DE859089C - Beschaufelte, von einem Arbeitsmittel durchstroemte Kreiselmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung- bezieht sich auf Kreiselmaschinen, wie Turbinen, Kompressoren od. dgl., insbesondere auf eine besondere Ausführungsform.für den Arbeitsmittelkanal im Ständerteil derartiger Maschinen, wodurch das Nennspiel zwischen der Wandung eines solchen Kanals und einem Element, welches darin mit Spiel vorgesehen ist, auf einem verhältnismäßig kleinen Wert gehalten wird, und zwar auch dann, wenn die Teile infolge Temperaturveränderung starken Ausdehnungen und Zusammenziehungen unterworfen sind.

Die Erfindung ist besondens dann anwendbar und hat einen besonderen Wert für Maschinen, bei denen ein großer Temperaturunterschied auftritt,

t5 insbesondere bei Brennkraftgasturbinen, die mit hohen Temperaturen arbeiten, beispielsweise Axialstromgasturbinen, wie sie zum Flugzeugantrieb verwendet werden, bei denen die Aufgabe, ein kleines Spiel aufrechtzuerhalten, in besonders schwieriger Weise zwischen dem Arbeitsmittelkanal und den sich darin bewegenden Teilen auftritt. Bei Turbinen dieser Art stellt der Ständer eine kleinere Masse als der Läufer dar und erhitzt sich schneller, mit der Folge, daß der Ständerdurchmesser und damit das. Schaufelspitzenspiel beim Anlassen zunimmt und der Wirkungsgrad abfällt, bis der Läufer ebenfalls erwärmt worden ist. Im Falle einer Gasturbine kann diese Schwierigkeit nicht durch Vorwärmen, wie bei Dampfturbinen, behoben werden; im Gegenteil, es liegt in der Natur der Maschine, daß eine schnelle Temperaturzunahme unvermeidbar ist. Umgekehrt, beim Abschalten der Turbine, kühlt der Ständer, der nicht nur für das Abkühlen günstiger gelagert ist, sondern auch kleinere Maße hat, schneller ab als der Läufer, so daß der Ständer, wenn nicht ein ausreichendes

Spiel von vornherein vorgesehen ist, auf die Schaufelung aufschrumpfen und dadurch einen erheblichen Schaden anrichten kann. Diese Schwierigkeiten fallen um so mehr ins Gewicht, je mehr der Läuferdurchmesiser zunimmt und die Länge oder die relative Länge der Schaufeln abnimmt, da in einem solchen Falle das Verhältnis von Schaufelspitzenspiel zur Schaufelhöhe einen besonders ungünstigen Wert in bezug auf den Leistungswirkungsgrad annimmt.

Erfindungsgemäß weist eine beschaufelte, von einem Arbeitsmittel durchströmte Kreiselmaschine einen ringförmigen Durchströmkanal für das Arbeitsmittel mit einem oder mehreren Drehelementen auf, von denen jedes in demselben radiales Spiel besitzt, wobei sowohl die Kanalwände als auch das Eelement thermische radiale Ausdehnung und Zusammenziehung erfahren, und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülle oder Begrenzungswand dieses Kanals ein oder mehrere geschlossene Ringe in einer Anzahl aufweist, die gleich derjenigen der Drehelemente ist, und daß der oder jeder Ring aus einzelnen bogenförmigen Elementen aufgebaut ist, zwischen welchen Expansionsöffnungen vorgesehen sind, welche thermische Ausdehnung und Zusammenziehung der einzelnen Elemente in der Umfangsrichtung ohne entsprechende Änderung des Durchmessers des Ringes in seiner Gesamtheit erlauben, wobei diese Elemente vom Ständergehäuse auf ringförmigen Sitzen an den stromaufwärts und stromabwärts* liegenden Umfangskanten getragen werden, welche Sitze eine gleichmäßige Verteilung der Tragfläche über den Umfang gewährleisten und die Begrenzungswand in fester konzentrischer radialer Lage in bezug auf das Gehäuse halten und eine Ausdehnung der Wandelemente in der Umfangsrichtung erlauben, so daß der Halbmesser der Begrenzungswand unabhängig von ihrer Ausdehnung und Zusammenziehung durch dieses Gehäuse bestimmt wird und von der Temperatur der Begrenzungswand unabhängig ist.

In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß die Hülle aus einer in Umfangsrichtung kontinuierlichen, für hohe Temperaturen geeigneten Innenwandung besteht, die von einem für niedrige Temperaturen geeigneten Halter in Form einer starren Einheit gehalten wird, welche gegenüber dem Kanal abgeschirmt ist und innerhalb eines kleineren Temperaturbereiches als desjenigen der Umhüllung arbeitet, wobei die Halterung der Innenwandung auf ihren Halter derart ist, daß die erstere frei ist, sich in Umfangsrichtung auszudehnen, und ihr Halbmesser durch die Arbeitsbedingungen des letzteren bestimmt wird. Wie leicht einzusehen ist, ist bei einer derartigen Anordnung die der hohen Temperatur ausgesetzte Innenwandung nur den gleichen Veränderungen im Durchmesser unterworfen wie das für die niedere Temperatur vorgesehene Außengehäuse, so daß der Durchmesser der Innenwandung konstant gehalten werden kann, und zwar in einem Ausmaß, das durch die Grenzen der Temperaturänderung he- [ stimmt wird, die beim Schutzgehäuse zugelassen j wird, und es wird dadurch, daß für das dem kalten Zustand entsprechende Spiel nur die geschätzte Ausdehnung des eingeschlossenen Elementes zugrunde gelegt wird, trotzdem die Gefahr beseitigt, daß die der hohen Temperatur ausgesetzte Innenwandung mit dem eingeschlossenen Element beim Abkühlen in Berührung kommt. Es kann jedoch in manchen Fällen sein, daß ein solches Spiel immer noch den zulässigen Wert überschreitet, wenn die Maschine aus dem kaltenZustand heraus angelassen wird, und zwar infolge des Umstandes, daß sich das eingeschlossene Element verhältnismäßig langsam erwärmt. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, kann das Element ebenfalls gekühlt werden, so daß das Spiel beim Anlassen mehr den während des Dauerbetriebs herrschenden Arbeitsbedingungen angepaßt ist.

Das Außengehäuse des Ständers ist zweckmäßig aus einer Mehrzahl von Ringen aufgebaut, welche im Umfang ungeteilt oder aus Segmenten aufgebaut sein können, die axial miteinander verbunden sind; diese Ringe können die Statorschaufeln in inneren Nuten aufnehmen, die beim Zusammenbau entstehen; die Innenwandung des Stators kann, im Falle einer mehrstufigen Turbine, aus einer Mehrzahl von einzelnen Ringen aufgebaut sein, und die Innenwand und das Außengehäuse bzw. deren Ringkomponenten haben zweckmäßig gegenseitig ineinandergreifende Teile, durch welche die Innenwand starr mit dem Außengehäuse verbunden ist. Um die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen der Innenwand und dem äußeren Gehäuse zu erzielen, ist es zweckmäßig, eine Kühlung des letzteren vorzusehen. Zu diesem Zweck kann die Innenwand auf dem Gehäuse in radialem Abstand hiervon gelagert und eine Kühlmittelzirkulation in dem so entstehenden Zwischenraum vorgesehen sein.

Zum Kühlen des Turbinenrotors können Öffnungen und Kanäle mit einer Quelle für Druckluft verbunden sein, welche diese Luft aufnehmen und dieselbe längs einer oder mehrerer Flächen des Rotors leiten, wobei in einer bevorzugten Anordnung nur eine dünne Schicht von rasch (Strömender Luft über die zu kühlende Fläche geleitet wird. Diese Forderung läßt sich leicht erfüllen, wenn der Rotorkörper wenigstens auf einer Seite in einer Kammer eingeschlossen ist, die auf einem Druck gehalten wird, der höher ist als der des arbeitenden Gasstromes, und welche nach letzterem zu Auslässe besitzt. In der Zeichnung ist als Ausfünrungsbeispiel der Erfindung eine Gasturbinenantriebsanlage für ein Flugzeug dargestellt, welche eine zweistufige Axialturbine aufweist. In der Zeichnung stellt

Fig. ι einen iVxialschnitt eines Teiles einer solchen Anlage dar, um die Stellung der Turbine in derselben zu zeigen;

Fig. 2 ist ein Axialschnitt dieser Turbine in größerem Maßstab, und

Fig. 3 zeigt einen Einzelteil der Innenwandung des Ständer*.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Antriebsanlage, bei welcher die Erfindung angewendet ist, einen mehrstufigen i\xialkompressor mit einer Zentrifu-

galendstufe, von welchem nur die Endstufen gezeigt sind, welcher Kompressor Druckluft in ein ringförmiges Luftgehäuae 2 fördert, das durch äußere und innere Wandungen 4 bzw. 3 begrenzt ist und symmetrisch eine Welle 5 umgibt, durch welche der Kompressor 1 von einer Turbine 6 angetrieben wird. Das Innere der Kammer 7, welche durch die Innenwandung 3 des Luftgehäuses 2 begrenzt list, ist durch Zufuhr von Druckluft über einen Kühler 8· und eine Rohrverbindung 9 vom Luftgehäuse 2 aus unter Druck gehalten. Letzteres erhält im Umfangssinn verteilt Flammrohre 11, in denen Brenner 10 angeordnet sind, welche Flamm-" rohre die Arbeitsgase an die Einlaßdüse 12 der Turbine abgeben. In diesem Zusammenhang mag erwähnt werden, daß die Auslässe aus den Flammrohren in der Umfangsrichtung abgeflacht sind., um Segmente eines Ringes zu bilden und so einen kontinuierlichen ringförmigen Auslaß nach der Turbine zu gewährleisten.

Die bevorzugte Anwendung der Erfindung ist bei einer Turbine möglich, welche, wie dargestellt, einen Durchströmkanal für das Arbeitsmedium besitzt, der in der stromabwärts verlaufenden Richtung sich erweitert. Ferner sind die Turbineneinlaßdüse und die Statorschaufeln durch einen Zusammenbau von Ringelementen von geeignet variierendem Durchmesser gehalten, welche gegenseitig ineinandergreifen und sich abstützen und zusammen die Innen wandung und das Außengehäuse des Ständers bilden und welche beim Montieren vom weiteren Ende des Kanals aus eingesetzt werden, wobei jedes folgende Element das vorangehende in seiner Lage sichert. Im einzelnen ist der Ständer der Turbine wie folgt konstruiert (s. insbesondere Fig. 2):

Das erste Element des starren Außengehäuses, welches auch die Außenwandung des Turbinendüsenringes bildet, ist ein erster Gehäusering 13, der den Gehäuisering vom kleinsten Durchmesser darstellt und mittels Schraubenbolzen od. dgl. mit übrigen Tragteilen der Anlage verbunden ist und welcher an seinem vorderen Ende, radial nach einwärts und auswärts sich erstreckend, einen Flansch 14 und an seinem hinteren Ende eine hinterschnittene Nut sowie einen radial nach außen vorspringenden Flansch 15 zwecks Befestigung mit dem zweiten Gehäusering aufweist. Der Einlaßdüsenring 12 weist einzelne Leitschaufeln 16 auf, deren jede an ihrem Fuß oder an ihrer Wurzel eine Platte 17 von rechteckiger oder Rhomboidform besitzt. An der der Schaufel abgewandten Seite der Platte 17 ist eine Rippe oder ein Keil 18 vorgesehen, der mit radialem Spiel in einer axial oder schräg gerichteten, im Ring 13 gebildeten Nut liegt; und die Rippe hat ah ihrem rückwärtigen Ende einen Zahn 19, welcher in die im Ring vorgesehene hinterschnittene Nut hineinragt. Jede Schaufel wird von hinten eingesetzt, bis die vordere Seite ihrer Pktte dem zuerst genannten Flansch 14 des Ringes 13 benachbart ist und der Zahn 19 in der Nut sitzt; ihre Rippe 18 ist nun in der Nut des Ringes 13. Der zweite Gehäuisering 20 wird nun gegen den ersten Ring 13 geschoben, bis der Flansch 21 am Plansch 15 und sein inneres Ende gegen die Rückseiten der Zähne 19 der Schaufeln 16 anliegt, wodurch dieselben in ihrer Nut gesichert werden. Der Flansch 21 ist in seinem äußeren Teil 22 nach vorn verlängert und bildet einen Winkel, durch welchen das äußere Ende des Flansches 15 des Ringes 13 festgelegt ist und der auch am äußeren Teil des Flansches 14 anliegt, mit welchem er verschraubt wird. Er bildet zusammen mit dem ersten Ring 13 eine ringförmige Kammer 23,, in welche Kühlluft vom Kühler 8 über Leitung 24 und den Einlaß 25 geleitet wird, der mit der Kammer 23 verbunden ist. Letztere besitzt Auslässe nach den Räumen zwischen den Rippen 18 der Schaufeln ιό. Der zweite Ring 20 hat Doppelkegelmantelform und hat an seiner hinteren Seite einen radial nach außen ragenden Flansch 26, der eine axiale Ringnut besitzt.

Innerhalb das zweiten Ringes 20 ist nun die innere Wandung als Begrenzungswand des Kanals im Bereich des ersten Laufschaufelkranzes angeordnet; diese ist als konischer Ring aus im Umfangssinn unterteilten Teilen oder Segmenten 27 aufgebaut, die durch Streifen 28 (Fig. 3) miteinander verbunden sind, welche in in axialer Richtung verlaufende Schlitze der Segmente frei eintreten, wobei bei 29 ein Spiel in der Umfangsrichtung vorgesehen ist, so daß diese Verbindungen Expansionsverbindungen darstellen. Die vorderen Stirnseiten (von kleinerem Durchmesser) der Segmente 27 werden durch Eingriff in die rückwärtigen Seiten der Schaufelplatten 17, welche bereits montiert sind, mittels eines verzahnten Gebildes 27« abgestützt. Die Wandung, welche durch die Ringsegmente 2,J gebildet wird, ist von dem äußeren Gehäusering 20 distanziert, um mit demselben eine Luftkammer 30 einzuschließen, welche eine Einlaßöffnung 31 besitzt und an ihrer hinteren Seite öffnungen 33 in einem kurzen radialen Flansch 32 der Wandung 27. Der radiale Flansch 32 hat auch einen axialen Fortsatz, welcher in eine entsprechend geformte Nut im zweiten Gehäusering 20 eintritt, wodurch zusammen mit dem Streifen 28 die Wandung -2^ in einer in radialer Richtung festgelegten Lage zum Ring 20 gehalten wird.

Der dritte Gehäusering 35 ist im allgemeinen ebenfalls von konischer Form und hat, etwas gegen no seine vordere Stirnseite zurückversetzt, einen nach auswärts gerichteten radialen Flansch 36, an dessen Umfang ein nach vorwärts gerichteter, axialer Ringflansch 37 angebracht ist, der mit den Flanschen 36 und 26 eine Ringkammer von rechteckigern Querschnitt einschließt, in welcher die Wurzeln 38 der Leitschaufeln 39 aufgenommen werden. Die Wurzeln 38 sind in dem Kanal durch Bolzen 40 befestigt, welche durch axiale Löcher der Schaufeln gehen und auch die Flansche 36, 26 zusammenhalten. Die Wurzeln 38 sind ferner durch Zusammenwirken mit einer auf dem Flansch 36 vorstehenden Rippe in ihrer Lage festgehalten. Für Kühlzwecke können durch Aussparungen im Ring 35 bzw. in den S chaufel wurzeln Lufträume 41 bzw. Kühlkanäle 42 vorgesehen sein.

Die hintere Stirnfläche des dritten Gehäuseringes 35 hat einen radialen Flansch 43, der eine axiale Nut enthält, ähnlich wie die hintere Stirnfläche des zweiten Ringes 20, welche Nut einen nach vorn gerichteten Flansch 44 an der hinteren Stirnfläche eines zweiten Innenwandungsringes 45 aufnimmt, ähnlich wie bei der Ausführung des ersten Innenwandungsringes 27, und wird durch Eingreifen seiner vorderen Stirnfläche in die Schaufelwurzel 38 abgestützt. Wie beim ersten Innemvandungsring ist ein Kühlraum 46 zwischen dem zweiten Innenwandungsring 45 und dem dritten Gehäusering 35 vorgesehen, welcher Raum eine Eintrittsöffnung 47, durch welche Luft aus den Aussparungen in den Schaufelwurzeln 38 eintritt, und eine Austrittsöffnung 48 aufweist.

An die hintere Stirnfläche des zweiten Innenwandungsringes 45 schließt sich eine weitere Innenwandung 49 an, die von ähnlicher Ausbildung wie der Ring 45 ist, indem sie aus im Umfang unterteilten Segmenten besteht, welche durch Expansionsverbindung miteinander verbunden sind. Diese Innenwandung 49 bildet einen Schutz für die Wandung 50 des Auspuffkanals, welche durch Flansch und Schrauben mit dem Flansch 43 des dritten Gehäuseringes verbunden ist.

Die Leitschaufeln 16 des Düsenringes sind mit ihren äußeren Enden (Wurzeln) am ersten Gehäusering abgestützt, und mit ihren inneren Enden (Spitzen,) sind sie von einem inneren Düsenring" gehalten, welcher aus zwei im Querschnitt winkelförmigen Ringen 51, 52 zusammengesetzt und mit einem Teil der inneren Wand 3 des Luftgehäuses 2 verschraubt ist und welcher Flansche 53, 54 besitzt, welche Sitzflächen bilden, an denen ein radiales Spiel vorgesehen ist, um die Ausdehnung eines zapfenförmigen Gliedes 55 zu ermöglichen, das an jeder Schaufelspitze vorgesehen ist, wobei diese Zapfen zur Sicherung der Lage der Schaufeln und zur Aufnahme der darauf lastenden Gasdrücke dienen. Die Spitzen der Schaufeln 16 sind auch mit Platten 56 versehen, welche in der Umfangsrichtung aneinanderstoßen, um eine kontinuierliche Leitfläche für den Gasstrom zu bilden und um auch innerhalb derselben eine Kammer 57 für Kühlluft zu begrenzen, wobei letztere durch einen Einlaß bei j 58 eintritt, zwischen dem Luftgehäuse und den Platten 56 aus dem Hauptstrom und bei 59 austritt nach dem schmalen Spalt zwischen Rotor und hinterer Stirnfläche des Düsenringes 51.

Es ist ersichtlich, daß die inneren Wandungen 27, 45 infolge ihrer in der Lanfangsrichtung wirksamen Expansionsverbindungen fähig sind, einen konstanten Durchmesser trotz Temperaturänderungen aufrechtzuerhalten; daß ferner durch ihre Verbindung mit den Außengehäiiseringen 13, 20, 35 ihr tatsächlicher Durchmesiser zu jeder Zeit durch den Durchmesser dieser Gehäuseringe bestimmt ist und daß schließlich infolge der Zirkulation der Kühlluft aus der Kammer 23 durch die Räume zwischen den Innenwandungsringen und den äußeren Gehäuseringen die Temperaturänderung und die dadurch entstehende Änderung im Durchmesser herabgesetzt wird. Es kann also ein kleineres Spiel zwischen den Laufschaufelspitzen und den Innenwandungen im kalten Zustand vorgesehen werden.

Dieses: Spiel kann noch weiter verringert werden durch Kühlen des Rotors der Turbine, zu welchem Zweck axial voneinander distanziert vordere und hintere Scheiben 60, 61 vorgesehen sind, von welchen die erstere eine hohle Nabe 62 aufweist, mittels welcher sie direkt mit der Welle 5 verbunden ist, die ebenfalls hohl ist, während die zweite Scheibe auf einer rückwärtigen Verlängerung 63 ■ der Nabe 62 montiert ist und in ihrer eigenen Nabe axiale Kanäle 64 aufweist, die mit dem Innern der hohlen Nabenverlängerung 63 und der Welle 5 und mit einem Spalt zwischen den beiden Scheiben 60, 61 und mit radialen Kanälen zwischen der hinteren Stirnfläche der Scheibe 61 und einer Mutter 65, durch welche diese Scheibe auf der Nabenverlängerung 63 gehalten ist, in Verbindung stehen. Die distanzierten Scheiben 60, 61 sind durch eine Ringscheibe 66 verstärkt, welche an ihrer inneren Seite einen verdickten Ring 67 aufweist, der mit den Innenflächen von ringförmigen Rippen 68 auf den Scheiben 60, 61 zusammenwirkt, wobei diese Rippen Durchbohrungen bei 69 aufweisen. Am Umfang der Scheibe 66 ist ein Flansch 70 vorgesehen, welcher den axialen Zwischenraum zwischen den Schaufelfüßen in den Kränzen der Radscheiben 60, 61 ausfüllt, um einen Begrenzungsrand des Strömungskanals des Arbeitsmediums zu bilden, während einwärts vom Kranz 70 die Scheibe 66 ringförmige Rippen 71 besitzt, welche Klauen aufweisen, die in Lücken zwischen Klauen auf Rippen 72 der Radscheiben 60, 61 eingreifen. Kühlluft kann zwischen den Klauen nach Räumen 73 strömen, die seitlich der Schaufelwurzeln sich befinden, und von dort durch die Schaufelwurzeln hindurch. Um innere Spannungen der Scheibe 66 infolge ungleicher Expansion ihres Kranzes 70 zu vermeiden, der den heißen Arbeitsgasen ausgesetzt ist, und ihres Körpers, der verhältnismäßig kühl ist, ist die Scheibe 66 am Umfang durch kurze radiale Schlitze (in der Zeichnung nicht gezeigt) unterbrochen, welche, zum Zweck der Verhinderung der Strömung der Kühlluft aus den Kammern 73 direkt in den Gasstrom anstatt durch und unter die Schaufelwurzein, so konstruiert sind, daß sie bei der erwärmten Scheibe an ihren radialen äußeren Enden geschlossen sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Schlitze als enge Sägenschnitte hergestellt sind, deren äußere Enden durch Hämmern vor der endgültigen Bearbeitung des Kranzes 70 geschlossen werden. Die so gebildeten schwachen Flansche werden bei der ersten Ausdehnung des Kranzes zusammengedrückt, so daß die Schlitze, obwohl sie bei kalter Scheibe offen sind, bei der Arbeitstemperatür geschlossen sind. Um eine bestimmte Luftströmung durch die Schaufelwurzeln in den Scheiben 60, 61 aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, Leckströme von einer Kammer 73 nach der anderen zu verhindern. Dies kann durch Vorsehen von Abdichtungsmitteln, wie Schrauben, in den radialen inne-

ren Teilen der Schlitze erzielt werden und durch ! Verschließen der gebohrten Löcher mit Zapfen, welche Löcher die radialen inneren Enden der Schlitze bilden würden.

Die vordere Stirnfläche der Scheibe 60 ist durch eine Wand 74 abgeschirmt, welche auf einem festen Teil des Lagers 75 der Welle 5 befestigt ist und eine enge Kammer begrenzt, welche sich über den j größten Teil der Scheibe 60 in radialer Richtung j erstreckt. Eine ähnliche Wand 76 wird durch einen Teil der Auspuffleitung an der hinteren Stirnfläche der Scheibe 61 getragen.

Es mag daran erinnert werden, daß die Kammer 7, welche von der inneren Wand 3 des Luft-

*5 gehäuses eingeschlossen ist, unter Druck gehalten ist. Die stationären Teile des Wellenlagers^ 75 haben Luftabdichtungen TI gegen die Welle 5, so daß Leckluft in das Lagergehäuse, und zwar nicht nur durch das Lager selbst, sondern auch durch einen Kanal 78 nach einer Kammer 79, welche die Nabe der Scheibe 60 umgibt, gelangt. Es ist so eine konstante Strömung von Druckluft nach außen zwischen der Stirnfläche der Scheibe 60 und der Wand 74 vorhanden, wobei der Druck höher gehalten wird als derjenige des Arbeitsmediums im Durchströmkanal der Turbine, so daß' die Luft zwischen innerem Düsenring 59 und der ersten Scheibe 60 in den Turbinenkanal strömt. Außerdem besitzt die Welle 5> Öffnungen, um Druckluft aus der Kammer 7 zu erhalten, und diese passiert durch Auslaßöffnungen 80 nach den Kanälen 64 in der Nabe der Scheibe 61 und von dort entlang den inneren Stirnflächen der beiden Scheiben und der hinteren Stirnfläche von 61 und gelangt ebenfalls in den Arbeitsmittelstrom. Durch diese Mittel können Expansion und Kontraktion des Turbinenrotors als Ganzes wesentlich verringert werden, wodurch ermöglicht ist, das Spiel an den Schaufelspitzen ebenfalls zu verringern, und zwar im Ver- gleich zu einem ungekühlten Rotor; und in Verbindung mit der beschriebenen Läuferkonstruktion ergibt sich ein sehr hoher Wirkungsgrad vom Gesichtspunkt der Verluste an den Schaufelspitzen aus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Beschaufelte, von einem Arbeitsmittel durchströmte Kreiselmaschine, welche einen ringförmigen Durchströmkanal für das Arbeitsmittel besitzt, der ein oder mehrere Drehelemente enthält, von denen jedes in demselben radiales Spiel besitzt, wobei die Kanalwände und das Element thermischer radialer Ausdehnung und Zusammenziehung unterworfen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülle oder Begrenzungswand dieses Kanals ein oder mehrere geschlossene Ringe in einer Anzahl aufweist, die gleich derjenigen der Drehelemente ist, und daß der oder jeder Ring aus

   So einzelnen bogenförmigen Elementen aufgebaut ist, zwischen welchen Expansionsöffnungen vorgesehen sind, welche thermische Ausdehnung und Zusammenziehung der einzelnen Elemente in der L^Tmfangsrichtung ohne entsprechende Änderung des Durchmessers des Ringes in seiner Gesamtheit erlauben, w^robei diese Elemente vom Ständergehäuse auf ringförmigen Sitzen an den stromaufwärts und stromabwärts liegenden Umfangskanten getragen werden, welche Sitze eine gleichmäßige Verteilung der Tragfläche über den Umfang gewährleisten und die Begrenzungswand in fester konzentrischer radialer Lage in bezug auf das Gehäuse halten und eine Ausdehnung der Wandelemente in der Umfangsrichtung erlauben, so daß der Halbmesser der Begrenzungswand unabhängig von ihrer Ausdehnung und Zusammenziehung durch dieses Gehäuse bestimmt wird und von der Temperatur der Begrenzungswand unabhängig ist.

   2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element im Arbeitsmittelkanal als mit Schaufeln versehener Läufer ausgebildet ist und daß' die Innenwandung, die die Grenzwand des Kanals bildet, aus einer Läuferschaufelhülle besteht.

   3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, welche Leitschaufeln und Läuferschaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wand sich axial von der stromabwärts gelegenen go Seite der Leitschaufeln bis nicht wesentlich über die Austrittsstelle aus den Läuferschaufeln hinaus erstreckt und an diesen Stellen mit ihren Kanten auf dem Ständergehäuse ruht, wobei die Leitschaufeln unabhängig von „ der inneren Wand am Ständergehäuse befestigt sind.

   4. Maschine nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der Innenwand, welche die Begrenzungswand bildet, miteinander durch Expansionsverbindungen verbunden sind, welche den Ring zu einem in der Umfangsrichtung kontinuierlichen Ganzen, machen und eine Ausdehnung der einzelnen Teile gestatten.

   5. Maschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionsverbindungen durch streifenförmige Elemente gebildet sind, welche in der Umfangsrichtung in Schlitze eintreten, die in den in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Seiten benachbarter Teile des Ringes vorgesehen sind.

   6. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand an dem Außengehäuse des Ständers in radialem Abstand hiervon befestigt ist und daß Vorsorge getroffen ist für den Umlauf eines Kühlmittels in dem so gebildeten Zwischenraum.

   7. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln am Ständergehäuse befestigt sind und daß Mittel zum Kühlen der Leitschaufelfüße durch ein Kühlmittel vorgesehen sind.

   8. Maschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerschaufeln auf dem Hüllenhalter sitzen und sich durch die Hülle hindurch erstrecken, wobei ihre Halte-

   rung Zuleitungsmittel zum . Zuführen eines Kühlmittels zu ihren Fuß- oder Wurzelenden aufweist.

   g. Maschine nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ständergehäuse am Einlaß einen Einlaßdüsenring besitzt, dessen Leitschaufeln an ihren inneren und äußeren Enden in festen Teilen so gelagert sind, daß sie sich radial ausdehnen können.

   ι o. Maschine nach Anspruch ι und 2, mit einer Mehrzahl von Ständer- und Läuferstufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse des Ständers aus^ einer Mehrzahl von Ringeinheiten aufgebaut ist, welche in axialer Richtung ineinandergreifend befestigt sind, wobei jede sich in axialer Richtung über eine Ständerund eine Läuferstufe erstreckt.

   ii. Maschine nach Anspruch i, 2 und io, dadurch gekennzeichnet, daß die axial ineinandergreifenden Ringeinheiten des Außengehäuses zusätzliche Ausnehmungen aufweisen, die innere Sitznuten bilden, in welchen die Füße der Leitschaufeln gelagert sind.

   12. Maschine nach Anspruch 1 und 2, mit mehreren Ständer- und mehreren Läuferstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Begrenzungswand des Kanals bildende Innenwand des Ständergehäuses aus einer Mehrzahl von Ringeinheiten aufgebaut ist, welche zwischen den einander folgenden Ständerstufen liegen, wobei jede Ringeinheit einer Ständerstufe entspricht.

   13. Maschine nach Anspruch 1, 2, 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die die Innenwand und das Außengehäuse bildenden Ringe gegenseitig ineinandergreifende Teile besitzen, durch welche die Innenwand in radialem Abstand von dem Außengehäuse gehalten ist, jedoch Freiheit zur Ausdehnung in Umfangsrichtung besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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