CH294844A - Einrichtung zum Abstützen von grossen Temperaturunterschieden ausgesetzten Kraftmaschinengehäusen, insbesondere Austrittsgehäusen von Gasturbinen. - Google Patents
Einrichtung zum Abstützen von grossen Temperaturunterschieden ausgesetzten Kraftmaschinengehäusen, insbesondere Austrittsgehäusen von Gasturbinen.Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
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Description
Einrichtung zum Abstützen von grossen Temperaturunterschieden ausgesetzten Kraftmaschineugehäusen, insbesondere Austrittsgehiusen von Gasturbinen. Grossen Temperaturunterschieden ausge setzte Gehäuse von rotierenden Kraftmaschi nen, insbesondere Austrittsgehäuse von Gas turbinen, müssen gegen-über der Maschinen welle immer zentriert bleiben. Bei einer Gas- turbinenanlage z.B. bildet die relative Aus dehnung verschiedener Teile der Anlage und das kleine zulässige Spiel zwischen den Rotor- und Statorschaufeln ein schwieriges Problem. Bisher versuchte man durch verstärkte Konstruktion solcher Gehäuse und ihrer<B>Ab-</B> stützungen diese thermischen Expansions kräfte wenigstens teilweise aufzufangen. Dies ist aber nur bis zu einer gewissen Grenze möglich. Das Bestreben ging dahin, Verwin dungen nicht mit allen Mitteln zu unterbin den, da ja im allgemeinen die Betriebstempe raturen nicht die kritischen Grenzen erreich ten. Mit dem Aufkommen von Gasturbinen- anlagen sind aber die Betriebstemperaturen sehr stark gestiegen, weil dadurch der Gesamt- wirkungsg,rad beträchtlich erhöht werden kann. So ist z. B. eine Gasturbine während zwei Stunden mit einer Gastemperatur von <B>12600 C</B> betrieben worden. Dies verlangt nun gebieterisch nach einer Lösung des Problems der thermisehen Expansion, da jeglicher Ver such, dieser Expansion Widerstand entgegen zusetzen, zum Scheitern verurteilt ist. Bei einer bekannten Gasturbineninstalla- tion ist das -Turbinengehäuse so abgestützt, dass kleine Bewegungen des Auflagers ohne Verdrehungen der Maschine aufgenommen werden können. Das Auflager ist somit etwas flexibel, und eine seitliche Bewegung der Wellenachse ist statthaft. Eine Expansion des Gehäuses selbst, so wird berichtet, verschiebt die Masehinenachse nicht nennenswert. Die Einrichtung nach vorliegender Erfin dung ist gekennzeichnet durch wenigstens drei aussen am Gehäuse angeordnete Befestigungs- vorriehtungen, wenigstens ein im Raume festes Auflager auf jeder Seite einer durch die Wel lenachse gelegten Vertikalebene, wenigstens drei einerseits mit<B>je</B> einer Befestigungsvor- riehtung und anderseits mit einem Auflager gelenkig verbundenen Stäben, und durch eine solche Relativstellung zwischen diesen Vor- riehtungen, Auflagern und. Stäben, dass jeder Stab wenigstens annähernd senkrecht zu einer Linie steht, die seine Stabbefestigungsvorrich- tung am Gehäuse mit der Wellenmitte ver bindet. Auf jeder Seite des Gehäuses können zwei axial voneinander distanzierte Auflager vor gesehen sein. An einem eiilzelnen, Auflager können zwei Stäbe angelenkt sein. Die Stäbe können innenseitig gekühlt sein. Das abge stützte Gehäuse kann im Innern einen statio nären Maschinenteil tragen, der eine relative Ausdehnung zwischen letzterem und dem Ge häuse ermöglicht. Ausführungsbeispiele, sind in der Zeich nung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. <B>1</B> einen Längsschnitt durch eine Gas turbine, deren Gehäuse mittels einer erfin dungsgemässen Einrichtung abgestützt ist, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> Einzelheiten -der 'Traglenker und Befestigtingsvorrichtungen, Fig. 4 die Art und Weise, in der der Leit- schaufelträger auf dem Austrittsgehäuse ab gestützt ist, Fig. <B>5</B> einen Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 4 und Fig. <B>6</B> schematisch weitere Beispiele. Die in Fig. <B>1</B> gezeigte Gasturbine bildet einen, Teil einer industriellen Gasturbinen- anlage. Mittels der Kupplungen<B>10</B> und,<B>11</B> ist diese Gasturbine an einen Hoch- und einen Niederd#ruckverdiehter angeschlossen. Das heisse Gas strömt aus der Brennkammer in das Eintrittsgehäuse 12 und aus diesem in die vierstufige Turbine<B>13.</B> Aus letzterer strömt das Gas durch die mit Führufigswänden ver sehene Auslassleitung 14 in das Austrittsge häuse<B>15.</B> Der Turbinenrotor <B>13</B> ist auf einer Welle <B>16</B> montiert, die an beiden Enden von Lagern <B>17</B> getragen wird, die sich auf der Grund platte<B>18</B> abstützen. Die beim Betrieb auftretenden Gastempe raturen sind im Vergleich mit denjenigen älterer, einen Teil einer stationären Anlage bildenden Rotationskraftmaschinen relativ hoch. Darum dehnt sieh das Gehäuse<B>15</B> im Betrieb der Turbine beträchtlich aus. Wäh rend dieser Ausdehnung muss die Abstütz- einrichtung das Gehäuse gegenüber der Achse der Welle<B>16</B> zentriert halten, obschon es ganz ausgeschlossen ist, dieser Ausdehnung zu wi derstehen. Würde nämlich diesem Expansions drang Widerstand geleistet, so -würde sieh das Gehäuse beträchtlieli deformieren, und die innern Spannungen -würden sehr wahrschein- lieh zum Bruch führen. Überdies trägt bei ,diesem Beispiel das Gehäuse<B>15</B> innenseitig den Leitschaufelträger <B>19,</B> der auch die Aussenwand des ringförmigen Fluidkanals durclidie Turbine bildet. Jede infolge ther mischer Expansion auftretende Verwindung des Gehäuses<B>15</B> würde auch zu einer Ver zerrung des von diesem getragenen Leitschati- felträgers führen, wodurch Schaufelbrüehe entstehen würden. Die Abstützeinrichtung ist in Fig. 2 ge zeigt. Feste Auflager 20 sind beiseitig einer durch dieWellenachse gelegten Vertikalebene angeordnet und ruhen auf den längsverlau fenden Teilen 21 der Grundplatte<B>18.</B> Das Gehäuse<B>15</B> tragende Stäbe 22 sind schwenk bar an den Auflagern 20 befestigt. Jeder Stab ist einerends an einem Auflager 20 und ander- ends an einer Befestigungsvorrichtung<B>23,</B> z. B. einem Gehäuseauge, schwenkbar befe stigt. Diese Gehäuseaugen sind gegenüber den Auflagern und der Wellen#aehse so angeord net, dass bei der Montage des Gehäuses und der Abstützeinriehtung die !die Wellenaehse mit irgendeinem der Gehäuseaugen verbin- ,dende Linie senkrecht zu dem das betreffende Auge mit einem Auflager verbindenden Stab 22 steht. Dadurch wird die notwendigerweise bogenförmige Bewegung des Stabes mit der bei der Wärmeausdehnung geradlinigen Bewe gung des Gehäuses an den Punkten<B>23</B> soweit als möglich in Einklang gebracht. Züi diesem Zwecke sollte der iSchnittwinkel vorzu-sweise 85-951' betragen. Die bei den Auflagern 20 liegenden Gelenkmittelpunkte liegen in einer Horizontalebene durch die Wellenaehse. Da alle Punkte des Gehäuses sieh ohne Zwanf), ra,dial nach aussen ausdehnen, so versehwenken sich alle'Stübe, und es wird weder im Gehäuse selbst noch auf die Wellenlauer<B>17</B> eine Span nung hervorgerufen. Beobachtungen am prak tischen Beispiel ergaben eine freie Ansdeh- nung des Gehäuses von bis zu<B>5,5</B> mm bei einem Gehäusedurchmesser von<B>89</B> ein und einer Austrittstemperatur des Gases von 4000<B>C.</B> Die Längsanordnung der Abstützeinrieh- tung ist aus Fig. <B>3</B> ersiehtlie*h. Beidseitig einer Vertikalebene durch die Wellenaehse sind je zwei axial voneinander distanzierte Auflager 20 vorgesehen, von denen die zwei auf der einen Seite vorhandenen Auflager gezeigt sind. An jedem Auflager sind zwei Stäbe 22 schwenkbar befestigt, und ein gemeinsamer <B>C</B> Bolzen 24 durchsetzt alle vier Stabzapfen und die beiden Auflager. Stirnplatten<B>25</B> sind zwi- sehen den ober- und unterhalb des Bolzens angeordneten Stabpaaren eingesetzt und ver steifen die aanze Einrichtung in axialer Rich- t <B>u</B> n <B>g'.</B> Die hohe Temperatur des Austrittsgehäu ses<B>15</B> soll nicht auf die Auflan-er übertragen werden. Aus diesem Grund sind die Stäbe 22 hohl, ebenso wie die beiden Bolzen 24. Es sind kleine Löcher (nieht gezeigt) vorgesehen, durch die Kühlluft aus den Bolzen 24 in die Stäbe 22 gelangt. Weitere Löcher<B>26</B> sind in den Stäben vorgesehen zwecks Vervollständi- gens eines Kanals für -die Zirkulation von Kühlluft mittels natürlicher Konvektion von aussen durch den Hohlbolzen 24, die Stäbe 221 und nach aussen durch die Löcher 2'6. <B>Es</B> könnte natürlieh aueh Kühlluft unter Druck durch diesen Kanal geleitet werden. Anstatt den ]an,-en Bolzen 24 zwischen den beiden Auflagern zu verwenden, könnte jedes Auf- la,-er so an-eordnet sein, dass es schwenkbar sein eigenes Stäbepaar trägt, z. B. mittels eines kurzen, an seinen beiden Enden von Lagern am Auflager getragenen Bolzens. Bei der Erläuterung der Fig. <B>1</B> wurde er wähnt, dass das Gehäuse<B>15</B> innenseithy den Leitsehaufelträger <B>19</B> trägt. Die eine -unter- schiedliehe Ausdehnuna zulassende Anord nung zwischen diesen beiden Teilen ist in Fig. 4 und<B>5</B> gezeigt. Der LeitsehaufeltHger <B>19</B> ist mit einem Flanseh <B>27</B> versehen, der in eine im Gehäuse<B>15</B> vorgesehene mit <B>28</B> greift. Vier in Radialsehlitzen <B>30</B> des Flansches<B>9-7</B> glei tende Bolzen<B>29</B> gewährleisten die zentrale Stelluno, des Schaufelträuers. Es könnten aber auch nur drei dieser Bolzen in Abständen von 1200 vorgesehen sein, wenn der Seliaufelträgei aus einem einzigen Stück besteht. Wenn diesei aber zweiteilig ausgeführt ist, wie aus Fig. <B>5</B> ersichtlich, so sind vier Bolzen<B>29</B> notwendi-. Der Schaufelträuer <B>19</B> kann sieh somit irn Gehäuse<B>15</B> ausdehnen<B>'</B> und die verlangte Zen- trierunc zwischen Sehaufelträger und Wellen- aelise ist somit bei allen Betriebszuständen gewährleistet. Beim beschriebenen bevorzugten Beispiel wird das Austrittsgehäuse von acht Stäben ge tragen, von denen auf jeder Seite des Gehäu ses zwei voneinander axial abstehende Paare angeordnet sind. Das Gehäuse kann sich somit ohne innere Spannungen und Verwindung ausdehnen, und ist gleichzeitig axial abge stützt. Fig. <B>6</B> zeigt schematisch weitere AusfÜll- rungsbeispiele. Bei all diesen ist auf beiden Seiten des Gehäuses<B>je</B> ein festes Auflager 20 vorhanden, und es sind wenigstens drei Stäbe 22 vorgesehen. Zwecks Aufnahme der Radial- expansion ohne Verlagern der Wellenachse ist auch hier jeder Stab 22 zur Verbindungslinie von seinem Befestigungspunkt am Gehäuse zur Wellenachse wenigstens annähernd recht winklig angeordnet.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Abstützen von grossen Temperaturuntersehieden ausgesetzten Kraft- maschinengehäusen, insbesondere Austrittsge häusen von Gasturbinen, die gegenüber der Maschinenwelle immer zentriert bleiben müs sen, gekennzeichnet durch -wenigstens drei aussen am Gehäuse angeordnete Befestigungs vorrichtungen, wenigstens ein im Raume festes Aufla-er auf jeder Seite einer durch die Wellenaehse gelegten Vertikalebene,we nigstens drei einerseits mit<B>je</B> einer Befesti- gungsvorriehtung und anderseits mit einem Auflager gelenkig verbundenen, Stäben, und durch eine solche Relativstellun- zwischen diesen Vorrichtungen, Auflagern und Stäben, dass jeder Stab wenigstens annähernd senk recht zu einer Linie steht, die seine Stab- befestigungsvorrichtung am Gehäuse mit der <B>'0</B> MTellenmitte verbindet.UNTERANSPRüCHE: <B>1.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch zwei axial voneinander distanzierte Auflager auf jeder Seite der Ver tikalebene und durch axial voneinander distanzierte Befestigungsvorrichtungen auf jeder Seite der Vertikalebene. 2. Einrichtung nach Unteranspruch <B>1,</B> ge kennzeichnet durch zwei an jedem Auflager schwenkbar befestigte Stäbe und durch zwei voneinander axial distanzierte Paare von Be festigungsvorrichtungen auf jeder Seite der Vertikalebene, wobei die zwei an einem Auf lager befestigten Stäbe auch an jedem Paar von Befestigungsvorrichtungen angelenkt sind.<B>3.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Stäbe innen- seitig gekühlt sind. 4. Einrichtung nach Unteranspruch <B>3,</B> da durch gekennzeichnet, dass die Stäbe wenig stens in ihrem Mittelteil rohrförmig sind zwecks Bildens von, Kanälen zum Durchtritt von Kühlfluidum. <B>5.</B> Einrichtung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass in den Auflagern Kanäle zum Durchtritt von Kühlfluidum vor- 9"esehen sind,und die Kanäle in den Stäben und Auflagern so angeordnet sind, dass Kühl fluidum von den Auflagern direkt. durch die Stäbe fliesst. <B>6.</B> Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet-, dass ein stationärer Teil der Kraftmaschine vom Gehäuse in nen- seitig getragen wird, und Mittel züm Tragen dieses Teils vorgesehen sind, die eine unter- schiedliehe Ausdehnung zwischen diesem Teil und dem Gehäuse ermöglichen.<B>7.</B> Einrichtung nach Unteransprueh <B>6,</B> da durch gekennzeichnet, dass die Tragmittel aus einem am stationären Teil vorgesehenen Ra- dialflansch bestehen, der an seinem Umfang wenigstens drei Radialsehlitze besitzt, und am Gehäuse starr befestigte Bolzen vorgesehen sind, die in diesen Schlitzen gleiten können.<B>8.</B> Einrichtung nach Patentansprueh, da durch gekennzeichnet, dass beidseitig der Ver tikalebene<B>je</B> zwei Auflager vorgesehen und an jedem Auflager zwei Stäbe angelenkt sind, die Kanäle für den Durehfluss von Kühl fluidum aufweisen, und aussen am Gehäuse zwei Stabbefestigungsvorriehtungen pro Auf lager vorgesehen sind. <B>9.</B> Einrichtung nach 'Unteranspr-Lieh <B>8,</B> da durch gekennzeichnet, dass alle Auflager so angeordnet sind, dass ihre Gelenkmittelpunkte in einer Horizontalebene durch die Wellen achse liegen.<B>10.</B> Einrichtung nach Unteransprueh <B>9,</B> dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der Vertikalebene durch die Wellenaehse <B>je</B> zwei Stäbe vorgesehen sind, die ihre betreffenden Auflager mit über der Horizontalebene durch die Wellenaehse liegenden Befestigungsvor richtungen verbinden, und je zwei Stäbe, die die Auflager mit unterhalb dieser Horizon talebene liegenden Befestigungsvorriehtungen verbinden.<B>11.</B> Einrichtung naeh Unteransprueh <B>10,</B> dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstei fungsplatte die beiden Stäbe in jedem der vier durch die Horizontal- und Vertikalebene dureh die Wellenaehse gebildeten Sektoren miteinander verbindet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB294844X | 1950-09-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH294844A true CH294844A (de) | 1953-11-30 |
Family
ID=10292273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH294844D CH294844A (de) | 1950-09-20 | 1951-09-18 | Einrichtung zum Abstützen von grossen Temperaturunterschieden ausgesetzten Kraftmaschinengehäusen, insbesondere Austrittsgehäusen von Gasturbinen. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH294844A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1300350B (de) * | 1965-03-18 | 1969-07-31 | Gen Electric | Gehaeuse fuer Axialgasturbinen |
DE1476763B1 (de) * | 1964-09-29 | 1970-04-23 | English Electric Co Ltd | Gasturbinenanlage mit einer Nutzleistungsturbine |
-
1951
- 1951-09-18 CH CH294844D patent/CH294844A/de unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1476763B1 (de) * | 1964-09-29 | 1970-04-23 | English Electric Co Ltd | Gasturbinenanlage mit einer Nutzleistungsturbine |
DE1300350B (de) * | 1965-03-18 | 1969-07-31 | Gen Electric | Gehaeuse fuer Axialgasturbinen |
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