DE3715225A1 - Entspannungsturbine - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine zur Erzielung tiefer Temperaturen dienende Entspannungsturbine, die vorzugs­ weise für kryogene Anlagen mit geringen Kälteleistungen bestimmt ist.

Derartige bekannte Expansionsturbinen weisen einen Leit­ körper auf, an dem Verteilschaufeln und Leitschaufeln an­ gebracht sind und der sowohl mit einem Leitkörper als auch mit dem Boden des Tieftemperaturteiles der Entspannungs­ turbine fest verlötet ist. Der Nachteil dieser Ausführung beruht darin, daß die Kanäle zwischen den Leitkörperschau­ feln nach Legen der Lötnaht nicht kontrolliert werden konnten, und zwar vor allem ob das Lötmaterial nicht in die Kanäle geflossen ist oder ob die Kanaloberfläche nicht anders beeinträchtigt ist. Da das Gas in den Kanälen mit hoher Geschwindigkeit und bei sehr tiefen Temperaturen strömt, müssen die Kanäle hochpoliert sein und bei Ver­ dacht einer Verstopfung durch Fremdstoffe oder einer Ober­ flächenbeschädigung nach längerem Betrieb inspiziert wer­ den können. Diese Möglichkeit ist bei bekannten Ausführun­ gen nicht gegeben. Außerdem ist der mit dem Leitkörper verbundene Boden des Tieftemperaturteiles am Lagerteil durch eine tragende dünnwandige Hülse befestigt, die mit Isolierteilen ausgefüllt ist, deren Trennflächen quer zur Wellenachse verlaufen. In dieser Trennfläche der Isolie­ rung kommt es oft zur Gasumwälzung und damit zu Wärme­ verlusten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entspannungs- bzw. Expansionsturbine für Kälteanlagen zu schaffen, die bei verringerten Wärmeverlusten eine genaue Überwachung der Strömungskanäle und eine vereinfachte Montage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich der Leitkörper an eine Platte anlehnt, an der ein die Verteilschaufel- und Leitschaufelkanäle des Leitkörpers einschließender Mantel abnehmbar befestigt ist, wobei die Lage des Leitkörpers und des Mantels an der Platte durch Sicherungselemente bestimmt wird und Leitkörper und Mantel an den Kontaktflächen mit der Platte abgedichtet sind. Die Platte ist am Lagerteil mit einer tragenden dünnwandigen Hülse befestigt, deren Innenraum mit zwei Isolierblöcken ausgefüllt ist, wobei die Trennfläche dieser Blöcke zylindrisch verläuft und einen gleichen oder größeren Durchmesser als Laufrad hat.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Kon­ trolle der Durchströmungsfreiheit der Leitkörperkanäle möglich wird und der Tieftemperaturteil mit dem Leitkörper und dem Mantel vom Außenraum und vom Lagerteil wirksam isoliert sind. Die Anordnung der Isolierung mit der zylindrischen Trennfläche vermeidet die durch radiale Gasumwälzung in der Verbindung der Isolierblöcke verur­ sachten Mängel und erleichtert die Montage der Ent­ spannungsturbine in den Tieftemperaturenteil. Da die Baulänge des Leitkörpers und des Mantels gleich sind, entsteht keine durch Temperaturausdehnung bedingte Ver­ schiebung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben, in der eine Expansionsturbine im Axialschnitt dargestellt ist.

Der Tieftemperaturteil enthält ein auf Gaslagern 18 im Lagerteil 17 der Turbine auf einer Welle 19 befestigtes Laufrad 1 der Entspannungsturbine, an dessen Zentralteil ein im Zentralteil eines Leitkörpers 3 ausgeführter Diffusor 20 anschließt. An der Oberfläche des Leitkörpers 3 sind radiale Verteilschaufeln 2 und an seiner Außen­ fläche axiale Leitschaufeln 4 ausgefräst. Die Leit­ schaufeln 2 und 4 sind von einem Mantel 7 umgeben, der durch Schrauben 15 mit einer Bodenplatte 14 verbunden ist. Die Lage des Mantels 7 gegenüber der Bodenplatte 14 ist durch einen Zentrierring 9 und die Lage des Leitkörpers 3 gegen die Bodenplatte 14 durch einen weiteren Zentrierring 10 gesichert. Der Leitkörper 3 und der Mantel 7 sind zur Bodenplatte 14 durch Dichtungsringe 8 abgedichtet. In der Bodenplatte 14 sind ein achsparalleles Einlaßrohr 5 und das zentrale Auslaßrohr 6 eingebettet, das an den Diffusor 20 anschließt. Die Bodenplatte 14 mit dem Leitkörper ist durch eine Traghülse 11 mit dem Lagerteil 17 der Entspan­ nungsturbine verbunden. Der Innenraum der Traghülse 11 ist mit Isolierblöcken 12 und 13 ausgefüllt. Die Trennfläche 21 zwischen diesen Blöcken ist zylindrisch und ihr Durch­ messer ist gleich oder größer als der Durchmesser des Laufrades 1. Zwischen dem Leitkörper 3 und dem Mantel 7 ist ein Gaszulaufraum ausgebildet, wobei zum Abfangen von Verunreinigungen und zur gleichmäßigen Gasverteilung in diesen Raum ein Sieb 16 eingebaut ist.

Das Arbeitsgas wird durch das Rohr 5 zugeführt, es strömt durch das Sieb 16, durch die Leitschaufeln 4 und weiter durch den zwischen dem Leitkörper 3 und dem Mantel 7 gebildeten Kanal zu den Verteilschaufeln des Leitkörpers und weiter ins Laufrad 1, nach dessen Durchströmung es in den Diffusor 20 gelangt. Das entspannte Gas tritt durch das in der Platte 14 eingebettete Auslaufrohr 6 heraus.

Nach Lösen der Schrauben 15 und Abnehmen des Mantels 7 können die Verteilschaufeln 2 des Leitkörpers und auch die Leitschaufeln kontrolliert werden.

Claims (2)

1. Entspannungsturbine für insbesondere Kälteanlagen mit einem auf einer Welle befestigten Laufrad, einem Tieftemperaturteil und mit einem Leitkörper, an dem Leitschaufeln und Verteilschaufeln vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Leitkörper (3) an eine Platte (14) an­ lehnt, an der ein Mantel (7) demontierbar befestigt ist, der die Kanäle der Verteilschaufeln (2) des Leit­ körpers und der Leitschaufeln (4) umschließt, wobei die Lage des Leitkörpers (3) und des Mantels (7) an der Platte (14) durch Sicherungselemente (9, 10) bestimmt wird und der Leitkörper (3) und der Mantel (7) an den Berührungsflächen mit der Platte (14) abgedichtet sind.

2. Entspannungsturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (14) mit dem Lagerteil (17) durch eine tragende dünnwandige Hülse (11) verbunden ist und der Innenraum der Hülse mit zwei Isolierblöcken (12, 13) ausgefüllt ist, deren Trennfläche (31) zylindrisch ge­ formt ist und einen gleichen oder größeren Durchmesser als der Durchmesser des Laufrades (1) hat.