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Kühlturbine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufbereitung
der Ansaugluft für Flugzeugmotoren unter ähnlichen Bledingungen, wie sie in der
Höhe herrschen, und betrifft die von solchen insbesondere als transportables Vorsatzgerät
ausgebildeten Einrichtungen benutzte Kühlturbiree.
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Die Betriebsbedingungen, unter welchen eine solche Kühlturbine arbeitet,
bringen es mit sich, daß die Turbine in einem sehr großen Bereich geregelt werden
muß. Es ist bekannt) die Beaufschlagung der Kühlturbine durch Abschalten eines Teils
derEinstromdüsen mittels eines zur Welle normal stehenden Düsenabschaltringes zu
regeln, durch dessen Verstellung die D uslenkanäle mehr oder weniger abgedeckt werden.
Eine solche Ausgestaltung zugibt aber große Radabmessungen, da aus baulichen Gründen
im Höchstfalle nur etwa die Hälfte der Läuferschaufeln für die wirksame Beaufschlagung
ausgenutzt werden kann.
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Es ist ferner bekannt, die Einströmdüsen auf dem Um£ang eines zur
Turbinenwelle konaxialen Zylinders anzuordnen und das Regelorgan als zylindrischen
Drehschierber auszubilden. Auch dieser Einrichtung haftet der bereits gieschilderte
Nachteil an, da es lediglich gelingt, etwa die Hälfte der auf dem Kreise angeordneten
Einströmdüse im Maximalfall zur Wirksamkeit zu bringen.
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Zur Verringerung des Durchmessers ist es ferner bekannt, den zylindrischen
Steuerschieber in zwei oder mehrere Drehschieber, die neben, einander geordnet sind,
zu unterteilen.
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Es wird auf diese Weise zwar der Durchmesser verkleinert und eine
für stationäre Anlagen zweifellos wertvolle linear verlanfende Mengencharakteristik
in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Absperrschiebers erzielt.
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Der Nachteil einer solchen Einrxchtung für transportable Prüfanlagen,
welche direkt an den Ansaugstutzen der zu prüfenden Brennkraftmaschine angeschlossen
werden, liegt aher darin, daß die Baulänge zu groß und damit das Aggregat zu schwer
wird.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß zur
Regelung der Beaufschlagung der Kühlturbine imTurbinlengehäuse, und zwar auf der
Eintrittsseite desselben, ein um die Gehäuseachse schwenkbar gelagerter und nach
der Art eines Schxvenkflügels ausgebildeter, gasdicht geführter Absperrschieber
und eine quer zum Einströmdüsenkranz von der Gehäutsewand zur Gehäusemitte hin sich
erstreckende Trennwand vorgesehen sind, derart, daß je nach der Schwenklage des
Absperrschiebers eine größere oder kleinere Anzahl von Einströmdüsen vom Treibmittelstrom
abgesperrt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung der Einrichtung zur regelbaren Änderung
der Beaufscblagung ist es möglich, nahezu die gesamte Fläche der mit Einströmdüsen
besetzbaren Kreisringfläche für die wirksame Beaufschlagung der Läuferschaufeln
auszunutzen, so daß bedeutend kleinere Abmessungen des Windrades erzielt werden
können.
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Im Dampfturbinenbau sind zwar Schaltvorrichtungen für in zwei oder
mehrere Gruppen unterteilte Düsen bekannt, bei denen Schaltglieder, z. B. Hähne,
unmittelbar in dem ringförmigen Dampfkanal, aus dem der Dampf nach den Düsen hin
aus tritt, angeordnet sind. Mit solchen Vorrichtungen kann zwar eine größere oder
kleinere Anzahl von Düsen zum Betrieb herangezogen oder abgeschaltet werden. Es
ist jedoch hier nur eine Grobregelung möglich entsprechend einer beschränkten kleinen
Anzahl von Einstellungsmöglichkeiten. Die Anwendung solcher bekannter Schaltvorrichtungen
ist daher für Einrichtungen, um die es sich hier handelt, nicht möglich, da diese
eine sehr feine Regelung erfordern.
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In stationären Anlagen erübrigt sich meist die Anordnung eines Diffusors
hinter der Küblturbine, weil die aufbereitete Luft in meist sehr langen Rohrleitungen
zu dem Verbrauchsort, dem eigentlichen Prüfstand, geleitet werden muß. Anders liegen
die Verhältnisse bei dem hier in Frage stehenden transportablen Vorsatzgerät, bei
dem sich lange Rohrleitungen zwischen Kühlturbine und Ansaugstutzen der zu prüfenden
Maschine von selbst verbieten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß der auf der Kühlturbinenaustrittsseite liegende und an die Laufradschaufeln
sich anschließende Diffusor mit gerader Achse durch feststehende, in radialer Richtung
sich erstreckende Trennwände in eine Anzahl von einzelnen Kanälen in der Weise unterteilt
ist, daß bei jedem Querschnitt durch den Diffusor normal zur Achse die einzelnen
Querschnitte der Kanäle untereinander gleich sind, so daß nur der Teil des gesamten
Diffusorquerschnittes für die Abführung der aus der Beschaufelung der Kühlturbine
austretenden Luft wirksam ist, welcher den vom Regelschieber jeweils freigegebenen
und vom Treibmittel durchströmten Einströmdüsen entspricht. Es wird auf diese Weise
bei nur teilweiser Beaufschlagung der Turbine eine Verteilung der austretenden Luft
über den ganzen Diffusor und damit eine unbeherrschbare Strömung in diesem sowie
ein unkontrollierbarer Zustand der austretenden Luft vermieden und gleichzeitig
die Möglichkeit geschaffen, das zwischen Kühlturbinenaustritt und Ansaugstutzen
des Prüflings angeordnete Rohrstück außerordentlich kurz zu halten.
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Ein weiterer Vorteil dieser Möglichkeit liegt darin, daß der zum Kaltfahren
der Anlage unbedingt notwendige und während des Betriebes auch bei bester Isolierung
der Leitung zwischen Kühlturbine und Prüfling nicht zu vermeidende Verlust an Energie
so weit herabgesetzt wird, daß für viele Versuche das zur Verfügung stehende Gefälle
ohne vorherige Kompression der Betriebsluft ausreicht, was eine weitere Verbilligung
des Vorsatzgerätes mit sich bringt.
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Es ist nicht in jedem Betrieb eine sationäre Anlage zur Aufbereitung
der Ansaugluft für Flugzeugmotoren vorhanden, und senn sie vorhanden ist, so o verliert
dadurch das durch die Erfindung ermöglichte transportable Vorsatzgerät. durchaus
nicht an BedFeutung, da es eine ganze Reihe von Untersuchungen gibt, beispielsweise
Ladeuntersuchungen, bei welchen man die stationäre Anlage nicht anfahren will, weil
ihr Betrieb zu teuer wäre und der Aufwand in keinem wirtschaftlich tragbaren Verhältnis
zum zur Prüfung stehenden Problem stehen würde, oder auch, weil man nicht warten
will, bis die zur Zeit vielleicht mit einem Dauerversuch belegten stationären Anlagen
frei geworden sind. Für die Durchführung solcher Versuche ist das den Gegenstand
der Erfindung bildende Vorsatzgerät außerordlentlich wertvoll, weil es rasch an
den Prüfling angeschlossen werden kann und weil sein Betrieb keine weiteren Unkosten
verursacht, da der Prüfling selbst die zu seinem Betrieb notwendige Energie aufbringt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Es zeigt Abb. I einen Mittellängsschnitt des Erfindungsgegenstandes
nach Linie 1-1 der Abb. 2,
Abb.2 einen Querschnitt nach Linie II-II
der Abb. I, Abb. 3 eine Stirnansicht der Diffusorseite in der Richtung des Pfeiles
der Abb. I.
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Gemäß Abb. I und 2 ist die Welle I des Windrades 3 in einem hohlzylindrischen
Teil 2 gelagert, welcher am Windradgehäuse 4 festgelegt ist. Das Gehäuse 4 ist mit
einem Lufteintrittsstutzen 5 versehen, und es steht über einen Kranz von Einströmdüsen
6 mit der Beschaufelung 7 des Laufrades 3 in Verbindung. Im Gehäuse 4 ist ferner
lein schwenkbarer Flügelschieber 16 angeordnet, der mit seiner Nabe 16a auf dem
feststehenden T'eä 2 gelagert ist und der sich gasdicht an die Innenwandung des
Gehäusles 4 anlegt. Vom Schieber 16 und leiner quer zum Einströmdüsenkranz von der
Gehäusewandung nach der Gehäusemitte hin sich erstreckSenden, feststehenden Trennwand
8 wird ein Raum g abgegrenzt, dem leine größere oder kleinere Anzahl von Einströmdüsen
6 angehören und der von dem übrigen mit dem Lufteintrittsstutzen 5 in Verbindung
stehenden Raum 10 abgetrennt ist. Auf diese Weise sind nur die dem Raum 10 angehörenden
Einströmdüsen 6, nicht aber die dem vom Treibmittelzustrom abgegrenzten Raum 9 angehörenden
Düsen für den Durchtritt der Luft und damit für diese aufschlagung der Läuferschaufeln
7 wirksam.
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In dem an die Beschaufelung 7 des Turbinenläufers 3 anschließenden
Teil des Turbinengehäuses 4 ist der Diffusor 11 tintergebracht. Dieser ist durch
feststehende, vorzugsweise in radialer Richtung sich erstrekkende Trennwände 17
in leine Anzahl Kanäle 12 unterteilt (vgl. Abb. 3), derart, daß für die Abführung
der aus der Läuferbeschaufelung 7 austretenden Luft immer nur ein den jeweils offenen
Einströmdüsen entsprechender Teilraum des Diffusors zur Verfügung steht. Auf diese
Weise wird erreicht, daß die Strömung der abziehenden Luft nicht in dem gesamten
Diffusor verwirbeln kann und dadurch unbeherrschbar wird, sondern daß diese Strömung
ordnungsgemäß geführt werden kann.
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PATENTNSPRÜCHE: 1. Kühlturbein für eine insbesondere als transportables
Vorstzgerät ausgebildete Einrichtung zur Aufbereitung der Ansaugluft für Flugzeugmotoren
unter ähnlichen Bedingungen, wie sie in der Höhe herrschen, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Regelung der Beaufschlagung der Kühlturbine im Turbinengehäuse (4), und
zwar auf der Eintrittsseite desselben, lein um die Gehäuseachse schwenkbar gelagerter
und nach der Art leine Schwenkflügels ausgebildeter, gasdicht geführter Absperrschieber
(16) und eine quer zum Einströmdüsenkranz von der Gehäusewand zur Gehäusemitte hin
sich erstrekkende Trennwand (8) vorgesehen sind, derart, daß je nach der Schwenklage
des Absperrschiebers (16) eine größere oder kleinere Anzahl von Einströmdüsen (6)
vom Treibmittelstrom abgesperrt ist.