CH700973B1 - Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung befestigt an Biegeknotenstellen. - Google Patents

Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung befestigt an Biegeknotenstellen. Download PDF

Info

Publication number
CH700973B1
CH700973B1 CH00646/10A CH6462010A CH700973B1 CH 700973 B1 CH700973 B1 CH 700973B1 CH 00646/10 A CH00646/10 A CH 00646/10A CH 6462010 A CH6462010 A CH 6462010A CH 700973 B1 CH700973 B1 CH 700973B1
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
turbine
housing assembly
housing
outer housing
turbine housing
Prior art date
Application number
CH00646/10A
Other languages
English (en)
Other versions
CH700973A2 (de
Inventor
Henry Grady Ballard Jr
Fred Thomas Willett, Jr.
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of CH700973A2 publication Critical patent/CH700973A2/de
Publication of CH700973B1 publication Critical patent/CH700973B1/de

Links

Classifications

    • 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
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/644—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins for adjusting the position or the alignment, e.g. wedges or eccenters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36—Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

In einem Turbinengehäuse mit einer inneren und äusseren Gehäuseanordnung (30) ist die innere Gehäuseanordnung (20) mittels Befestigungselementen (40) an Biegeknotenstellen an der äusseren Gehäuseanordnung befestigt. Die an den Biegeknotenstellen der äusseren Gehäuseanordnung (20) angeordneten Befestigungselemente (40) vermindern radiale Verschiebungen der inneren Gehäuseanordnung (20) aufgrund einer wärmebedingten Deformation der längsgeteilten, äusseren Gehäuseanordnung (30).

Description

Hintergrund zu der Erfindung
[0001] Die im Vorliegenden offenbarte Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung, wobei die innere Gehäuseanordnung an der äusseren Gehäuseanordnung mittels Befestigungselementen an Biegeknotenstellen befestigt ist.
[0002] In Gasturbinen tragen innere Turbinengehäuse Leitapparate und Mäntel, die radial und axial zu einem Turbinenlaufrad angeordnet sind. Die konzentrische Lagerungsstruktur zwischen den Leitapparaten, den Mänteln und dem Laufrad erstreckt sich von dem Laufradlager zu dem Abgasauslassgehäuse, zu dem äusseren Turbinengehäuse, zu dem inneren Turbinengehäuse und zu den Leitapparaten und den Mänteln selbst. Das Laufradlager ist durch das Abgasauslassgehäuse gelagert, das wiederum mittels Stützstreben und einer Führung, die dem Triebwerk Halt und Stabilität verleihen, mit dem geerdeten Lager verbunden ist. Darüber hinaus sehen Konstruktionen, die eine Kombination eines inneren und äusseren Turbinengehäuses aufweisen, aufgrund eines relativen thermischen Ansprechens zwischen dem Stator und Laufrad und der strukturellen Isolierung zwischen dem inneren und dem äusseren Turbinengehäuse zusätzlichen Toleranzspielraum vor.
[0003] Im Allgemeinen werden aktive Toleranzsteuerungselemente verwendet, um innere und äussere Turbinengehäuse im Verlauf von Turbinenbetriebsbedingungen in Bezug zueinander radial zu verschieben. Hierdurch wird eine Steuerung der Spitzentoleranz zwischen Schaufeln und Mänteln bewirkt, was von Vorteil sein kann, da eine Verringerung der Spitzentoleranz die Turbinenleistung durch eine Reduzierung des Spitzenleckstroms verbessert, solange vermieden ist, dass Schaufelspitzen Mäntel berühren und diese dadurch beschädigen.
[0004] Allerdings kommt es in einigen Konstruktionen auch bei Verwendung aktiver Toleranzsteuerungselemente zu einer Relativbewegung zwischen den inneren und äusseren Turbinengehäusen, da deren entsprechende Komponenten eine unterschiedliche thermische Ausdehnung aufweisen. Um die durch die Relativbewegung hervorgerufene Exzentrizität zu reduzieren, kann das innere Turbinengehäuse mittels radialen Bolzen, die an dem äusseren Turbinengehäuse befestigt sind, oder durch den Einsatz komplementärer radialer Flächen zwischen dem äusseren und inneren Turbinengehäuse gelagert sein. In derartigen Konstruktionen ist zwischen den radialen Stützen ein Einbautoleranzspalt vorhanden, um ein Festfressen während des Triebwerksbetriebs zu verhindern.
[0005] In jedem Fall entstehen bei Auftreten einer Relativbewegung zwischen dem inneren und äusseren Turbinengehäuse Leckstrompfade, und es werden Reibkräfte erzeugt. Diese Reibkräfte können z.B. auf Passflächen Schäden durch einen Berührungsflächenverschleiss hervorrufen, zu dem es während des thermischen Ausdehnens und Zusammenziehens entweder des inneren oder des äusseren Turbinengehäuses kommt. D.h., die Komponenten erfahren während einer Ausdehnung und Kontraktion einen statischen und dynamischen Reibungskontakt. Dabei ändern sich gleichzeitig die Reibungskoeffizienten der Komponenten erheblich und unberechenbar. Daraus ergibt sich, dass die Reibkräfte, die einer radialen Verschiebung des inneren Turbinengehäuses in Bezug auf das äussere Turbinengehäuse entgegenwirken, ebenfalls variieren. Diese Veränderung führt dazu, dass die Position des inneren Turbinengehäuses in Richtung von Stellen hoher Reibung verlagert wird und dort hängen bleibt. Diese Wirkung der Reibung in Verbindung mit den Einbautoleranzen ruft eine Gehäuseexzentrizität hervor, die häufig innerhalb zulässiger Toleranzen unvorhersehbar ist.
[0006] Darüber hinaus sind Statorrohrgehäuse im Allgemeinen an der horizontalen Mittelebene geteilt und weisen an dieser horizontalen Verbindungsstelle einen verbolzten Flansch auf. Temperaturgradienten und Einschwingrandbedingungen führen zu einer spezifischen Abweichung des Rundlaufs des gesamten Gehäuses. Wenn die inneren Bereiche heisser sind als die äusseren Bereiche, wie es während des Hochfahrens des Triebwerks der Fall ist, nehmen solche Gehäuse die Gestalt eines amerikanischen Fussballs an. Im Gegensatz dazu sind die äusseren Bereiche während des Herunterfahrens des Triebwerks wärmer als die inneren Bereiche, was bewirkt, dass das Gehäuse die Gestalt einer Erdnuss annimmt. Eine derartige Rundlaufabweichung wird durch das Statorrohr auf die Mäntel übertragen, so dass zwischen den Mänteln und Schaufelspitzen Spalte entstehen, mit der Folge einer Leistungsminderung der Turbine.
[0007] Ein Gehäuserundlauffehler ist auch in Dampfturbinen problematisch. In diesen Fällen ist das Auftreten von Gehäuserundlauffehlern möglicherweise auf eine horizontale Verbindungsstelle in dem Turbinengehäuse zurückzuführen, die als eine Wärmesenke wirkt und entlang des Umfangs unterschiedliche Gehäusetemperaturen hervorruft. Das Temperaturgefälle führt dazu, dass sich das Gehäuse verzieht oder eine ovale Gestalt annimmt. D.h., das Gehäuse weist in vertikaler Richtung eine grössere Abmessung auf als in horizontaler Richtung. Das Laufrad hingegen bleibt kreisförmig. Aus der hervorgerufenen ovalen Gestalt des Gehäuses ergeben sich grössere Toleranzspielräume und folglich ein grösserer Leckstrom, als es der Fall wäre, wenn der Stator kreisförmig bliebe.
Kurzbeschreibung der Erfindung
[0008] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung zu schaffen, dessen Gehäuserundlauffehler und Exzentrizität aufgrund von Relativbewegungen zwischen der inneren und äusseren Gehäuseanordnungen im Vergleich zu Turbinengehäusen des Standes der Technik auf vereinfachte Weise weiter vermindert ist.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Turbinengehäuse gemäss Anspruch 1 gelöst. Demgemäss umfasst ein Turbinengehäuse: eine innere Gehäuseanordnung, an der entweder ein Flansch oder eine Passfläche ausgebildet ist, die mit dem Flansch zusammenpasst; eine äussere Gehäuseanordnung, die dazu eingerichtet ist, eine radiale Verschiebung zu erfahren, und in der die innere Gehäuseanordnung angeordnet ist, an der das jeweils andere Element, sei dies der Flansch oder die Passfläche, ausgebildet ist; und Befestigungselemente, die dazu dienen, den Flansch an Biegeknotenstellen der äusseren Gehäuseanordnung mit der Passfläche zu verbinden, wobei die Biegeknotenstellen sich an Punkten der radialen Verschiebung der äusseren Gehäuseanordnung (30) befinden, um eine radiale Verschiebung in der inneren Gehäuseanordnung zu vermindern.
[0010] Zudem ist gemäss Anspruch 9 eine Turbine geschaffen, die ein Turbinengehäuse gemäss Anspruch 1 enthält, zu dem gehören: Nuten, die an ersten bis mindestens vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen darin ausgebildet sind; ein Mantelring, der in dem Turbinengehäuse angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, sich radial um eine drehbare Turbinenschaufel auszudehnen oder zusammenzuziehen; und Stege, die an dem Mantelring an Orten ausgebildet sind, die jenen der Nuten entsprechen, um mit den Nuten zusammenzupassen, und um den radial ausdehnbaren und zusammenziehbaren Mantelring axial und perimetrisch in dem Turbinengehäuse zu positionieren.
[0011] Zudem ist gemäss Anspruch 10 eine Turbine geschaffen, zu der ein Turbinengehäuse gemäss Anspruch 1 gehört, das an mehreren Stufen davon Mäntel aufweist und Begrenzungselemente enthält, die an ersten bis mindestens vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen um das Turbinengehäuse angeordnet sind, und die dazu eingerichtet sind, die Mäntel des Turbinengehäuses konzentrisch festzuhalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0012] Die vorausgehend erwähnten und sonstige Ausstattungsmerkmale und Vorteile der Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verständlich: <tb>Fig. 1<SEP>veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Turbinengehäuses; <tb>Fig. 2<SEP>zeigt das Turbinengehäuse von Fig. 1 in einer abgeschnittenen perspektivischen Ansicht; <tb>Fig. 3<SEP>zeigt in einer vergrösserten perspektivischen Ansicht einen Abschnitt des Turbinengehäuses von Fig. 1 ; <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine schematische axiale Ansicht eines Turbinengehäuses; <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine schematische axiale Ansicht des in Fig. 4 veranschaulichten Turbinengehäuses, das Wärmeausdehnung und Kontraktion erfährt; <tb>Fig. 6<SEP>zeigt in einem Längsschnitt einen Mantelring, der Schaufelspitzen einer Turbine umgibt; <tb>Fig. 7<SEP>zeigt in einem Längsschnitt einen Mantelring, der Schaufelspitzen einer Turbine umgibt; <tb>Fig. 8<SEP>zeigt eine Längsansicht des Mantelrings von Fig. 6 ; und <tb>Fig. 9A – E<SEP>zeigen schematische Ansichten von Verbindungen zwischen der ersten und zweiten Teilkomponente des Mantelrings von Fig. 6 .
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0013] Gemäss Fig. 1 – 3 ist ein Abschnitt 11 eines Turbinengehäuses 10 dargestellt, das in einem Turbinenabschnitt einer Gas- oder Dampfturbine verwendet wird. Das Turbinengehäuse 10 weist eine innere Gehäuseanordnung 20, eine äussere Gehäuseanordnung 30 und Befestigungselemente 40 auf. Die innere Gehäuseanordnung 20 weist einen unteren inneren Gehäuseabschnitt 22 und einen oberen inneren Gehäuseabschnitt 21 auf, die an mechanischen Verbindungsstellen 25 zusammengefügt sind, und die um eine Mittellinie 12 der Turbine 10 angeordnet sind. Die innere Gehäuseanordnung 20 weist ferner einen Flansch 23 auf. Die äussere Gehäuseanordnung 30 weist einen unteren äusseren Gehäuseabschnitt 32 und einen oberen äusseren Gehäuseabschnitt 31 auf und definiert in seinem Inneren einen Raum, in dem die innere Gehäuseanordnung 20 angeordnet ist. Eine Passfläche 33, beispielsweise ein Abschnitt der äusseren Gehäuseanordnung 30, der zu einer Tasche geformt ist, die den Flansch 23 aufnimmt, ist an oder in einem Abschnitt der äusseren Gehäuseanordnung 30 ausgebildet. Die Passfläche 33 weist eine Grösse und Gestalt auf, die komplementär zu dem Flansch 23 ausgebildet ist, so dass sich der Flansch 23 an die Passfläche 33 schmiegen lässt, wenn die innere Gehäuseanordnung 20 in die äussere Gehäuseanordnung 30 eingebaut wird.
[0014] Wie gezeigt, sind der Flansch 23 und die Passfläche 33 in ihrer Form entsprechend und verhältnismässig kontinuierliche Ausstattungsmerkmale integriert, oder sie sind in Form mehrerer Ausstattungsmerkmale vorgesehen. In Fällen, wo sie als ihrer Form entsprechende und verhältnismässig kontinuierliche Ausstattungsmerkmale vorgesehen sind, ist der Flansch 23 in einem verhältnismässig kontinuierlichen perimetrischen Flansch integriert, der sich um die innere Gehäuseanordnung 20 erstreckt. In ähnlicher Weise ist die Passfläche 33 in eine verhältnismässig kontinuierliche perimetrische Fläche integriert, die sich um die äussere Gehäuseanordnung 30 erstreckt. Darüber hinaus erstrecken sich der Flansch 23 und die Passfläche 33 in Radialrichtungen über eine Peripherie der äusseren Gehäuseanordnung 30 hinaus.
[0015] Obwohl der Flansch 23 und die Passfläche 33 im Vorausgehenden wie auch in Fig. 1 – 3 gezeigt als auf der inneren Gehäuseanordnung 20 bzw. der äusseren Gehäuseanordnung 30 angeordnet beschrieben sind, ist diese Anordnung lediglich exemplarisch, und es versteht sich, dass die innere Gehäuseanordnung 20 einen Abschnitt aufweist, auf dem die Passfläche 33 ausgebildet ist, und dass die äussere Gehäuseanordnung 30 desgleichen den Flansch 23 aufweist.
[0016] Wie in Fig. 3 gezeigt, wirken die Befestigungselemente 40 mit Passflächendurchgangslöchern 50 und Flanschdurchgangslöchern 51 zusammen, um den Flansch 23 mindestens an im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen mit der Passfläche 33 zu verbinden. Die Befestigungselemente 40 sind axial stromabwärts der ersten Stufen angeordnet, was, in diesem Falle, die innere und äussere Gehäuseanordnung 20 und 30 einbezieht. Die Befestigungselemente 40 weisen Stifte oder, mehr im Einzelnen, vorgespannte Bolzen auf, deren Mittellinien jeweils parallel zu longitudinalen Achsen der inneren und äusseren Gehäuseanordnung 20 und 30 verlaufen. Eine fluchtende Stellung der Befestigungselemente 40 wird mindestens zum Teil mittels Ausrichtungsbuchsen 52, durch die sich die Befestigungselemente 40 erstrecken, und durch Gewindemuttern 53 erreicht, in die die Befestigungselemente 40 eingeführt und mit denen sie fest verschraubt sind.
[0017] Gemäss Fig. 4 , ist zu beachten, dass im Allgemeinen auf die äussere Gehäuseanordnung 30 unterschiedliche Kräfte ausgeübt werden, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, die Kraft, die durch die mechanische Verbindung 35 ausgeübt wird, die auf beiden Seiten der äusseren Gehäuseanordnung 30 ausgeübt ist, und die den unteren äusseren Gehäuseabschnitt 32 und den oberen äusseren Gehäuseabschnitt 31 an einer horizontalen Verbindungsstelle verbindet. Die gemeinsam wirkenden Kräfte führen möglicherweise dazu, dass die äussere Gehäuseanordnung 30 aufgrund einer thermischen Kontraktion und Ausdehnung im normalen Betrieb eine radiale Verschiebung erfährt. Die Befestigungselemente 40 hemmen eine radiale Verschiebung der inneren Gehäuseanordnung 20, zu der es andernfalls durch die radiale Verschiebung der äusseren Gehäuseanordnung 30 kommen würde.
[0018] Die äussere Gehäuseanordnung 30, die, wie im Vorausgehenden beschrieben, belastet wird, neigt dazu, eine radiale Verschiebung in Form einer Fourieranordnung mit N=2 zu erfahren, d.h. eine Deformation der Kreisform der äusseren Gehäuseanordnung, wie sie mittels einer Fourierreihe bis Index N=2 beschrieben ist. D.h., im Verlauf von Hochfahrvorgängen wird das Innere der äusseren Gehäuseanordnung 30 heisser sein als ihre Aussenseite, und die äussere Gehäuseanordnung 30 wird daher dazu neigen, die Gestalt eines amerikanischen Fussballs anzunehmen. Im Gegensatz dazu wird das Innere während eines Herunterfahrens kälter sein als die Aussenseite, und die äussere Gehäuseanordnung 30 wird daher dazu neigen, die (eingeschnürte) Gestalt einer Erdnuss anzunehmen. Daher werden Biegeknotenstellen der äusseren Gehäuseanordnung 30 an jenen Bereichen der äusseren Gehäuseanordnung 30 ermittelt, die im Wesentlichen radial feststehend bleiben. Wie in Fig. 5 gezeigt, befinden sich diese Biegeknotenstellen in der Nähe der perimetrischen Stellen 1:30, 4:30, 7:30 und 10:30 der äusseren Gehäuseanordnung.
[0019] Die Befestigungselemente 40 sind an den Biegeknotenstellen der äusseren Gehäuseanordnung 30 so angeordnet, dass sie sich an Stellen einer deformierten Kreisform gemäss einer Fourierreihe bis Index N=4 befinden. Mit einer derartigen Anordnung lässt sich die radiale Verschiebung der äusseren Gehäuseanordnung 30 in der inneren Gehäuseanordnung 20 entlang der Mittellinie 12 mindern. Somit können Mäntel an mehreren Stufen der inneren Gehäuseanordnung 20 von fehlerhaften Rundlaufeigenschaften der äusseren Gehäuseanordnung 30 isoliert werden, nachdem Exzentrizitäten und fehlerhafte Rundlaufeigenschaften der äusseren Gehäuseanordnung 30 nicht auf die innere Gehäuseanordnung 20 übertragen werden.
[0020] Die Leistung der Turbine 10 ist folglich verbessert, da Spalte zwischen Turbinenschaufelspitzen und deren komplementären Mänteln sowohl mit als auch ohne aktive Toleranzsteuerungselemente einheitlicher aufrechterhalten werden. Dementsprechend lässt sich ein Bedarf nach verhältnismässig komplexen Metallteilen und Steueralgorithmen zum Betrieb aktiver Toleranzsteuerungselemente reduzieren und/oder weitgehend eliminieren.
[0021] Wenn die Befestigungselemente 40, wie oben beschrieben, an den Biegeknotenstellen verwendet werden, lassen sich darüber hinaus auch Exzentrizitäten mildern, die durch reibungsbedingte Änderungen von Komponenten der inneren Gehäuseanordnung 20 und der äusseren Gehäuseanordnung 30 hervorgerufen sind. D.h., mit den an den Biegeknotenstellen positionierten Befestigungselementen 40 wird die relative radiale Verschiebung zwischen der inneren Gehäuseanordnung 20 und der äusseren Gehäuseanordnung 30 an jeder jener Biegeknotenstellen wesentlich reduziert. Dementsprechend wird die Konzentrizität im Wesentlichen berechenbar aufrechterhalten.
[0022] Mit Bezug auf Fig. 6 – 9A – E ist zudem eine Turbine 100 erörtert, die ein Turbinengehäuse 120, einen Mantelring 130 und Stege 140 aufweist. Das Turbinengehäuse 120 weist Nuten 141 auf, die darin an ersten bis mindestens vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen ausgebildet sind. Der Mantelring 130 ist in dem Turbinengehäuse 120 angeordnet und ist aus Materialien hergestellt, die eine thermische Masse aufweisen, die im Vergleich zu jener von Komponenten des Turbinengehäuses 120 und einer drehbaren Turbinenschaufel 110 verhältnismässig gering ist. Somit ist der Mantelring 130 dazu eingerichtet, in Reaktion auf Betriebsbedingungen der Turbine 100 sich radial um die drehbare Turbinenschaufel 110 auszudehnen oder zusammenzuziehen.
[0023] Die Stege 140 sind auf einem Aussenumfang des Mantelrings 130 an Orten ausgebildet, die jenen der Nuten 141 entsprechen. Auf diese Weise passen die Stege 140 mit den Nuten 141 zusammen und positionieren den Mantelring 130 axial und perimetrisch in dem Turbinengehäuse 120.
[0024] Der Mantelring 130 enthält erste und zweite 180°-Teile 150 und 151. Wie in Fig. 9A – E gezeigt, sind diese Teile 150 und 151 an einer Schwalbenschwanzverbindung miteinander befestigt, sie sind aneinander durch ein Anschlussstück oder einen Bolzen befestigt, oder sie sind miteinander überlappt oder genutet. Selbstverständlich sind die Konstruktionen von Fig. 9A – E lediglich exemplarisch, und es kommen auch andere Strukturen und Konstruktionen in Betracht. Wenn der Mantelring 130 aus ersten und zweiten Teilkomponenten 150 und 151 gebildet ist, kann der Mantelring 130 jedenfalls verhältnismässig kostengünstig und rasch in das Turbinengehäuse 120 eingebaut werden.
[0025] Die Turbinenschaufel 110 ist mit einem Laufrad 105 verbunden, um das sich die Turbinenschaufel 110 drehen lässt. Im vorliegenden Fall ist das Turbinengehäuse 130 so ausgebildet, dass es im Wesentlichen koaxial mit dem Laufrad 105 ist.
[0026] Wenn der Mantelring 130, wie oben beschrieben, in dem Turbinengehäuse 120 angeordnet ist, sind der Mantelring 130 und der Strompfad, der einem fernen Ende oder einer Spitze 111 der Turbinenschaufel 110 zugeordnet ist, thermisch von dem Turbinengehäuse 120 isoliert. Infolgedessen ist der Strompfad im Wesentlichen von der thermisch induzierten Ausdehnung oder Kontraktion des Turbinengehäuses 120 entkoppelt.
[0027] Der Mantelring 130 ist an einer einzigen Leitapparatstufe oder an mehreren Leitapparatstufen angeordnet. In beiden Fällen ist der Mantelring 130 auch zwischen dem Turbinengehäuse 120 und der Turbinenschaufel 110 sowie zwischen dem Turbinengehäuse 120 und Leitapparaten 115 angeordnet, die vor und hinter der Turbinenschaufel 110 positioniert sind. Im vorliegenden Fall sind der Mantelring 130 und der Strompfad, der einem fernen Ende oder einer Spitze 111 der Turbinenschaufel 110 zugeordnet ist, thermisch von dem Turbinengehäuse 120 isoliert, und darüber hinaus sind auch die Leitapparate 115 thermisch von dem Turbinengehäuse 120 isoliert.
[0028] Zudem ist eine Turbine, beispielsweise eine Turbine 100, geschaffen, die ein Turbinengehäuse 10, 120 und Begrenzungselemente 40, 140 aufweist. Die Begrenzungselemente 40, 140 sind mindestens an ersten bis vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen um das Turbinengehäuse 10, 120 angeordnet und sind dazu eingerichtet, eine Exzentrizität des Turbinengehäuses 10, 120 zu begrenzen. Das Turbinengehäuse 10 weist ein inneres Gehäuse 20 und ein äussere Gehäuse 30 auf. Im vorliegenden Fall beinhalten die Begrenzungselemente die oben beschriebenen Befestigungselemente 40. In einer Abwandlung weist das Turbinengehäuse 120 Nuten 141 auf, die darin an ersten bis mindestens vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen ausgebildet sind. Im vorliegenden Fall beinhalten die Begrenzungselemente die oben erwähnten Stege 140, die an dem oben beschriebenen Mantelring 130 ausgebildet sind. Die Stege 140 passen mit den Nuten 141 zusammen und positionieren den Mantelring 130 in dem Turbinengehäuse 120 axial und perimetrisch.
[0029] Während die Erfindung lediglich anhand einer beschränkten Anzahl von Ausführungsbeispielen im Einzelnen beschrieben wurde, sollte es ohne weiteres klar sein, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um Substitutionen oder äquivalente Anordnungen zu verkörpern.
[0030] Geschaffen ist eine Turbine 100, zu der ein Turbinengehäuse 10, 120 gehört, das an mehreren Stufen davon Mäntel und Begrenzungselemente 40, 140 aufweist, die an ersten bis mindestens vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen um das Turbinengehäuse 10, 120 angeordnet sind, und die dazu eingerichtet sind, die Mäntel des Turbinengehäuses 10, 120 konzentrisch zu begrenzen.
Bezugszeichenliste
[0031] <tb>10<SEP>Turbinengehäuse <tb>11<SEP>Abschnitt <tb>12<SEP>Mittellinie <tb>20<SEP>Innere Gehäuseanordnung <tb>21<SEP>Oberer innerer Gehäuseabschnitt <tb>22<SEP>Unterer innerer Gehäuseabschnitt <tb>23<SEP>Flansch <tb>25<SEP>Mechanische Verbindungsstellen <tb>30<SEP>Äussere Gehäuseanordnung <tb>31<SEP>Oberer äusserer Gehäuseabschnitt <tb>32<SEP>Unterer äusserer Gehäuseabschnitt <tb>33<SEP>Passfläche <tb>35<SEP>Mechanische Verbindung <tb>40<SEP>Befestigungselemente (Begrenzungselemente) <tb>50<SEP>Passflächendurchgangslöcher <tb>51<SEP>Flanschdurchgangslöcher <tb>52<SEP>Ausrichtungsbuchsen <tb>53<SEP>Mit Gewinde versehene Muttern <tb>100<SEP>Turbine <tb>105<SEP>Laufrad <tb>110<SEP>Turbinenschaufel <tb>111<SEP>Turbinenschaufelspitze <tb>115<SEP>Düsen <tb>120<SEP>Turbinengehäuse <tb>130<SEP>Mantelring <tb>140<SEP>Stege (Begrenzungselemente) <tb>141<SEP>Nuten <tb>150, 151<SEP>Teile

Claims (9)

1. Turbinengehäuse (10), zu dem gehören: eine innere Gehäuseanordnung (20), eine äussere Gehäuseanordnung (30), die dazu eingerichtet ist, eine radiale Verschiebung zu erfahren, und in der die innere Gehäuseanordnung (20) angeordnet ist, ein Flansch (23) und eine Passfläche (33), wobei entweder der Flansch (23) an der inneren Gehäuseanordnung (20) und die Passfläche (33) an der äusseren Gehäuseanordnung (30) ausgebildet ist, oder der Flansch (23) an der äusseren Gehäuseanordnung (30) und die Passfläche (23) an der inneren Gehäuseanordnung (20) ausgebildet ist, und der Flansch (23) und die Passfläche (33) zusammenpassend ausgebildet sind; Befestigungselemente (40), die den Flansch (23) an Biegeknotenstellen der äusseren Gehäuseanordnung (30) mit der Passfläche (33) verbinden, wobei die Biegeknotenstellen sich an Punkten der radialen Verschiebung der äusseren Gehäuseanordnung (30) befinden.
2. Turbinengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungselemente (40) Stifte umfassen.
3. Turbinengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungselemente (40) vorgespannte Bolzen umfassen.
4. Turbinengehäuse (10) nach Anspruch 3, wobei jedes der Befestigungselemente (40) Mittellinien aufweist, die parallel zu einer Mittellinie der inneren (20) und äusseren Gehäuseanordnung (30) verlaufen.
5. Turbinengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei die äussere Gehäuseanordnung (30) obere und untere Gehäuseabschnitte (31, 32) aufweist, die an einer horizontalen Verbindungsstelle zusammengefügt sind.
6. Turbinengehäuse (10) nach Anspruch 5, wobei die äussere Gehäuseanordnung (30) eine Deformation von der Kreisform gemäss einer Fourierreihe bis Index N=2 annimmt, wobei die Befestigungselemente (40) an Stellen der deformierten Kreisform der äusseren Gehäuseanordnung gemäss einer Fourierreihe bis Index N=4 angeordnet sind.
7. Turbinengehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei die Biegeknotenstellen an Stellen der äusseren Gehäuseanordnung (30) sind, die den perimetrischen Stellen 1:30, 4:30, 7:30 und 10:30 auf dem Gesichtsfeld einer Uhr entsprechen.
8. Turbine (100), zu der gehören: ein Turbinengehäuse (120) gemäss Anspruch 1, mit Nuten (141), die darin an ersten bis mindestens vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen definiert sind; ein Mantelring (130), der in dem Turbinengehäuse (120) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, sich radial um eine drehbare Turbinenschaufel (110) auszudehnen oder zusammenzuziehen; und Stege (140), die auf dem Mantelring (130) an Orten ausgebildet sind, die jenen der Nuten (141) entsprechen, um mit den Nuten (141) zusammenzupassen und um den radial ausdehnbaren und zusammenziehbaren Mantelring (130) in dem Turbinengehäuse (120) axial und perimetrisch zu positionieren.
9. Turbine (100), zu der gehören: ein Turbinengehäuse (10), (120) gemäss Anspruch 1, das an mehreren Stufen davon Mäntel aufweist; und Begrenzungselemente (40), (140), die mindestens an ersten bis vierten im Wesentlichen gleichmässig beabstandeten perimetrischen Stellen um das Turbinengehäuse (10), (120) angeordnet sind, und die konfiguriert sind, um die Mäntel des Turbinengehäuses (10), (120) konzentrisch festzuhalten.
CH00646/10A 2009-05-05 2010-04-29 Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung befestigt an Biegeknotenstellen. CH700973B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/435,658 US8231338B2 (en) 2009-05-05 2009-05-05 Turbine shell with pin support

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CH700973A2 CH700973A2 (de) 2010-11-30
CH700973B1 true CH700973B1 (de) 2014-12-31

Family

ID=42932613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH00646/10A CH700973B1 (de) 2009-05-05 2010-04-29 Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung befestigt an Biegeknotenstellen.

Country Status (5)

Country Link
US (3) US8231338B2 (de)
JP (1) JP5615029B2 (de)
CN (2) CN104481607B (de)
CH (1) CH700973B1 (de)
DE (1) DE102010016532A1 (de)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2299063B1 (de) * 2009-09-17 2015-08-26 Siemens Aktiengesellschaft Prallplatte für ein Gasturbinentriebwerk und Gasturbinentriebwerk
CN102108885B (zh) * 2011-03-29 2013-09-18 东方电气集团东方汽轮机有限公司 汽轮机组低压内缸落地支撑装置
US8870533B2 (en) * 2011-07-13 2014-10-28 General Electric Company Assembly for aligning an inner shell of a turbine casing
US8992167B2 (en) 2011-09-07 2015-03-31 General Electric Company Turbine casing assembly mounting pin
US8864459B2 (en) 2011-09-07 2014-10-21 General Electric Company Turbine casing assembly mounting pin
US8967951B2 (en) * 2012-01-10 2015-03-03 General Electric Company Turbine assembly and method for supporting turbine components
US8926273B2 (en) * 2012-01-31 2015-01-06 General Electric Company Steam turbine with single shell casing, drum rotor, and individual nozzle rings
US9303532B2 (en) 2013-04-18 2016-04-05 General Electric Company Adjustable gib shim
US9598981B2 (en) * 2013-11-22 2017-03-21 Siemens Energy, Inc. Industrial gas turbine exhaust system diffuser inlet lip
US20150345332A1 (en) * 2014-05-27 2015-12-03 General Electric Company Horizontal joint for a rotary machine and method of assembling same
JP2016113992A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 三菱重工業株式会社 圧力容器およびタービン
JP6417623B2 (ja) * 2015-02-19 2018-11-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 位置決め装置、これを備えている回転機械、及び位置決め方法
JP6671102B2 (ja) * 2015-02-20 2020-03-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固定装置、回転機械、回転機械の製造方法、組立方法及び取外方法
JP6204398B2 (ja) 2015-03-23 2017-09-27 カルソニックカンセイ株式会社 タービンハウジング
CA2925588A1 (en) 2015-04-29 2016-10-29 Rolls-Royce Corporation Brazed blade track for a gas turbine engine
EP3109520B1 (de) 2015-06-24 2020-05-06 MTU Aero Engines GmbH Dichtungsträger, leitschaufelkranz und strömungsmaschine
DE102016213810A1 (de) 2016-07-27 2018-02-01 MTU Aero Engines AG Verkleidungselement für ein Turbinenzwischengehäuse
US10808574B2 (en) * 2016-09-13 2020-10-20 General Electric Company Turbomachine stator travelling wave inhibitor
US10724402B2 (en) * 2017-06-26 2020-07-28 Raytheon Technologies Corporation Gas turbine duct liner coupling assembly
US20190093512A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-28 Rolls-Royce Corporation Ceramic matrix composite blade track for a gas turbine engine
US11073033B2 (en) * 2018-10-18 2021-07-27 Honeywell International Inc. Stator attachment system for gas turbine engine
IT201900001173A1 (it) * 2019-01-25 2020-07-25 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Turbina con un anello avvolgente attorno a pale rotoriche e metodo per limitare la perdita di fluido di lavoro in una turbina
US11015485B2 (en) * 2019-04-17 2021-05-25 Rolls-Royce Corporation Seal ring for turbine shroud in gas turbine engine with arch-style support

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB666911A (en) * 1949-06-07 1952-02-20 Henry George Yates Improvements in or relating to diaphragms for impulse turbines
US2621018A (en) * 1950-02-01 1952-12-09 Westinghouse Electric Corp Turbine rotor construction
DE1017420B (de) 1955-02-28 1957-10-10 Canadian Patents Dev Gasturbinentriebwerk mit einer mehrstufigen Turbine
GB904138A (en) * 1959-01-23 1962-08-22 Bristol Siddeley Engines Ltd Improvements in or relating to stator structures, for example for axial flow gas turbine engines
US3056583A (en) 1960-11-10 1962-10-02 Gen Electric Retaining means for turbine shrouds and nozzle diaphragms of turbine engines
NL296573A (de) 1962-08-13
US3498727A (en) 1968-01-24 1970-03-03 Westinghouse Electric Corp Blade ring support
CH491288A (de) 1968-05-20 1970-05-31 Sulzer Ag Halterung für den Leitschaufelträger einer mehrstufigen Gasturbine
CH499012A (de) 1968-12-03 1970-11-15 Siemens Ag Anordnung zur axial festen und radial beweglichen Lagerung von Turbinengehäuseteilen
US3628884A (en) 1970-06-26 1971-12-21 Westinghouse Electric Corp Method and apparatus for supporting an inner casing structure
JPS5227282B2 (de) 1970-11-05 1977-07-19
BE792224A (fr) 1971-12-01 1973-03-30 Penny Robert N Element composite long ayant un coefficient de dilatation lineaire effectif predetermine
CH560316A5 (de) 1973-01-04 1975-03-27 Bbc Sulzer Turbomaschinen
CH589799A5 (de) 1975-07-04 1977-07-15 Bbc Brown Boveri & Cie
DE2635980C2 (de) 1976-08-10 1977-12-15 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Anordnung zur Zentrierung des Innengehäuses einer Dampfturbine
JPS607053B2 (ja) 1977-03-22 1985-02-22 旭化成株式会社 ループヤーンの製造法
US4286921A (en) 1979-12-13 1981-09-01 Westinghouse Electric Corp. Locking structure for an alignment bushing of a combustion turbine engine
DE3003470C2 (de) 1980-01-31 1982-02-25 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Turbinenleitschaufelaufhängung für Gasturbinenstrahltriebwerke
US4395195A (en) 1980-05-16 1983-07-26 United Technologies Corporation Shroud ring for use in a gas turbine engine
CH664191A5 (de) 1984-01-09 1988-02-15 Bbc Brown Boveri & Cie Von aussen zustellbare axialfixierung eines schaufeltraegers in einer turbine.
US4890978A (en) 1988-10-19 1990-01-02 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for vane segment support and alignment in combustion turbines
US5123287A (en) * 1989-11-24 1992-06-23 Lew Hyok S Vibrating conduit mass flowmeter
CA2039756A1 (en) * 1990-05-31 1991-12-01 Larry Wayne Plemmons Stator having selectively applied thermal conductivity coating
US5127795A (en) 1990-05-31 1992-07-07 General Electric Company Stator having selectively applied thermal conductivity coating
US5141394A (en) 1990-10-10 1992-08-25 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and method for supporting a vane segment in a gas turbine
US5197856A (en) 1991-06-24 1993-03-30 General Electric Company Compressor stator
EP0591565B1 (de) 1992-10-05 1996-01-24 Asea Brown Boveri Ag Leitschaufeleinhängung für axialdurchströmte Turbomaschine
US5333993A (en) * 1993-03-01 1994-08-02 General Electric Company Stator seal assembly providing improved clearance control
US5685693A (en) 1995-03-31 1997-11-11 General Electric Co. Removable inner turbine shell with bucket tip clearance control
US5921749A (en) 1996-10-22 1999-07-13 Siemens Westinghouse Power Corporation Vane segment support and alignment device
JP3428424B2 (ja) * 1998-03-13 2003-07-22 株式会社日立製作所 ガスタービン
US6244819B1 (en) 1998-11-10 2001-06-12 Dresser-Rand Company Adjustable supporting assembly for turbine flowpath components and method thereof
KR20010007065A (ko) 1999-05-18 2001-01-26 제이 엘. 차스킨 터빈
US6402468B1 (en) 2001-06-18 2002-06-11 General Electric Company Method and apparatus for axially aligning inner and outer turbine shell components
US7063505B2 (en) 2003-02-07 2006-06-20 General Electric Company Gas turbine engine frame having struts connected to rings with morse pins
GB0319002D0 (en) 2003-05-13 2003-09-17 Alstom Switzerland Ltd Improvements in or relating to steam turbines
US6913441B2 (en) * 2003-09-04 2005-07-05 Siemens Westinghouse Power Corporation Turbine blade ring assembly and clocking method
US7260892B2 (en) 2003-12-24 2007-08-28 General Electric Company Methods for optimizing turbine engine shell radial clearances
US6951112B2 (en) * 2004-02-10 2005-10-04 General Electric Company Methods and apparatus for assembling gas turbine engines
JP4801373B2 (ja) * 2005-05-16 2011-10-26 三菱重工業株式会社 タービンの車室構造
US8206085B2 (en) 2009-03-12 2012-06-26 General Electric Company Turbine engine shroud ring

Also Published As

Publication number Publication date
CN104481607A (zh) 2015-04-01
US20100284792A1 (en) 2010-11-11
CN101881188A (zh) 2010-11-10
US20120243976A1 (en) 2012-09-27
CH700973A2 (de) 2010-11-30
US8231338B2 (en) 2012-07-31
JP2010261450A (ja) 2010-11-18
JP5615029B2 (ja) 2014-10-29
US8616839B2 (en) 2013-12-31
DE102010016532A1 (de) 2010-11-11
CN101881188B (zh) 2014-11-26
US9441501B2 (en) 2016-09-13
US20140037445A1 (en) 2014-02-06
CN104481607B (zh) 2016-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH700973B1 (de) Turbinengehäuse mit innerer und äusserer Gehäuseanordnung befestigt an Biegeknotenstellen.
DE3446389C2 (de) Statoraufbau für eine Axial-Gasturbine
DE602005001979T2 (de) Aufhängung einer Gasturbinenbrennkammer mit integriertem Turbinenleitapparat
EP2960438B1 (de) Leitschaufelvorrichtung für eine gasturbine sowie gasturbine mit einer solchen leitschaufelvorrichtung
DE60114697T2 (de) Turbinengehäuseanordnung
DE69309794T2 (de) Düsenhalterung für Turbinen
EP2696037B1 (de) Abdichtung des Strömungskanals einer Strömungsmaschine
EP1898054B1 (de) Gasturbine
EP3051068A1 (de) Leitschaufelring für eine strömungsmaschine und additives herstellungsverfahren
DE102008037501A1 (de) Gasturbinen mit nachgiebigen Sehnengelenkdichtungen
EP2466074A1 (de) Gasturbinentriebwerk mit Kolbenringdichtung
DE112006000603T5 (de) Leitrad und Schaufel für eine Turbomaschinenanlage
EP1653049B1 (de) Leitschaufelring einer Strömungsmaschine und zugehöriges Modifikationsverfahren
DE112015004533T5 (de) Variable Düseneinheit und Turbolader mit variabler Kapazität
DE102008002991A1 (de) Halterungsanordnung der äußeren Seitenwand für einen einzelnen Erststufen-Leitapparat
EP2342425B1 (de) Gasturbine mit sicherungsplatte zwischen schaufelfuss und scheibe
EP2818643B1 (de) Dichteinrichtung und Strömungsmaschine
WO2012016830A1 (de) Gasturbinenrotor mit einer axial verschieblichen turbinenrotorwelle
DE102010007724A1 (de) Schraubenlose Zwischenstufendichtung einer Gasturbine
EP3287611B1 (de) Gasturbine
EP2871325B1 (de) Innenring einer Strömungsmaschine und Leitrad
EP3495632B1 (de) Integrierte tragstruktur für ein flugzeugtriebwerk und dessen zubehörkomponenten
EP3159505B1 (de) Zwischengehàuse für eine gasturbine
EP3176386B1 (de) Innenringsystem, zugehöriger innenring, zwichengehäuse und strömungsmaschine
EP2347101B1 (de) Gasturbine und zugehörige Gas- bzw. Dampfturbinenanlage

Legal Events

Date Code Title Description
NV New agent

Representative=s name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH GLOBAL PATENT, CH

PL Patent ceased