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Entlastungsvorrichtung an Turbomaschinen. Die Entlastungsvorrichtungen
an Turbomaschinen, beispielsweise umlaufenden Pumpen, entsprechend Abb. i besitzen
im allgemeinen einen Entlastungsraum i zwischen einem Teil 2 des um die Achse x,
y drehbaren Läufers und dem festen Gehäuse 3, das den Läufer umschließt. Dieser
Entlastungsraum i steht einerseits durch einen Zulaßspalt 4 mit der Druckseite der
Pumpe unter dem erhöhten Druck p1 und anderseits durch einen Auslaßspalt 5 mit der
saugenden Seite der Pumpe unter dem Niederdruck ps in Verbindung. Es entsteht infolgedessen
eine dauernde Str<iinung des Druckmittels auf der Bahn :I-1-5, und es herrscht
in dem Entlastungsraum i ein zwischen p1 und pg liegender Zwischendruck p=.
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Es ist verständlich, daß, wenn der Läufer sich in Achsrichtung nach
dem Pfeil 6 verschiebt, sieh die Längen der Spalte 4 und 5 verändern, desgleichen
die durch diese Spalte dem Durchtritt des Druckmittels entgegengesetzten Widerstände;
hieraus ergeben sich Druckschwankungen des Druckes p', die den achsialen Verschiebungen
des Läufers entgegenwirken und infolgedessen die Stabilität der Entlastung des Läufers
sichern.
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Die Spalte 4 und 5 werden von Drehflächen mit der Achse r, y gebildet;
beispielsweise wird der Spalt 5 von zwei Kegelflächen und 8 begrenzt, die an den
Rändern 9 und io des Gehäuses und des Läufers ausgebildet sind und einander in der
normalen Entlastungsstellung des Läufers um ein gewisses Maß überdecken.
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1'ss ist vorteilhaft, die Ränder 9 und to tum ein erhebliches 1laß
über die sie tragenden Flächen i i und 12 vorspringen zu lassen, derart, daß in
der normalen Entlastungsstellung des Täufers die Flächen 7 und 8 'sich um
ein erhebliches Maß überdecken, so daß die beiden Ränder 9 und io bis zu einem gewissen
Maß an der Führung des Läufers bei seinen achsialen Verschiebungen teilnehmen. Anderseits
ist es vorteilhaft, daß die steuernden Kanten 13 und i:i der Ränder 9 und io einander
bereits nach einer geringen achsialen Verschiebung des Läufers in Richtung des Pfeiles
6 überlaufen. In -diesem Fall verändert sich der Druck p= des Entlastungsrauirnes
i zunächst allmählich und stetig abnehmend', solange die Achsialverschiebung des
Läufers geringer ist als d. Wird dann die Verschiebung in übermäßiger @Veise weiter
fortgesetzt, fällt der Druck p2 plötzlich auf seinen niedrigsten Wert p3, 'sobald,
die Kanten 13, 1.I einander überlaufen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine besondere Entlastungsvorrichtung
für Turbomaschinen, durch welche die oben aufgezeigten beiden sich scheinbar ausschließenden
Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden. Im wesentlichen kennzeichnet sich der Erfindungsgegenstand
durch Einschnitte, Nuten, Bohrungen o. dgl., die stellenweise in dem einen oder
anderen der beiden Ränder angebracht sind und die in ihrer Gesamtheit die Spalte
der Entlastungskammern begrenzen, wobei diese :Aussparungen in die den Spalt -begrenzenden
Flächen des Randes so einmünden, daß man den beiden Spaltbegrenzungsflächen eine
große Überdeckung in der normalen Entlastungsstellung des Läufers geben und gleichzeitig
ein gegenseitiges Überlaufen der beider. steuernden Kanten nach geringen Verschiebungen
des Läufers in Achsrichtung erzielen kann.
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Einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt: es zeigen Abli.2 die eine .'Nusführungsforrn
im radialen
Schnitt in der normalen Entlastungsstellung, Abb.3 einen Schnitt nach III-III der
Abb.2. Abb.4 die gleiche Anordnung in öffnungsstellung, Abb. 5 und 6 eine andere
Ausführungsform in normaler Entlastungsstellung und mit überlaufenen Steuerkanten.
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Bei der Entlastungsvorrichtung nach Abb. 2 bis 4. besitzt der Rand
9 des Läufers 3 in Abständen radial eingeschnittene Nuten 16. Info'gedessen fließt
das Druckmittel unter dem Druck p= aus dem Entlastungsraum i durch die Nuten 16,
,gelangt zwischen die beiden Zylinderflächen 7 und 8, die den Auslaßspalt 5 bilden,
und fließt der Niederdruckzone p3 zu. Die Länge des Auslaßspaltes 5 wird also durch
.den Abstand d zwischen der Kante ii des Randes io und der Kante i8 der Nuten 16
begrenzt.
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In der normalen Entlastungsstelfung des Läufers 2 überdecken sich
die beiden Ränder 9 und io um das erhebliche Maß L in Richtung parallel zur Achse
x, y (Abt. 2,). Info'gedessen wird der Läufer durch die gemeinsame Wirkung
der benachbarten Flächen 7 und 8 der beiden Ränder 9 und io sicher geführt, wenn
der Läufer sich parallel der Achse x, y
in Richtung des Pfeiles 6 beispielsweise
verschiebt. Während dieser Verschiebung verringert sich die Länge des Spaltes 5
und infolgedessen sein Spaltwiderstand nach und nach, gleichzeitig auch der Druckp=
des Entlastungsraumes. Nachdem der Läufer sich um den Abstand d in Richtung des
Pfeiles 6 aus der normalen Entlastungsstellung achsial verschoben hat, überläuft
die Kante 14 des Läufers 2 die Kante 18 der Nuten 16 (Abt. 4). derart, daß der Widerstand
des Spaltes 5 praktisch auf Null fällt und' der Druck p2 des Entlastungsraumes auf
den Mindestwert p3 gelangt. Der durch den Entlastungsraum i auf den Läufer 2 in
Richtung des Pfeiles 6 ausgeübte Gegendruck nimmt also seinen Geringstwert an, wodurch
der Läufer 2 in Richtung entgegen diesem Pfeil zurückgeführt wird.
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Es ergibt sich hieraus, daß man einerseits dem Abstand L einen erheblichen
Wert geben kann, um eine wirksame Führung des Läufer bei seinen achsialen, Verschiebungen
zu erzielen, während man anderseits dem Abstand d so geringe Werte geben kann wie
gewünscht, derart, daß das Überlaufen der Kanten und die Herstellung des Druckminimums
p3 in dein Entlastungsraum i bei sehr geringen achsialen Verschiebungen des Läufers
erzielt werden kann. Es -,werden also hierdurch die beiden einander scheinbar widersprechenden
oben aufgestellten Bedingungen erfüllt. Der neuen ,Einrichtung lassen sich verschiedene
Ausfüh-,rungs,formen geben; z. B. kann man, statt in ,die Ränder 9 und io durch
ihre Kanten gehende Nuten 16 einzuschneiden, in Richtung .des Strömens Kanäle 2o
im Innern der Ränder anbringen (Abb.5 und 6). Schließlich könnte man die Aussparungen
statt in dem einen der beiden Ränder auch in beiden an--ordnen. Z. B. sind bei der
Ausführungsform nach Abb. 5 und 6 Kanäle 2o in dem Rand 9 des Gehäuses 3 und Kanäle
2i in dem Rand io des Läufers 2 angeordnet. Bei dieser Anordnung haben die führenden
Flächen 7 und 8 die Länge L, gemessen zwischen ihren freien Kanten 13 und 14.
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Der Abstand der Steuerkanten 22 und 23 der Kanäle 2o und 21, d. ,h.
der Abstand, den der Läufer bei seiner Verschiebung in der Pfeilrichtung durchlaufen
muß, bis die plötzliche Entlastung eintritt, ist d. Die Zusammenwirkung von Aussparungen
sowohl am Rand 9 wie am Rand io ermöglicht es, den Wert d sehr gering zu halten,
ohne zu tiefe Einschnitte in den Rändern 9 und io anbringen zu müssen und unter
Aufrechterhaltung eines hohen Wertes für den. AbstandL.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Spalt am Auslaß des Entlastungsraumes
i zugrun-de gelegt worden; die gleiche Einrichtung kann am Einlaßspalt angeordnet
werden.