CH366694A - Strömungsmaschine - Google Patents

Description

Strtimungsmasehine

Die vorliegende Erfindung betrsfft eine Strô mungsmaschine, die zwischen dem Statorgehâuse und dem Rotor eine Druckkamme.r aufweist, die mit einem unter Druck stehenden Medium gespeist wird.

Bel schnell rotierenden Maschinen, wie beispiels weise Sbrdmungsmaschinen, darf zwischen den rotie renden und stationâren Teilen nur e.in minimales Spiel vorhanden sein, wobei beide ferner gut gegen einandier abgedchtet sein müssen, wenn keine Ver luste auftreten sollen und der Wirkungsgrad so gut wie môglich sein soll. Die Abdichtungen., welche ins besondere an den üuBers:ten Teilen der rotierenden Organe erforderlich sind, sind groBen Zentrifugal krâften ausgesetzt, die dsrekt mit dem Abstand von der Rotationsachse zunchmen. Es wurden vsele Dich tungsanord'nungen für diese Anwendungen vor geschlabgen, die auch bei einer Reihe von Maschinen befriedigend arbeiten. Viele von diesen Dichtungs konstruktionen erfüllen ihre Funktion jedoch nicht mehr, wenn die Rotationsgeschwindigkeit und somnt auch die Zentrifugalkraft an dem rotierenden Organ zunimmt, d'a sise dann einer augerord'entlich hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Um diese Konstruktionen diesen Beanspruchungen an zupassen, ist es erforderlich,, die verwendeten Teile stürker auszuführen, wodurch jedoch weiteres Gewicht entsteht, was insbesondere dort unerwünscht ist, wo Gewicht eingespart werden muB, wie beispielsweise bel Flugzeugmotoren.

Es ist ein Zweck d;er vorliegenden Erfindung, eine Abdichtung für den genannten Zweck zu schaf fen, bei wclcher die Zentrifugalkriifte - wie noch auszuführen sein wird - weitgehend ausgeglichen werden kônnen.

Die Strümungsmaschine gemül3 der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, da13 die Druckkammer durch ein am Rotor befestigtes Bauclement nach innen be-

grenzt ist, welches Element sich nach aul3en bis. in die unmittelbare Nâhe des Stators erstreckt und dort offen ist, und dadurch, daB in der Druckkammer ein so ho @er Druck aufrechterhalten wird, da13 ein Teil der an dem Rotor angreifenden Zentrifugalkrâfte aus geglichen wird.

In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch cinen Teil einer Turbomaschine, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil einer Turbine oder einer Kompressionsmaschine, Fig. 3 Bine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungs'beis.pieles der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Gehâuse einer Turbine oder eines Kompressors bezeichnet, bei welcher die vorliegende Erfindung Anwendung finden kann. Das Gehâuse 10 besitzt eine ringfôrmige Ausbuchtung 11, in die sich wenigstens ein Teil des âuBeren Randes des Rotors erstreckt. Wenng.eich diese ringfôrmige Ausbuchtung dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, daB sic weder in dieser Form noch überhaupt vor gesehen sein mu13; die dargestellte nngfôrmige Aus buchtung ist lediglich vorzugsweise vorhanden.

Mit dem stationâren Teil steht ein nuit 12 be Deichneter Rotor in Wirkungszusammenh ang, welcher aus einem scheibenfôrmigen Tell 13 besteht, der mit einer Welle 14 zur gemeinsamen Rotation mit dieser verbunden ist. Normalerweise findet die Erfindung bei schnell rotierenden Rotoren 12 Anwendung, wenn@gleich dies nicht erforderlich ist. Derartige schnelle Rotationen treten bei den rotierenden Orga nen von beispielsweise Gasturbinen-Triebwerken auf. Infolge der schnellen Rotation sied die Umfangs zonen der rotierenden Organe 12 groBen Zentr.fu galkrâften ausges.etzt. Um d-iesen Kriiften eine kom-

pensierende Kraft entgegenzusetzen, ist am âuBeren Umfang des rotierenden Organs 12 ein U-fdrmiges, radial offenes Metallblech 15 vorgeséhen, das Bine Druckkammer 19 begrenzt. Im axialen Abstand vom Metallbl.ech 15 sind weitere Bleche 16 am Rotor befestigt, so da13 seitlich von der Druckkammer wei tere Râume entstehen. Die die Kammer bzw. Râume begrenzenden Telle 15 und 16 erstrecken sich in die Ausbuchtung 11 und bis in die Niihe der âu13eren Innenwand, wenngleich zwischen beiden noch ein gewisses Spiel verbleiben mu13. Um die auftretenden Krâfte klein zu halten - was anschlicBend noch mehr ira einzelnen erlâutert werden soli - sied die Meball bleche sehr leicht und dünn, sic sind beispielsweise auf den scheibenfürmigen Rotor 13 aufgeschweft. Der axiale Abstand der Telle 15 und 16 auf dem Rotor hângt von der auszugleichenden Zentrifugal kraft am Umfang des Rotors 12 ab.

Zum Ausgleich der Zentrifugalkraft des rotie renden Telles 12 wird über Bine Leitung 17, die in der Mitte der Ausbuchtung 10 endet, ein unter Druck stehendes Medium zugeführt. Die Leitung 17 wird von Biner Quelle 18 Bines unter Druck stehen den Mediums gespeist; bel einem Gasturbinenbrieb werk z. B. von dem Axialkompressor. Die Leitung 17 kann jedoch auch mit Auspuffgas gespeist werden.

Nachfolgend soll die Arbeitsweise der beschrie benen Anordnung anhand der Zeichnung nâher er lâutert werden. Durch die Zuführungsleitung 17 wird ein unter hohem Druck stehendes Medium, wie bei spielsweise Luft, in die Druckkammer 19 eingeführt. Je nach dem Druck des Mediums und der Umfangs flâche der Druckkammer und der sich seitlich an schliel3enden Kammern wird dadurch Bine Kraft auf den Rotorumfang ausgeübt, die der bel der Drehung entstehenden Zentrifugalkraft entgegenwirkt. Auf die sem Wege wird ferner Bine sehr wirksame Abdich tung geschaffen, welche verhindert, daf3 Medium von der einen Seite der Rotorscheibe 12 auf deren andere Seite gelangt. Wenn weiterhin Luft mit hinreichend hohem Druck zugeführt wird@, kann die Kammer 19 so sehr mit Druck beaufschlagt werden, daB ein Luftlager entsteht, das das normale Lager zur Lagerung der Welle 14 entlastet bzw. überflüssig macht.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bel einem Turbinen- bzw. Kompressorrotor. Gleiche Telle sind dabei mit gleichem Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. In diesem Fall ist d'as rotierende Organ 12 der Rotor Bines Kompressors oder Biner Turbine. Die Schaufeln 20 tragen die Telle 15 und 16 an dem âugersten Umfangsteil, ühnlich wie einen üuBeren Ring. Es ist ohne weiteres zu ersehen., da13 die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels mit der anhand von Fig. 1 erlâuterten Arbeitsweise identisch ist.

Bci dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Druckkammer 19 zellenfdrmig oder wabenfürmig untertelt, wie dies bel 21 gezeigt ist. Es künnen ver- schiedene Formen Anwendung ìnden, um solche unterteil.te Kammern 19 zu erhalten. Es ist ohne weiteres einzusehen, da13 auch noch zusützliche seit- liche Kammern, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, angewen- det werden kônnen. Die Zellenkonstruktion der Fig. 3 kann in gleicher Weisc mit den rotierenden Organen verbunden sein, beispielsweise der Scheibe 13, wie dies oben beschrieben wurde.

Die vorliegende Erfindung gestattet somit die Herstellung Biner relativ einfachen Dichtungsanord- nung aus leichtem und dünnem Blechmaterial oh;ne den Nachteil von den sonst auftretenden, zerstdren- den Zentrifugalkrâften in Kauf nehmen zu müssen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Strdmungsmaschine mit Biner Druckkammer zwi schen dem Statorgehâuse und dem Rotor, welche Druckkammer mit einem unter Druck stehenden Me dium .gespeist wird, d@adurch gekennzeichnet, da13 die Druckkammer durch ein am Rotor befestigtes Bauelement nach innen begrenzt ist, welches Ele ment 000,sich nach aul3en bis in die unmittelbare Nâhe des Stators erstreckt und dort offen ist, und dadurch, da13 in der Druckkammer ein so hoher Druck aufrechterhalten wird, da13 ein Tell der an dem Rotor angreifenden Zentrifugalkrüfte ausgegl.i chen wird.