DE1476763B1

DE1476763B1 - Gasturbinenanlage mit einer Nutzleistungsturbine

Info

Publication number: DE1476763B1
Application number: DE19651476763D
Authority: DE
Inventors: Waheeb Rizk
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1964-09-29
Filing date: 1965-09-29
Publication date: 1970-04-23
Also published as: GB1080747A; SE329935B; US3366365A; CH516736A; ES317885A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit Da die erfindungsgemäße Abstützung mit nur zwei einer Nutzleistungsturbine, der Treibgas aus zwei Schwenkverbindungen ausgerüstet ist, wird hierbei neben ihr etwa parallel angeordneten Strahltriebwer- die Gefahr der Abnutzung und die Gefahr eines unken durch den Gasstrom in Gegenrichtung um- zulässigen Spiels relativ gering. Die Benutzung der lenkende fest verbundene Eintrittsgehäuse zugeführt 5 Keilschubverbindung ergibt eine formschlüssige Festwird, legung gegen seitliche Bewegungen oder Dreh-Derartige Gasturbinenanlagen, die in Spitzenkraft- bewegungen, und eine solche Keilverbindung ist weit werken oder als Notstromaggregate vorteilhaft ein- weniger einer Abnutzung unterworfen als Schwenkgesetzt werden können, weil sie in kürzester Zeit auf verbindungen, die bei bekannten Turbinenlagerungen volle Leistung hochgefahren werden können, erfor- io Anwendung fanden.

dem spezielle Abstützungen am Fundament, die be- Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der

stimmte Forderungen erfüllen müssen, welche bei axiale Schub formschlüssig aufgenommen und direkt

herkömmlichen stationären Dampf- oder Gasturbi- auf das Fundament über die Keilverbindungen über-

nenanlagen nicht gegeben waren. So müssen bei- tragen, während bei bekannten Anordnungen die

spielsweise die Gaserzeuger, die Gasführungen und 15 axiale Schubbelastung durch Biegung der Streben

die Nutzleistungsturbine in bestimmter Weise relativ aufgenommen wurde.

zueinander begrenzt beweglich sein, um die auf- Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Anordtretenden thermischen Längenänderungen aufnehmen nung die seitlichen Keilverbindungen auf den frei zu können. Ferner ist bei derartigen Anlagen die fliegenden Turbinenrotor axial ausgerichtet sind, Aufgabe gestellt, den stationären Teil, d. h. das Gas- 20 kann sich das Gehäuse in Längsrichtung von der einlaßgehäuse, die Statorschaufeln und den Abgas- Ebene des frei fliegenden Turbinenrotors in Längskanal, unabhängig vom Turbinenrotor zu lagern, um richtung weit ausdehnen, wobei eine Berührung der den Ausbau des Rotors zu erleichtern. Schließlich Statorschaufeln mit den Turbinenschaufeln mit soll der Aufbau der Abstützungen so leicht als mög- Sicherheit vermieden wird.

lieh gehalten werden. 25 Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfin-

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß dung ist die Anordnung derart getroffen, daß die

das Turbinengehäuse am Fundament durch folgende Anlenkbolzen der Stützplatten in Gehäuseflanschen

Maßnahmen abgestützt ist: gelagert sind, die auch die Keimuten für die Schiebe-

a) nahe der waagerechten Mittelebene ist über keile aufweisen.

einen achsparallelen Bolzen seitlich je eine 30 Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Er-

Stützplatte angelenkt, deren anderes Ende fest findung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der

mit dem Fundament verbunden ist; Zeichnung zeigt

b) nahe der waagerechten Mittelebene sind auf der Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gasturbinenanlage Gaseintrittsseite zwei etwa senkrechte Stangen im Längsschnitt der Nutzleistungsturbine,
angelenkt, deren anderes Ende gelenkig mit dem 35 F i g. 2 die Turbinenanlage nach F i g. 1 im Grund-Fundament verbunden ist; riß,

c) zwischen den durch die Stützplatten bestimmten Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie ΠΙ-ΠΙ in Querebenen ist unterhalb deren Anlenkstelle je Fig. 2,

ein Schiebekeil angeordnet, die das Gehäuse Fig.4 die Nutzleistungsturbine bei Betrachtung

durch dessen Keilnuten axial festlegen, es aber 40 von der Linie IV-IV in Fig. 2 aus,

nach oben frei dehnen lassen; Fig. 5 Einzelheiten der erfindungsgemäßen Gas-

d) zwischen den durch die Stützplatten bestimmten turbinenanlage,

Querebenen besteht eine Festkeilverbindung F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in

zwischen Gehäuse und Fundament; F i g. 5.

wobei ferner die Anordnung derart getroffen ist, daß 45 Gemäß der Zeichnung umfaßt die Turbine ein an jedem Eintrittsgehäuse nahe der waagerechten Lagergehäuse 10, in dem die Turbinenwelle 11 mit Mittelebene seitlich eine etwa axial liegende Zug- Hilfe zweier Gleitlager 12 und eines Drucklagers 13 stange und an dieser ein Hebel angelenkt ist, dessen gelagert ist; diese Lager sind längs der Turbinenwelle anderes Ende mit einem querliegenden, am Funda- 11 in Abständen verteilt. Der fliegend angeordnete ment befestigten Drehstab fest verbunden ist, und 50 Turbinenläufer 14 ist mit der Welle 11 verschraubt, daß ein eigenes Lagergehäuse für sich am Fundament die einen hier nicht gezeigten Wechselstromgenerator befestigt ist und nur über eine axial nachgiebige, über einen Kupplungsflansch antreibt. Das Lagerradiale Wärmedehnung zulassende Ringdichtung am gehäuse 10 ist auf einer Grundplatte 15 angeordnet, Turbinengehäuse anliegt. die an einem Fundament befestigt ist. Die Leitschau-Die Stützplatten verhindern zusammen mit den 55 fern 17 der Turbine sind in Form eines Kranzes in Schiebekeilen eine translatorische Bewegung des Ge- ein Außengehäuse 20 eingebaut, welches den Druck häuses in Vertikalrichtung und in Horizontalrichtung, des Arbeitsgases aufnimmt. Das Gas wird dem sowohl längs der Drehachse der Gasturbine als auch Außengehäuse 20 von zwei einfachen, mit offenem quer hierzu. Außerdem wird eine Drehbewegung des Kreislauf arbeitenden Gasturbinenstrahltriebwerken Gehäuses um die Drehachse der Turbine und die 60 zugeführt, die etwa parallel neben dem Außengehäuse zwei senkrecht hierauf stehenden Achsen verhindert, 20 liegen, dabei strömt das Gas durch Austrittswährend gleichzeitig eine thermische Ausdehnung des gehäuse 21 zu, die mit Flanschen verschraubt sind, Gehäuses in radialer Richtung und in Längsrichtung welche am Außengehäuse 20 sowie an dessen stirnder Drehachse möglich ist. Bei der erfindungs- seitigen Abschlußteil 22 ausgebildet sind. Der Gasgemäßen Anordnung können die Trägerplatten ge- 65 strom wird durch mit allseitigem Abstand innerhalb wichtsmäßig überraschend leicht gehalten werden, da der Austrittsgehäuse 21 liegende Kanäle 23 zugeführt; sie keiner Biegebeanspruchung ausgesetzt sind, son- die Kanäle 23 wirken mit einem entsprechenden Indern lediglich einer Druckbeanspruchung. nengehäuse 24 im Außengehäuse 20 zusammen; das

Innengehäuse 24 weist einen ringförmigen Auslaß auf, der zu den Leitschaufeln 17 führt.

Das Außengehäuse 20 der Turbine ist gegenüber dem Lagergehäuse 10 nicht fest angeordnet, sondern auf eine im folgenden beschriebene Weise mit der Grundplatte 15 verbunden.

Zwei Flansche 27, 28 sind am Außengehäuse 20 nahe der durch die Läuferachse gehenden waagerechten Ebene in axialem Abstand ausgebildet und durch achsparallele Bolzen 31 und 32 mit zwei Stützplatten 29 und 30 verbunden; die Bolzen 31 und 32 erstrecken sich durch je eine Bohrung im verdickten Ende dieser Stützplatten. Das untere Ende der Stützplatten 29 und 30 ist durch Schrauben mit je einem Klotz 33, 34 verbunden, die an der Grundplatte 15 befestigt sind.

Die Klötze 33 und 34 sind mit geneigten Keilen 35 und 36 versehen, die in Keilnuten 37 und 38 eingreifen, welche zwischen den Flanschen 27, 28 des Außengehäuses 20 vorgesehen sind. Die Klötze 33 und 34 werden endgültig in die richtige Lage gegenüber der Grundplatte 15 gebracht und an dieser befestigt, nachdem das Außengehäuse 20 so angeordnet worden ist, daß das richtige Spiel zwischen den feststehenden und den umlaufenden Teilen der Türbine vorhanden ist.

Ferner ist ein Keil 43 vorgesehen, der in einen an der Grundplatte 15 befestigten Klotz 44 sowie in erne axiale Keilnut eingreift, die in die Flansche 27, 28 an der untersten Stelle des Außengehäuses 20 eingeschnitten ist.

Je eine Zugstange 45 verbindet ein Eintrittsgehäuse 21 über einen Hebel mit je einem Drehstab 46, der mit Hilfe eines Klotzes 47 an einer Grundplatte 48 befestigt ist. Die Grundplatten 48 sind am gleichen Fundament befestigt wie die Grundplatte 15. Das freie Ende der Drehstäbe 46 wird durch einen Klotz 49 drehbar abgestützt. Die Verbindung der Zugstangen 45 und Hebel 50 geschieht durch Bolzen- und Kugelgelenke, die in gewissen Grenzen allseitige Bewegungen zulassen. Die Drehstäbe 46 werden während des Zusammenbaus so vorgespannt, daß die Hebel 50 senkrecht stehen, wenn die Zugkraft in den Stäben 45 einen vorbestimmten Wert erreicht, der während des Betriebs der Turbine zu erwarten ist.

Gemäß Fig. 2 sind zwei ungefähr senkrechte Stangen 51 an ihrem oberen Ende durch Kugelgelenke mit dem Gehäuseabschlußteil 22 etwa in Höhe der waagerechten Mittelebene der Turbine verbunden; ihr unteres Ende ist durch ein Kugelgelenk mit der Grundplatte 15 verbunden. Die Stangen 51 sichern das Außengehäuse 20 gegen Schwenkbewegungen um deren waagerechte Querachse.

Gemäß Fig. 1 ist ein Ringteil 52 mit Nuten, in denen Dichtungsringe 53 angeordnet sind, an einem Flansch des Lagergehäuses 10 befestigt. Die Dichtungsringe 53 greifen an einer senkrechten Stirnfläche des Gehäuseabschlußteils 22 an, das mit dem Außengehäuse 20 an zueinander passenden Flanschen verschraubt ist.

Das Ringteil 52 weist ferner einen ringförmigen Vorsprung 54 auf, der in eine Aussparung 55 des Gehäuseabschlußteils 22 eingreift, wobei das Spiel so gewählt ist, daß eine Wärmedehnung des Lagergehäuses 10, z.B. beim Anfahren der noch kalten Turbine, gegenüber den Gehäuseteilen 20 und 22 möglich ist; die beschriebene Anordnung ermöglicht eine Wärmedehnung der Gehäuseteile gegenüber dem Lagergehäuse 10, die dann eintritt, wenn der Turbine Gas hoher Temperatur zugeführt wird.

Während des Betriebs der Turbine kann sich das Außengehäuse 20 dadurch gegenüber dem Lagergehäuse 10 bewegen, daß das Ringteil 52 am Gehäuseabschlußteil 22 nur anliegt, wobei die Dichtungsringe 53 die Abdichtung an der erwähnten senkrechten Fläche des Gehäuseabschlußteils 22 gewährleisten.

Der Turbinenläufer 14 wird über das Lagergehäuse 10 direkt von der Grundplatte 15 aus getragen. Das Außengehäuse 20 ist unabhängig hiervon gelagert, sein Gewicht wird hauptsächlich durch die Stützplatten 29, 30 getragen, welche auch dazu dienen, das Außengehäuse gegen senkrechte und gegen Drehbewegungen um die Turbinenachse zu sichern. Ein kleiner Teil des Gewichts des Außengehäuses wird von den Stangen 51 aufgenommen.

Die axiale Stellung des Außengehäuses 20 wird durch die Keile 35 und 36 bestimmt, welche das Außengehäuse auch gegen Drehung um eine senkrechte Achse sichern.

Axialkräfte, insbesondere solche, die auf die Austrittsgehäuse 21 wirken, werden ferner durch die Zugstangen 45, die Hebel 50 und die Drehstäbe 46 aufgenommen. Es wird nämlich eine große Gasmasse, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, aus ihrer ursprünglichen Bewegungsrichtung (in F i g. 2 nach oben) um etwa 180° umgelenkt, bevor sie gemäß F i g. 2 nach unten durch die Turbine strömt, so daß eine starke Reaktionskraft auftritt, die gemäß F i g. 2 im wesentlichen nach oben wirkt und die auf die Eintrittsgehäuse 21, das Gehäuseabschlußteil 22 und das Außengehäuse 20 übertragen wird.

Das Außengehäuse 20 wird durch den Keil 43, der seitliche Kräfte aufnimmt, gegen Querbewegungen gesichert.

Claims

Patentansprüche:

1. Gasturbinenanlage mit einer Nutzleistungsturbine, der Treibgas aus zwei neben ihr etwa parallel angeordneten Strahltriebwerken durch den Gasstrom in Gegenrichtung umlenkende fest verbundene Eintrittsgehäuse zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinengehäuse (20, 22) am Fundament (15) durch folgende Maßnahmen abgestützt ist:

a) nahe der waagrechten Mittelebene ist über einen achsparallelen Bolzen (31, 32) seitlich je eine Stützplatte (29, 30) angelenkt, deren anderes Ende fest mit dem Fundament verbunden ist;

b) nahe der waagrechten Mittelebene sind auf der Gaseintrittsseite zwei etwa senkrechte Stangen (51) angelenkt, deren anderes Ende gelenkig mit dem Fundament verbunden ist;

c) zwischen den durch die Stützplatten (29, 30) bestimmten Querebenen ist unterhalb deren Anlenkstelle (31, 32) je ein Schiebekeil (35, 36) angeordnet, die das Gehäuse durch dessen Keilnuten (37, 38) axial festlegen, es aber nach oben frei dehnen lassen;

d) zwischen den durch die Stützplatten bestimmten Querebenen besteht eine Festkeilverbindung (43, 44) zwischen Gehäuse und Fundament;

ferner dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Eintrittsgehäuse (21) nahe der waagrechten Mit-

telebene seitlich eine etwa axial liegende Zugstange (45) und an dieser ein Hebel (50) angelenkt ist, dessen anderes Ende mit einem querliegenden, am Fundament befestigten Drehstab (46) fest verbunden ist, und daß ein eigenes Lagergehäuse (10) für sich am Fundament befestigt ist und nur über eine axial nachgiebige, radiale Wärmedehnung zulassende Ringdichtung (52, 53) am Turbinengehäuse anliegt.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkbolzen (31, 32) der Stützplatten (29, 30) in Gehäuseflanschen (27, 28) gelagert sind, die auch die Keilnuten (37, 38) für die Schiebekeile (33, 36) aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen