DE1034924B - Gas turbine with a ribbed housing - Google Patents
Gas turbine with a ribbed housingInfo
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- DE1034924B DE1034924B DES40082A DES0040082A DE1034924B DE 1034924 B DE1034924 B DE 1034924B DE S40082 A DES40082 A DE S40082A DE S0040082 A DES0040082 A DE S0040082A DE 1034924 B DE1034924 B DE 1034924B
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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
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit einem durch in axialer und in Umfangsrichtung verlaufende Rippen versteiften Gehäuse, mit beiderseits gelagertem Rotor und mit Einbeziehung der Teilfugenflansche in die Ge'häuseverrippung. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen mit der druckhaltenden, aus Blech bestehenden Gehäusewandung verschweißt sind und daß die Enden der axialen Rippen an den Stirnseiten des Gehäuses mit je einem ringförmigen, im Bereich der Lager angeordneten Stützring verbunden sind.The invention relates to a gas turbine with a through in the axial and in the circumferential direction Ribbed casing, with rotor supported on both sides and with inclusion of the joint flanges into the housing ribbing. The invention is characterized in that the ribs with the pressure-retaining, housing wall made of sheet metal are welded and that the ends of the axial ribs on each end of the housing with an annular support ring arranged in the area of the bearings are connected.
Bei Gasturbinen, die für den Durchsatz eines großen Arbeitsmittelvolumens ausgelegt werden müssen, tritt oft folgende Schwierigkeit auf. Die großen Durchsatzvolumen verlangen entsprechend große Querschnitte der Ein- und Austrittsstutzen. Dadurch wird die gesamte Gestaltung des Gehäuses maßgeblich beeinflußt, und in der Regel ist es nicht möglich, das Gehäuse einigermaßen symmetrisch auszubilden. Diese Formgebung wird jedoch besonders dann angestrebt, wenn solche Maschinen hohen bzw. rasch ändernden Betriebstemperaturen ausgesetzt sind. So ist das Verziehen von-erheblich asymmetrischen Gehäusen und unter Umständen eine Rißbildung bei raschen Temperaturänderungen kaum zu vermeiden. Die Erfindung ermöglicht praktisch eine Aufteilung des Gehäuses in eine durch das Rippensystem gebildete, symmetrische tragende Struktur und in einen druckhaltenden, durch -die aus Blech bestehende und mit den Rippen verschweißte Gehäusewandung gebildeten Teil.In the case of gas turbines that are designed for the throughput of a large volume of working fluid the following difficulty often arises. The large throughput volumes demand accordingly large cross-sections of the inlet and outlet nozzles. This means that the entire design of the housing is decisive affects, and as a rule it is not possible to make the housing somewhat symmetrical. However, this shape is particularly sought when such machines are high or fast are exposed to changing operating temperatures. Such is the warping of - considerably asymmetrical housings and under certain circumstances cracking can hardly be avoided in the event of rapid temperature changes. The invention practically enables the housing to be divided into one formed by the rib system, symmetrical load-bearing structure and in a pressure-retaining, through-the sheet metal and housing wall welded to the ribs formed part.
Es sind zwar bereits mit Rippen versehene gegossene Turbinengehäuse bekannt, bei denen die Rippen in Längs- und Umfangsrichtung verlaufen. Solche mit Rippen versehene Gußgehäuse sind jedoch außerordentlich rißanfällig, was sich besonders bei rasch wechselnden Temperaturen bemerkbar macht. Beim Gießen von verrrppten Gehäusen ist ferner darauf zu achten, daß die Rippen erheblich schwächer ausfallen als die anstoßenden Wandteile, weil das Auftreffen von Rippen auf Wandteile zu Materialanhäufungen führt, die"van und für sich das Verziehen und die Rißbildung begünstigen. Damit ergeben sich dicke Wandstärken, die bei symmetrischer Gehäuseform die geschi/lderten-Nachteile herbeiführen.There are already known cast turbine housings which are provided with ribs and in which the ribs run in the longitudinal and circumferential directions. Such cast housings provided with ribs are, however, extremely susceptible to cracking, which is particularly noticeable in the case of rapidly changing temperatures. When casting verrrppten housings is also important to ensure that the ribs be significantly weaker than the adjoining wall parts, because the impact with the wall parts leads from ribs to material accumulations, the "v and favor the warping and cracking of its own. This results in thick wall thicknesses, which cause the shielded disadvantages with a symmetrical housing shape.
Zweckmäßig dient mindestens eine der in Umfangsrichtung verlaufenden ^Rippen zur Befestigung eines im Abstand von der du¥ckhaltenden Gehäusewandung angeordneten Leitschaufelträgers. Ferner kann vorteilhaft der Eintrittskanai für das Arbeitsmittel als Gußstück ausgebildet und im Abstand von der druckhaltenden Gehäusewand- zwischen zwei Rippen angeordnet sein. Hierbei kann ein Raum zwischen Eintrittskanal für das Arbeitsmittel und druckhaltender Gasturbine mit verripptem GehäuseAt least one of the ribs running in the circumferential direction is expediently used for fastening a guide vane carrier arranged at a distance from the ducking housing wall. It can also be advantageous the inlet duct for the working fluid is designed as a cast piece and at a distance from the pressure-retaining one Housing wall- be arranged between two ribs. There can be a space between the inlet channel for the working fluid and pressure-maintaining gas turbine with ribbed housing
Anmelder:Applicant:
Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)Sulzer Brothers Aktiengesellschaft,
Winterthur (Switzerland)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31Representative: Dipl.-Ing. H. Marsch, patent attorney,
Schwelm (Westphalia), Drosselstr. 31
Beanspruchte Priorität:
Sdiweiz vom 21. August 1953Claimed priority:
Switzerland of August 21, 1953
Gehäusewandung vorgesehen sein, welcher, von einem Kühlmittel durchströmt, zur Kühlung der Verrippung dient. Zweckmäßig sind ferner die Lagergehäuse über die Gehäuseflansche auf der Gehäuseverrippung abgestützt. Schließlich kann der Arbeitsmitteleintrittsstutzen vorteilhaft zwischen zwei Rippen angeordnet und der Arbeitsmittelaustrittsstutzen von der Verrippung durchstoßen sein.Housing wall can be provided, through which a coolant flows, for cooling the ribs serves. In addition, the bearing housings are expediently supported on the housing ribs via the housing flanges. Finally, the working medium inlet nozzle can advantageously be arranged between two ribs and the working fluid outlet nozzle must be pierced by the ribs.
Die Erfindung ist an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Gasturbine nach der Erfindung,Fig. 1 shows a longitudinal section through a gas turbine according to the invention,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie I-I durch die in Fig. 1 gezeichnete Gasturbine undFig. 2 is a cross-section along the line I-I the gas turbine shown in FIG. 1 and
Fig. 3 den Grundriß derselben Gasturbine mit abgehobenem Oberteil;3 shows the plan view of the same gas turbine with the upper part lifted off;
Fig. 4 zeigt schließlich eine Ansicht der ganzen Gasturbine in axonometrischer Darstellung.Finally, FIG. 4 shows a view of the entire gas turbine in an axonometric representation.
Gleiche Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellte Gasturbine weist einen Rotor 1, einen Leitschaufelträger 2 und einen Eintrittsstutzen 3 auf. Das Gehäuse der Gasturbine besitzt ein symmetrisch ausgebildetes System aus einer Mehrzahl in axialer Richtung verlaufender und gemäß Fig. 2 über den Umfang verteilter Rippen 4, welche einen Teil der tragenden Struktur des Gehäuses darstellen. Ein weiterer Teil der tragenden Struktur wird durch die Gehäuseflansche 5 und 6 gebildet. Die druckhaltende Gehäusewandung besteht aus einem Mantel 7 . aus dünnem Blech, das mit der Verrippung verschweißt ist.The same parts are provided with the same reference symbols in all figures. The gas turbine shown in the figures has a rotor 1, a guide vane carrier 2 and an inlet connection 3. The housing of the gas turbine has a symmetrically designed system of a plurality of ribs 4 extending in the axial direction and distributed over the circumference according to FIG. 2, which ribs represent part of the supporting structure of the housing. Another part of the supporting structure is formed by the housing flanges 5 and 6. The pressure-retaining housing wall consists of a jacket 7. made of thin sheet metal that is welded to the ribs.
In Fig. 1 ist nur ein Teil der tragenden Struktur zu erkennen, weil der Schnitt nicht durch die Ver-In Fig. 1 only part of the load-bearing structure can be seen because the section is not
809 578/226809 578/226
rippung gelegt ist. Zwecks besserer Veranschaulichung sind die Rippen 4 hingegen in die Zwischenebene gedreht und strichpunktiert eingezeichnet. Im Bereich des vorderen Lagers 8 ist ein Stützring 9 angeordnet, der in der Horinzontalebene getrennt und von allen Rippen 4 und Gehäuseflanschen 5 und 6 teilweise umfaßt ist. Am hinteren Ende der Gasturbine durchstoßen die Rippen 4 den der Schaufelung 10 nachfolgenden Diffusor 11 und schließen an einen ebenfalls kräftig ausgebildeten Stützring 12 an, welcher das hintere Lager 14 umschließt. Die Rippen 4 sowie die Gehäuseflansche 5, 6 sind ferner durch eine in der Horizontalebene geteilte und in Umfangsrichtung verlaufende Rippe 13 nochmals unter sich \^erbunden. Die Stützringe 9 und 12 sind ihrerseits durch entsprechende Fortsetzungen der Gehäuseflansche direkt mit den Gehäusen der Lager 8 und 14 verbunden. Auf diese Weise entsteht eine tragende Struktur, welche vom Gehäuse des Lagers 8 zum Gehäuse des Lagers 14 verläuft und sowohl bezüglich der horizontalen als auch der vertikalen Mittel ebene symmetrisch ausgebildet ist.ribbing is laid. For better illustration however, the ribs 4 are rotated into the intermediate plane and shown in dash-dotted lines. In the area of the front bearing 8, a support ring 9 is arranged, which is separated in the horizontal plane and from all Ribs 4 and housing flanges 5 and 6 is partially included. Pierce at the rear end of the gas turbine the ribs 4 the diffuser 11 following the blades 10 and also close to one strong support ring 12 which surrounds the rear bearing 14. The ribs 4 as well as the Housing flanges 5, 6 are also divided in the horizontal plane and extending in the circumferential direction Rib 13 again tied under itself. The support rings 9 and 12 are in turn by corresponding Continuations of the housing flanges directly connected to the housings of the bearings 8 and 14. on this creates a supporting structure which extends from the housing of the bearing 8 to the housing of the bearing 14 extends and designed symmetrically with respect to both the horizontal and the vertical center plane is.
Der Eintrittsstutzen 3 für das Arbeitsmittel der Gasturbine ist zwischen den oberen beiden Rippen 4 des oberen Gehäuseteil eingeführt und stört somit die Symmetrie des ganzen Gehäuses nicht. Der wesentlich größere Austrittsstutzen 15 ist wie die druckhaltende Gehäusewandung 7 aus dünnem BIeCh hergestellt und am Ende des Diffusors 11 befestigt; er gehört nicht mehr zur tragenden Struktur der Gasturbine. Das Innere des Austrittsstutzens wird wie der Diffusor 11 durch das der Austrittsscite zugekehrte Ende der Rippen 4 durchstoßen; diese Rippenteile besitzen zweckmäßig eine strömungstechnisch günstige Gestalt. The inlet connection 3 for the working fluid of the gas turbine is between the upper two ribs 4 of the upper housing part and thus does not disturb the symmetry of the entire housing. The essential larger outlet stub 15 is made of thin BIeCh like the pressure-retaining housing wall 7 and attached to the end of the diffuser 11; it no longer belongs to the supporting structure of the gas turbine. That The interior of the outlet connection, like the diffuser 11, is through the end facing the outlet scite Pierce ribs 4; these rib parts expediently have a shape that is favorable in terms of flow technology.
Die beschriebene Konstruktion ermöglicht den Betrieb mit sehr heißem Arbeitsmittel auch bei kürzesten Anfahrzeiten und rasch wechselnden Betriebstemperaturen, ohne daß ein Verziehen infolge Wärmespannungen auftritt. Gleichzeitig besitzt die beschriebene Gasturbine den Vorteil, daß ihr Gewicht wesentlich unter demjenigen einer Gasturbine mit gegossenem Gehäuse liegt.The construction described enables operation with very hot equipment, even with the shortest Start-up times and rapidly changing operating temperatures without warping as a result of thermal stresses occurs. At the same time, the gas turbine described has the advantage that its weight is substantial is below that of a cast casing gas turbine.
In an sich bekannter Weise wird das von der Brennkammer zugeführt« Arbeitsmittel durch einen inneren Kanal 16 unmittelbar der Schaufelung 10 zugeführt. Die Wandung des Kanals 16 ist von einem Raum 17 umschlossen, durch den Kühlluft in kleiner Menge strömt, die erst unmittelbar vor Eintritt der heißen Gase in die Schaufelung durch Öffnungen 18 und 19 dem Arbeitsmittel beigemischt wird. Auf diese Weise wird die tragende Struktur der Gasturbine von hohen Temperaturen überhaupt nicht beeinflußt, was die Gefahr von Wärmedeformationen im Betrieb praktisch vollständig ausschaltet. Der gasführende Kanal 16 des Eintrittsstutzens 3 ist als Gußstück hergestellt, welches strömungstechnisch günstige Formen erhalten kann, während das druckhaltende Gehäuse 7, bei dem strömungstechnische Anforderungen unwesentlich sind, in Schweißkonstruktion ausgeführt ist. Diese Ausführung steht im Gegensatz zu der bei Dampf- und Gasturbinen vielfach üblichen Konstruktion, bei der gerade die selbst keinen Druck aufnehmenden, nur zur Strömungsführung dienenden Wandungsteile geschweißt und die äußeren druckhaltenden Gehäuseteile gegossen werden. Bei der Gasturbine nach der Erfindung kann das druckhaltende Gehäuse im Gegensatz dazu sehr dünnwandig ausgeführt werden, da Gasturbinen im allgemeinen mit mäßigen Drücken arbeiten.In a manner known per se, the working medium supplied from the combustion chamber is carried out by a inner channel 16 is fed directly to the blades 10. The wall of the channel 16 is one Enclosed space 17, through which the cooling air flows in small quantities, which only occurs immediately before the entry hot gases into the blades through openings 18 and 19 is admixed with the working medium. To this Way, the load-bearing structure of the gas turbine is not affected at all by high temperatures, what practically completely eliminates the risk of heat deformation during operation. The gas-carrying Channel 16 of the inlet connection 3 is made as a casting, which forms favorable in terms of flow can be obtained, while the pressure-retaining housing 7, in which the fluidic requirements are insignificant are made of welded construction. This version is in contrast to the Steam and gas turbines are often of the usual design, in which precisely the ones that do not absorb any pressure, only the wall parts serving to guide the flow are welded and the outer pressure-retaining ones Housing parts are cast. In the gas turbine according to the invention, the pressure-maintaining Housing, in contrast, are very thin-walled, since gas turbines generally have moderate pressures.
Der ebenfalls gegossene Leitschaufelträger 2 ist über eine weitere, in Umfangsrichtung verlaufende Rippe 20 mit den Rippen 4 verbunden. Diese Anordnung ermöglicht eine sehr genaue Zentrierung des Schaufelträgers, auch wenn große Stutzen angeordnet werden müssen und im Betrieb wesentliche Temperaturschwankungen auftreten.The guide vane carrier 2, which is also cast, has a further one that runs in the circumferential direction Rib 20 connected to ribs 4. This arrangement enables very precise centering of the Blade carrier, even if large nozzles have to be arranged and significant temperature fluctuations during operation appear.
Fig. 4 veranschaulicht eine Gasturbine nach der Erfindung in axonometrischer Darstellung. Insbesondere ist die Abstützung des Lagergehäuses über die Gehäuseflansche auf der Verrippung deutlich erkennbar. Fig. 4 illustrates a gas turbine according to the invention in an axonometric representation. In particular the support of the bearing housing via the housing flanges on the ribs can be clearly seen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfü'hrungsformen beschränkt. So ist die Einhaltung einer vollkommenen Symmetrie für die Gestaltung der tragenden Gehäusestruktur nicht unbedingt notwendig. Letztere kann bei im wesentlichen symmetrischer Ausbildung kleinere Abweichungen bezüglich Symmetrie zur horizontalen und vertikalen Mittelebene aufweisen. The invention is not limited to the embodiments described limited. Such is the maintenance of perfect symmetry for the design of the bearing housing structure is not absolutely necessary. The latter can be essentially symmetrical Education have minor deviations in terms of symmetry to the horizontal and vertical center plane.
Claims (7)
Deutsche Patentschrift Nr. 626 540;
Power Bd. 96, 1952, Nr. 10, S. 85;
The Motorship, Oktober 1945, S. 242;
Bauer, Der Schiffsmaschinenbau, Bd. 2, Berlin-München, 1927, S. 176.Considered publications:
German Patent No. 626 540;
Power Vol. 96, 1952, No. 10, p. 85;
The Motorship, October 1945, p. 242;
Bauer, Der Schiffsmaschinenbau, Vol. 2, Berlin-Munich, 1927, p. 176.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH1034924X | 1953-08-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1034924B true DE1034924B (en) | 1958-07-24 |
Family
ID=4553918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES40082A Pending DE1034924B (en) | 1953-08-21 | 1954-07-19 | Gas turbine with a ribbed housing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1034924B (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2905564C2 (en) * | 1979-02-14 | 1981-08-27 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8900 Augsburg | Cooled turbine or compressor housing |
| US4699566A (en) * | 1984-03-23 | 1987-10-13 | Westinghouse Electric Corp. | Blade ring for a steam turbine |
| US5362204A (en) * | 1992-09-26 | 1994-11-08 | Asea Brown Boveri Ltd. | Gas turbine with flanged-on exhaust gas casing |
| US5779435A (en) * | 1995-06-30 | 1998-07-14 | Asea Brown Boveri Ag | Low-pressure steam turbine |
| WO2021001068A1 (en) * | 2019-07-02 | 2021-01-07 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Turbine housing |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE626540C (en) * | 1933-07-01 | 1936-02-27 | Carl Schmieske | One-piece ring-shaped nozzle box for steam or gas turbines |
-
1954
- 1954-07-19 DE DES40082A patent/DE1034924B/en active Pending
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