DE1287860B

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Info

Publication number: DE1287860B
Application number: DE1961G0033685
Authority: DE
Priority date: 1960-11-29
Filing date: 1961-11-28
Publication date: 1969-01-23
Also published as: CH399835A; US3098355A; BE610872A; GB939882A; FR1307016A; DE1287860C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasturbinentriebwerk mit Axialturbine Und mit am Turbinengehäuseumf ang angeschlossener, ein unter Druck stehendes Anlaßmedium führender Leitung, welche sich in mehrere den Turbinenleitschaufeln zugeordnete und zu einer Baueinheit (Anlaßdüsen-Kasten) zusammengefaßte Kanäle aufteilt.The invention relates to a gas turbine engine with an axial turbine and also on the turbine housing connected, a pressurized starting medium leading line, which is in several assigned to the turbine guide vanes and combined to form a structural unit (starting nozzle box) Dividing channels.

Die Verwendung der Turbinenleitschaufeln zum Einführen eines Anlaßmediums in eine Turbine macht es erforderlich, daß das Anlaßmedium durch das Turbinengehäuse hindurchgeleitet wird, in welchem das eigentliche Arbeitsmedium geführt wird. Weiterhin ist es erforderlich, daß das Anlaßmedium unter dem richtigen Winkel auf die Turbinenschaufeln auftrifft. Es hat sich zur Erfüllung dieser Forderungen als zweckmäßig erwiesen, die den Leitkranz bildenden Teile unter den erforderlichen Winkeln durch das Gehäuse und durch den äußeren Ring des Leitkranzes hindurchzuführen, damit das Anlaßmedium zwischen diesen Leitschaufeln strömen kann. Es ist bekannt, die gekrümmten Leitschaufeln des Leitkranzes durch den Außenring radial nach außen zu verlängern. Bei einer bekannten Vorrichtung ist am Gehäuse der Turbine in Höhe des Leitkranzes ein Verteilerkanal angeordnet, der tangential verläuft. Die gewundenen Leitschaufeln des Leitkranzes sind in den Verteilerkanal verlängert, um Kanäle für das Anlaßmedium zu bilden. Da die Leitschaufeln verwunden sind, führt diese Verlängerung in den Verteiler hinein zu einem außerordentlich komplizierten Aufbau und zu schwierigen Fertigungsarbeiten.The use of the turbine guide vanes to introduce a starting medium into a turbine makes it necessary that the starting medium is passed through the turbine housing in which the actual working medium is guided. Furthermore, it is necessary that the tempering medium hits the turbine blades at the correct angle. It has been used to meet these demands Proven to be useful, the parts forming the guide ring at the required angles pass through the housing and through the outer ring of the guide ring, so that the starting medium can flow between these guide vanes. It is known to have the curved guide vanes of the To extend the guide ring radially outwards through the outer ring. In a known device is A distributor channel is arranged on the turbine housing at the level of the guide ring and runs tangentially. The spiral guide vanes of the guide ring are extended into the distribution channel to provide channels for the To form tempering medium. Since the guide vanes are twisted, this extension leads into the distributor into an extremely complicated structure and difficult manufacturing work.

Es ist ferner bekannt, an der Turbinengehäuseinnenwandung gekrümmte Schaufelstummel anzubringen, die als Verlängerung der Leitschaufeln dienen sollen. Die Verwendung der Leitschaufeln als Leitelemente für das Anlaßmedium hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch eine maximale wirksame Leitkranzlänge zur optimalen Führung des Anlaßmediums erzielt wird.It is also known to attach curved blade stubs to the inner wall of the turbine housing, which should serve as an extension of the guide vanes. The use of the guide vanes as a Guide elements for the starting medium has proven to be advantageous, as this provides a maximum effective Guide ring length is achieved for optimal guidance of the tempering medium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und dennoch wirksamen Aufbau einer Anlage zur Einleitung des Anlaßmediums zu schaffen.The invention is based on the object of a simple yet effective structure of a system to create the introduction of the tempering medium.

Erfindungsgemäß sind diejenigen Seitenwände der im Querschnitt parallelogrammartig ausgebildeten Kanäle, welche (Seitenwände) in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet und in Umfangsrichtung und in Achsrichtung geneigt sind, als ebene (d. h. nicht gekrümmte) Leitplatten ausgebildet.According to the invention, those side walls are those which are parallelogram-shaped in cross-section Channels, which (side walls) are arranged in the circumferential direction at equal intervals and in the circumferential direction and are inclined in the axial direction, are formed as flat (i.e. not curved) guide plates.

Obgleich die ebenen Flächen der Leitplatten nicht mit den gekrümmten Flächen an den Hinterkanten der Leitschaufeln übereinstimmen, bewirken diese Leitplatten in guter Annäherung eine befriedigende und wirkungsvolle Einlenkung des Anlaßmediums auf die Leitschaufeln. Die Vorteile dieses Aufbaues liegen in der Einfachheit der Konstruktion und in den niedrigen Herstellungskosten, die den geringen Wirkungsgradverlust, verglichen mit gekrümmten Leitplatten, nicht ins Gewicht fallen lassen.Although the flat surfaces of the guide plates do not match the curved surfaces on the trailing edges of the guide vanes match, these guide plates produce a satisfactory approximation and effective deflection of the tempering medium onto the guide vanes. The advantages of this structure lie in the simplicity of the construction and in the low production costs, which result in the low loss of efficiency, compared to curved guide plates, do not lose weight.

Wenn gewünscht, können an einem einzigen Leitkranz mehrere derartige Anlaßdüsen-Kästen vorgesehen sein. So kann beispielsweise ein Paar diametral gegenüberliegender Anlaßdüsen-Kästen verwendet werden. Von diesen beiden Anlaßdüsen-Kästen kann wahlweise einer betrieben werden, damit eine verbesserte Zugänglichkeit beim Einbau in verschiedene Flugzeugzellen ermöglicht wird. Es können aber auch beide betrieben werden, damit ein zusätzliches Anlaßdrehmoment erzeugt wird.If desired, several such starting nozzle boxes can be provided on a single guide ring be. For example, a pair of diametrically opposed starting nozzle boxes can be used will. One of these two starting nozzle boxes can optionally be operated, so that an improved one can be operated Accessibility when installed in different airframes is made possible. But it can also both are operated to generate additional starting torque.

Unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung soll die Erfindung eingehend erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in detail with reference to the figures of the drawing. It shows

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Stirnansicht einer Turbine mit einem Anlaßdüseji-Kasten,1 shows a partially sectioned end view of a turbine with a starting nozzle box,

F i g: 2 eine im Schnitt dargestellte, perspektivische Teilansicht des Anlaßdüsen-Kastens,FIG. 2 is a perspective view shown in section Partial view of the starting nozzle box,

Fig. 3 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 3-3 der F i g. 2,Fig. 3 is a sectional view taken along the Line 3-3 of FIG. 2,

Fi g. 4 eine Teilansicht des Anlaßdüsen-Kastens undFi g. 4 is a partial view of the starting nozzle box and

Fig. 5 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 5-5 der F i g. 3.FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG. 3.

In den Figuren der Zeichnung ist eine Turbine dargestellt, welche einen Anlaßdüsen-Kasten aufweist. Die Turbine hat ein Turbinenrad 10, welches an einer Welle 11 gelagert ist. Am Umfang des Turbinenrades sind im Abstand voneinander Turbinenschaufeln 12 angeordnet. Ein ringförmiges Gehäuse 13 umgibt das Turbinenrad, und dieses Gehäuse weist Flansche 14 und 15 auf, die zur Befestigung an angrenzenden Gehäuseteilen des Turbinentriebwerkes dienen. Zu diesem Zweck weisen die Flansche Öffnungen 16 und 17 zur Aufnahme von Bolzen auf. Das Gehäuse ist der Länge nach in einer radialen Ebene 18 geteilt, damit der Zusammenbau des Triebwerkes erleichtert wird. Zu diesem Zweck sind radiale Flansche 19 und 20 vorgesehen, die mittels Schraubenbolzen 21 verbunden werden können. Das Gehäuse weist außerdem im Innern eine Anzahl Flansche auf, von denen in Fig. 3 der Flansch22 dargestellt ist. Diese Flansche dienen zum Tragen eines Turbinenabdeckringes 23. Dieser Abdeckring ist am Umfang über den Spitzen der Turbinerischaufeln 12 in einem solchen Abstand angeordnet, daß ein Arbeitsmittelverlust durch ein Umströmen der Schaufeln verhindert wird. Ein Leitkranz 24 führt das Arbeitsmedium zu den Turbinenschaufeln. Dieser Leitkranz weist in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Leitschaufeln 25 auf. Die Leitschaufeln 25 erstrecken sich radial zwischen einem inneren Ring 26 und einem äußeren Ring 27. Dieser äußere Ring 27 weist einen inneren Ringabschnitt 28 und einen äußeren Ringabschnitt 29 auf. In dem Bereich, in dem der Anlaßdüsen-Kasten 40 angeordnet ist, sind die Leitschaufeln an Kanten 30 am inneren Ringabschnitt 28 unterbrochen. Der Leitkranz wird in an sich bekannter Weise vom Flansch 22 und von einem weiteren nicht dargestellten Flansch getragen. Durch den Leitkranz und den Ringabschnitt 23 wird ein Strömungsweg 31 für das Arbeitsmedium gebildet. Die bisher beschriebenen Teile der Turbine weisen einen bekannten Aufbau auf.In the figures of the drawing, a turbine is shown which has a starting nozzle box. The turbine has a turbine wheel 10 which is mounted on a shaft 11. At the circumference of the turbine wheel Turbine blades 12 are arranged at a distance from one another. An annular housing 13 surrounds the Turbine wheel, and this housing has flanges 14 and 15 for attachment to adjacent Serve housing parts of the turbine engine. For this purpose, the flanges have openings 16 and 17 to accommodate bolts. The housing is divided lengthways in a radial plane 18, so that the assembly of the engine is facilitated. To this end, radial flanges 19 and 19 are provided 20 are provided, which can be connected by means of screw bolts 21. The housing also has a number of flanges inside, of which flange 22 is shown in FIG. 3. These flanges serve to carry a turbine cover ring 23. This cover ring is on the circumference over the Tips of the turbine blades 12 arranged at such a distance that a loss of working medium is prevented by flowing around the blades. A guide ring 24 leads the working medium to the Turbine blades. This guide ring has spaced apart in the circumferential direction Guide vanes 25 on. The guide vanes 25 extend radially between an inner ring 26 and an outer ring 27. This outer ring 27 has an inner ring section 28 and an outer one Ring section 29. The guide vanes are in the area in which the starting nozzle box 40 is arranged interrupted at edges 30 on the inner ring section 28. The guide ring is better known in and of itself Way carried by the flange 22 and by a further flange, not shown. Through the guide ring and the ring section 23 forms a flow path 31 for the working medium. The so far Parts of the turbine described have a known structure.

Zum Einleiten des Anlaßmediums in die Turbine ist ein Verteiler 34 vorgesehen, der sich über einen bogenförmigen Abschnitt des Gehäuses 13 erstreckt. Der Verteiler ist am Gehäuse hartverlötet oder auf eine andere Weise befestigt. Das Anlaßmedium, welches üblicherweise aus Druckluft mit einem Druck von etwa 3,2 kg/cm² besteht, wird mittels einer bekannten Vorrichtung in den Einlaß 35 eingeführt. Im Bereich dieses Verteilers weist das Gehäuse am Umfang in gleichen Abständen angeordnete Öffnungen 36 auf, zwischen denen Stege 37 angeordnet sind. Die Öffnungen 36 sind, wie F i g. 4 zeigt, parallelogrammförmig ausgebildet. Die Anordnung der zwischen den Öffnungen 36 liegenden Stege 37 behindert den Luftstrom nicht, und diese Stege erhöhen die FestigkeitTo introduce the starting medium into the turbine, a distributor 34 is provided which extends over an arcuate section of the housing 13. The manifold is brazed or otherwise attached to the housing. The starting medium, which usually consists of compressed air at a pressure of about 3.2 kg / cm ² , is introduced into the inlet 35 by means of a known device. In the area of this distributor, the housing has openings 36 on the circumference which are arranged at equal intervals and between which webs 37 are arranged. The openings 36 are, as shown in FIG. 4 shows, designed in the shape of a parallelogram. The arrangement of the webs 37 lying between the openings 36 does not impede the flow of air, and these webs increase the strength

des Gehäuses im Bereich des Anlaßdüsen-Kastens. Die Öffnungen 36 unterteilen den zugeführten Strom des Anlaßmediums, wie es durch die Pfeile in F i g. 1 angedeutet wird, in mehrere Einzelströme, die dann den einzelnen Leitschaufeln 25 des Leitkranzes zugeführt werden.of the housing in the area of the starting nozzle box. The openings 36 divide the supplied current of the tempering medium, as indicated by the arrows in FIG. 1 is indicated in several individual streams, which then are fed to the individual guide vanes 25 of the guide ring.

Es wird praktisch ein Anlaßdüsen-Kasten 40 gebildet, der eine Reihe in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnete ebene Leitplatten 41 aufweist, die in Umfangsrichtung und seitlich zum Gehäuse geneigt sind. Diese Leitplatten 41 weisen parallele Stirnflächen 42 und Rückenflächen 43 auf sowie schmale innere und äußere Randflächen 44 und 45. Die Kanten 46, 47, die durch die Randfläche 44 und die ebenen Flächen jeder der Leitplatten 41 gebildet werden, verlaufen parallel zu Tangenten an die Umrißlinien der Leitschaufeln 25, und zwar in der Gegend der Hinterkanten dieser Leitschaufeln. Die Leitplatten 41 erstrecken sich durch in Umfangsrichtung verlaufende Öffnungen 48 im äußeren Ringabschnitt 29 und reichen bis zu Öffnungen 49 im inneren Ringabschnitt 28, wo sie angeschweißt oder durch eine Hartverlötung befestigt sein können.In effect, a starting nozzle box 40 is formed, which is a row in the circumferential direction in the same Has spaced planar guide plates 41, which are in the circumferential direction and laterally to the housing are inclined. These guide plates 41 have parallel end faces 42 and rear faces 43 as well as narrow inner and outer edge surfaces 44 and 45. The edges 46, 47, which through the edge surface 44 and the flat surfaces of each of the guide plates 41 are formed run parallel to tangents the contours of the guide vanes 25, specifically in the region of the trailing edges of these guide vanes. The guide plates 41 extend through openings 48 extending in the circumferential direction in the outer ring section 29 and extend to openings 49 in the inner ring section 28, where they are welded or can be attached by hard soldering.

Auf diese Weise werden zwischen benachbarten Leitplatten 41 und den Leitschaufeln 25 eine Reihe von Kanälen 50 gebildet, die den Verteiler 34 über die Öffnungen 36 mit der Strömungsbahn 31 für das Arbeitsmedium zwischen den benachbarten Leitschaufeln verbinden. Die Kanäle 50 werden durch ebene Deckplatten 51 und 52 eingefaßt, die jeweils mit den nicht bezifferten Schmalflächen der Leitplatten 41 verschweißt oder verlötet sind, so daß die Kanäle 50 abgeschlossen werden und einen parallelogrammförmigen Strömungsquerschnitt erhalten. Die Deckplatte 52 weist einen umgebogenen Flanschabschnitt 53 auf, der gegen den äußeren Ringabschnitt 29 anliegt und durch eine Hartverlötung am Ringabschnitt 29 befestigt ist. Hierdurch erhält der Anlaßdüsen-Kasten am Leitkranz seine hauptsächliche Befestigung.In this way, between adjacent guide plates 41 and the guide vanes 25 are a row formed by channels 50 which connect the distributor 34 via the openings 36 to the flow path 31 for the Connect the working medium between the adjacent guide vanes. The channels 50 are through bordered flat cover plates 51 and 52, each with the non-numbered narrow surfaces of the guide plates 41 are welded or soldered, so that the channels 50 are completed and a parallelogram Preserved flow cross-section. The cover plate 52 has a bent flange section 53, which rests against the outer ring section 29 and by hard soldering is attached to the ring section 29. This gives the starting nozzle box on the guide ring its main one Attachment.

Der Leitkranz 24 ist an den Trennflächen 18 in Umfangsrichtung unterteilt. Die richtige Lage der Teile zueinander wird durch Anschläge 54 ermöglicht, welche an den Endflächen der Gehäusehälften und an den Teilen des Leitkranzes in der Trennfiäche 18 angreifen. Da die Anlaßdüsen-Kästen 40 in einer vorbestimmten Umfangslage über dem Leitkranz angeordnet sind, ergibt sich die Ausrichtung der Kanäle 50 zu den Öffnungen 36 des Gehäuses beim Zusammenbau der Teile von selbst.The guide ring 24 is subdivided at the separating surfaces 18 in the circumferential direction. The correct location of the Parts to each other is made possible by stops 54, which on the end faces of the housing halves and engage on the parts of the guide ring in the separating surface 18. Since the starting nozzle boxes 40 in A predetermined circumferential position are arranged above the guide ring, the alignment results of the channels 50 to the openings 36 of the housing when the parts are assembled by themselves.

Claims

Patent claims:

1. Gas turbine engine with axial turbine and connected to the turbine housing circumference, a pressurized starting medium leading line, which divides into several of the turbine guide vanes and combined into a structural unit (starting nozzle box) channels, characterized in that those side walls of the cross-section parallelogram formed channels (50), which (side walls) are arranged at equal intervals in the circumferential direction and are inclined in the circumferential direction and in the axial direction, are designed as flat (ie not curved) guide plates (41).

2. Gas turbine engine according to claim 1, characterized in that in the region of the starting nozzle box (40) the housing (13) parallelogram-like openings separated by webs (37) (36), which determine the channel cross-section.

3. Gas turbine engine according to claim 1 or 2, characterized in that the guide plates (41) are connected to cover plates (51, 52) to form the channels.

1 sheet of drawings