DE69304434T2 - Pneumatische Turbine mit einem Teilchenabscheider - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine pneumatische Turbine mit einem Turbinenrad mit einer sich über den Umfang erstreckenden Reihe von Flügeln und einem Statorgehäuse mit einer oder mehreren Düsen, um treibende Luft mit hoher Geschwindigkeit auf die Flügel zu lenken und das Turbinenrad anzutreiben, und mit einem Luftauslaß, der sich in der axialen Richtung im wesentlichen gegenüber der Düse bzw. den Düsen und in Strömungsrichtung hinter dem Turbinenrad befindet. Solch eine Turbine ist z. B. in der US-A-4,236,868 beschrieben.
• Ein mit Turbinen dieses Typs verbundenes Problem ist der mechanische Verschleiß der Flügel durch harte Partikel, die zwischen der Innenwand des Statorgehäuses und den Flügeln hin und her prallen, ohne die letzteren passieren und den Auslaß erreichen zu können. Dies ist ein Problem vor allem bei kleineren Turbinen, bei denen verhältnismäßig weiche Materialien für das Turbinenrad und die Flügel benutzt werden, z. B. Aluminiumlegierungen oder Kunststoffe. Infolge einer sehr hohen Umfangsgeschwindigkeit verursachen Partikel, die eventuell während des Betriebs durch den Lufteinlaß in die Turbine gelangt oder bei der Montage der Turbine in diese mit "eingebaut" worden sind, sehr schnelle Deformationen der Flügel. Das Ergebnis ist ein verschlechterter Wirkungsgrad der Turbine und eine verkürzte Lebensdauer.
• Dieses Problem wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.
• Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße pneumatische Turbine darstellt.
• Die Zeichnungsfigur zeigt eine pneumatisch betriebene Turbine mit einem Gehäuse 10, das mit einer Anzahl Luftdüsen 11, einem mit einer sich über den Umfang erstreckenden Reihe von Flügeln 14 ausgebildeten Turbinenrad 13 und einem Luftauslaß 15 versehen ist. Die in Strömungsrichtung vorderen Enden der Luftdüsen 11 stehen mit einem Drucklufteinlaßkanal 12 im Gehäuse 10 in Verbindung, um treibende Luft zugeführt zu bekommen und mit hoher Geschwindigkeit auf die Turbinenf lügel 14 zu lenken und dadurch das Turbinenrad 13 zu drehen. Der Luftstrom durch die Turbine während des Betriebs ist durch die strichpunktierte Linie 16 dargestellt.
• Das Turbinenrad 13 läuft zwischen zwei parallelen Wänden 17, 18 in dem Gehäuse 10, durch die sich die Luftdüsen 11 bzw. der Auslaßkanal 15 erstrecken. In der Gehäusewand 17, die die Luftdüsen 11 enthält, befindet sich ein Partikelauslaßkanal 20. Letzterer ist begrenzt durch eine oder mehrere Wandungen 21, 22, von denen die eine 21 einer Richtung zugewandt ist, die der durch den Pfeil 23 angegebenen Bewegungsrichtung der Turbinenflügel 14 im wesentlichen entgegengerichtet ist. Diese Wandung 21 ist mit Bezug auf die Rotationsebene des Turbinenrads um einen Winkel von 90º oder mehr geneigt.
• Der Zweck des Partikelauslaßkanals 20 besteht darin, Partikeln, die eventuell in die Turbine geraten sind, den Austritt zu ermöglichen, bevor sie Verschleiß oder Beschädigungen der Turbinenradflügel 14 verursacht haben. Hierfür ist es wichtig, daß der Neigungswinkel der Wandung 21 groß genug ist, um zu verhindern, daß solche Partikel auf die Turbinenradflügel 14 zurückgeworfen werden und die Turbine nicht wie vorgesehen verlassen. Wie durch die gestrichelte Linie 24 dargestellt, trifft ein durch die Düsen 11 in die Turbine eintretendes Partikel 25 abwechselnd auf die Flügel 14 und die Gehäuse- und Düsenoberflächen, bis es den Auslaßkanal 20 erreicht. Dann tritt das Partikel 25 in den Auslaßkanal 20 ein, trifft auf die geneigte Wandung 21 und setzt seinen Weg aus der Turbine heraus fort.
• Vorzugsweise ist der Neigungswinkel der Wandung 21 des Auslaßkanals größer als 90º, um eine wirksame Abfuhr der schädlichen Partikel zu gewährleisten.
• In der Zeichnungsfigur ist der Auslaßkanal 20 nahe den Luftdüsen 11 dargestellt. Die Lage des Auslaßkanals 20 ist jedoch nicht kritisch. Partikel, die sich nur über einen Teil einer Umdrehung zusammen mit den Turbinenrad 13 bewegen, haben, unabhängig davon, ob der Drehwinkel 20 oder 120º beträgt, keinen schädlichen Einfluß auf die Flügel 14. Wichtig ist, daß solche Partikel die Flügel 14 nicht während Tausenden von Umdrehungen wie dagegengestrahlt abtragen.
• Es sollte auch bemerkt werden, daß die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt ist, bei dem ein einziger Partikelauslaßkanal verwendet wird. Im Gegenteil, es kann sogar wünschenswert sein, mehr als einen solchen Kanal zu haben, um die Abfuhr der Partikel aus der Turbine zu erleichtern.

Claims (2)

1. Pneumatische Turbine mit einem Turbinenrad (13) mit einer sich über den Umfang erstreckenden Reihe von Flügeln (14) und einem Statorgehäuse (10) mit einer ersten Wand (17) und einer zweiten Wand (18), die zueinander parallel sind und das Turbinenrad (13) umgeben, einer oder mehreren Düsen (11) in der ersten Wand (17), um treibende Luft auf die Flügel zu lenken und das Turbinenrad (13) anzutreiben, einem Luftauslaß (15), der sich in der zweiten Wand (18) in der axialen Richtung des Turbinenrades (13) im wesentlichen gegenüber der Düse bzw. den Düsen (11) befindet, und wenigstens einem im Statorgehäuse (10) vorgesehenen Partikelauslaßkanal (20), dadurch gekennzeichnet, daß der Partikelauslaßkanal (20) in der ersten Wand (17) angeordnet ist und eine Wandung (21) aufweist, die einer anderen Richtung zugewandt ist als der Bewegungsrichtung der Flügel (14) und mit der Rotationsebene des Turbinenrads (13) einen Winkel (α) von wenigstens 90º bildet.

2. Pneumatische Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (21) einer Richtung zugewandt ist, die der Bewegungsrichtung der Flügel (14) im wesentlichen entgegengerichtet ist.