DE1476743A1

DE1476743A1 - Gehaeuse fuer eine Gasturbine und einen elektrischen Generatorsatz

Info

Publication number: DE1476743A1
Application number: DE19661476743
Authority: DE
Inventors: Mitchener William Alexander; Lambdin Philip Earl; Anderson Howard Rae
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1965-09-13
Filing date: 1966-08-11
Publication date: 1969-12-04
Also published as: GB1150147A; US3418485A

Description

Gehäuse für eine Gasturbine und einen elektrischen Generatorsatz

Die Erfindung bezieht sich auf stationäre Gasturbinen und betrifft insbesondere ein mit einer Aufbauanordnung aus einem Teil bestehendes Gehäuse für eine Gasturbine und einen elektrischen Generatorsatz.

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Die erfindungsgemäße Industriegasturbine ist eine in sich ( geschlossene Maschinenanlage, zu der eine feste Grundplatte, alle für die Geräuschdämpfung und Filterung der Maschinenluft notwendigen Leitungen und auch alle für die Kühlung und Lüftung erforderlichen Leitungen gehören. Auch die Abgasleitungen und alle für den Betrieb der Gasturbine und des Generators erforderlichen Steuerorgane sind ein Teil der kompakten Maschinenanlage.

Die starre, als integraler Bestandteil ausgebildete Grundplatte erleichtert den Transport der Maschinenanlage und macht

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-ln9· Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon, 29J102 · Telegramm-Adrette > UpaW/M6nchen

Bankverbindung»» Deutsche Bank AG, FiHoIe Manchen, Dop.-Kaee Viktualienmarkt, Kanlo-Nr. TWO 63· Oppenauer Büro: PATENTANWALt D*. REINHOLD SCHMIDT

es überflüssig, die Turbine und den Generator auf einem Ililfsfundament zu befestigen, wenn der Maschinensatz installiert wird.

Bei vielen Installierungen, beispielsweise bei den Unter-Dach-Installierungen, wo die Wiedergewinnung der Wärmeenergie aus den Abgasen nicht verlangt wird und die Abgase deshalb direkt in die Atmosphäre entlassen werden können, macht das erfindungsgemäße, in sich abgeschlossene Gehäuse praktisch alle Installationen überflüssig, mit Ausnahme der Brennstoffleitungen und Stromleitungen für den Generator. Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, solche höchst einfachen und minimalen Installationserfordernisse zu schaffen.

Die Erfindung hat sich ferner zum Ziel gesetzt, das Gehäuse so zu bauen, daß die Organe für die Steuerung der Ansaugluft und das Filtersystem sowie das Ölkühler- und Filtersystem gleich miteingebaut werden und ihre Konstruktion nicht in die Hände der Person oder Personen gelegt wird, die die Maschine aufstellen. Des weiteren soll die Kühlluftleitung mit in das Gehäuse und speziell in die Grundplatte des Gehäuses so eingebaut werden, daß das Gebläse des Generators dazu benutzt werden kann, um die ganze Kühlluft, die sowohl zur Kühlung des Generators als auch des Schmieröles für die Gasturbine erforderlich ist, umzuwälzen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß der Wärmeaustauscher für das Schmieröl in die Grundplatte eingebaut und für die Kreislaufführung der Kühlluft von dem Generator zum Wärmeaustauscher ein hochwirksames Leitungssystem verwendet wird. Zur Dämpfung

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des Kompressorlärmes wird in die Luftansaugleitung des Gehäuses ein Schalldämpfer eingebaut, außerdem befinden sich alle für die Filterung der Ansaugluft notwendigen Elemente innerhalb des Gehäuses. Somit wird zur Dämpfung des Kompressorlärmes oder zur Filterung der Frischluft keine Hilfsansaugluftleitung benötigt.

Bestandteil der erfindungsgemäßen Gasturbine ist ein besondere ausgebildetes Eintrittsgehäuse für den Kompressor, mittels * dessen die Luft aus der Ansaugleitung des Gehäuses entnommen und um den ganzen Umfang des Kompressoreintritts geführt wird, und zwar in einer sehr gleichmäßigen Strömung, die im wesentlichen frei von Turbulenz oder Abscheidung ist. Das Eintrittsgehäuse erfüllt diese Aufgabe, ohne daß seine axiale und radiale kompakte Bauweise darunter leidet.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben eich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind.

In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäüen Gehäuses für eine Gasturbine und einen elektrischen Generatorsatz, wobei zur Verdeutlichung von Konstruktionsdetails Teile weggebrochen sind;

Fig. 2 eine Stirnansicht des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses, längs der Linie 2-2 in Fig. 1, wobei.Teile längs der Linie 2-2 in Fig. 6 weggebrochen sind;

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Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht, längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. k eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses;

Fig. 5 eine Teil-Seitenansicht einer anderen Abgasleitungsanordnung, bei der die Kühl- und Belüftungsluft zur Ansaugung des Kühl- und Belüftungsluftstromes in die Abgase eingeführt wird;

Fig. 6 eine Teil-Draufsicht längs der Linie 6-6 in Fig. 3;

Fig. 7 eine Stirnansicht des Lufteintrittsgehäuses für das Koapressorende der zu dem in Fig. i gezeigten Gehäuse gehörenden Gasturbine;

Fig. 8 eine Ansicht längs der Linie 8-8 in Fig. 7; Flg. 9 eine Draufsicht längs der Linie 9-9 in Fig. 7;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Strömungsteiler und einer ) Brennstoffdüse für den flüssigen Brennstoff;

Fig. 11 eine Stirnansicht der in Fig. 10 dargestellten Brennstoffdüse;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht einer Brennstoffdüse für gasförmigen Brennstoff;

Fig. 13 eine vergrößerte Stirnansicht der in Fig. 12 gezeigten Brennstoffdüse;

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Pig. Ik eine Ansicht einer Brennkammer für die in Pig. i gezeigte Turbine, wobei Teile zur Verdeutlichung von Einzelheiten der Konstruktion weggebrochen sind;

Fig. 15 eine Teil-Draufsicht längs der Linie 15-15 in Fig. lh',

Fig. 16 und 17 Teilansichten längs der Linien 16-16 und 17-17 in Fig. 14; '

Fig. 18 ein Teilaufriss der für die in Fig. 1 gezeigte Maschine ™ verwendeten Befestigungsanordnung für die Turbineneintrittsdüse;

Fig. 19 ein Teilaufriss einer anderen Ausführungsform für die Isolierung der Anordnung von Fig. 18;

Fig. 20 eine Draufsicht des Schmierölkreises der in Fig. 1 dargestellten Maschine; und

Fig. 21 ein Aufriss des in Fig. 20 gezeigten Schmierölkreises.

In den Fig. 1 und k ist allgemein bei 3i ein Gehäuse für eine Gasturbine und einen elektrischen Generatorsatz gezeigt, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gebaut.ist.

Das ganze Gehäuse 31 und alle seine Bestandteile sind auf einer Grundplatte 32 aufgebaut. Die allgemein mit 33 bezeichnete Gasturbine und der mit 34 bezeichnete Generatorsatz sind unmittelbar auf der Grundplatte 32 befestigt.

Die Gasturbine 33 besitzt ein Eintrittsgehäuse 36, das weiter unten in Verbindung mit den Fig. 7, 8 und 9 im einzelnen

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* beschrieben ist, sowie einen Zentrifugalkompressor 37 (siehe Fig. i).

Die aus dem Kompressor austretende Luft wird einer Brennkammer 38 zugeführt. Die Brennkammer 38 ist mit einer Zündvorrichtung 39, einer Brennstoffdüse und einem Strömungsteiler 41 versehen, die im einzelnen im folgenden in Verbindung mit den Fig, 10 - 13 beschrieben sind, sowie mit einem Führungsrohr 42, dessen Einzelheiten in Fig. 14 dargestellt sind.

An die Austrittsöffnung der Verbrennungskammer 38 schließt sich eine Spirale 43 an. Die Spirale 43 lenkt die Verbrennungsgase zu einer Turbineneintrittsdüsenanordnung 44 einer zweistufigen Turbinenwelle 46. Die Abgase verlassen die Turbine durch eine Abgasleitung 47 und treten aus dem Gehäuse 31 durch eine Abgasöffnung 48 aus. Die Turbine 46 treibt durch eine Antriebswelle 49, die in einem Lagerrahmen 51 der Maschine 33 drehbar angeordnet ist, den Kompressor 37 an. Die Antriebswelle 49 treibt aber auch durch eine lange, flexible Hohlwelle 52 und ein Reduziergetriebe 53 den Generator 34 an. Obgleich dies nicht besonders dargestellt ist, ist das Reduziergetriebe 53 vorzugsweise mit einem dreiachsigen Kegelgetriebe versehen, und irgendeine der vier oder mehr gewünschten Geschwindigkeitsreduzierungen können durch Austausch der Konstruktionsparameter eines Getriebesatzes innerhalb des Getriebesatzes des Reduziergetriebes 53 erreicht werden.

Die lange, elastische Hohlwelle erlaubt bis zu einem gewissen Grade eine Selbstjustierung der Welle, wodurch eine nicht genaue Ausrichtung der Gasturbinenwelle und der Getriebekastenantriebs-

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welle ausgeglichen werden. Die Leistungsabgabewelle des Reduziergetriebes 53 ist so gekoppelt, daß sie den Generator 34 antreibt. Bei einer Ausführungsfor« des Reduziergetriebes 53 wird die Ausgangsdrehzahl der Turbine von 28 800 UpK auf eine Antriebsdrehzahl für den Generator 34 von 1800 Upm reduziert. Wie im obigen erwähnt, lassen sich Generatorantriebsdrehzahlen von 2400, 3000 und 36OO Ups durch eine Minimale Abänderung des Reduziergetriebes erreichen. ^

Ein Gebläse 56 ist ebenfalls so eingebaut, daß es von der Ausgangswelle des Getriebes 53 angetrieben wird. Dem Gebläse 56 kommt in eine« System zur Umwälzung der Kühl- und Ventilationsluft, das im folgenden beschrieben wird, eine ganz besondere Bedeutung zu.

In dem Gehäuse 31 befindet sich eine Kühlungs- und Lüftungsanordnung, die so arbeitet, daß sie für die ganze Kühlung und Lüftung sorgt, die für einen sicheren Betrieb erforderlich ist, ohne daß äußere Hilfsleitungen oder andere Konstruktionselemente benötigj, werden. Die Kühlluft wird bezüglich der Fig. 1 und k vom linken Ende des Generators 34 durch eine nicht in der Zeichnung dargestellte Öffnung angesaugt. Sie strömt dann über den Generator und wird darauf von dem Ventilator 56 abwärts in einen Kühlluftkanal 57 gedrückt, der sich in der Grundplatte 32 befindet. Die umlaufenden Gebläseschaufeln 58 drehen den Luftstrom nach oben, nachdem dieser an der Unterseite eines Sumpfes 59 für das Schmiermittelöl der Maschine vorbeigeströmt ist,und lenken die Luft durch einen Luft-Ol-Wärmeaustauscher 6l. Der

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Luft-Öl-Wärmeaustauscher ist in den Schmierölkreislauf der Maschine eingeschaltet, in dem sich eine Pumpe 55 und Filter 60 (siehe auch Fig. 20 und 2i) befinden. Die durch den Wärmeaustauscher 6l zirkulierende Luft kühlt das Öl,bevor es in die Maschine zurückkehrt. Das in dem Sumpf befindliche Öl wird zusätzlich durch den entlang der Unterseite des Sumpfes sich bewegenden Kühlluftstrom abgekühlt.

Nachdem die Luft durch den Wärmeaustauscher 6i geströmt ist, wird sie im Kreislauf um die Außenseite der Gasturbine 33 geschickt, wie dies durch die Strömungspfeile angedeutet ist, wo sie dazu dient, die Lufttemperatur in dem Gehäuse auf etwa 93. C zu begrenzen, sowie jeglichen Rauch, der aus der Gasturbine in das Innere des Gehäuses 31 entweichen könnte, zu entfernen. Darauf wird die Luft durch die in Fig. k dargestellten Luftschlitze 50 aus dem Gehäuse 31 ausgeblasen. Die auf diese tfeise ausgestoßene warme Maschinenabluft kann einen Boiler oder einem anderen Wärmeaustauschersystem zugeführt werden.

In Fig. 5 ist eine andere Abluftleitungsanordnung dargestellt.. Bei dieser Ausführungsform wird der Kühlluftstrom durch einen im allgemeinen trichterförmigen Körper 62 in die Turbinenabluft eingeleitet. Bei dieser Anordnung saugt die Turbinenabluft den Kühlluftstrom an, und der kombinierte Abluftstrom wird darauf durch den Krümmer 63 um 1)0° gedreht. Der Kühlluftstrom verringert die Temperatur der Turbinenabgase und macht dadurch die teuere Abgasleitung aus rostfreiem Stahl überflüssig. Der Abgaskrümmer 63 ist auf seiner Wandung vorzugsweise mit Verkleidungen versehen.

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Diese Isolierung in Verbindung mit der rechtwinkligen Krümmung »
verringert den Abgaslärm auf ein erträgliches Maß.

Alle Steuerorgane für den Gasturbinen-Generatorsatz sind in dem Steuerpult 66 enthalten.

In dem Gehäuse 31 befinden sich, wie im obigen erwähnt, alle Elemente, die der Dämpfung des Maschinenlärmes und der Filterung der Ansaugluft dienen und zur Installation und zum Betrieb der J Maschine erforderlich sind. Die Dämpfung des Ansauggeräusches wird durch eine Leitungsführung erreicht, wobei die einströmende Luft durch eine Reihe rechtwinkliger Krümmer und gegen schallisolierendes Material strömt, das sich auf einigen Leitungswänden befindet, wodurch der Schallpegel des Turbinenkompressors auf ein erträgliches Maß gesenkt wird. Jeder rechtwinklige Krümmer vermindert die Lärmübertragung um annähernd 7-10 Dezibel. In dem Gehäuse 31 sind sechs rechtwinklige Krümmer in Verbindung mit vier Luftfiltern vorgesehen, die im folgenden beschrieben werden. (

Wie insbesondere den Fig. 2, 3 und 6 zu entnehmen ist, wird die Luft für die Gasturbine in das Gehäuse 31 durch eine kreisförmige Öffnung 67 in der Oberseite des Gehäuses eingeleitet. Die eintretende Luft wird sofort durch eine innere Decke 68 in zwei Teilströme geteilt und durch eine erste Krümmung um 90° gedreht. Die Luft strömt an dieser Stelle sowohl nach links als auch nach rechts, von Fig. 2 aus betrachtet. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nur der ständig nach links strömende Luftstrom erläutert. Die Konstruktionselemente, die den nach

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rechts der Maschine zufließenden Luftstrom leiten, sind mit denjenigen identisch, die im folgenden beschrieben werden und den nach links gerichteten Luftstrom betreffen.

Nachdem die Luft durch die innere Decke 68 um 90 gedreht worden ist, wird sie durch die innere Oberfläche einer Prallplatte 69 noch einmal um 90 nach unten gedreht. Darauf wird sie wieder um 90° gewendet und durch die Luftfilter 71 geleitet, so daß sie, sobald sie die Luftfilter durchströmt hat, durch eine senkrechte Wand 70 (siehe Fig. 3) in zwei Ströme geteilt ist.

Die Oberflächen der Decken 68 und der Prallplatten 69 sind zur Dämpfung des Kompressorlärmes vorzugsweise mit einem akkustischen Material beschichtet. Auch sind die Prallplatten 69 unmittelbar gegenüber den Filtern 71 so angeordnet, daß sie sich entfernen lassen, um die Filter 71 zugänglich zu machen.

Die Luft strömt darauf durch die öffnungen 72 (siehe Fig. 3) in einen sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal 73. Dabei wird sie wieder um 90° gedreht. Am Austrittsende des Kanals 73 strömt die Luft durch die Öffnungen 74, sobald sie um 90° gedreht ist und in eine Kammer 76 hinein. Während der Strömung von der Kammer 76 zu der Einlaßöffnung des Kompressoreintrittsgehäuses 36 wird der Luftstrom wiederum um 90° gedreht.

Die Abstände von Mitte zu Mitte zwischen den Öffnungen 72 und lh in jedem Strömungskanal auf beiden Seiten der Trennwand 70 sind annähernd gleich, um dadurch ein ausgeglichenes Strömungs-

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volumen für die Luft zu schaffen.

Das Kompressoreintrittsgehäuse 36 ist besonders ausgebildet, um die Herstellung eines kompakten Eintrittsgehäuses zu ermöglichen, das sich leicht anfertigen läßt, aber zu einem hohen Wirkungsgrad beiträgt und die Bildung einer turbulenten Strömung sowie einer Strömungsablösung verhindert, um gleichzeitig einen gleichmäßigen Luftstrom am Kompressoreintritt zu schaffen. ^ Um den Luftstrom so zu lenken, daß eine einheitliche Strömung ™ um den ganzen Umfang des Kompressoreintritts vorhanden ist, während gleichzeitig das Merkmal der axialen und auch radialen Kompaktheit beibehalten wird, müssen die Wände einen etwas anderen Umriss aufweisen als dies bei einem gewöhnlichen rechteckigen oder U-förmigen Eintritt der Fall ist. Derartige bekannte Eintrittsöffnungen weisen die Nachteile auf, daß die Strömung nicht gleichförmig ist und daß Turbulenz und Strömungsablösung auftreten.

Wie den Fig. 7» 8 und 91 insbesondere aber der F,ig. 7 zu entnehmen ist, ist das Eintrittsgehäuse 36 symmetrisch bezuglieh einer senkrechten Ebene aufgebaut, die durch die Mitte der Verstarkungsstrebe 81 am Eintrittsende des Gehäuses und durch die Drehachse ΛΧ des Kompressors läuft. In der Eintrittsöffniing befindet sich eine schräge Wand 80, die zur Beschleunigung und Glättung der eintretenden Strömung dient.

Außerdem weist das Eintrittsgchause zur Behandlung der Eintrittsströmung zwei verschiedene Bereiche auf. Der erste

Bereich wird von den unteren gekrümmten Teilen der Seitenwände

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gebildet und dient dazu, die eintretende Luft durch verschiedene Winkel bis zu 180° aus der senkrechten Richtung in eine im wesentlichen symmetrische, bezüglich der Drehachse AX sich in radialer Richtung bewegende Strömung zu drehen.

Der zweite Bereich wird zum Teil von den gekrümmten Abschnitten der Stirnwände 83 und 8k (siehe Fig. 8) begrenzt und dient dazu, die Luft aus einer radialen Richtung um 90 in eine axiale Richtung zu drehen, wobei eine Beschleunigung der Luftströmung erfolgt. Die Trennungslinie zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich ist der in Fig. 7 gezeigte Grundkreis 86.

Bei dem speziellen Eintrittsgehäuse, das in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt ist, sind die gekrümmten Abschnitte der Seitenwände 82 Evolventen des Grundkreises 86. D.h., jede dieser Seitenwände entspricht einer Kurve, die durch einen Punkt auf einem während seiner Auf- oder Abwicklung von dem Grundkreis gespannt gehaltenen Fadens gebildet wird, wobei das eine Fadenende an dem in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 87 bezeichneten Punkt festgehalten wird, der den Schnittpunkt zwischen dem Grundkreis 86 und der durch die Achse AX gehenden senkrechten Ebene darstellt.

Eine Wandung mit einer derartigen Umrissform würde eine Strömungsrichtung hervorrufen, die an allen Punkten auf dem Grundkreis senkrecht zum Grundkreis wäre, wenn das Strömungsmedium inkompressibel wäre. Da jedoch die eintretende Luft kompressibel ist, wirkt die Krümmung der Seitenwände 82 dahingehend, dall sie im wesentlichen dieselben iCrgebnisse hervorruft,

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als wenn das eintretende Strömungsmedium inkompressibel wäre. Diese Krümmung hat demnach zur Folge, daß sich alle eintretenden Luftteilchen ohne Turbulenz, Ablösung und uneinheitliche Strömung in der gewünschten Richtung bewegen.

Obgleich die beschriebene Evolventenform vom Standpunkt der Einfachheit der Fertigung aus vorteilhaft ist, lassen sich auch andere geometrische Formen verwenden. Es ist notwendig, daß die gewählte geometrische Kurve annähernd in Höhe des hoch- % sten Punktes des Grundkreises 86 ausgeht, dann bis unter den tiefsten Punkt des Grundkreises abfällt und schließlich in der Nähe des Grundkreisfußpunktes symmetrisch zu einer senkrecht ausgerichteten Axialebene endet.

Einzelheiten des Strömungsteilers und der Brennstoffdüse ²Jl für die Gasturbine 33 sind in den Fig. 10 - 13 dargestellt. Die Fig. 10 und 11 zeigen die für flüssigen Brennstoff verwendete Konstruktion, die Fig. 12 und 13 die für gasförmigen Brenn- , stoff verwendete Konstruktion.

Im Falle der Düse für flüssigen Brennstoff erfolgt der primäre Brennstoffstrom durch die Leitung 89 und der sekundäre durch die Leitung 88. Ein Magnetventil 90 wird durch einen Drehzahlschalter zur Steuerung der Ventilstellung elektrisch betätigt.

Die Brennstoffdüse kl für gasförmigen Brennstoff besitzt eine Reihe von Offnungen 95, die sich senkrecht zu dem konischen unteren Ende der Düse erstrecken, um dadurch die sofortige

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Vermischung des Gases mit dem eintretenden Luftwirbel zu erreichen, der von den Drallblechen 96 oben auf dem Führungsrohr 42 erzeugt wird.

Die Verbrennungskammer 38 enthält ein Führungsrohr 42, das sich, wie am besten aus Fig. 14 hervorgeht, aus zwei Teilen zusammensetzt. Das Führungsrohr 42 besitzt einen oberen domförmigen Abschnitt 101 und einen unteren zylindrischen Abschnitt 102. Der Dom steht durch ein gewelltes Band 103 mit dem zylindrischen Abschnitt in Verbindung, das der Kühlluft von dem das Führungsrohr umgebenden Luftmantel ermöglicht, in das Führungsrohr hineinzuströmen und sich über die inneren Oberflächen des zylindrischen Abschnittes 102 auszubreiten. Nach innen gerichtete Rohre 104 lenken Luft über eine ausreichende Entfernung radial nach innen, um dadurch die Verbrennung zu unterstützen und überhitzte Stellen, die sonst auf dem Führungsrohr entstehen könnten, auszuschalten.

Ein oberer Kühlungskragen 106 und ein unterer Kühlungskragen 107 lenken Luft aus den entsprechenden Kühlungsöffnungen 108 und 109 über die inneren Oberflächen des Domes und des zylindrischen Abschnittes.

Hohe Temperaturen und die Ausdehnung des Kragens sind weniger ein Problem für den Domabschnitt als für den zylindrischen Abschnitt. Dadurch kann der Kragen I06 direkt mit dem Dom 101 punktverschweißt werden. Eine starre Verbindung zwischen dem Kragen 107 und dem Abschnitt 102 kann jedoch eine Verformung

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des Kragens 107 bewirken. Durch eine derartige Verformung können einige der Kühlluftdurchgänge 110 (siehe Fig. 15) zwischen dem Kragen und dem Führungsrohr eingeengt werden, wodurch sich eine ungleichmäßige Kühlluftverteilung und damit eine Bildung von Überhitzungsstellen auf dem Führungsrohr, das auch mit Mantelrohr bezeichnet werden kann, ergeben.

Dieses Problem der Verformung oder Verzerrung wird dadurch beseitigt, daß zwischen dem Kragen 107 und dem Fiihrungsrohrab- ■ schnitt 102 eine gleitende Verbindung geschaffen wird. Radial nach innen ragende Stifte 112 sind in geeigneter Weise, z.B. durch ein Schmelz-Schweißverfahren unter Inertgas mit Wolframelektrode , an dem Führungsrohrabschnitt 102 befestigt. Die gewählte Vorderkante des Kragens 107 wird von den inneren Enden der Stifte 112 getragen. Durch diese Konstruktion kann sich die Vorderkante des Kragens 107, die im allgemeinen etwas heißer wird als die Hinterkante, während der Temperaturschwankungen innerhalb der Verbrennungskammer ausdehnen und zusammenziehen, ohne daß sie durch irgendeine Kraft festgehalten wird. Dies hat zur Folge, daß sich der Kragen nicht verzerrt und seine Aufgabe, den Kühl luftstrom sowohl nach oben als auch nach unten in der Weise zu lenken, für die er vorgesehen war, erfüllen kann.

An dem Führungsrohr 42 können sich auch mehrere rund um den Umfang mit Abstand angeordnete Rippen 113 befinden, die verhindern, daß sicli um das Führungsrohr herum Luftwirbel bilden und somit einen gleichmäßigeren Lufteintritt für die durch die Eintrittsöffnungen geleitete Kühlungsluft schaffen.

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Die Turbineneintrittsdüsenanordnung ist ein Bauteil der Gasturbine, das während bestimmter Betriebsphasen der Gasturbine großen und schnellen Temperaturwechseln unterworfen ist. Die Turbinendiisen müssen in ihrer Betriebsstellung gehalten werden, aber irgendwelche zu starke thermische Spannungen können Verformungs- und Bruchprobleme aufwerfen. In Fig. 18 ist eine Konstruktion und einen Befestigungsanordnung für eine Turbinendüse dargestellt, die sich bei der Vermeidung von Bruchproblemen als sehr wirkungsvoll erwiesen hat.

Der Turbinendüsenaufbau kk weist eine Reihe Düsen 116 auf, die zwischen einem Außenring 117 und einem Innenring 118 eingebaut sind. Der Außenring 117 steht mit einem ähnlichen Ring für die Turbinendüse der zweiten Stufe in Verbindung, und beide Teile sind teilweise an einer elastischen, gekrümmten Wand 121 einer Spirale k3 aufgehängt, die die heißen Gase aus der Verbrennungskammer 38 dem Düsenaufbau kk zuleitet. Die gegenüberliegende Wand 122 der Spirale ist vorzugsweise mit einer Isolierung 123 bedeckt. Auch kann unter der Isolierung, zwischen der Spirale und dem Hauptrahmen 51 der Gasturbine, ein Durchgang 124 für einen Kühlluftkreislauf vorgesehen werden.

Der Innenring 118 wird mit Hilfe eines konisch geformten Körpers 126 von dem Rahmen 51 getragen. Der konisch geformte Körper 126 schließt sich an dem einen Ende an den Innenring an und ist an dem anderen Ende durch eine Reihe rund um den Umfang verteilter Schrauben 127 an dem Maschinenrahmen befestigt. Der konisch geformte Körper 126 ist mit einem dünnwandigen, sich im

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allgemeinen in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt versehen, der elastisch genug ist, um die Wärmedehnung der Einzelteile des Düsenaufbaues zu ermöglich und hemmende Spannungen fernzuhalten, die während der durch raschen Temperaturanstieg in den verschiedenen Teilen des Diisenaufbaues hervorgerufenen Wärmedehnung zum Bruch führen könnten.

En einer in dem Rahmen 51 vorhandenen Aussparung unterhalb J des konisch geformten Körpers 126 befindet sich ein Isolierring 128. Dieser Isolierring wird ebenfalls durch die Schrauben 127 in seiner Einbaulage gehalten. Der Isolierring 128 und der Kühlluftdurchgang 131 isolieren das Turbinenlager 129, das an dem Turbinenende des Hahmens 51 eingebaut ist.

i)ie Schrauben 127 können durchbohrt sein, um Leitungswege 131 für die Kühlluft zu schaffen, die g<gen den Boden des benachbarten Turbinenrades kd gerichtet sind.

Fig. 19 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der isolierung des Rahmens 51 gegen die heißen Verbrennungsprodukte, wobei die Isolierung 123 unmittelbar an dem Rahmen befestigt ist. Zu Kühlzwecken kann durch den Durchgang 132 und eine Reihe Öffnungen 133 Kühlluft gelenkt werden.

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Claims

Patentanmeldung: Gehäuse für eine Gasturbine und

einen elektrischen Generatorsatz

Pa tentansprüche

1. Gehäuse für eine Gasturbine und einen elektrischen Generatorsatz, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (32), auf der die Turbine (33) und der Generator (34) befestigt sind, einen auf der Grundplatte (32) aufgebauten, luftgekühlten Wärmeaustauscher (6l) zur Kühlung des Maschinenschmieröles, durch Leitungen zur Führung der Kühlluft über den Generator (3^) und durch den Wärmeaustauscher (6l), sowie einen in der Grundplatte (32) vorhandenen Führungskanal (57) für die Luft und durch ein Generatorgebläse (56) zur Umwälzung der Kühlluft über den Generator (34) und durch den w'ärmeaustauseher (6l).

2. Gehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in der Grundplatte (32) über dem Führungskanal (57) befindlichen Olsumpf (59), dessen Unterseite von dem Gebläseluftstrom des Generators gekühlt wird.

3. Gehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einleitung der Kühlluft in den Abgasstutzen (50)

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Oppenauer BOro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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der Maschine, um dadurch den Kühlluftstrom anzusaugen.

k. Gasturbinengehäuse, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (32) auf der die Turbine montiert ist, die Maschine umschließende und ebenfalls auf der Grundplatte befestigte Dach-, Seiten- und Stirnwände, einen einzelnen in der Dachwand befindlichen Lufteintritt (67), Führungseinrichtungen (68) zur Teilung der eintretenden Luft in zwei Ströme und Drehung jedes Luftstromes durch mehrere rechtwinklige Krümmer, um dadurch den Kompressor- ™ lärai zu dämpfen, ferner gekennzeichnet durch sich quer zu den Luftführungen erstreckende, neben den Seitenwänden angeordnete Luftfilter (71) und durch in den Seitenwänden befindliche Prallplatten (69)» die zur Schaffung eines Zuganges zu den Filtern (71) entfernbar sind.

5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Luftstrom durch sechs rechtwinklige, von den flachen Oberflächen der Führungen zwischen dem Lufteintritt (67) in der Dachwand und dem Eintrittsgehäuse (36) des Maschinenkompressors (37) vorhandene rechtwinklige Krümmer gedreht wird, wobei einige der flachen Oberflächen mit einem schallschluckenden Belag bedeckt sind.

6. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine mit einem an den Auslaß der Führungen angeschlossenen Korapressoreintrittsgehäuse (36) ausgerüstet ist, daß eine erste gleichmäßig gekrümmte Wand in der Form zweier symmetrischer, geometrisch gekrümmter Oberflächen (82) aufweist, die zur Wendung der eintretenden Luft aus der gegebenen Richtung quer zur

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Drehachse (ΛΧ) des Kompressors (37) in eine symmetrische, konvergierende Strömung dient, die radial zur Drehachse des Kompressors verläuft, und wobei das Eintrittsgehäuse (36) eine zweite gleichmäßig gekrümmte Wand (83, 84) aufweist, die zur Drehung der Luft um weitere 90 in eine axiale Richtung dient, während sie den Luftstrom beschleunigt.

7. Geliäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte ein zum Antrieb der Turbine (33) dienender elektrischer Generator (j4) befestigt ist, daß in der Grundplatte zur Kühlung des Maschinenschmieröles ein luftgekühlter Wärmeaustauscher (6l) angeordnet ist, daß das Gehäuse mit Kühlluftleitungen und Belüftungsleitungen versehen ist, die Kühlluft über den Generator (34) und durch den Wärmeaustauscher (6i) führen und einen in der Grundplatte (32) befindlichen Strömungskanal (57) aufweisen, und daß ein motorgetriebenes Generatorgebläse (56) die Kühlluft und die Ventilationsluft über den Generator und durch den Wärmeaustauscher sowie rund um die Maschine umwälz t.

8. Lufteintrittsgehäuse für den Kompressor einer Gasturbine, gekennzeichnet durch eine erste gleichmäßig gekrümmte Wandung (82) in der Forin doppelter, symmetrischer, gekrümmter Oberflächen, die zur Drehung der eintretenden Luft aus der vorhandenen Hichtung, die rechtwinklig zur Drehachse (AX) des Kompressors liegt, in eine symmetrische, konvergierende Strömung, die zur Drehachse (AX) des Kompressors radial verläuft, und durch eine zweite gleichmäßig gekrümmte Wandung (83, 84), die zur Drehung

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, der Luft um weitere 90 in eine axiale Richtung dient, während sie die Luftströmung beschleunigt.

9. Lufteintrittsgehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wandung (82) mit der zweiten Wandung (83, 84) an einem Grundkreis (86) verbunden ist, und daß die Krümmung der ersten Wandung annähernd im Scheitel des Grundkreises beginnt, unter den Fußpunkt des Grundkreises abfällt Λ und in der Nähe des Grundkreisfußpunktes symmetrisch zu einer senkrecht ausgerichteten Axialebene endet.

10. Lufteintrittsgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wandung (82) die Form zweier Evolventen des Grundkreises (86) hat.

909849/0127