DE1092730B

DE1092730B - Gehaeuseausbildung fuer Gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE1092730B
Application number: DED29987A
Authority: DE
Inventors: Hans Gassmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1959-02-11
Filing date: 1959-02-11
Publication date: 1960-11-10

Description

Gehäuseausbildung für Gasturbinentriebwerke Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für Gasturbinentriebwerke, die in der Hauptsache aus einem Verdichter, vorzugsweise einem Radialverdichter, gegebenenfalls einem Wärmetauscher für die vorverdichtete Luft, einer oder mehreren Brennkammern und einer Turbine bestellen.
Das vollständige Gehäuse eines Triebwerkes, in dem die einzelnen Triebwerk-steile untergebracht sind, setzt sich bekanntlich aus mehreren Einzelgehäusen, Gehäuseteilen und Deckeln zusammen. Die am meisten beanspruchten Gehäuseteile sind diejenigen, «-elche zur Führung und Aufnahme der heißen Brenngase dienen. Ihre Festigkeit wird infolge der hohen Temperaturen sehr geschwächt, so daß sie normalerweise nicht in der Lage sind, dem Überdruck standzuhalten, der in ihren Innenräumen herrscht. Man hat daher zu der Maßnahme gegriffen, die so beanspruchten Gehäuseteile zu entlasten, indem um sie ein Druckmantel gelegt wird, der aus nach dem Verdichter entnommener Druckluft besteht. Dieses Mittel einer Entlastung der mechanisch (innerer Überdruck) und insbesondere thermisch hochbeanspruchten Gehäuseteile führte jedoch gehäusemäßig zu einem komplizierten Aufbau des Triebwerkes, insbesondere sind hierzu viele Einzelgehäuse und Gehäuseteile erforderlich, was eine teure Fertigung des Gesamtgehäuses und eine zeitraubende Montage mit sich bringt.
Es ist zwar bei Fluggasturbinentriebwerken ohne Wärmetauscher mit einem vornliegenden Axialverdichter und einer in Achsrichtung nach dem Axialverdichter angeordneten Brennkammer bekannt, den Gehäusekomplex, der das Brennkammergehäuse, den Turbineneinlauf, den Verdichteraustritt und das Turbinengehäuse umfaßt, als einteiliges Gußstück herzustellen. Eine Druckentlastung der das Treibgas führenden Wandungsteile durch einen Druckluftmantel um diese Wandungsteile ist hier nicht gegeben.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen einfachen Aufbau des Triebwerksgehäuses zu erreichen. Insbesondere soll der Teil bzw. der Abschnitt des Gesamtgehäuses vereinfacht werden, der die thermisch hochbeanspruchten Regionen umfaßt, also den Bereich des Gehäuses, in dem die Brennkammer untergebracht ist, und ferner den Gehäuseteil, der die Brenngasführung zwischen dem Brennkammeraustritt und dem Turbineneintritt bildet. Da die zuletzt genannten Gehäuseteile von einer Außenwandung umgeben sein müssen, um einen Zwischenraum für den bereits beschriebenen Druckluftmantel zii schaffen, soll sich die Vereinfachung des Gehäuses auch auf diesen Teil erstrecken, bzw. auch diese Außenwandung soll in die neue Gehäuseausbildung mit einbezogen werden.
Durch die Erfindung wird eine Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen. Sie ist gekennzeichnet durch die Kombination der beiden für sich bekannten Merkmale, daß das Gehäuse der Brennkammer bzw. Brennkammern, die Gehäuse für den Turbineneinlauf und den Verdichteraustritt sowie das Turbinengehäuse als einteiliges Gußstück mit einer vom Austritt des Brennkammergehäuses zur Außenwand des Verdichteraustrittsgehäuses verlaufenden Außenwand ausgebildet ist, so daß das Gehäuse für den Turbineneinlauf und das Turbinengehäuse zum Verdichter hin und innen von einem abgeschlossenen Raum umgeben ist, der mit vorzugsweise dem Verdichter entnommener Druckluft beaufschlagt wird.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. Sie werden in der Beschreibung hierzu näher erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht des gesamten Triebwerkes, Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-11I der Fig. 1.
Das dargestellte Gasturbinentriebwerk besteht im wesentlichen aus einem Radialverdichter 11, einer Verdichterturbine 12, einer Arbeitsturbine 13, einer Brennkammer 14 und einem rotierenden Wärmetauscher 15.
Gehäusemäßig läßt sich das Triebwerk in drei Abschnitte einteilen, in den vorderen Abschnitt A, in den mittleren Abschnitt B (Hauptteil des Gesamtgehäuses) und in den hinteren Abschnitt C. Den vorderen Abschnitt A bildet hauptsächlich das eigentliche Verdichtergehäuse 16, den hinteren Abschnitt B hauptsächlich das Gehäuse 17, in dem der Wärmetauscher 15 untergebracht ist. Im Gehäuse 17 liegt außerdem die Ausströmöffnung 18 für die entspannten Abgase.
Der mittlere Abschnitt B wird im wesentlichen gebildet durch ein einstöckig hergestelltes Gußgehäuse. Es umfaßt den Gehäuseteil 19', in dem die Brennkammer 14 eingebaut ist, weiter den Gehäuseteil 19", der den Turbineneinlauf in Form eines Spiralgehäuses bildet, und ferner den Gehäuseteil 19"', der den Verdichteraustritt bzw. teilweise den Verdichterdiffusor darstellt. Mit 19"" ist der Turbinengehäuseteil, der eine "Turbinenstufe 12 umfaßt, bezeichnet. Die hintere Außenwand 19 ""' (Fig. 3) des einstöckigen Gußgehäuses erstreckt sich von Brennkammerende bis zur Außenwand 19"' des Verdichteraustritts. Ein Deckel 22 zur Kernanordnung ist im oberen Bereich vorgesehen. Die Teile 19', 19", 19"', 19"" und 19 ""' sind also aus einem Stück gegossen. Innerhalb des Gußgehäuses ist ein besonderes Gehäuse 20 eingesetzt und an der Stirnseite des vorgenannten Gußgehäuses bei 21 angeflanscht. Das Gehäuse 20 dient zur Aufnahme der Lagerung der Rotorwelle; sein Flanschteil bildet zugleich die Verdichterleitbeschaufelung 20'.
Die Luft-Brenngas-Führung durch das Triebwerk ist folgende: Der Verdichter 11 saugt die `'erbren-P.ungsluft L in axialer Richtung an. Die vorverdichtete Luft L' gelangt über den Verdichteraustritt bzw. Verdichterdiffusor 19"' in den oberen Teil des hinteren Gehäuses 17, wo sie durch den oberen Ringteil des rotierenden Wärmetauschers 15 hindurchtritt und dabei Wärme aufnimmt. Anschließend strömt die vorverdichtete, erwärmte Verbrennungsluft L" in die Brennkammer 14 ein; hier wird Brennstoff eingespritzt und gezündet. Die Brenngase B strömen durch die Turbinenspirale 19" in die Turbinen 12 und 13 und leisten dort Arbeit. Die entspannten Brenngase B' treten dann durch den unteren Ringteil des Wärmetauschers 15, geben hier Wärme ab und verlassen dann das Gehäuse 17 nach außen (bei 18).
Um die Gehäusewandungen 19", die zur Aufnahme und Führung der heißen Brenngase dienen, festigkeitsmäßig zu entlasten - da im warmen Zustand ihre Festigkeit sehr geschwächt ist -, werden sie von Druckgas umgeben bzw. um sie herum wird allseits ein Druckluftmantel gelegt, bestehend aus vorverdichteter, am Verdichteraustritt entnommener Luft. In der Zeichnung sind die Hohlräume, in denen sich vorverdichtete Luft befindet, mit D bezeichnet. Die vorverdichtete Luft strömt zwischen die einzelnen, im Abstand voneinander befindlichen Befestigungsaugen 21, über die der Flansch des Lagergehäuses 20 befestigt ist, in die Druckräume D ein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gehäuse für Gasturbinentriebwerke, die in der Hauptsache aus einem Verdichter, vorzugsweise einem Radialverdichter, gegebenenfalls aus einem Wärmetauscher für die vorverdichtete Luft, einer oder mehreren Brennkammern und aus einer Turbine bestehen, gekennzeichnet durch die Kombination der beiden für sich bekannten Merkmale, daß das Gehäuse (19') der Brennkammer bzw. Brennkammern (14), die Gehäuse für den Turbineneinlauf (19") und den Verdichteraustritt (19"') sowie das Turbinengehäuse (19 "") als einteiliges Gußstück mit einer vom Austritt des Brennkammergehäuses (19') zur Außenwand des Verdichteraustrittsgehäuses (19 "') verlaufenden Außenwand (19') ausgebildet ist und daß das Gehäuse für den Turbineneinlauf (19") und das Turbinengehäuse (19 "") zum Verdichter hin und innen von einem abgeschlossenen Raum (D) umgeben ist, der mit vorzugsweise dem Verdichter entnommener Druckluft beaufschlagt wird.
2. Gehäuseausbildung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der dein Verdichter (11) benachbarten Stirnseite des Gußgehäuses ein Lagergehäuse (20) lösbar befestigt ist, das den Raum (D) zum Verdichter (11) hin und nach innen abschließt.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet. daß am Befestigungsflansch des Lagergehäuses (20) die Verdichterleitbeschaufelung (20') angebracht ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichtergehäuse (16) an der Stirnseite des Gußgehäuses befestigt ist.
5. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Verdichter abgewandten Stirnseite des Gußgehäuses ein weiteres, hauptsächlich zur Unterbringung eines rotierenden Wärmetauschers (15) bestimmtes Gehäuse (17) befestigt ist.
6. Gehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch des Lagergehäuses (20) an einzelnen vorspringenden Augen (21) des Gußgehäuses befestigt ist, zwischen denen Durchtritte für die vom Verdichteraustritt (19 "') einströmende Druckluft frei bleiben.
7. Gehäuses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenwand (19""') des Gußgehäuses ein Kerndeckel (22) vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 542 559; schweizerische Patentschrift Nr. 269 975; französische Patentschrift Nr. 1111569.