DE1476916A1

DE1476916A1 - Turbine, in particular gas turbine

Info

Publication number: DE1476916A1
Application number: DE1965U0011371
Authority: DE
Inventors: Desmond James Maxson
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1964-01-15
Filing date: 1965-01-15
Publication date: 1970-08-06
Also published as: GB1093312A; FR1435869A; SE305775B; CH460450A; NL134135C; DE1476916B2; BE658332A; US3243158A; NL6500415A

Description

"Turbine, insbesondere Gasturbine""Turbine, especially gas turbine"

Die Erfindung betrifft eine Turbine, insbesondere eine Gasturbine mit einem äußeren Gehäuse, einem Kranz von am Gehäuse befestigten Leitschaufein und einem Laufrad, das im Gehäuse drehbar gelagert ist und einen Kranz von stromabwärts der Leitschaufeln angeordneten Laufschaufeln trägt. Um die Gehäusewand gegen umherfliegende Bruchstücke des Läufers oder der Laufschaufeln zu sichern, sieht die Erfindung eine innere Auskleidung im radialen Abstand vom Gehäuse ,vor, die in radialer Richtung am Gehäuse nachgiebig gehaltert .und in der Lage ist, die Bruchstücke aufzufangen. Die Auskleidung stellt eine Sicherheitseinrichtung dar für die Teiie, die die Turbine umgeben. Wird sie in ein Flugzeug Triebwerk eingebaut, so schützt sie die übrigen Teile des Flugzeuges, indem sie verhindert, daß die Bruchstücke das Gehäuse der Turbine durchschlagen. Beim Einbau in eine stationäre Kraftanlage werden Personal und anliegende Maschineneinrichtungen geschützt.The invention relates to a turbine, in particular a gas turbine with an outer housing, a ring of fastened to the housing Leitschaufein and an impeller, which rotatably mounted in the housing and carries a ring of blades arranged downstream of the guide vanes. Around the housing wall against flying fragments To secure the rotor or the rotor blades, the invention provides an inner lining at a radial distance from the housing , in front of the resiliently supported in the radial direction on the housing .and is able to catch the fragments. The lining is a safety device for the parts surrounding the turbine. If it is installed in an aircraft engine, it protects the other parts of the aircraft by preventing the Fragments break through the turbine housing. When it is installed in a stationary power plant, personnel and adjacent machine equipment are required protected.

Die Auskleidung besteht gemäl? der Erfindung aus mindestens einem Ring, der den Strömungskanal der Turbine umschließt und bei einem Bruch des Läufers Bruchstücke aufnehmen kann, wozu er zweckmäßig aus einem elastischen, nachgiebigen Werkstoff hergestellt und so angeordnet wird, daß er die Schleuderkraft der Bruchstücke aufnehmen kann.The lining is painted of the invention from at least one Ring that surrounds the flow channel of the turbine and can accommodate fragments if the rotor breaks, for which purpose it is useful made of an elastic, resilient material and arranged so that it absorbs the centrifugal force of the fragments can.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eine Halterung für den oder die Auskleidungsringe, die eine Verformung des oder der Ringe beim Aufprall der Bruchstücke zuläßt, um den Ringen dadurch eine größere Stoßaufnahmei'ähigkeit zu verleihen. Ferner sollen der oder die Auskleidungsringe im radialen Abstand von der inneren Gehäusewand gehaltert sein, und zwar in der Weise, daß die Ringe unter normalen Umständen konzentrisch zum Gehäuse festgehalten werden.Another object of the invention is a holder for the or the liner rings, which allows a deformation of the ring or rings upon impact of the fragments, around the rings thereby a to give greater shock absorption capacity. Furthermore, the or the liner rings be supported at a radial distance from the inner housing wall, in such a way that the rings below be held concentrically to the housing under normal circumstances.

Mit besonderem Vorteil wird ein Auskleidungsring so gelagert, daß er gleichzeitig den üblichen Laufring festhalten kann, gegen den der Laufschaufelkranz der Turbine am Umfang abdichtet»With particular advantage, a lining ring is mounted so that at the same time, he can hold the usual running ring against which the turbine blade ring seals on the circumference »

Weitere Merkmale und Vorteile des F : :vi jngsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt ist, und zwar zeigen:Further features and advantages of the subject matter of the F:: vi juncture emerge from the following description and the drawing, in which an embodiment of the subject matter of the invention is shown, namely show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil der Turbine nach den Linien 1 - 1 in Fig. 2 und ~j>, Fig. 1 is a longitudinal section through part of the turbine along the lines 1 - 1 in Fig. 2 and ~ j>,

Fig. 2 eine teilweise Ansicht von innen nach der Linie 2-2 in Fig. 1, zum Teil aufgeschnitten,Figure 2 is a partial view from the inside along line 2-2 in Fig. 1, partially cut open,

fc Fig. 3 eine teilweise Ansicht von inn'en nach der Linie 5 -'"3 in Fig, I,fc Fig. 3 is a partial view from the inside along the line 5 - '"3 in Fig, I,

Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 1 nach der Linie 4-4 in Fig. 2 undFIG. 4 shows a partial section similar to FIG. 1 along the line 4-4 in Fig. 2 and

Fig. 5 einen Teilschnltt ähnlich Fig, 1 nach der Linie 5 - 5 in/ Fig. 3> ■FIG. 5 shows a partial section similar to FIG. 1 along the line 5 - 5 in / Fig. 3> ■

Die Turbine hat ein Gehäuse 2, das das Laufrad 4 umschließt. ": Zum Laufrad 4 gehört eine Scheibe, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist und an deren 'Umfang eine Vielzahl von Laufschaufeln befestigt ist. Eine Turbine, die in der Grundkonstruktion dem Aus-The turbine has a housing 2 which encloses the impeller 4. ": The impeller 4 has a disk, which is not shown in the drawing, and a large number of rotor blades on its circumference is attached. A turbine whose basic design corresponds to the

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fUhrungsbeispieT entspricht, Ist in der US-Patentschrift 2.747.367 beschrieben.Guide example, is in the US patent 2,747,367.

Der vordere Gehäuseabschnitt 8 umgibt und hält einen Kranz von Leitschaufeln IO fest, durch deren Düsen Gas einstr.öm-t, das die Laufschaufeln 6 zum Drehen des Laufrades 4 beaufschlagt. Die Befestigung der Leitschaufeln 10 im Gehäuseabschnitt 8 gehört nicht zur Erfindung.The front housing section 8 surrounds and holds a ring of guide vanes IO, through the nozzles of which gas flows in, which transports the Blades 6 acted upon to rotate the impeller 4. The attachment the guide vanes 10 in the housing section 8 does not belong to the invention.

Um den Kranz der Laufschaufeln 6 herum ist Im radialen Abstand ein Auskleidungsring 12 in Gestalt eines Zylinders angeordnet, der •konzentrisch zum Gehäuse 2 und im radialen Abstand von der inneren Gehäusewand verläuft. Der Auskleidurigsring 12 wird durch eine ringförmig«?, zwischen den Ring 12 und das Gehäuse 2 eingesetzte Feder 14 in konzentrischer Lage gehalten. Die Feder 14 kann durch einen Distanzring 16 festgehalten werden, der an der Feder 14 befestigt 1st und an der inneren Gehäusewand anliegt. Ein radialer Flansch des Ringes 16 liegt gegen einen sich vom Gehäuse 2 nach innen erstreckenden Flansch 20 an, um den Ring 16 axial zum Gehäuse zu sichern.Around the ring of the rotor blades 6 there is a radial distance Liner ring 12 arranged in the form of a cylinder, the • concentric to the housing 2 and at a radial distance from the inner Housing wall runs. The lining ring 12 is formed by an annular «?, between the ring 12 and the housing 2 inserted spring 14 held in a concentric position. The spring 14 can by a Spacer ring 16 are held, which is attached to the spring 14 and rests against the inner housing wall. A radial flange of the ring 16 lies against an inwardly extending from the housing 2 Flange 20 to secure the ring 16 axially to the housing.

Konzentrisch zum Auskleidungsring 12 Ist im Bereich der Laufschaufeln 6 ein Laufring 22 angeordnet. Zwischen dem Laufring 22 und dem Auskleidungsring 12 ist ein im Querschnitt U^förmiger.Federring 24 eingesetzt, der den Laufring 22 in konzentrischer Lage zum Äuskleidungsring 12 und daher auch in konzentrischer Lage zum Laufrad 4 hält. Der Laufring 22 hat an seinem vorderen Rand radial nach außen gerichtete Nasen 26, die in radiale Nuten 28 einer Scheibe 30' eingreifen. Weitere Nasen 32 (FIg. ^)'befinden sich am rückwärtigen "" Rand des Laufringes 22 und greifen in "'das' innere Ende radialer fluten 34 ein, die in dem nach innen genenteten Flansch 20 eingearbeitet sindA bearing ring 22 is arranged concentrically with the lining ring 12 in the area of the rotor blades 6. A spring ring 24 with a U ^ shaped cross-section is inserted between the race ring 22 and the lining ring 12, which keeps the race ring 22 in a concentric position to the lining ring 12 and therefore also in a concentric position to the impeller 4. The running ring 22 has on its front edge radially outwardly directed lugs 26 which engage in radial grooves 28 of a disk 30 '. Further lugs 32 (Fig. ^) 'Are located on the rear "" edge of the race 22 and engage in "' the 'inner end of radial flutes 34 which are incorporated in the flange 20 which is inwardly directed

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wie Fig. 2 zeigt. Ier Flansch 20 hat an seinem inneren Ende einen · zylindrischen Bund 35, wie aus Fig. 1 ersichtlich.as Fig. 2 shows. The flange 20 has at its inner end a cylindrical collar 35, as can be seen from FIG.

Die Scheibe 30 ist zwischen dem Gehäuse 2 und dem Abschnitt 8 . eingespannt und dient zur axialen Abstützung der Abschlußwand 36 einer jeden Leitschaufel 10. Die Nuten 28 der Scheibe 30 wirken außerdem mit Nasen 38 am vorderen Rand des Auskleidungsringes 12 zusammen und tragen ebenfalls dazu bei, daß der Ring 12 konzentrisch zum Gehäuse 2 gehalten wird und trotzdem an jeder beliebigen Stelle radial nach außen ausweichen kann, wenn er von Bruchstücken des Laufrades 4 getroffen wird. Auch der rückwärtige Rand des Auskleidungsringes 1? ist mit Nasen 40 versehen, die in umfangsverteilte Nuten 34 des nach innen gerichteten Flansches 20 eingreifen (Fii?.. 2). 'The disk 30 is between the housing 2 and the section 8. clamped and serves to axially support the end wall 36 of each guide vane 10. The grooves 28 of the disk 30 also act with lugs 38 on the front edge of the liner ring 12 together and also contribute to the fact that the ring 12 is kept concentric to the housing 2 and yet at any point can move radially outward if it is hit by fragments of the impeller 4. Also the rear edge of the liner ring 1? is provided with lugs 40 which engage in circumferentially distributed grooves 34 of the inwardly directed flange 20 (Fii? .. 2). '

Stromabwärts vom Flansch 20 verlaufen innerhalb des Gehäuses 2 weitere konzentrische Auskleidungsringe 42 und 44, von denen der Ring 44 im Durchmesser kleiner ist und im radialen Abstand vom größerer. Ring 42 verläuft. Der größere Ring 42 ist seinerseits im radialen Abstand vom Gehäuse 2 angeordnet und bildet eine Verlängerung der Gehäuseauskleidung 12. Die vorderen Ränder der Ringe 42 und 44 sind mit Nasen 46 bzw. 48 versehen (Fig. 4), die in die umfangsverteilten Nuten 34 des Flansches 20 eirgreifen, und zwar in die »Uten, die nicht von den Nasen 40 des Ringes 12 besetzt sind.Downstream of the flange 20 extend within the housing 2 further concentric liner rings 42 and 44, of which the ring 44 is smaller in diameter and at a radial distance from bigger. Ring 42 runs. The larger ring 42 is in turn in radial distance from the housing 2 and forms an extension of the housing lining 12. The front edges of the rings 42 and 44 are provided with noses 46 and 48 (Fig. 4), which are distributed in the circumferential Grooves 34 of the flange 20 engage, namely in the »Uten, which are not occupied by the noses 40 of the ring 12.

Am vorderen Rand des innersten Auskleidungsringes *44 ist auf einer Seite eine Aussparung 50 eingelassen, um das hintere Ende der Nasen ' ' 32 des Laufringes 22 zu unterstützen, so daß der Auskleidungsring 44 gleichzeitig als Verlängerung der Gaskanal-Außenwand der Turbine dient;·At the front edge of the innermost liner ring * 44 is on one Side a recess 50 let in to the rear end of the noses '' 32 of the raceway 22 to support the liner ring 44 at the same time serves as an extension of the gas duct outer wall of the turbine;

Die hinteren Ränder der Ringe 42 und 44 werden durch eine Stützschefbl ,' ·, 52 konzentrisch zum Gehäuse gehalten. Die Scheibe 52 ist zwischen ebnete t. The rear edges of the rings 42 and 44 are held concentric with the housing by a support bracket 52. The disc 52 is paved between t.

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Plansch $4 des Gehäuses 2 und einem mitwirkenden hinteren Gehäuseteil 56 eingespannt und mit einem sich nach innen erstreckenden Flansch 58 versehen, dessen Nuten 6Ö mit den Nasen 62 und 64 an den Auskleidungsringen 42 bzw. 44 zusammenwirken.Plansch $ 4 of the housing 2 and a cooperating rear housing part 56 clamped and with an inwardly extending Flange 58 provided, the grooves 6Ö with the lugs 62 and 64 on the liner rings 42 and 44 cooperate.

,Die Auskleidungsringe 12, 42 und 44 sind damit radial innerhalb des Gehäuses 2 gelagert, und zwar in einer Weise, daß Bruchstücke, die bei einem eventuellen Bruch des Turbinenläufers durch ihre Zentrifugalkraft nach außen geschleudert'werden, entweder auf den Laufring 22 oder auf den Auskleidungsring 44 auftreffen müssen. Die Bruchstücke könnten aber durch die Gewalt ihrer Schleuderkraft den Laufring 22 oder den Ring 44 durchbrechen und in den Ring 12 bzw. den Ring 42 eindringen. Um die Bruchstücke letztlich an den Ringen bzw., 42 zurückzuhalten, werden diese zweckmäßig aus einem widerstandfähigen, elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl gefertigt, können aber auch aus einem nicht-metallischen^Werkstoff, z.B. Fiberglas, hergestellt werden. Diese elastischen und nachgiebigen Ringe sind so gehaltert, daß sie jederzeit bei einer Verformung oder bei einem Zubruchgehen der Halterungsnasen radial nach außen auf das Gehäuse zu ausweichen können, um bei dieser Bewegung die Schleuderkraft der Laufrad-Bruchstücke soweit zu vernichten, daß die kinetische Energie dieser Stücke nicht mehr ausreicht, um das Gehäuse 2 zu durchstoßen.The liner rings 12, 42 and 44 are thus radially inward of the housing 2 stored, in such a way that fragments, which in the event of a possible breakage of the turbine rotor by their Centrifugal force to the outside, either on the Race 22 or the liner ring 44 must meet. The fragments could, however, break through the race 22 or the ring 44 through the force of their centrifugal force and into the ring 12 or penetrate the ring 42. In order to ultimately hold back the fragments on the rings or, 42, these are expediently made of a resistant, elastic material, preferably made of steel, but can also be made of a non-metallic ^ material, e.g. fiberglass, getting produced. These elastic and resilient rings are held in such a way that they are at any time in the event of a deformation or a To be able to break the retaining lugs radially outward on the housing to avoid the centrifugal force of the during this movement Destroy the impeller fragments to the extent that the kinetic energy these pieces are no longer sufficient to pierce the housing 2.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims

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PATENT CLAIMS

I. Turbine, in particular a gas turbine, with an outer housing, a ring of guide vanes attached to the housing and an impeller which is rotatably mounted in the housing and carries a ring of rotor blades arranged downstream of the guide blades, characterized by an inner lining (12, 42, 44 ) at a radial distance from the housing (2), which is supported resiliently in the radial direction towards the housing such that when the rotor (4) breaks, the rotor blade or impeller parts are caught by the lining.

2. Turbine according to claim 1, characterized in that the lining is da2 consists of at least one ring (12) made of flexible, elastic material.

3 = turbine according to claim 2, characterized in that the housing (2) has a set of circumferentially distributed, inwardly directed grooves (29, 34, 60) and the liner ring or rings (12, Ji2, 44) provided with noses (38, 40, 46, 48, 62, 64) at least on one edge that engage in the housing grooves.

4. Turbine according to claims 2 and 3 *, characterized in that the housing (2) and the liner ring (s) (12, 42, 44) have cooperating lugs and grooves that support the ring or rings keep in a concentric position within the housing (2).

5 »Turbine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the lining (12) surrounds the rotor blades (6) and still extends a considerable distance further in the direction of flow.

6 * Turbine according to any one of claims 1 to 5 *, characterized in that the lining consists of a plurality of rings (12, 42, 44) which are arranged concentrically to the housing (2) and at an axial distance from one another.

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