DE1918858C3 - Gasturbinenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit einem Verdichter, einer eine Turbine umgebenden ringförmigen Brennkammer, welche über einen Gassammler mit der Turbine in Verbindung steht, und mit einem zwischen dem Verdichter-Außengehause und dem Turbinen-Außengehause angeordneten Diffusor.

Eine Gasturbinenanlage der eingangs genannten Art ist bereits in der deutschen Auslegeschrift 1 233 660 beschrieben, bei der das Turbinen-Außengehause mit dem Verdichter durch die Verbrennungsanlage mechanisch miteinander verbunden ist. Eine derartige Verbrennungsanlage zwischen dem Verdichter und dem Turbinen-Außengehause läßt jedoch nachteiligerweise das Gewicht der Gesamtanlage in erheblichem Maße zunehmen.

Die deutsche Offenlegungsschrift 1 426 325 beschreibt ein Gasturbinentriebwerk, bei dem zwischen dem Verdichter-Außengehause und der Turbine ein Zwischengehäuse vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung eines Zwischengehäuses ist jedoch nur möglich, weil die Brennkammer durch eine Einzelkammer dargestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Verbindung zwischen dem Außengehäuse des Verdichters und dem AuEengehäuse der Turbine derart ausgelegt ist, daß der Leitapparat der Turbine geringen Wärmebelastungen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist und außerdem das Gewicht der Brennkammer bzw. der gesamten Anlage auf einem Minimum gehalten wird.

xo Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verdichter-Außengehäuse durch das Diffusorgehäuse mit dem Turbinen-Außengehäuse verbunden ist, daß zur Befestigung des Diffusorgehäuses am Turbinen-Außengehäuse den Gassammler durchsetzende Stützen vorgesehen sind, die jeweils mit ihrem einen Ende fest am Diffusorgehäuse angebracht und mit ihrem anderen Ende am Turbinen-Äußengehäuse radial verschiebbar befestigt sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Gassammler Hohlstützen vorgesehen sind, die zur Durchführung von Luft vom Verdichter zur Kühlung der Stützen um letztere verlaufende durchgehende Ringkanäle bilden.

»5 Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die verschiebbaren tnden der Stützen mittels Verbindungsteilen am Turbinen-Außengehäuse befestigt, jedes Verbindungsteil weist eine in eine der Stützen eingesetzte Schraube auf, welche ein Gleitstück und zwei Scheiben trägt; ferner liegt das Gleitstück in einer Radialnut, die in einem Flansch am Turbinen-Außengehäuse vorgesehen ist, während die beiden Scheiben zwischen dem Gleitstück und dem Kopf der Schraube angeordnet sind und einander zugeordnete Oberflächen konvexer und konkaver Form besitzen.

Die erfindungsgemäße Gasturbinenanlage besitzt einen sehr einfachen Aufbau der Turbinen-Verdichteranordnung und gewährleistet außerdem durch ein hierzu vorgesehenes Verbindungsteil den Ausgleich von Temperaturverformungen des Diffusorgehäuses und des Turbinen-Außengehäuses. Durch den Verbindungsteil wird außerdem eine Zentrierung der Turbine ermöglicht. Insgesamt wird durch die Erfindung eine Gasturbinenanlage mit hoher Leistung und von gedrängter Bauart geschaffen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Gasturbinenanlage im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie IMI in F i g. 1, in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 das Verbindungsteil zwischen den Diffusorgehäuse-Stützen und dem Turbinen-Außengehäuse, in vergrößerter Darstellung,

Fig.4 einen Schnitt entlang der LinieIV-IV in F i g. 3 und

Fig.5 einen Schnitt entlang der LinieV-V der Gasturbinenanlage gemäß F i g. 1, in vergrößerter Darstellung.

Die in F i g. 1 dargestellte Gasturbinenanlage weist einen Verdichter 1, ein Diffusorgehäuse 2, eine Turbine 3 und eine Brennkammer 4 auf. Die Brennkammer4 ist um die Turbine 3 angeordnet. Die Turbine 3 treibt den Verdichter 1 sowie eine weitere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Einrichtung an. Das Diffusorgehäuse 2 verbindet ein Verdichter-

3 4

Außengehäuse 9 mit einem Eintrittsteil eines ler Verschiebung der Stützen 11 des Dirfusorgehäu-

Turbinen-Außengehäuses 13 der Turbine 3. In einem ses gegenüber dem Flansch 18 bei. Eine Zentrierung

V*rbindungteil 5, der das Diffusorgehäuse mit dem der Paßschraube 22 gegenüber der Stütze 11 und

Turbinen-Außengehäuse verbindet, werden die Tem- dem Gleitsück 20 wird an der zylindrischen Fläche peraturverformungen des Diffusorgehäuses und des 5 26 vorgenommen.

Turbinen-Außengehäuses ausgeglichen. Gemäß F i g. 1 ist um die Turbine 3 die Brennkam-

Der Verdichter 1 weist eine Diagonalstufe 6 sowie mer4 angeordnet, deren Länge der Turbinenlänge

axiale Stufen 7 auf, die aufeinanderfolgend hinter der gleich ist. Da die Brennkammer 4 zur Verbindung

Diagonalstufe 6 angeordnet sind. des Außengehäuses des Verdichters mit dem

Der Verdichter 1 enthält einen Läufer 8 und ein io Turbinen-Außengehäuse nicht verwendet wird, stellt

Außengehäuse 9. Im Diffusorgehäuse 2, das hinter sie kein Kraftelement dar. Dies ermöglicht, das Ge-

dem Verdichter 1 angeordnet ist, erweitert sich der wicht des Gehäuses der Verbrennungskammer und

Strömungsquerschnitt, was eine Senkung der Ge- der gesamten Anlage zu vermindern,

schwindigkeit des Stromes und eine weitere Erhö- Die Brennkammer 4 enthält ein Gehäuse 27, ein

hung des Druckes verursacht. Am Kreisumfang des 15 Flammrohr 28 und einen Gassammler 29. Das Ge-

Diffusorgehäuses 2 Im Ringkanal 10 sind Stützen 11 häuse 27 verbindet das Diffusergehäuse 2 mit dem

angeordnet, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Austrittsteil des Außengehäuses 13 der Turbine, bil-

Hinter dem Diffusorgehäuse 2 (F i g. 1) ist die Tür- det jedoch dabei kein Kraftelement. Das Flammrohr

bine 3 angeordnet, die einen Läufer 12 und einTurbi- 28 ist um die Turbine 3 herum in einem ringförmigen

nen-Außengehäuse 13 enthält. Der Läufer 12 ist mit- ao Raum zwischen dem Turbinen-Außengehäuse 13 und

tels der WeUe 14 mit dem Läufer 8 des Verdichters dem Brennkammer-Gehäuse 27 untergebracht. Das

verbunden. Die beiden Läufer 8, 12 sind in drei La- Flammrohr kann aus mehreren röhrenartigen

gern 15 drehbar gelagert, wobei ein Lager im Ver- Elementen bestehen sowie auch ringförmig ausgeführt

dichter-Außengehäuse9 und die zwei anderen Lager sein, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist. Der Gas-

im Diffusorgehäuse 2 vorgesehen sind. aj samn.!er 29, der das Flammrohr 28 mit einem Ein-

Die durch die Turbine angetriebene weitere Ein- tritt 30 in die Turbine verbindet, ändert die Berichtung ist mit dieser über eine Welle 16 verbunden, wegungsrichtung des aus dem Flammrohr austretenden die mit dem Läufer 8 des Verdichters 1 gekuppelt ist. Gasstromes um !80°.

Der Eintrittsteil des Außengehäuses 13 der Turtvne In dem ringförmigen Gassammler 29 sind Hohlist mit den Diffusorstützen 11 verbunden. Eine Zen- 30 stützen 31 (Fig. 1, 5) ausgebildet. Innerhalb dieser trierung des Diffusorgehäuses 2 gegenüber dem Tür- Hohlstützen sind die Diffusorstützen 11 angeordnet, binen-Außengehäuse sowie die Verbindung des Dif- welche das Diffusorgehäuse 2 mit dem Eintrittsteil fusorgehäuses mit dem Turbinengehäuse wird mittels des Turbinen-Außengehäuses 13 verbinden. Das des Verbindungsteiles 5 verwirklicht. Da der Leitap- Flammrohr 28 und der Gassammler 29 sind innerparat 17 der Turbine zur Verbindung des Diffusorge- 35 halb des Gehäuses 27 mittels radialer Zentriehäuses2 mit dem Turbinen-Außengehäuse 13 nicht rungselemente 32 ausgerichtet, die am Umfang des verwendet wird, ist er keinen mechanischen BeIa- Brennkammer-Gehäuses gleichmäßig verteilt sind, stungen ausgesetzt. Die Wände des Flammrohrs 28 (F i g. 1) und die des

Das Diffusorgehäuse 2 und das Außengehäuse 13 Gassammlers 29 bilden zusammen mit dem Gehäuse

befinden sich in Wärmezonen mit verschiedenen 40 27 und dem Außengehäuse 13 der Turbine Ringka-

Temperaturen, was deren unterschiedliche Wärme- näle 33, über welche Preßluft vom Verdichter 1 zu

ausdehnung bedingt und ein Verziehen hervorrufen öffnungen 34 gelangt, die in der Außen- und in der

kann. Eine unterschiedliche Wärmeausdehnung des Innenwand des Flammrohrs ausgeführt sind.

Diffusorgehäuses 2 und des Turbinen-Außengehäu- Wie F i g. 5 zeigt, besteht zwischen der Hohlstütze

ses 13 wird durch das Verbindungsteil 5 ausgegli- 45 31 und der innerhalb dieser Hohlstütze angeordneten

chen. Stütze 11 des Verdichters ein Ringkanal 35. Über

Das Verbindungsteil besitzt folgenden Aufbau: diesen Kanal wird die Luft vom Verdichter den öff-

Am Eintrittsteil des Turbinen-Außengehäuses 13 ist nungen 34, die an der Innenwand des Flammrohrs

gemäß den F i g. 3 und 4 ein Flansch 18 mit mehre- 28 angebracht sind, zugeführt, und kühlt dabei die

ren Radialnuten 19 angeordnet. Die Zahl der Nuten 50 Diffusorstützen 11.

ist der Zahl der Stützen 11 des Diffusorgehäuses 2 Im Flammrohr 28, in dem die Preßluft mit Brenngleich. In jeder dieser Nuten ist ein Gleitstück 20 an- stoff vermischt wird, findet nach F i g. 1 die Verbrengeordnet, das sich innerhalb der Nut in Radiairich- nung des Brennstoff-Luft-Gemisches statt. Die Zutung gegenüber den Oberflächen 21 verschieben führung des Brennstoffs ins Flammrohr erfolgt nach kann. Die Dicke des Gleitstückes 20 kann die des 55 dem Verdampfungsprinzip durch Brennstoffdüsen Flansches 18 etwas überschreiten. Durch das Gleit- 36. Der Strom der Heißgase wird über den Gasstück 20 ist eine Paßschraube 22 geführt, die mit der sammler 29 der Turbine 3 zugeleitet, indem er durch Stütze 11 des Diffusorgehäuses verbunden ist. Dabei die Kanäle 37 zwischen den Hohlstützen 31 durchgewird eine Verbindung der Stütze 11 mit dem Gleit- führt wird. Die Abgase treten durch die Auslaßeinstück 20 und dem Flansch 18 hergestellt. Zwischen 60 richtung 38 in die Atmosphäre aus.
dem Gleitstück 20 und dem Kopf 23 der Paß- Preßluft kann durch die Rohrleitung 39, die hinter schraube sind zwei Scheiben 24 angeordnet, die an- dem Diffusor 2 angeordnet ist, entnommen und für liegende sphärische Oberflächen — eine konvexe verschiedene Zwecke verwendet werden.
Fläche 25 ο bei der einen Scheibe und eine konkave Die oben beschriebenen Besonderheiten der vor-Fläche 25 b bei der anderen Scheibe — aufweisen. 65 liegenden Erfindung ermöglichen es, eine gedrängte Dies Scheiben tragen zur Verminderung der mecha- Gasturbinenkraftanlage mit hoher Leistung herzunischen Beanspruchungen der Schraube 22 bei radia- stellen.

Hierzu 1 Bbtt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasturbinenanlage mit einem Verdichter, einer eine Turbine umgebenden ringförmigen Brennkammer, welche über einen Gassammler mit der Turbine in Verbindung steht, und mit einem zwischen dem Verdichter-Außengehause und dem Turbinen-Außengehäuse angeordneten Diffusor, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichter-Außengehause (9) durch das Diffusorgehäuse (2) mit dem Turbinen-Außengehäuse (13) verbunden ist, das zur Befestigung des Diffusorgehäuses (2) am Turbinen-Außengehause (13) den Gassammler (29) durchsetzende Stutzen (11) vorgesehen sind, die jeweils mit ihrem einen Ende fest am Diffusorgehäuse (2) angebracht und mit ihrem anderen Ende am Turbinen-Außengehäuse (13) radial verschiebbar befestigt sind.

2. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gassammler (29) Hohlstützen (31) vorgesehen sind, die zur Durchführung von Luft vom Verdichter (1) zur Kühlung der Stützen (11) um letztere verlaufende durchgehende Ringkanäle (35) bilden.

3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbaren Enden der Stützen (11) mittels Verbindungsteilen (5) am Turbinen-Außengehause (13) befestigt sind, jedes Verbindungsteil (5) eine in eine der Stützen (11) eingesetzte Schraube (22) aufweist, welche ein Gleitstück (20) und zwei Scheiben (24) trägt, und daß das Gleitstück in einer Radialnut (19) liegt, die in einem Flansch (18) am Turbinen-Außengehause (13) vorgesehen ist, während die beiden Scheiben zwischen dem Gleitstück und dem Kopf (23) der Schraube angeordnet sind und einander zugeordnete Oberflächen konvexer und konkaver Form (2Sa bzw. 25 b) besitzen.