Turbomaschine für gasförmiges Medium Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine, z. B. eine Turbine oder einen Verdichter, in welcher ein gasförmiges Fluidum zumindest einen Kranz von Laufschaufeln durchströmt.
Die in Turbomaschinen herrschenden Druck unterschiede bringen die Gefahr mit sich, dass Schmieröl dorthin eindringen könnte, wo es schädlich wäre. So z. B, haben die Schaufeln eines Axialverdichters eine genaue Profilform, so dass ihr Wirkungsgrad abnimmt, wenn sie einen 01- und Staubiiberzug bekommen. In ähnlicherWeise kann Schmutz anLeitschaufeln eines Fliehkraftverdichters nichtweniger schäd lich sein als Schmutz an den Schaufeln eines Axialverdichters.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein unerwünschtes Eindringen des Schmieröls zu verhindern.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in der Zeichnung in vertikalem Schnitt durch einen Axialverdichter veran schaulicht; dieser Axialverdichter befördert Luft in eine Verbrennungskammer, aus welcher heisse Gase einer Turbine zugeführt werden, wobei diese aus dem Verdichter, der Ver brennungskammer und der Turbine bestehende Einheit Teil einer Gasturbinenanlage bildet.
Der Ansaugestutzen 11 des Verdichters umgibt den Anlassmotor 12, so dass die ange saugte Luft durch einen ringförmigen Raum in einen sich verjüngenden, gleichfalls ring- förmigen, durch die Aussenwand 14 des Ver dichters und die Innerverkleidung 15 gebildeten Einlasskanal 13 gelangt. Die Aussenwand 14 ist stromabwärts vom Einlasskanal 13 mit mehreren Kränzen von Leitschaufeln 16 ver sehen, zwischen welchen Laufschaufelkränze 17 eingeschaltet sind, die an einem zusammen gesetzten, an einer Rotorwelle 19 befestigten Rotor 18 angebracht sind.
Das am Einlassende befindliche Lager 20 der Rotorwelle 19 ist im Lagergehäuse 21 untergebracht. Die am Ende der Rotorwelle 19 befindliche Klauenkupplung 22 kann mit dem Anlassmotor 12 gekuppelt werden.
Am stromabwärtigen Ende des Lagerge häuses 21 ist eine Labyrinthdichtung 23 vor gesehen, welcher Luft vom unterhalb des ersten Laufschaufelkranzes befindlichen Raum 25 durch im Rotorkörper 18 vorgesehene Kanäle 24 zugeführt wird.
Die Bedeutung der vorliegenden Erfindung dürfte aus der folgenden Betrachtung der in verschiedenen Räumen des Verdichters herr schenden Luftdrücke erhellen.
Atmosphärischer Druck herrscht am Ein lass in den Ansaugestutzen 11, in dem das innere Ende des Anlassmotors 12 umgebenden Raum 26 und in dem durch das Gehäuse 21 und die innere Verkleidung 15- begrenzten Raum 28, sofern keine Kanäle 24 vorhanden wären. Ein etwas niedrigerer Druck ist am stromabwärtigen Ende des Einlasskanals 13 und ein höherer Druck im Raume 25 unter halb des ersten Laufschaufelkranzes.
Infolge dieser Druckunterschiede hat die Luft das Bestreben, insbesondere vom Raum 28 zum Einlasskanal 13 zu fliessen. Diese Luft strömung kann an der Anschlussstelle 29 des Ansaugestutzens 11 und der Verkleidung 15 sowie in der waagrechten Trennfuge der Ver kleidung 15 vorkommen. Die Verkleidung sowie das Gehäuse 21 sind nämlich zweiteilig ausgeführt, so dass der Rotor herausgenommen werden kann, ohne dass die Maschine in axialer Richtung zerlegt zu werden braucht.
Das Schmieröl, das vom Rotorlager 20 ab fliesst, wird von einem Schleuderring in eine Kammer geschleudert und gelangtdurchKanäle in den Raum 28, wo es am Boden des Rau mes 28 einen Sumpf 30 bildet. Dieses Schmier öl wird oft von der wegströmenden Luft mit gerissen und in den Einlasskanal 13 abgesetzt, von wo es in den Verdichter gelangt und an den Schaufeln 16 und 17 abgesetzt wird.
Um dieses schädliche Eindringen des Schmieröls zu verhindern, wird im Raum 28 ein Druck, der etwas höher ist als der atmo sphärische, aufrechterhalten, und die Luft und das Öl werden von diesem Raum 28 an eine Stelle weggeschafft, wo sie unschädlich sind.
Die Räume 26 und 28 sind miteinander mittels eines am Arilassmotor 12 vorbeige führten Rohres 31 verbunden, dessen Mündung sich dicht über dem Boden des Raumes 28 befindet, dort, wo das Sumpföl gesammelt wird, und welches durch das Lagergehäuse 21 hindurch in den Raum 26 hinaufgeführt ist und daher ein Steigrohr bildet. Anderseits ist die Labyrinthdichtung 23 mittels das Lagergehäuse 21 durchdringender Kanäle 32 mit dem Raum 28 verbunden, so dass Luft in den Raum 28 strömen kann von den Kanä len 24, durch welche Luft unter einem Druck, der etwas höher ist als der atmosphärische, vom Raum 25 wegströmt.
Weiterhin ist ein Gummi-Dichtungsring 33 an der Anschlussstelle des Ansaugestutzens und der Verkleidung 15 angebracht, um ein Durchsickern des Öls während des Stillstandes der Maschine zu verhindern.
Gemäss einer andern Ausführungsform kann Luft, unter höherem Druck, statt vorn Raum 25, durch ein Aussenrohr von einer Ge- häuseanzapfung des Verdichters abgeführt werden.
Der in der Beschreibung vorkommende Ausdruck Steigrohr bedeutet ein Rohr von kleinem innerem Durchmesser, welches von einem Raum höheren Druckes in einen höher gelegenen Raum niedrigen Druckes hineinragt, so dass eine in dem erstgenannten Raum be findliche und die Rohrmündung umgebende Flüssigkeit durch den Druckunterschied hin aufgetrieben und entweder in dem obern Raum abgesetzt oder in dem Rohr als den Rückfluss der Luft nach unten verhindernder Pfropfen verbleibt.
Turbomachine for a gaseous medium The invention relates to a turbomachine, e.g. B. a turbine or a compressor, in which a gaseous fluid flows through at least one ring of blades.
The differences in pressure in turbo machines entail the risk that lubricating oil could penetrate where it would be harmful. So z. B, the blades of an axial compressor have a precise profile shape, so that their efficiency decreases when they are coated with oil and dust. Similarly, dirt on vanes of a centrifugal compressor can be no less harmful than dirt on the blades of an axial compressor.
The purpose of the present invention is to prevent undesirable intrusion of the lubricating oil.
An embodiment of the subject invention is illustrated in the drawing in vertical section through an axial compressor; This axial compressor conveys air into a combustion chamber, from which hot gases are fed to a turbine, this unit consisting of the compressor, the combustion chamber and the turbine forming part of a gas turbine system.
The intake port 11 of the compressor surrounds the starter motor 12 so that the sucked in air passes through an annular space into a tapering, likewise annular, inlet duct 13 formed by the outer wall 14 of the compressor and the inner lining 15. The outer wall 14 is seen downstream of the inlet channel 13 with a plurality of rings of guide vanes 16, between which rotor blade rings 17 are connected, which are attached to a composite rotor 18 fastened to a rotor shaft 19.
The bearing 20 of the rotor shaft 19 located at the inlet end is accommodated in the bearing housing 21. The dog clutch 22 located at the end of the rotor shaft 19 can be coupled to the starter motor 12.
At the downstream end of the Lagerge housing 21 a labyrinth seal 23 is seen, which air is supplied from the space 25 located below the first rotor blade ring through channels 24 provided in the rotor body 18.
The importance of the present invention will be evident from the following consideration of the air pressures prevailing in various spaces of the compressor.
Atmospheric pressure prevails at the inlet into the intake port 11, in the space 26 surrounding the inner end of the starter motor 12 and in the space 28 delimited by the housing 21 and the inner lining 15 if no channels 24 were present. A somewhat lower pressure is at the downstream end of the inlet channel 13 and a higher pressure is in the space 25 under half of the first rotor blade ring.
As a result of these pressure differences, the air tends to flow in particular from space 28 to inlet channel 13. This air flow can occur at the connection point 29 of the intake port 11 and the cladding 15 and in the horizontal parting line of the cladding 15 Ver. The cladding and the housing 21 are designed in two parts so that the rotor can be removed without the machine having to be dismantled in the axial direction.
The lubricating oil that flows from the rotor bearing 20 is thrown by a centrifugal ring into a chamber and passes through channels into the space 28, where it forms a sump 30 at the bottom of the space 28. This lubricating oil is often entrained by the air flowing away and deposited in the inlet channel 13, from where it reaches the compressor and is deposited on the blades 16 and 17.
In order to prevent this harmful penetration of the lubricating oil, a pressure which is slightly higher than the atmo spherical is maintained in the space 28, and the air and the oil are carried away from this space 28 to a place where they are harmless.
The spaces 26 and 28 are connected to one another by means of a pipe 31, which passes by the Arilass motor 12 and whose mouth is located just above the floor of the space 28, where the sump oil is collected, and which leads up through the bearing housing 21 into the space 26 is and therefore forms a riser pipe. On the other hand, the labyrinth seal 23 is connected to the space 28 by means of channels 32 penetrating the bearing housing 21, so that air can flow into the space 28 from the channels 24 through which air at a pressure slightly higher than atmospheric from the room 25 flows away.
Furthermore, a rubber sealing ring 33 is attached to the connection point of the suction port and the cover 15 in order to prevent the oil from seeping through while the machine is at a standstill.
According to another embodiment, air, under higher pressure, can be discharged from a housing tap of the compressor through an outer pipe instead of from the space 25.
The expression riser pipe occurring in the description means a pipe with a small inner diameter, which protrudes from a space of higher pressure into a higher space of low pressure, so that a liquid in the first-mentioned space and surrounding the pipe mouth is swept up by the pressure difference and either settled in the upper space or left in the pipe as a plug preventing the air from flowing back downwards.