaufeln 38 und 40. Die Bogenlängen der Wände 32 und 34 werden durch Entfernen von Teilen der den Träger 12 vollständig umschreibenden Gußwand gebildet.
Wie gezeigt, umfassen die Wände 32 und 34, deren Höhe von dem Träger 12 aus im wesentlichen der Höhe der Leitschaufeln 18 entspricht (wie man aus Figur 1 entnehmen kann), jede ungefähr neunzig Grad eines Kreisbogens. Die Düse 30 kann somit nur etwa die Hälfte ihrer vollen Leistung bringen.
Entsprechend dem vorliegenden Verfahren wird das vollständige Entfernen der Wände eine Düse 30 für volle Leistung liefern. Alternativ wird das Entfernen der Hälften jeder der Wände 32 und 34 - und zwar der komplementären Hälften - eine Düse mit ungefähr drei Viertel ihrer Leistungsfähigkeit ergeben.
Entsprechend dieser Lehre ist es nun nicht mehr notwendig, Düsen mit unterschiedlichen Beschaufelungen zu konstruieren und zu fertigen. Es können voll mit Leitschaufeln bestückte Düsen geformt werden mit Wänden wie die Wände 32 und 34, welche je nach Belieben die Hälfte, drei Viertel, ein Viertel, etc. der Leitschaufeln 18 umschreiben. Durch den Umfang des Entfernens der Wände - soweit bis die gewünschte Leistungsstufe des Düsenrings erreicht ist - kann dann, sogar bis zur vollständigen Entfernung der Wände, eine große Anzahl von Leistungsstufen erzeugt werden.

Claims

1. Turbinendüse (30), die einen Träger (12) mit einer Umfangsfläche aufweist, die im wesentlichen kreisförmig ist, wobei der Träger eine Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand stehenden Leitschaufeln (18) aufweist, welche Führungs- und Hinterkanten aufweisen, die auf dem Träger benachbart zu der Umfangsfläche und eine Vielzahl von Düsendurchgängen bildend angeordnet sind; und die durch Mittel (32, 34) gekennzeichnet ist, welche als Abschnitte der Umfangsfläche des Trägers (12) ausgebildet sind, welche einteilig mit den Führungskanten aufeinanderfolgender Leitschaufeln gestaltet sind, um ein Strömen von Fluid durch die Düsendurchgänge zu verhindern.

2. Turbinendüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, welche den Durchfluß des Fluids verhindern, eine Vielzahl von Wänden (32, 34) aufweisen.

3. Turbinendüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (32, 34) ein Paar sich auf dem Träger (12) gegenüberstehender Wände darstellen.

4. Turbinendüse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, welche den Durchfluß des Fluids verhindern, einteilig an der Umfangsfläche angeformt sind.

5. Turbinenduse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, welche den Durchfluß des Fluids verhindern, nicht weniger als ungefähr die Hälfte der Leitschaufeln (18) umschreiben.

6. Turbinendüse nach einem der vorstehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (18) sich normal zu dem Träger (12) in eine vorgegebene Höhe erstrecken und daß die den Durchfluß des Fluids verhindernden Mittel (32, 34) sich auch normal zu dem Träger (12) in die im wesentlichen gleiche Höhe erstrecken.

7. Verfahren zum Steigern der Leistung einer Turbinendüse, welches die Schritte enthält, eine Turbinenduse (30) vorzusehen, die einen Träger (12) mit einer Umfangsfläche aufweist, die im wesentlichen kreisförmig ist, wobei der Träger eine Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand stehenden Leitschaufeln (18) aufweist, welche Führungs- und Hinterkanten aufweisen, die auf dem Träger an der Umfangsfläche angeordnet sind und eine Vielzahl von Düsendurchgängen benachbart zu der Umfangsfläche bilden, gekennzeichnet durch eine Umfangswand (32, 34), welche mit den Führungskanten der Leitschaufeln einteilig gestaltet ist, um ein Strömen von Fluid durch die Düsendurchgänge zu verhindern, und durch Entfernen von Abschnitten der Wand, um den Durchfluß von Fluid durch aufeinanderfolgende Düsendurchgänge zu erlauben.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand zwei Wandabschnitte auf sich diametral gegenüberliegenden Seiten des Trägers (12) umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Verfahrensschritt des Entfernens der Wand dadurch gekennzeichnet ist, daß Abschnitte der Wände (32, 34) entfernt werden, bis der Durchfluß des Fluids durch die Düsendurchgänge, welche durch annähernd die Hälfte der Mehrzahl der Leitschaufeln (18) definiert sind, möglich ist.