DE1960693C - Einrichtung zur Verringerung des Wärmedurchgangs zwischen dem Radialturbinen- und dem Radialverdichterschaufelrad einer Gasturbinenanlage - Google Patents
Einrichtung zur Verringerung des Wärmedurchgangs zwischen dem Radialturbinen- und dem Radialverdichterschaufelrad einer GasturbinenanlageInfo
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Description
F.beiie der Segmente erstrecken, in ihrer Achs- Richtung sehr groß, weil der Wärmeschirm aiii Λ
richtung lederbelastet sind und hinter deren Außenseile, d. h. öcr der Turbine zugekehrten Sa:.
Kopie (25) die Segmente (13) eingeschoben wer- 30 an seinem äußeren Umfang wärmer ist als an sein·.:
können, indem an der 1 .neukante (19) der inneren Umfang, wobei die Temperatur auf der
Segmente .Aiisiiehmungci. (21. 14) für die Bolzen nenseite des Warmeschirms gleichzeitig natürlich
(23i vorgesehen sind. sentlich niedriger als auf der Außenseite ist.
3. Hinrichtung nach Anspruch I. dadurch ge- Solche vorhekannte ringförmige W ärmesciiu r. .
kennzeichnet, daß die feste Hinspannstdle (18) 35 haben den Nachteil, daß sie infolge der radiale:
an der Außenkante des Segments (13) liegt, wan- I emperuturgradienten sehr hohen Spannungen aurend
die beiden weiteren Befesiigiingsstelii.n. (21Ί gese'./t werden. Weiter werden die axialen Tempera
.::; der Innenkante 119) liegen. iiirgradienten bewirken. dart der Schirm gckriinm.-:
4. Hinrichtung nach einem der vorhergehenden wird und etwa tue Form einer 'tellerfeder ocer eine:
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede·-· 4" Kugelkaloite annimmt. Der Krümmimgshalbmessc!
Segment (13) an der Außenkante einen axial ge- ist von dem Unterschied der Temperaturen auf der
richteten Flansch (16) aufweist, der mit einem Außenseite und der Innenseite des Wärmeschirm^
ein/inen radial angeordneten Befestigungsmittel abhängig. Bei üblich auftretenden 1 empcraturunlei (29)
dichtend mit dem Tnigaufbau (10) ver- schieden und Stärken des Wärnieschirms wird der
spannt ist. 45 Kriiinmungshalbmessei verhältnismäßig kieni sein.
5. Hinrichtung nach einem dei vorhergehenden und der axiale Ausschlag des Warmeschirms im BeAnsprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in den trieb kann daher sehr erheblich werden. Dies erhöh!
einander zugekehrten Kanten (2O) der Segmente natürlich den Raumbedarf /wischen dem Radialvc-(13)
Ni :en (26) angeordnet sind, die sich in einer 'iichterschaufclrad und dem Radialturbinenscha.'.feliiemeins.imeiL
/ur Hhene der Segmente (13) par- 50 rad. und die bisher üblichen W'äimesehirnie sii bei
allelen Hbene erstrecken und in welche dünne Radialgasiurbinen mit großem Durchmesser überstreifen
(27) eingesetzt sind, deren Breite gleich haupt nicht zu verwenden.
oder kleiner als die doppelte Tiefe einer jeden Der Hrfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde.
Nut (26). jedoch größer als die liefe einer NuI einen ringförmigen Wärmeschirm der eingangs ge-(26)
zusätzlich der größten Breite der Fuge (17) 55 nannten Art zu schaffen, der einen wesentlich gerin-/wischen
den SegemeiHen im kalten Zustand der- geren Platzbedarf in Axialrichtung hat und geringevclbcn
isl. ren Verformungen bzw. Spannungen als die bekann
ten Ausführungen ausgesetzt ist, und der auch bei Radialgasturbincn mit großem Durchmesser benutzt
60 werden kann.
Gemäß der Hrfindung wird diese Aulgabe dadurch gelöst, daß der Schirm aus Segmenten besteht,
tieren größte Abmessung wesentlich kleiner ist als
Die Hrfindung betrifft eine Hinrichtung zur Ver- der Durchmesser des gesamten Schirms, wobei die
migcrung des Wärmedurchgangs zwischen dem Ra- 65 Segmente dichtend, jedoch unabhängig ausdehnbar
dialturbinen- und dem Radialverdichterschaufelracl aneinanderstoßen, und daß jede«; Segment an einer
einer Gasturbinenanlage, mit einem ringförmigen, an ein/igen Stelle unabhängig von den übrigen Segmeneiiiem
verhältnismäßig kalten, feststehenden Tragauf fen am Tragaufbau lösbar festgespannt und an zwei
. itercn Stellen gegen eine wesentliche B..·
* hsrichuinu des Schirms gehalten i,<
Infold diocr Ausgestaltung kann - / ;. t j,\ V\.irmeschirms unabhängig von ·.!.' c-tmen'^i belegen und wird mehl -·< ι-,··1 !^,nocn ausgesetzt wie em /us.;-:-—·■ S. ν.,ίΓοΓ xviid JcJCSSMiI^nS,-.-.. ν '-r : vl kleiner im Verhältnis /im: K.· u
Infold diocr Ausgestaltung kann - / ;. t j,\ V\.irmeschirms unabhängig von ·.!.' c-tmen'^i belegen und wird mehl -·< ι-,··1 !^,nocn ausgesetzt wie em /us.;-:-—·■ S. ν.,ίΓοΓ xviid JcJCSSMiI^nS,-.-.. ν '-r : vl kleiner im Verhältnis /im: K.· u
lungsgemäß au-
-■i-eschirm erotinet weite!
•v. /u montieren, ohne --'..:
•v. /u montieren, ohne --'..:
.-,enschaufelrad vonenand
- L.'SA.-Patentschrift 2 l:
.haufelanordnur.g hei c;:u
;iei wel. ner der innere kr
- L.'SA.-Patentschrift 2 l:
.haufelanordnur.g hei c;:u
;iei wel. ner der innere kr
Js.\\ nach innen verlangen
. ι Dichtungstell trägt, de
■n der Tiirbinenwelle Kl-.=!. Damit der Dichtungs:
■n der Tiirbinenwelle Kl-.=!. Damit der Dichtungs:
unbinensdKHUeirad einzuschieben ni, erblich.
.-in- besonders eedran^te Anordi, ^r
t^^ >—t;:hr's^:::
-;:/^:;;:HeW:^d;.d.Ke,sPie,swe,se ein Bol-
,nn in radialer Richtung einsetzt und m.tuU
her Werk/eu'-e gespannt werdr'.·. _
h, cine bevorzugte Au-uihrung eines ,,,m-ϋ,'ΐν-ißen
W:irmeschirms zeigt.
■\tell! einen Au-s.nnu; ^.«^ ^1-1-"-'-
-in
en.
en.
l· ι e.
l· ι e. 1 stellt einen A
Schnitts durch eine Radialgasr -binenanlage d.ar
d id n'üemaßen Wa
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r'.ind;
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und Warme-
"'Λ enr,-
-e:vaeii -\j;-
sind
Fian-ehen der 35
-.u'htend und nicht vom Scha::;'
aiming nach außen ne/ouen ■■■
rann, ist der Diehumüstcii ; :,
.: .-.ngeruug des inneren kra: .-.--·.
r kranz in Segmente au:.;.:; .!■eser kranz in einzelne Se;.:-·
::^wisse Wärmedehnuniisprr:·:.
: kann er jedoch weder -i;-.:V.titTi
noch hinsichtlich der , ·: '■■\\\ dem erfindunüsgema'L ..■■
.-en werden.
der deutschen Auslegeschnn reits Feitgiltersegmente iiir .'
iii. welche mittels in radialen
.■nte und des Gehäuses a\:..i -jelaüe: '.er Bol-'eii
•^li.iuse wärniebeweulich aut^elianct -;:id. wobei
i-.-n benachbarten LeitgiHersef'mente:i m t mrichtung
eingreiiende Dic'illesien angeordnet
-,:iid jedes Leitgittersegment in einer zur Läufer- 4υ
senkrechten Ebene zwei eine axiale Bewegung -ende Bolzen aufweist, von denen der eine in
lohrunucn und der andere in Paßbohruriuen in
Haa-chen des Gehäuses und ii, einem eine Bev.e'jiinc
in UmfangsrichUinu zulassjiiilen 1 aimloeh
im ilanch des Segments gelagert isi. Diese b.kannte
Αϊ;, rdnuiig von I vitgittersegmenten dient abei nicht
/ur Lösung des der Erfindung /umrunde liegenden
Probkms. da es sich nicht um einen in einer Radialebene
angeordneten Wärmeschirm, sondern um zu ; einem Ring zusammengesetzte Feitgiitersegmenie
handelt, wobei der Ring in radialer Richtung abgcd'chtet
sein soll.
Der erfindungsgemäße Wärmeschirm ermöglicht auch eine einfache Art der Befestigung der einzelnen
Segmente an dem dahinlerhegenden feststehenden Tragaufbau, in einer Weise, die nur geringe Spannungen
in den Segmenten und den Befestigungsgliedern eruibt. So ist jedes Segment nur an einer einzigen
Stelle lösbar eingespannt und an zwei weiteren Stellen gegen eine Bewegung in Achsrichtung des
Schirms gehalten. Die beiden Stellen, an denen das
Segment nur in \chsrichtung des Schirms gehaltert ist. liegen au der Innenkante des Segments, und die
Befestigungsglieder sind derart ausgebildet, daß sie
im voraus anger acht werden können, so daß es
ohne Anwendung von Werkzeugen möglich is!, die einfach radial /Avischen Verdichter- und
ten1
sen 1
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bei ■■'■
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/eigt die Anordnuns; de
-ehirnis;
l· ι g. 2 zeigt die Seemenie. a.us denen der er!mduniisueniLÜ'e
Warmeschirn1. besteht, mhi hinten eesehen!
F ι i 3 ist eine Undansicht eines Secnunts von der
Linie Il LI 11 in Y i g. 2 ausgesehen.
F 1 g. 4 /eigt einer, Schnitt durch den Wärmeschirm
nach der Linie 1V-1V in r 1 g. 2;
F i g. 5 zeigt einen Schnitt durch ilen Wärmeschirm
an einer Fuge nach der 1 inie VV in F'i g. 2
bei einiesei/tem Dichtunusstreifen:
F i g. (1 zeigt einen Schnitt ähnlich F 1 g. 5. ledoeh
nach der Linie 1 V-I\ :n F i g. 2
In F i g. 1 sind d>e äußeren Enden eines Ver
dichterschaufelrads 1 mit Schaufein 2 und eiius Turbinenschaufelrads
3 mit Schaufeln 4 dargestellt. Vom Vcrdiehtersjliaufelrad 1 tritt die kompr-.mie.rie Luft
nach außer durch Diffusorrin^c hmduich. die bei 5
und 6 angedeutet und an einer DilUisuiplatte 7 befestigt
sinj. Aus der Brennkammer eelangen die heißen
Verbrennungsüase durch einen Fmiriitsdüsenrmg 8
in die Turbine.
Die Schaufelräder 1 und 3 sind miteinander \c; :. spanm und liegen an einer Stelle aneinander an. die
nicht in Fig. 1 dargestellt ist. /wischen den äußeren
I eilen der Schautelräder ist aber ein l:mfan^sspalt 9
vorhanden, in den ein feststellender ringförmige! Aulhau 10 einragt. Der Aufbau 10 ist an der Difüisorplatie
7 mittols Bolzen 11 befestigt und ;ragi ui
s.:inem inneren Ende Dichtungsmittel 12. die mit dei
Rückseite des umlaufenden \ crdichtcrschaufelrads I eine l.abv r nthdiehtung bilden. Der feststehende Aufbau
10 trägt weiter einen rmglörnugen Wärme-J3
schirm, der von Segmenten 13 gebildet ist und in axialem Abstand vom feststehenden Aufbau 10 steht,
so daß zwischen dem letzteren und dem Wärme
schirm ein im wesentlichen geschlossener Raum mit praktisch stillstehendem Gas gebildet wird, das
als Wärmeisolierung dient.
Die Ausbildung der Wärmescliiimsegmeni,· gemäß
der F."iindung nein aus I- i u. 2 bis (1 hervor. In
der dargestellten Ausfuhrungslorm kommen acht
Segmente vor. die durch Spalten eines Rings in sol f)5 eher Weise hergestellt wird, daß jeder Spalt 17 eine
gewisse Breite erhält, die für einen Ring mit einem Durchmesser xon etwa 600 mm etwa 3 111111 betragen
kann. Jedes Segment 13 ist im wesentlichen eben, hat
1
iiber einen verdickten inneren R;md 15 und einen
axial gerichteten Flansch 16 am äußeren Rand. Im Flansch 16 ist mitlig /wischen den Finden des Segments
ein Loch 18 gebohrt. An den Feken /wischen der gekrümmten Innenkante 19 und den den Nachbarsegmenten
zugekehrten F.ndkanten 20 sind gegen die Innenseite 22 des Segments offene Ausnehmungen
21 vorgesehen, die am besten in F" i g. 2 und 5 gezeigt sind. Mit einer entsprechenden Ausnehmung in
einem Nachbarsegment zusammen bildet jede Ausnehmung 21 eine Öffnung für einen BefcstigungsbolziMi
23. der in Fig. I gezeigt ist. !Die Ausnehmung 21
ist. wie bei 24 (F" ig. 5) dargestellt, im Inneren des
verdickten Raiulteils 15 erweitert, um Raum und Anlage
für den Kopf 25 des Belestigungsbol/ens 23 zu
schaffen.
In den einander zugekehrten Fndkanten 20 der Segmente sind weiter Nuten 26 vorgesehen, die sieh
in einer gemeinsamen, zur Flbene der Segmente parallelen
Fhcne erstrecken. In diese Nuten können an
dünne Streifen 27 eingesetzt werden, deren Breite der
doppelten Tiefe jeder Nut 26 gleich oiler kleiner aN diese ist und gleichzeitig größer ist als die Tiefe
einer Nut zusätzlich des größten gegenseitigen Abslands /wischen den Seumeiiten im kalten Zustand
der letzteren. Dadurch können die Streifen 27 die Wärmeausdehnu.ig der Segmente 13 nicht behindern,
wobei sie gleichzeitiu stets die Fugen 17 dichten und
dadurch verhindern. liaiA die .111 der Vorderseite der
Segmente entlangströmenden heißen (i:\se in den Hohlraum 14 eintreten und hier unerwünschte Gasbcwegungen
und (iasaustausch verursachen.
Die Befestigung der Segmente 13 geht am besten aus F i g. 1 hervor, in welcher der feststehende Aufbau
10 und die Segmente 13 an ihrem äußeren F.nde
in einem axialen Schnitt dargestellt sind, der der Linie IV-IV in F i g. 2 entspricht, während sie am inneren
Finde in einem axialen Schnitt dargestellt sind.
693
der der Linie 11FIII in Fig. 2 entspricht. Die Bolzen
23 zur Befestigung der Segemente 13 an deren innerem Rand sind den beiden Nachbarsegnienten gemeinsam.
Die Bolzen können im voraus im feststehenden Aul bau 10 unter Finlegung von dazwischenliegenden
Tellerfeder!! 28 montiert werden. Dadurch wird es möglich, die Segmente radial hinter iIlmii Bolzenkopf
25 in ihre richtige Lage zu pressen, indem die Ausnehmungen 21 auf den Bolzenschaft gestülpt
werden, während der Bolzenkopf 25 in der erweiterten Ausnehmung 24 Platz, findet. Die Segmente werden
hinler dem Bolzenkopf 25 hinunlergcpreßt. bis der I lausch 16 am oberen F.nde des feststehenden
Aulbaus 10 zum Anliegen kommt. Das Segment 13 kann jetzt auch an seinem äußeren Rand an den festen
Aufbau 10 mittels eines Bolzens 29 befestigt werden, der sich durch das I och 18 im Flansch 16
erstreckt und in den feststehenden Aufbau 10 eingesehraubt ist. Somit ist jedes Segment 13 an drei Stellen
festgespannt, und zwar teils vom Bolzen 29, der das Segment 13 in solcher Weise festhält, daß dieses
an der Flinspannungsstelle sich weder in axialer noch in radialer Richtung im Verhältnis zum feststehenden
Aufbau 10 bewegen kann, und teils von zwei Bolzen 23. d,, das Segment gegen Bewegung in axialer Richtung
im Verhältnis /um feststehenden Aufbau 10 festhalten, jedoch eine Bewegung in radialer Rieh
Hing gestatten. Wenn die Segmente 13 im Betrieb erwärmt
werden, dehnen sie sich radial einwärts um! in
Umfangsrichtung ;;us; diese Ausdehnung wird duich
die Fugen 17 und die Hinspannungsart an den Innen kanten der Segmente ermöglicht.
Durch den neuen Aufbau des erfindungsgemäßer Wärmeschirms ist es möglich. Radialgasturbinen mi1
verhältnismäßig großem Durchmesser zu bauen. K-denen das Verdichterschaufelrad und das Turbinen
schaufelrad sehr dicht aneinander mit einander /uüc
keimen Rückseiten angebracht sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnuntien
Claims (2)
1 2
bau angebrachten Schirm, der in einer Radiaiebene
Patentansprüche: angeordnet is!, wobei die beiden Schaufelräder auf ic
einer Seite des Schirms angeordnet sind.
! Hinrichtung /ur Verringerung de- Wärme- In Gasturbinenanlagen. Km denen das RadiaKer-
durchgangs zwischen dem Radialturbinen- rd 5 dichter- und das Radiallurbmenschauielrad dicht iie-
dem Radlalverdichtersehaufelrad einer Gasturbi- beneinander mit einander zugekehrten Rückseiten
nenanlane. mit einem ringförmigen, an einem angebracht -md. werden die durch den Verdienter
verhältnismäßig kalten, fesisiehendcn Iragaufbau hindurchströmende kalte Luft und die durch dse
angehiachien Schirm, der in einer Radialebene Turbine hindurchströmenden heißen Gase ν »neinar--
angeordnet lsi. wobei die beiden Schaufelräder io der getrennt gehalten mittels eines ,eslsleher.ee
au! je einer Seile des Schirms angeordnet sind. Aufbaues, der in einen Umfangsspait /wischen ·;.:ι
d a u u r c h g e k e η η / e ι c h π e f. daß der Schaufelrädern einragt und beispielsweise durch e:r..
Schirm aus Segmenten (13) besteht, deren größte Labv ringdichtung geg-^n das e:ne von den N. ;,:_··
Abmessung wesentlich kleiner ist als der Durch- umlaufenden Schaufelrädern abgedichtet i-'>. L m d.
messer des besannen Sehn ms. wobei die Seg- i5 Verdichter zu >chüt/en. und um /u große W a: nie ·..
nienie dichtend, jedoch unabhängig ausdehnbar luste der Turbine zu vermeiden, kann das Isolier■-..■-
aneinanderstoßen, und daß jedes Segment (13) an mögen dieses feststehenden Autbaues mittels . -
einer einzigen Meile (.18) unabhängig mn den üb- nniiönvuge-n feststehenden Warmeschirms er-
ngen Segmer ι η am I ragaufbau (10) lösbar fest- werden, der auf der. der Turbine zugekehrten Se:
gesp.mnl und an zwei weileren Steilen (21) gegen 20 angeordnet ist. indem die heißen Gase in dersei,-.
eine wesentliche Bewegung in Achsrichtung des sich längs des Wärmeschirmes bewegen, der im \
V'iürms gehalten ist. stand \om übrigen Teil des teststehenden Aufk;-...
2 Hinrichtung nach Anspruch 1. dadurch ge- steht, so daß /wischen demselben und dem Wa::-
kenn/eichnet. daß die zum Festhalten der Seg- schirm cmc als Wärmeisolierung wirkende Sch-.·-
::ie.te (13i gegen Bewegung i; Achsrichtung des 2s von verhältnismäßig stillstehendem Gas erha'r.
Schirms !icnuizien Befestigungsmittel aus Kopf- wird. Die Ί enipeiaturgradienlen im Wärmesch.:
bol/en 123) bestehen, die sieh senkrecht /ur sind sowohl in radialer Richtung als auch in axial.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO5037/68A NO123552B (de) | 1968-12-17 | 1968-12-17 | |
NO503768 | 1968-12-17 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1960693A1 DE1960693A1 (de) | 1970-07-02 |
DE1960693B2 DE1960693B2 (de) | 1973-02-15 |
DE1960693C true DE1960693C (de) | 1973-09-06 |
Family
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