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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
einigen landgeschützten
Turbinenmaschinen, die in elektrischen Kraftwerksanlagen eingesetzt
werden, sind mehrere Brennkammern rings um den Umfang der Turbinenmaschine
angeordnet, und jede der Brennkammern liefert heiße Verbrennungsgase
in den Turbinenabschnitt der Maschine hinein. Der Einlass zu dem
Turbinenabschnitt ist als ein Ringraum ausgebildet, der eine innere
Ringraumwand und eine äußere Ringraumwand
enthält.
Die Auslässe
der Brennkammern sind mit dem Turbineneinlassringraum verbunden.
Der Auslass jeder Brennkammer ist im Wesentlichen rechteckig gestaltet.
Jedoch sind die obere und die untere Seite des Auslasses bogenförmig gestaltet,
so dass, wenn alle Brennkammern Seite an Seite rings um den Außenumfang
der Turbinenmaschine angeordnet sind, die Auslässe der Brennkammern sich zu
dem kreisförmigen
Einlassringraum des Turbinenabschnitts der Maschine verbinden.
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Zwischen
der inneren und der äußeren Ringraumwand
des Turbineneinlasses und den entsprechenden Flächen der Brennkammerauslässe sind Umfangsdichtungen
vorgesehen. Zusätzlich
sind Seitendichtungen zwischen den Seiten jedes Paares benachbarter
Brennkammern angeordnet.
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Der
Auslass jeder der Brennkammern und der Turbineneinlassringraum enthalten
extrem heiße Verbrennungsgase,
wenn die Maschine arbeitet. In Folge dessen erfahren sowohl die
Auslassabschnitte der Brennkammern als auch die Elemente des Turbineneinlassringraums,
wenn eine Turbine in Betrieb genommen wird, eine große Temperaturschwankung.
Die Temperaturwechselbeanspruchung zwischen Raumtemperatur und den
hohen Temperaturen, die während
normaler Betriebsvorgänge
vorliegen, können
das Auftreten wesentlicher Wärmeausdehnungen
bewirken. Und auf Grund der komplexen Gestalten der einzelnen Elemente,
die an dem Einlassringraum zusammen kommen, können die Ausdehnungen ungleichförmig und
unvorhersehbar sein. Daher ist es normal, dass sich zwischen dem
Einlassringraum und den Auslässen
der Brennkammern kleine Öffnungen
bilden. Ein üblicher
Ort, an dem sich derartige Öffnungen
bilden, sind die Ecken der Brennkammerauslässe, wo die Seitendichtung
zwischen benachbarten Brennkammern mit der inneren und äußeren Umfangsdichtung
zusammentrifft. Diese Öffnungen
ermöglichen
den heißen
Verbrennungsgasen zu entweichen. Und diese Leckage von Verbrennungsgasen
stellt einen unerwünschten
Effizientverlust dar.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt kann die Erfindung in einem Verfahren zum Abdichten mehrere
Brennkammern an einem Einlassringraum einer Turbinenmaschine enthalten
sein, das ein Anordnen mehrerer Brennkammern rings um den Einlassringraum,
Montieren einer inneren Umfangsdichtung zwischen der inneren Ringraumwand
und zugehörigen
Oberflächen
jedes der Brennkammerauslässe
und Montieren einer äußeren Umfangsdichtung
zwischen der äußeren Ringraumwand
und zugehörigen
Oberflächen
jedes der Brennkammerauslässe
enthält.
Das Verfahren enthält
ferner ein Montieren einer Seitendichtung zwischen jeweils zwei
benachbarten Brennkammerauslässen,
um einen Zwischenraum zwischen Seiten der Brennkammerauslässe abzudichten,
wobei ein erstes Ende jeder Seitendichtung an einer Rückseite
der äußeren Umfangsdichtung
anliegt und sich über
im Wesentlichen die gesamte Höhe
der äußeren Umfangsdichtung
erstreckt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt kann die Erfindung in einem Verfahren zum Abdichten
mehrerer Brennkammern an einem Einlassringraum einer Turbinenmaschine
enthalten sein, das ein Anordnen mehrerer Brennkammern rings um
den Einlassringraum, Montieren einer inneren Umfangsdichtung zwischen
der inneren Ringraumwand und entsprechenden Flächen jedes der Brennkammerauslässe und
Montieren einer äußeren Umfangsdichtung
zwischen der äußeren Ringraumwand
und entsprechenden Flächen
jedes der Brennkammerauslässe
enthält.
Das Verfahren enthält
ferner ein Montieren einer Seitendichtung zwischen jedem Paar benachbarter Brennkammerauslässe, um
einen Zwischenraum zwischen Seiten der Brennkammerauslässe abzudichten,
wobei ein erstes Ende jeder Seitendichtung an einer Rückseite
der inneren Umfangsdichtung anliegt und sich über im Wesentlichen die gesamte Höhe der inneren
Umfangsdichtung erstreckt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt kann die Erfindung in einer Seitendichtung zur Abdichtung
eines Zwischenraumes zwischen Seiten benachbarter Brennkammerauslässe enthalten
sein, die an einem Einlassringraum einer Turbinenmaschine montiert sind.
Die Seitendichtung enthält
einen zentralen Abschnitt, der eingerichtet ist, um einen Zwischenraum zwischen
Seitenrändern
von zwei benachbarten Brennkammerauslässen abzudichten, und ein erstes Ende,
das sich von dem zentralen Abschnitt aus erstreckt und eingerichtet
ist, um an einer Rückseite
einer äußeren Umfangsdichtung
anzuliegen und gegen diese abzudichten und um sich über im Wesentlichen
die gesamte Höhe
der äußeren Umfangsdichtung
zu erstrecken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine im Längsschnitt
dargestellte Teilansicht einer Turbinenmaschine;
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2 zeigt
eine Perspektivansicht, die veranschaulicht, wie zwei benachbarte
Brennkammerauslässe
an einen Turbineneinlassringraum angefügt sind;
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3 zeigt
eine perspektivische Teilansicht unter Veranschaulichung der oberen
Flächen
von zwei benachbarten Brennkammern, die an einem Turbineneinlassringraum
angebracht werden sollen;
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4 zeigt
eine im Schnitt dargestellte Teilansicht einer oberen Seitenecke
eines Brennkammerauslasses, die veranschaulicht, wie eine Seitendichtung
mit dem Brennkammerauslass gekoppelt ist;
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5 zeigt
eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie eine
Seitendichtung mit zwei benachbarten Brennkammerauslässen verbunden ist;
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6A zeigt
eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht,
wie ein Brennkammerauslass mit der äußeren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums
verbunden ist;
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6B zeigt
eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass
mit der äußeren Ringraumwand
des Turbineneinlassringraums verbunden ist;
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6C zeigt
eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht,
wie ein Brennkammerauslass mit der inneren Ringraumwand des Turbineneinlassringraums
verbunden ist;
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7A zeigt
eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht,
wie ein Brennkammerauslass mit der äußern Ringraumwand des Turbineneinlassringraumes
unter Verwendung einer Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden
ist;
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7B zeigt
eine perspektivische Teilansicht, die veranschaulicht, wie ein Brennkammerauslass
mit der äußeren Ringraumwand
des Turbineneinlassringraums unter Verwendung einer Seitendichtung
einer anderen Bauart verbunden ist;
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7C zeigt
eine im Querschnitt dargestellte Teilansicht, die veranschaulicht,
wie ein Brennkammerauslass mit der inneren Ringraumwand des Turbineneinlassringraumes
unter Verwendung einer Seitendichtung einer anderen Bauart verbunden
ist.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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1 veranschaulicht
einige der wesentlichen Elemente einer typischen Turbinenmaschine, die
in einer Kraftwerksanlage verwendet werden würde. Die Turbinenmaschine 100 enthält einen
Verdichterabschnitt 102, der ankommende Luft komprimiert und
diese zu einer Brennkammer 104 liefert. Die komprimierte
Luft wird in der Brennkammer 104 mit Brennstoff vermischt,
und das Luft-Brennstoff-Gemisch wird gezündet. Die resultierenden heißen Verbrennungsgase
werden anschließend
durch einen Auslass der Brennkammer 104 hindurch in einen
Einlassringraum des Turbinenabschnitts 106 hinein geliefert.
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Wie
oben erwähnt,
würden
mehrere Brennkammern 104 rings um den Außenumfang
der Turbinenmaschine 100 angeordnet sein. Die Auslässe jeder
der Brennkammern 104 würden
an einem Einlassringraum angebracht sein, der sich in den Turbinenabschnitt 106 der
Maschine 100 öffnet.
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2 veranschaulicht,
wie zwei benachbarte Brennkammerauslässe mit dem Einlassringraum verbunden
sind, der sich in den Turbinenabschnitt 106 der Maschine 100 öffnet. Der
Einlassringraum ist durch die innere Ringraumwand 202 und
die äußere Ringraumwand 204 gebildet.
Die oberen und unteren bogenförmigen
Flächen
der Auslässe
der Brennkammern 220 sind mit der inneren und äußeren Ringraumwand 202 und 204 verbunden.
Zwischen der inneren Ringraumwand 202 und den unteren Wänden jedes
der Brennkammerauslässe
ist eine innere Umfangsdichtung montiert. In gleicher Weise ist
zwischen der äußeren Ringraumwand 204 und
den oberen Wänden
jedes der einzelnen Brennkammerauslässe eine äußere Umfangsdichtung montiert.
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Zusätzlich ist
eine Seitendichtung 240 zwischen den Seitenflächen jedes
Paares benachbarter Brennkammerauslässe angeordnet. Die Seitendichtung 240 erzielt
eine Abdichtung zwischen benachbarten Brennkammern, so dass die
Verbrennungsgase nicht aus dem Raum zwischen den Seiten der Brennkammerauslässe entweichen
können.
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3 liefert
eine detailiertere Ansicht der Auslässe von zwei benachbarten Brennkammern. Wie
in 3 veranschaulicht, enthalten die Auslässe Seitenwandabschnitte 212 und
obere Wandabschnitte 216. Entsprechende untere Wandabschnitte
(nicht veranschaulicht) würden
an dem Boden jedes Brennkammerauslasses angeordnet sein. Die äußere Umfangsdichtung
ist gegen eine schräge
oder gekrümmte äußere Dichtungsfläche 218 montiert,
die an der Oberseite jeder oberen Brennkammerauslasswand 216 angeordnet
ist. Die innere Umfangsdichtung ist gegen eine ähnliche schräge oder
gekrümmte
innere Dichtungsfläche
an dem Boden jedes Brennkammerauslasses montiert. Die gekrümmten oder
schrägen
Flächen
können
in Abhängigkeit
von Konstruktionsanforderungen und anderen Erwägungen flach sein.
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4 veranschaulicht,
wie eine Seitendichtung 240 zwischen jeweils zwei benachbarten
Brennkammerauslässen
montiert ist. Wie darin veranschaulicht, ist die Seitendichtung
gegen hintere Flanschflächen 217 montiert,
die entlang der Rückseite
der Seiten der Brennkammerauslässe
nach unten verlaufen. 5 veranschaulicht, wie eine
Seitendichtung gegen die benachbarten hinteren Flanschflächen 217 von
zwei benachbarten Brennkammerauslässen montiert ist, um zwischen
den benachbarten Brennkammern eine Abdichtung zu schaffen.
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6A und 6C zeigen
ausschnittsweise Querschnittsansichten, die entlang des Spalts zwischen
den Seiten von benachbarten Brennkammerauslässen aufgenommen sind. Somit
zeigen die 6A und 6C die
Seitenfläche
des Brennkammerauslasses. 6B zeigt
eine Perspektivansicht, die diese Grenzstelle veranschaulicht. Diese
Figuren veranschaulichen, wie die innere und die äußere Umfangsdichtung
zwischen den Brennkammerauslässen
und der inneren und äußeren Ringraumwand
des Turbineneinlassringraums montiert sind. Diese Figuren veranschaulichen
ferner die Seitendichtung, die entlang der Seiten der Brennkammerauslässe verläuft.
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Wie
in den 6A und 6B veranschaulicht,
ist zwischen der äußeren Dichtungsfläche 218 eines
Brennkammerauslasses und der äußeren Ringraumwand 204 eine
mehrlagige äußere Umfangsdichtung 250 montiert.
Zusätzlich
ist die Seitendichtung 240 in Eingriff bzw. Verbindung
mit der hinteren Flanschfläche 217 gedrückt, die
an der Rückseite
der Seitenwand des Brennkammerauslasses ausgebildet ist.
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Wie
in 6C veranschaulicht, ist die innere Umfangsdichtung 254 zwischen
der inneren Ringraumwand 202 und einer inneren Dichtungsfläche 219 montiert,
die an dem unteren Rand des Brennkammerauslasses angeordnet ist.
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Wenn
die Seitendichtung 240 eine Länge aufweist, wie sie in den 6A und 6B veranschaulicht
ist, können
an den Ecken oder Rändern der
Dichtung kleine Öffnungen
entstehen, wenn die heißen
Verbrennungsgase eine Ausdehnung der verschiedenen Teile bewirken.
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7A–7C veranschaulichen
eine modifizierte Seitendichtungkonstruktion, die helfen kann zu
verhindern, dass sich zwischen den Dichtungen und den verschiedenen
Teilen des Turbineneinlassringraums und der Brennkammerauslässe Öffnungen
bilden. Wie in den 7A und 7B veranschaulicht,
erstreckt sich ein erstes Ende 262 der modifizierten Seitendichtung 260 weiter
nach außen
als das erste Ende der Seitendichtung 240, die in den 6A und 6B veranschaulicht
ist. Wie in den 7A und 7B veranschaulicht,
ist das erste Ende 262 der modifizierten Seitendichtung 260 in Eingriff
mit der gesamten Rückfläche der äußeren Umfangsdichtung 250 gedrückt. Die
Seitendichtung 260 ist bewusst derart eingerichtet, dass
sie flexibel ist, und derart, dass sie gegen die Rückfläche der äußeren Umfangsdichtung 250 anliegen
und abdichten kann.
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In
gleicher Weise erstreckt sich ein zweites Ende 264 der
Seitendichtung 260 weiter nach innen als das zweite Ende
der in 6C veranschaulichten Seitendichtung.
Auf diese Weise kann das zweite Ende 264 der Seitendichtung 260,
wie sie in 7C veranschaulicht ist, gegen
die Rückseite
der inneren Umfangsdichtung 254 anliegen und abdichten.
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Eine
Seitendichtung 260, wie sie in den 7A–7C veranschaulicht
ist, kann eine bessere Abdichtung zwischen den verschiedenen Elementen
des Turbineneinlassringraumes und der Brennkammerauslässe erzielen.
Die Seitendichtung kann die Entstehung von Öffnungen verhindern, die eine
Leckage von Verbrennungsgasen ermöglichen. Somit kann die Seitendichtung
den Gesamtwirkungsgrad der Turbinenmaschine 100 verbessern.
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Die
inneren und äußeren Umfangsdichtungen
sind gewöhnlich
aus mehreren Lagen ausgebildet, die jeweils in eine Metallmatte
gehüllt
sind. Die Seitendichtung kann in gleicher Weise aus einer oder mehreren
Lagen eines Materials ausgebildet sein, das ebenfalls in einer Metallmatte
eingehüllt
ist. Jedoch sollten das erste und das zweite Ende der Seitendichtung
hinreichend flexibel beschaffen sein, so dass sie sich an die Gestalt
der Rückflächen der
inneren und der äußeren Umfangsdichtungen
anpassen können,
um eine gute Abdichtung zwischen der Seitendichtung und der inneren
und äußeren Umfangsdichtung
zu schaffen.
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Während die
Erfindung in Verbindung mit der momentan als die praktikabelste
und bevorzugte angesehenen Ausführungsform
beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung
nicht auf die offenbarte Ausführungsform
beschränkt
sein soll, sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen
und äquivalente
Anordnungen mit umfassen soll, die in dem Rahmen und Schutzumfang
der beigefügten
Ansprüche
enthalten sind.
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Eine
Seitendichtung 260 zur Abdichtung der Seitenränder benachbarter
Brennkammern einer Turbinenmaschine enthält verlängerte Enden 262/624.
Die verlängerten
Enden der Seitendichtung liegen gegen eine innere und äußere Umfangsdichtung 250/254 an
und dichten gegen diese ab, um eine Leckage von Verbrennungsgasen
zu verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Turbinenmaschine
- 102
- Verdichterabschnitt
- 104
- Brennkammer
- 106
- Turbinenabschnitt
- 202
- Innere
Ringraumwand
- 204
- Äußere Ringraumwand
- 210
- Übergangsstück
- 212
- Seitenwandabschnitte
- 214
- Untere
Wandabschnitte
- 216
- Obere
Wandabschnitte
- 217a
- Flanschfläche
- 217b
- Flanschfläche
- 218
- Äußere Dichtungsfläche
- 219
- Innere
Dichtungsfläche
- 220
- Brennkammern
- 240
- Seitendichtung
- 250
- Äußere Umfangsdichtung
- 254
- Innere
Umfangsdichtung
- 260
- Modifizierte
Seitendichtung
- 262
- Erstes
Ende
- 264
- Zweites
Ende