DE1264675B

DE1264675B - Device for adjusting the flow cross-sections of diffusers in a turbomachine

Info

Publication number: DE1264675B
Application number: DES91184A
Authority: DE
Inventors: Kurt Jassniker
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1964-05-11
Filing date: 1964-05-22
Publication date: 1968-03-28
Also published as: CH413202A; US3358965A; GB1029647A; NL121768C; NL6406514A

Abstract

1,029,647. Turbines; centrifugal compressors. SULZER BROS. Ltd. April 6, 1965 [May 11, 1964], No. 14585/65. Headings F1C and F1T. A radial flow compressor or turbine has a diffuser the axial spacing between the walls 1, 2 of which is adjustable, a ring of stator vanes 5 on wall 1 extending into an annular recess in wall 2, filling elements 6 in the recess shaped to correspond approximately to the flow passages 3 between the vanes and relative to which the vanes slide when the spacing between the walls is adjusted, and sealing members 9 of selflubricating plastic material, such as polytetrafluoroethylene, forming seals between the vanes 5 and the filling elements 6. The sealing members 9 are pressed against the vanes 5 by rubber members 13, members 9, 13 being retained in position by T-pieces 11. Sealing members 9 are also provided between vanes 5 and the outer periphery of the annular recess, Fig. 4 (not shown). Vanes 5 and elements 6 are attached to walls 1, 2 by screws 7, 8 respectively, wall 1 being fixed and wall 2 movable.

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

F04dF04d

Deutsche Kl.: 27 c-13/01German class: 27 c-13/01

Nummer: 1 264 675Number: 1 264 675

Aktenzeichen: S91184Ic/27cFile number: S91184Ic / 27c

Anmeldetag: 22. Mai 1964Filing date: May 22, 1964

Auslegetag: 28. März 1968Opening day: March 28, 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verstellen der Strömungsquerschnitte von Diffusoren bei einer Turbomaschine mit mindestens einem Leitschaufelkranz zwischen den in ihrem gegenseitigen Abstand verstellbaren Wänden eines Radialdiffusors. Sie wird bevorzugt bei Turbomaschinen in Kälteanlagen, in denen ein Kältemittel verdichtet und entspannt wird, angewandt.The invention relates to a device for adjusting the flow cross-sections of diffusers in a turbomachine with at least one guide vane ring between the in their mutual Distance adjustable walls of a radial diffuser. It is preferred for turbo machines in Refrigeration systems in which a refrigerant is compressed and expanded, used.

Bei Turbomaschinen der eingangs erwähnten bekannten Art, bei denen der Radialdiffusor mit Leitschaufeln versehen ist und bei denen der Strömungsquerschnitt des Difiusors durch Verschieben einer seiner Wände verändert werden kann, müssen sich bei der Relativverschiebung die beiden Diffusorwände gegeneinander in Ausnehmungen der einen Wand bewegen. Die Ausnehmungen müssen daher sowohl in ihrer gegenseitigen Lage als auch in ihrer Form den an der anderen Wand befestigten Leitschaufeln angepaßt sein. Diese Forderung bedingt einen erheblichen Fertigungsaufwand.In turbomachines of the known type mentioned at the outset, in which the radial diffuser has guide vanes is provided and in which the flow cross-section of the difiusor by moving a its walls can be changed, the two diffuser walls must be in the relative displacement move against each other in recesses in one wall. The recesses must therefore both in their mutual position as well as their shape adapted to the guide vanes attached to the other wall be. This requirement requires a considerable manufacturing effort.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, den Fertigungsaufwand für einen mit Leitschaufeln versehenen, in seinem Strömungsquerschnitt veränderlichen Diffusor einer Turbomaschine der eingangs erwähnten Art zu verringern, und besteht darin, daß eine Diffusorwand im Bereich des Leitschaufelkranzes eine kreisringförmige Vertiefung aufweist, in die bei Verstellung der Diffusorwände gegeneinander die Leitschaufeln einzudringen vermögen, deren Abstände dabei durch ihnen mindestens annähernd angepaßte, selbständige Bauteile bildende Füllstücke überbrückt sind. Vorteilhaft werden dabei die Füllstücke gegenüber den Leitschaufeln durch selbstschmierende Kunststoffdichtungen abgedichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die die Leitschaufeln tragende Diffusorwand feststehend und die die Füllstücke tragende Diffusorwand verschiebbar ausgebildet. Ferner ist es möglich, die kreisringförmige Vertiefung längs ihres äußeren Umfangs gegen die Leitschaufeln ebenfalls durch eine selbstschmierende Kunststoffdichtung abzudichten.The main object of the invention is to reduce the manufacturing costs for one with guide vanes provided, variable in its flow cross-section diffuser of a turbomachine of the initially to reduce mentioned type, and consists in the fact that a diffuser wall in the area of the guide vane ring has an annular recess into which, when the diffuser walls are adjusted relative to one another the guide vanes are able to penetrate, the distances of which are at least approximately adapted by them, independent components forming filler pieces are bridged. The filler pieces are advantageous here sealed against the guide vanes by self-lubricating plastic seals. at In a preferred embodiment of the invention, the diffuser wall carrying the guide vanes is stationary and the diffuser wall carrying the filler pieces is designed to be displaceable. It is also possible to use the circular recess along its outer circumference against the guide vanes also by a self-lubricating plastic seal.

Um eine gute Dichtwirkung zu erhalten, kann die Kunststoffdichtung durch elastische Zwischenelemente gegen die Leitschaufeln gepreßt sein. Eine Ausführungsform der Erfindung kann daher vorteilhafterweise so ausgeführt sein, daß die Kunststoffdichtungen an den Längsseiten der Füllstücke verlaufen und mit Hilfe von am strömungsrauniseitigen Ende der Füllstücke befestigten T-förmigen Haltestücken und mit Hilfe der elastischen Zwischenelemente gehalten sind.In order to obtain a good sealing effect, the plastic seal can be provided with elastic intermediate elements be pressed against the guide vanes. An embodiment of the invention can therefore be advantageous be designed so that the plastic seals run on the longitudinal sides of the filler pieces and with the help of T-shaped holding pieces attached to the end of the filler pieces on the flow side and are held with the aid of the elastic intermediate elements.

Um schließlich Störungen und Verluste in der Strö-Vorrichtung zum Verstellen der
Strömungsquerschnitte von Diffusoren
bei einer TurbomaschineFinally, to avoid disturbances and losses in the Strö device for adjusting the
Flow cross-sections of diffusers
with a turbo machine

Anmelder:Applicant:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,Sulzer Brothers Aktiengesellschaft,

Winterthur (Schweiz)Winterthur (Switzerland)

Vertreter;Representative;

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Marsch, patent attorney,

4000 Düsseldorf, Lindemannstr. 314000 Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Kurt Jassniker, Winterthur (Schweiz)Kurt Jassniker, Winterthur (Switzerland)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Schweiz vom 11. Mai 1964 (6088)Switzerland of May 11, 1964 (6088)

mung des die Turbomaschine durchsetzenden Mediums möglichst zu vermindern, ist es zweckmäßig, wenn die Kunststoff dichtungen, die elastischen Zwischenelemente und das T-förmige Haltestück jedes Füllstückes an der gegen den Strömungsraum gerichteten Seite eine glatte, ebene Fläche bilden, an deren Rand die Dichtkante verläuft.to reduce the flow of the medium passing through the turbo machine as much as possible, it is advisable to when the plastic seals, the elastic intermediate elements and the T-shaped retaining piece each filler piece on the side facing towards the flow space form a smooth, flat surface the edge of which runs the sealing edge.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung.Further features of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment in connection with the drawing.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt längs der Achse einer Turbomaschine einen Ausschnitt eines beschaufelten Radialdiffusors;F i g. 1 shows, in longitudinal section along the axis of a turbomachine, a detail of a bladed machine Radial diffuser;

F i g. 2 stellt den Schnitt I-I von F i g. 1 dar, während F i g. 2 represents the section I-I of FIG. 1 while

F i g. 3 und 4 Schnitte längs der Linien H-II bzw. III-III von F i g. 2 wiedergeben.F i g. 3 and 4 sections along the lines H-II and III-III of FIG. 2 play.

In allen Figuren sind nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile in stark schematisierter Form dargestellt.In all of the figures, only the parts necessary for understanding the invention are shown in a highly schematic manner Shape shown.

F i g. 1 zeigt die beiden kreisringförmigen Wände 1 und 2 eines Radialdiffusors einer nicht weiter dargestellten Turbomaschine. Nach innen schließt sich an diese Wände das ebenfalls nicht gezeigte Laufrad an, während der Radialdiffusor nach außen in die Spirale übergeht. Der zwischen den Wänden 1 und 2 gebildete Strömungsraum 3 ist in seinem Querschnitt veränderlich, wofür die eine Wand 2, die eine kreisringförmige Vertiefung 4 besitzt, in Achsrichtung der Maschine verschoben werden kann. Der Verschiebemechanismus für die Wand 2 kann in bekannter Weise ausgebildet sein und ist nicht ausdrücklich dargestellt. Die Wand 1, die die Leitschaufeln 5 trägt, ist dagegen nicht verschiebbar. Obwohl die Begrenzung des Strömungsraumes 3 in F i g. 1 parallel verlaufend darge-F i g. 1 shows the two annular walls 1 and 2 of a radial diffuser of a type not shown further Turbo engine. The impeller, also not shown, adjoins these walls towards the inside, while the radial diffuser merges outwards into the spiral. The one formed between walls 1 and 2 Flow space 3 is variable in its cross-section, for which one wall 2, the one circular ring-shaped Has recess 4, can be moved in the axial direction of the machine. The shift mechanism for the wall 2 can be designed in a known manner and is not expressly shown. The wall 1, which carries the guide vanes 5, is against it not movable. Although the limitation of the flow space 3 in FIG. 1 shown running parallel

809 520/554809 520/554

stellt ist, ist die Erfindung nicht auf einen Radialdiffusor mit parallelen Wänden beschränkt, sondern kann auch für Diflusoren verwendet werden, deren Strömungskanal sich z. B. nach außen konisch erweitert. *is, the invention is not limited to a radial diffuser with parallel walls, but can also be used for diffusers whose flow channel is z. B. widened conically to the outside. *

Bei der Relativbewegung der beiden Wände 1 und 2 gegeneinander tauchen die Leitschaufeln 5 in die Vertiefung 4 der Wand 2 mehr oder minder tief ein. Wie F i g. 2 zeigt, ist die Vertiefung 4 mit Füllstücken 6 versehen, die derart geformt und angeordnet sind, daß zwischen ihnen die Räume 4 a frei bleiben, in die dann die Schaufehl 5 eintauchen können. Die Schaufeln 5 an der Wand 1 und die Füllstücke 6 in den Vertiefungen 4 der Wand 2 sind jeweils durch Schrauben 7 und 8 gehalten. Zur besseren und genaueren Fixierung sind sie zusätzlich mit der jeweiligen Wand verstiftet.When the two walls 1 and 2 move relative to one another, the guide vanes 5 dip more or less deeply into the recess 4 of the wall 2. Like F i g. 2 shows, the recess 4 is provided with filler pieces 6, which are shaped and arranged in such a way that the spaces 4 a remain free between them, into which the blades 5 can then dip. The blades 5 on the wall 1 and the filler pieces 6 in the recesses 4 of the wall 2 are held by screws 7 and 8, respectively. For better and more precise fixation, they are also pinned to the respective wall.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, sind die Füllstücke 6 an die Leitschaufeln 5 — sowie nach F i g. 4 der äußere Rand der Vertiefung 4 ebenfalls an die Schaufehl 5—nur angenähert in Lage und Form angepaßt, so daß zwischen ihnen noch ein erhebliches Spiel vorhanden ist. Auf diese Weise kann der Fertigungsaufwand für das Einpassen der Schaufeln in die gegenüberliegende Diffusorwand, das bisher in den meisten Fällen individuell für jede Schaufel durch Nachbearbeitung von Hand erfolgen mußte, erheblich vermindert werden.As can be seen from Fig. 3, the filler pieces 6 to the guide vanes 5 - as well as according to FIG. 4 the outer edge of the recess 4 also to the Schaufehl 5 - only approximated in position and shape, so that there is still considerable play between them. In this way, the manufacturing effort for fitting the blades into the opposite diffuser wall, which was previously in the In most cases it had to be done individually for each blade by reworking by hand, considerably be reduced.

Das Abdichten zwischen den Schaufehl 5 und den Füllstücken 6 erfolgt über eine selbstschmierende Kunststoffdichtung9, z.B. aus Polytetrafluoräthylen, deren Dichtkante 10 an die Seitenflanken der Schaufeln 5 gepreßt wird. Die Dichtung 9 wird durch ein T-förmiges Haltestück 11, das auf den Füllstücken mit nicht dargestellten Schrauben befestigt ist, gehalten, indem das Haltestück 11 mit einem Absatz 12 in eine Vertiefung der Kunststoffdichtung 9 hineinragt. The sealing between the shovel 5 and the filler pieces 6 takes place via a self-lubricating Plastic seal9, e.g. made of polytetrafluoroethylene, the sealing edge 10 of which is pressed against the side flanks of the blades 5. The seal 9 is through a T-shaped holding piece 11, which is fastened to the filler pieces with screws (not shown), held, in that the holding piece 11 protrudes with a shoulder 12 into a recess in the plastic seal 9.

Die Abdichtung am äußeren Rand der Vertiefung 4 ist hi gleicher Weise aufgebaut wie die Abdichtung an den Längsseiten der Füllstücke 6. Auf dem äußeren Rand der Diffusorwand 2 ist ein z. B. ebenfalls durch nicht dargestellte Schrauben befestigtes Haltestück 11 a (F i g. 1 und 4) angeordnet, das wiederum mit einem Absatz 12 in eine Vertiefung der Dichrung 9 ß eingreift. Das Haltestück 11 α und die Dichtung 9 a, ebenso wie das später beschriebene elastische Zwischenelement 13 α, sind als konzentrisch angeordnete Kreisringe ausgebildet. Sie bedecken auf dem äußeren Umfang der Diffusorwand 2 nicht nur die Zwischenräume zwischen den einzelnen Füllstücken 6, sondern verlaufen auf dem ganzen Umfang, da ein geschlossener Kreisring einen wesentlich geringeren Fertigungsaufwand erfordert als eine Dichtung aus einzelnen kleinen Kreisbogenstücken. Außerdem wird mit dem durchgehenden Dichtungsring eine zusätzliche Abdichtung des äußeren Umfanges auch an den Stellen erreicht, an denen die Füllstücke 6 sitzen, die nur angenähert genau in die Vertiefung 4 eingepaßt sind. Die Abdichtung in Längsrichtung der Füllstücke 6 ist besonders wichtig, da bekanntlich am Austrittsende des piffusors ein erheblich höherer Druck herrscht als an seinem Eintritt. Durch die Abdichtung in Längsrichtung wird dabei ein Druckausgleich über den freien Raum zwischen den Füllstücken 6 verhindert.The seal on the outer edge of the recess 4 is constructed in the same way as the seal on the longitudinal sides of the filler pieces 6. On the outer edge of the diffuser wall 2 is a z. B. also secured by screws, not shown holding piece 11 a (F i g. 1 and 4) arranged, which in turn engages with a shoulder 12 in a recess of the seal 9 ß. The holding piece 11 α and the seal 9 a, as well as the elastic intermediate element 13 α described later, are designed as concentrically arranged circular rings. On the outer circumference of the diffuser wall 2, they not only cover the spaces between the individual filler pieces 6, but also run over the entire circumference, since a closed circular ring requires significantly less manufacturing effort than a seal made of individual small circular arc pieces. In addition, with the continuous sealing ring, an additional sealing of the outer circumference is achieved even at the points where the filler pieces 6, which are only approximately exactly fitted into the recess 4. The sealing in the longitudinal direction of the filler pieces 6 is particularly important since, as is known, there is a considerably higher pressure at the outlet end of the piffuser than at its inlet. The sealing in the longitudinal direction prevents pressure equalization over the free space between the filler pieces 6.

Zwischen den T-förmigen Haltestücken 11 und der Dichtung 9 ist zur Verbesserung des Anpressens der Dichtkanten 10 an die Schaufeln 5 ein elastisches Zwischenelement 13, z. B. aus Gummi, eingefügt, dessen Wirkung durch die Deformation in einen trapezförmigen Querschnitt erhöht wird. Dieser trapezförmige Querschnitt wird durch entsprechende Abschrägungen an den Haltestücken 11 und an den Dichtungen 9 erreicht, wie die F i g. 3 und 4 zeigen.Between the T-shaped retaining pieces 11 and the seal 9 is to improve the pressing of the Sealing edges 10 on the blades 5, an elastic intermediate element 13, for. B. made of rubber, inserted, the effect of which is increased by the deformation into a trapezoidal cross-section. This trapezoidal one Cross-section is determined by corresponding bevels on the holding pieces 11 and on the Seals 9 achieved, as the F i g. 3 and 4 show.

Pur den Strömungsverlauf des den Diffusor durchströmenden Mediums ist es vorteilhaft, wenn die dem Strömungsraum- 3 zugewandten Oberflächen der Bauelemente 11, 13 bzw. 13 α und 9 eine glatte, ebene Fläche bilden, da auf diese Weise die Strömung am wenigsten gestört wird und so die Verluste minimal gehalten werden.For the course of the flow of the medium flowing through the diffuser, it is advantageous if the surfaces of the components 11, 13 or 13 α and 9 facing the flow space 3 form a smooth, flat surface, since in this way the flow is least disturbed and so losses are kept to a minimum.

Claims

Patent claims:

1. Device for adjusting the flow cross-sections of diffusers in a turbomachine with at least one guide vane ring between the adjustable in their mutual distance Walls of a radial diffuser, characterized in that a diffuser wall (2) has an annular recess (4) in the region of the guide vane ring, in which penetrate the guide vanes (5) when the diffuser walls (1 and 2) are adjusted against each other fortune, the distances of which by them are at least approximately adapted, independent Components forming filler pieces (6) are bridged.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the filler pieces (6) opposite the Leitschaufehl (5) are sealed by self-lubricating plastic seals (9).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the guide vanes (5) carrying The diffuser wall (1) is fixed and the diffuser wall (2) carrying the filler pieces (6) is displaceable is trained.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the annular recess (4) along its outer circumference against the guide vanes (5) is also sealed by a self-lubricating plastic seal (9a).

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the plastic seals (9, 9 a) are pressed against the guide vanes (5) by elastic intermediate elements (13, 13 a).

6. Device according to claims 2 and 5, characterized in that the plastic seals (9) run on the long sides of the filler pieces (6) and with hooves on the flow space side Fasten the end of the filler pieces (6), T-shaped holding pieces (11) and with the help of the elastic intermediate elements (13) held skid.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the plastic seals (9), the elastic intermediate elements (13) and the T-shaped holding piece (11) of each filler piece the side facing the flow space form a smooth, flat surface on the edge the sealing edge (10) runs.

Considered publications:
German patent specification No. 1034192.

1 sheet of drawings