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Befestigung des Getriebegehäuses am Verdichtergehäuse einer Gasturbine
Die Erfindung betrifft die Befestigung des Getriebegehäuses am Verdichtergehäuse
einer Gasturbine unter Verwendung von Wärmedehnungen verlassenden Gleitführungen
und Drehgelenken, wobei außergewöhnliche Temperaturschwankungen auftreten.
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Bekannt sind verschiedene Konstruktionen zum Verbinden von Maschinenteilen
oder zum Befestigen von einem Maschinenteil an einem anderen, die Wärmedehnungen
und eine geringe gegenseitige Verschiebung oder Verdrehung zulassen.
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Bekannt ist zum Beispiel ein Verbrennungsturbinentriebwerk, das ein
Drehgelenk mit einem Auge zur gelenkigen Verbindung von zwei Triebwerkteilen enthält.
Auch noch ein weiteres Brennkraftturbinentriebwerk ist bekannt, bei dem ebenfalls
ein Gelenk zur gelenkigen Verbindung von zwei Triebwerkteilen dient.
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Überhaupt sind Drehgelenke allein allgemein bekannt, wie zum Beispiel
eine Abstützung einer Maschinen-Apparategruppe einer Wärmekraftanlage zeigt.
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Mit Drehgelenken allein lassen sich aber keine Wärmedehnungen auffangen,
da hierzu nicht nur eine gegenseitige Drehbewegung, sondern auch eine Gleitbewegung
zwischen den beiden verbundenen Maschinenteilen erforderlich ist.
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Bekannt ist auch noch eine eine Pendelstütze aufweisende elastische
Lagerung. Solche Pendelstützen lassen sich jedoch nicht zur Verbindung von Zahnrädern
und Getrieben verwenden, da die bei Pendelstützen auftetenden Auslenkungen so groß
sind, daß sie von einer Zahnradverbindung nicht mehr aufgefangen werden können.
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Schließlich sind auch noch Gleitlager, Rollenlager, Pendellager und
Befestigungen mit pendelnden Laschen bekannt. Bekannt ist auch eine Aufhängung an
sogenannten Traglenkern.
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Die bekannten Befestigungen und Lagerungen ermöglichen damit eine
Dreh-, Verschiebe- oder Pendelbewegung eines Maschinenteiles um ein anderes Maschinenteil.
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Die erfindungsgemäße Befestigung soll dagegen eine weit verwickeltere
Aufgabe lösen. Die Befestigung muß die vertikale Last aufnehmen, die durch das Gewicht
des am Verdichtergehäuse hängenden Getriebegehäuses entsteht; dabei sollen Wärmedehnungen
zwischen Getriebegehäuse und Verdichtergehäuse möglich sein, wozu Gleitführungen
und Drehgelenke notwendig sind. Schließlich muß auch eine seitliche Führung vorhanden
sein, damit das Getriebegehäuse nicht nach rechts oder links ausschwenken kann.
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Unter Verwendung von Wärmedehnungen zulassenden Gleitführungen und
Drehgelenken wird diese Aufgabe durch die Erfindung dadurch gelöst, daß das Getriebegehäuse
an seinem hinteren Ende über ein Drehgelenk und an seinem vorderen Ende mit dem
Verdichtergehäuse über Axialgleitführungen verbunden ist, die zum einen Teil eine
vertikale Last aufnehmen und zum anderen Teil die seitliche Führung übernehmen.
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Diese erfindungsgemäße Befestigung ermöglicht eine solche Verbindung
der beiden sich unterschiedlich ausdehnenden Maschinenteile, daß eine gegenseitige
Beweglichkeit möglich ist und trotzdem zwei von beiden Teilen ineinandergreifende
Zahnräder aufeinander ausgerichtet bleiben. Dabei wird das eine Maschinenteil, das
Getriebegehäuse, von dem anderen Maschinenteil, dem Verdichtergehäuse, getragen.
Die bekannten Lagerungen und Befestigungen lassen eine solche Verbindung nicht zu.
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Die Erfindung wird nun am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten
Ausführung weiter beschrieben. Die folgende Beschreibung erläutert dabei auch Merkmale,
die den Gegenstand von Unteransprüchen bilden.
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F i g. 1 ist eine Seitenansicht der Befestigung, wobei einige Teile
entlang der in F i g. 5 eingezeichneten Linien 1-1 weggebrochen sind; F i g. 2 ist
ein Schnitt durch das am hinteren Ende, vorgesehene Drehgelenk;
F
i g. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 5, wobei eine der am vorderen
-Ende verwendeten Gleitführungen gezeigt wird; F i g. 4 ist ein Teilschnitt im wesentlichen
in Blickrichtung der Linie 4-4 in F i g. 1; F i g. 5 ist eine Vorderansicht auf
den Getriebekasten, wobei das Gehäuse im Schnitt gezeigt wird und die drei Stirnhalterungen
für den Getriebekasten dargestellt werden; F i g. 6 ist eine F i g. 5 ähnliche Vorderansicht
auf eine Abwandlung der Stirnhalterung des Getriebekastens, wobei Teile enlang der
Linie 6-6 in F i g. 7 weggebrochen sind; F i g. 7 ist eine Seitenansicht auf die
in F i g. 6 gezeigte Anordnung; F i g. 8 ist ein Teilschnitt im wesentlichen entlang
der Linie 8-8 in F i g. 6: Die Erfindung wird an der Aufhängung eines Getriebegehäuses
2 an der Außenseite des Gehäuses 4 einer Gasturbine beschrieben. Von der Turbine
werden das Verdichtergehäuse 6 und der Brennkammerabschnitt 8 gezeigt. Das Getriebegehäuse
2 ist dort befestigt, wo der Durchmesser des Gehäuses 4 zwischen Verdichter- und
Brennkammerabschnitt abnimmt.
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Die Aufhängung besteht aus einer vorderen Halterung, die in F i g.
5 dargestellt ist und aus einer Mittelstütze 10 und zwei Seitenstützen
12 besteht. Die drei Stützen sind in Querrichtung zueinander ausgerichtet
und, wie F i g. 5 zeigt, am Verdichtergehäusemit Abstand in Umfangsrichtung angebracht.
Die Aufhängung enthält auch die in F i g.1 gezeigte hintere Stütze 14. Diese befindet
sich in einem axialen Abstand zu den vorderen Stützen und ist auf die Mittelstütze
10 axial ausgerichtet.
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Die beiden Seitenstützen 12 bestehen aus je einem Bügel
16, der mit Bolzen 18 am Flansch 20 des Verdichtergehäuses
6 befestigt ist. Jeder Bügel 16 weist einen senkrechten Schlitz 22 auf, der das
abgeflachte Ende 24 eines Bolzens 26 aufnimmt. Die Bolzen
26
sind in je einer Bohrung 28 axial gleitbar angeordnet, die in einem am
Getriebegehäuse angegossenen Fortsatz 30 vorgesehen ist. Ein horizontaler
Scharnierstift 32 hält den Bolzen 26 im Bügel 18, so daß vertikale Belastungen aufgenommen
werden können. Die Köpfe der Bolzen 2 können sich in den vertikalen Schlitzen 22
seitlich bewegen, wie F i g. 5 deutlich zeigt, da der Schlitz breiter als der Kopf
ist; damit ist eine thermische Ausdehnung der Bauteile in Querrichtung möglich.
Die axiale Gleitbewegung des Bolzens in der Bohrung 28 läßt eine axiale thermische
Ausdehnung zwischen dem Getriebegehäuse und dem Verdichtergehäuse zu.
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Die vordere Mittelstütze 10 enthält einen Haltebügel 34, der mit Bolzen
36 am Flansch 20 des Verdichtergehäuses befestigt ist. Der Bügel 34 weist einen
vertikalen Schlitz 38 zur Aufnahme des abgeflachten Endes 40 eines Bolzens
42 auf. Der Bolzen 42 liegt in einer Bohrung 44, die in einem am Getriebegehäuse
2 angegossenen Fortsatz 36 vorgesehen ist. Die sich gegenüberliegenden abgeflachten
Seiten 40
des Bolzens können in vertikaler Richtung frei im Schlitz 38 gleiten,
so daß die vordere Mittelstütze eine seitliche Bewegung des Getriebegehäuses verhindert,
aber dessen vertikale und axiale Bewegung an dieser Stelle relativ zum Verdichtergehäuse
zuläßt.
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Da die noch zu beschreibende hintere Stütze eine axiale Bewegung des
Getriebegehäuses verhindert, ist zwischen dem Bügel 16 und dem dazugehörigen
Teil des Getriebegehäuses und auch zwischen dem Bügel 34 und den dazugehörenden
Teilen des Getriebegehäuses ein axialer Spielraum vorgesehen, um eine thermische
Ausdehnung in axialer Richtung gegenüber dem Verdichtergehäuse zu ermöglichen.
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Durch die hintere Stütze 14 geht die Antriebswelle 48 in Abwärtsrichtung
hindurch. Diese Welle wird von der Triebwerkshauptwelle über Kegelzahnräder in üblicher
Weise angetrieben und ist über eine zweite Welle 50 an ein Kegelzahnrad 52 angeschlossen,
das im Getriebegehäuse liegt und z. B. das Zahnrad 54 antreibt.
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Der Bügel der hinteren Stütze enthält eine angeflanschte Platte 55,
die am Maschinengehäuse 4 befestigt ist und an der eine Befestigungsplatte 56 mit
Bolzen 58 angebracht ist. Die Platte 56 trägt in einem Abstand voneinander liegende
und aufeinander ausgerichtete Hülsen 60, deren Achsen die Welle 50 schneiden.- Die
Hülsen 60 liegen zwischen Befestigungshülsen 62, die durch einen ringförmigen Bügel
64 getragen werden, der z. B. mit Bolzen 66 (s. F i g. 1) an einer Bohrung 68 im
Getriebegehäuse angebracht ist. Jede Hülse 60 und die jeweilige Hülse 62 nehmen
einen Stift 70 auf, der eine geringe Schwenkbewegung zwischen der Platte 56 und
dem Bügel 64 zuläßt.
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Die Welle 48 weist an ihrem unteren Ende eine außen verzahnte Verstärkung
72 auf, die so mit einer an der Welle 50 vorgesehenen innen verzahnten Kappe 74
kämmt, daß die oben beschriebene geringe Schwenkbewegung des Getriebegehäuses möglich
wird.
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Bei der in den F i g. 6, 7 und 8 gezeigten Ausführung wird das Getriebegehäuse
80 durch eine vordere Mittelstütze 82 und seitlich dazu liegende Seitenstützen 84
gehalten, die in Querrichtung etwa auf die vordere Mittelstütze 82 ausgerichtet
sind. Die hintere Stütze 86 ist der vorstehend beschriebenen hinteren Stütze ähnlich.
Die vordere Mittelstütze 82 weist einen Bügel 88 auf, der mit Bolzen 90 an einem
Gehäuseflansch 92 angebracht ist. Die Stütze 82 weist einen senkrechten Schlitz
94 auf, der einen von dem Bügel 98 nach vorn ragenden Ansatz 96 aufnimmt. Der Bügel
98 ist zentrisch neben dem vorderen Ende des Getriebegehäuses 80 befestigt. Der
Ansatz 96 wird von dem senkrechten Schlitz 94 ohne wesentlichen seitlichen Bewegungsspielraum
gehalten, so daß an dieser Stelle eine vertikale Bewegung stattfinden kann, ohne
daß eine Querbewegung auftritt.
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Die vorderen Seitenstützen 84 bestehen aus einem Bügel 100, der am
Gehäuseflansch 92 angebracht ist und zur Aufnahme eines Bolzens 102 eine horizontale
Bohrung aufweist. Ein Schlitz 104, durch den der Bolzen 102 hindurchtritt, nimmt
das obere Ende eines Verbindungsgelenks 106 auf, dessen unteres Ende über
einen Bolzen 108 mit dem Getriebegehäuse 80 verbunden wird. Das untere Ende des
Gelenks 106 ruht in einem Schlitz 110; zwischen dem Gelenk und den Innenwänden des
Schlitzes 110 besteht ein Zwischenraum, so daß zwischen dem Bügel 100 und dem Getriebegehäuse
an dieser Stelle eine waagerechte Verschiebung auftreten kann, obwohl die Gelenke
das Getriebegehäuse tragen und somit jegliche Bewegung an dieser Stelle unterbinden.
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Diese Anordnung wirkt auf ähnliche Weise wie die im Zusammenhang mit
den F i g. 1 bis 4 beschriebene Anordnung, d. h., eine thermische Ausdehnung
zwischen
Maschinengehäuse und Getriebegehäuse setzt weder das Maschinengehäuse noch das Getriebegehäuse
irgendeiner Beanspruchung aus, wobei das Getriebegehäuse durch die Befestigung gegenüber
dem Maschinengehäuse ausgerichtet bleibt.