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Gasturbinentriebwerk Die Erfindung betrifft ein Gasturbinentriebwerk,
das aus einem Axialkompressor, mehreren kreisförmig um die Welle angeordneten Brennkammern,
einer Turbine, einer Welle, auf welcher der Kompressorläufer und der Turbinenläufer
angeordnet sind, und einem Zentralrohrrahmen besteht, der zwischen den Brennkammern
und der Welle konzentrisch angeordnet ist.
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Bei bekannten Gasturbinentriebwerken der erwähnten Art sind die Kontrolle
und der Ersatz von Bauteilen schwierig und umständlich, da das Triebwerk vollständig
auseinandergenommen werden muß. Zumindest ist die axiale Trennung des Kompressorteils
vom Turbinenteil erforderlich.
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Es ist ein Gasturbinentriebwerk mit einem Zentralrohrrahmen bekannt,
der zwischen dem Kompressorgehäuse und dem Turbinengehäuse verläuft, jedoch mit
dem Turbinengehäuse keine andere Verbindung als über den Düsenkranz der ersten Stufe
hat und nicht von dem Brenner oder den Flammrohren umgeben ist. Bei dieser Anordnung
sind auch nicht mehrere Brenner am Umfang angeordnet.
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Bei einem weiteren bekannten Gasturbinentriebwerk, das keinen Zentralrohrrahmen
aufweist, werden die einzelnen Brennerbüchsen als Tragkonstruktion zwischen dem
Kompressorgehäuse und dem Turbinengehäuse benutzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, den konstruktiven Aufbau eines Gasturbinentriebwerkes
der eingangs gekennzeichneten Art so zu verbessern, daß bei großer Festigkeit und
geringem Gewicht des Triebwerkes und bei guter Kühlung der gasführenden Teile die
einzelnen Elemente des Triebwerkes gut zugänglich sind und leicht ausgewechselt
werden können.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Zentralrohrrahmen
mit dem Turbinengehäuse durch eine ringförmige Querscheibe und mit dem Kompressorgehäuse
durch einen Doppelrohrzwischenrahmen verbunden ist, an dessen Außenrohr das Kompressorgehäuse
und an dessen Innenrohr der Zentralrohrrahmen befestigt ist, und daß am Zentralrohrrahmen
radial verlaufende Verstärkungsrippen angeordnet sind, die sich zwischen den Brennkammern
erstrecken. Zweckmäßig wird ein abnehmbares mehrteiliges Mantelrohr verwendet, welches
die Brennkammern umgibt und von den Außenkanten der Rippen getragen wird. Vorzugsweise
ist in dem Raum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr des Doppelrohrzwischenrahmens
die Sammelleitung angeordnet, die den Kompressorauslaß mit den Brennkammern verbindet.
Die Befestigung des Außenrohrs am Kompressorgehäuse und des Innenrohrs am Zentralrohrrahmen
kann lösbar sein. Auch können am Außenrohr des Doppelrohrzwischenrahmens mehrere
Konsolen für die Triebwerksaufhängung befestigt sein.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung veranschaulicht.
Dabei zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Gasturbinentriebwerk,
-Fig. 2 einen Querschnitt durch die Turbine und Fig. 3 einen Querschnitt durch das
Triebwerk an der Stelle der Brennkammern.
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Das Gasturbinentriebwerk besteht aus einem Axialkompressor 10, aus
mehreren kreisförmig um die Welle 22 angeordneten Brennkammern
14, einer Turbine 18, einer Welle 24, auf welcher der Kompressorläufer 114
und der Turbinenläufer angeordnet sind, und einem Zentralrohrrahmen 190, der zwischen
den Brennkammern 14 und der Welle 24 konzentrisch angeordnet ist.
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Das strömungsaufwärts gerichtete Ende des Kompressorgehäuses 127 ist
mit dem Kompressoreinlaßabschnitt verschraubt oder in ,anderer Weise daran befestigt,
wobei dieser Abschnitt beispielsweise einen Tragflansch hat. An seinem hinteren
Ende ist das Kompressorgehäuse 127 mit dem Außenrohr 148 des Doppelrohrzwischenrahmens
verschraubt, das zwischen dem Kompressorgehäuse 127 und dem Brennerrahmengehäuse
149 verläuft. Das Außenrohr 148
trägt eine Sammelleitung 150, welche
Luft von dem axial gerichteten Ausstoßring des Kompressors zu
den
Einlaßenden der einzelnen Brennkänmern 14
richtet, von denen in der Anordnung
acht dargestellt sind. Die Sammelleitung 150 ist als Ring ausgebildet, von
dem eine Seite zu dem Kompressorauslaß offen ist und eine Reihe Ausströmleitungen
152 auf der entgegengesetzten Seite hat, die mit den einzelnen Brennkammern in Verbindung
stehen.
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Der Doppelrohrzwischenrahmen trägt auch ein Lager 153 für die Stirnglocke
144 an dem strömungsabwärts gerichteten Ende des Kompressorläufers, wobei das Lager
von dem Innenrohr 154 des Rahmens getragen wird. An seinem dem Kompressor
zugewandten Ende trägt das Innenrohr 154 Leitschaufeln 155 im Austrittskanal
des Kompressors. An seinem strömungsabwärts gerichteten Ende wird das Innenrohr
154 von der Innenkante einer ringförmigen Scheibe 156 getragen, die
einen Teil des Außenrohres 148 bildet und in Abstand angeordnete Öffnungen
157
hat, welche die Ausströmleitungen 152 aus der Sammelleitung
150 aufnehmen. Das Innenrohr 154, die Scheibe 156 und das Außenrohr
148 sind vorzugsweise eine zusammengeschweißte Baueinheit von Teilen, wie dargestellt
ist. Eine Dichtung 158 kann an einer Seite des Lagers 153 und eine
andere Dichtung 159 auf der anderen Seite vorgesehen werden, so daß das Lager
gekapselt ist, um den Verlust von Schmiermittel zu verringern oder zu vermeiden.
Diese Dichtungen können auf dem Innenrohr 154, etwa durch Reihen von Schrauben
160, lösbar getragen werden, wobei das Innenrohr 154 einen strömungsabwärts
vorstehenden Tragringteil hat, an dem die Dichtung 158 befestigt ist.
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Das Außenrohr 148 des Doppelrohrzwischenrahmens enthält an
seinem Umfang eine Mehrzahl von in Winkelabstand angeordneten Tragrohren 162 (Fig.
2), die mit Rohren 162 abwechseln, die geeignete Zubehöreinrichtungen tragen,
wie beispielsweise die Druck- und Spülölpumpen für die Schmieranlage. An diesen
Tragrohren sind Konsolen für die Triebwerksaufhängung befestigt.
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Zwischen angrenzenden Tragelementen 162 kann das Außenrohr 148 kleinere
Flansche 165 aufweisen, welche die Kraftstoffdüsen 166 für die einzelnen Brennkammern
tragen. Diese Kraftstoffdüsen sind durch Schrauben 168 gehalten und können als Einheit
von dem Außenrohr 148 entfernt werden. Die Kraftstoffdüse hat eine solche
Konstruktion, daß das Ausströmende in einen Ring 170 in der Leitung
152
paßt und an einen konischen Ring 172 in dem strömungsaufwärts gerichteten
Ende der Brennkammer angrenzt. Der Ring 170 wird in einer Muffe
174
durch radiale Flossen 176 und die Muffe in der Leitung durch andere
Flossen 178 getragen.
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Der Zentralrohrrahmen 190 liegt innerhalb der kreisförmig angeordneten
Brennkammern 14, wie in Fig. 3 dargestellt ist; nach außen radial verlaufende
Verstärkungsrippen 192 bilden mit dem Rahmen ein Stück. Auf den Außenflächen
der Rippen befinden sich zur Verstärkung Flansche 194. An dem strömungsaufwärts
gerichteten Ende trägt der Zentralrohrrahmen 190 einen einstückigen Flansch 196,
der durch Schrauben 198 an dem Doppelrohrzwischenrahmen befestigt ist. Die
strömungsaufwärts gerichteten Enden der Rippen 192 sind mit Verstärkungsrippen
200 versehen, die an ihren äußeren Enden an dem Zwischenrahmen durch Schrauben
202 befestigt sind. An dem strömungsabwärts gerichteten Ende des Zwischenrahmens
ist an den Rippen 192 eine ringförmige Querwand 204 befestigt, die
am Umfang nach hinten eine konische Erweiterung 206 aufweist, die zur Befestigung
an dem Turbinengehäuse 246
dient.
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Wegen Verstärkung des Zentralrohrrahmens 190 mittels der Rippen
192 ist es verhältnismäßig einfach, einzelne Brenner zu ersetzen, ohne die
Lagerung des Triebwerkes im Brennerabschnitt zu beeinträchtigen. Zu diesem Zweck
wird jede Brennkammer getrennt und lösbar an der Triebwerkkonstruktion befestigt.
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Die Brennkammern können von einem mehrteiligen Mantelrohr 236 umgeben
sein, wobei sich jeder Teil über einen Abstand von 90° rings um den Brennerabschnitt
erstreckt, und durch lösbare Verschlußvorrichtungen 238 mit je einem der Flansche
194 verbunden ist.
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Die Turbine, die den Kompressor und die Luftschraube treibt, weist
ein Turbinengehäuse 246 auf, in welchem Schaufelreihen 248 im Abstand
angeordnet sind. In dem Gehäuse befindet sich der Läufer, der auf den Scheiben
252 angeordnete Schaufelreihen 250 aufweist. Das Turbinengehäuse
246 wird in dem Außengehäuse 208 von mehreren radial verlaufenden
Bolzen 254 getragen, die in radialen Öffnungen 256
des Außengehäuses
angeordnet sind und in Augen 258 des Turbinengehäuses passen. Der Durchmesser
des Gehäuses an seiner Lagerstelle ist kleiner als der entsprechende Durchmesser
des Außengehäuses, um eine radiale Ausdehnung des Turbinengehäuses zu ermöglichen.
Das Turbinengehäuse besteht aus einem Turbineneinlaßdüsenring 260 und den
die Leitschaufeln 248 tragenden Ringen 262 und 264. Diese Ringe
sind miteinander durch Schrauben 266 verbunden und vorzugsweise am Umfang
geteilt, wobei die Hälften durch Schrauben 268 verbunden sind.
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Jede Schaufel 248 ist an ihrem äußeren Ende befestigt, z. B. an einen
Ring 270 geschweißt, der seinerseits an den entsprechenden Gehäusering geschweißt
ist.
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Die Turbine wird am Ausströmende durch eine Tragstütze 302
getragen, die vorstehende Schenkel 304 hat, die im Außengehäuse
208 durch radiale Bolzen 306 geführt wird. In der Tragstütze
302 ist das hintere Triebwerklager 308 angeordnet.