DE2255792A1

DE2255792A1 - Gehaeuse fuer ein gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE2255792A1
Application number: DE19722255792
Authority: DE
Inventors: Robert Noel Penny
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1972-11-15
Publication date: 1973-05-24
Also published as: JPS5511430B2; BE791579A; AU463940B2; FR2160641A1; AU4889172A; IT975777B; NL7215516A; GB1367536A; JPS4861808A

Description

DIPL.-ING. HARRO GRALFS PATENTANWALT

33 BRAUNSCHWEIG

AM BÜRGERPARK. 8
TELEFON (0531) 74798

14. November 1972 P 1035 - G/Lie

Eobert IToel Penny
12 Alderbrook Road,
Solihull, Warwickshire,
England

Gehäuse für ein Gasturbinentriebwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Triebwerkgehäuse, insbesondere ein Gehäuse für die Hauptkomponenten eines Gasturbinentriebwerks, sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Gehäuses.

Die Hauptkomponenten, die in das Gehäuse eines Gasturbinentriebwerks unterzubringen sind, sind normalerweise ein Kompressor oder eine Mehrzahl von Kompressoren sowie eine Turbine oder eine Mehrzahl von Turbinen sowie deren Welle bzw. Wellen. In dem Gehäuse können jedoch auch andere Komponenten untergebracht sein wie beispielsweise ein Wärmetauscher.

Das Gehäuse eines Gasturbinentriebwerks ist normalerweise das Hauptbauelement und ist an einigen Stellen.einem Innendruck ausgesetzt, der wesentlich über dem Atmosphärendruck liegt, beispielsweise Drücken zwischen 10 und 60 bar, sowie hohen Innentemperaturen, beispielsweise,oberhalb 500° C.

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BAtJK lirUrSMIE BANK AO. BRAUNSCHWEtCi. KONTO-N[I. O3/OI7BH . POSTSCHECK, HANNOVER 26 Iö frl

Es ist daher notwendig, für das Gehäuse ein Material zu verwenden, das die Belastungen aufnehmen kann, denen das Hauptbauelement ausgesetzt ist, nämlich den Innendrücken und dem Temperaturen, die beim Betrieb des Triebwerkes auftreten, und es ist weiter wünschenswert, ein Material zu verwenden, das ein geringes Gewicht hat. Aus diesen Gründen weisen die meisten Plugzeuggasturbinentriebwerke Gehäuse auf, die aus Blechen aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt sind. Derartige Gehäuse sind jedoch sehr teuer und sie sind daher nicht für Triebwerke geeignet, bei denen es auf verhältnismäßig niedrige Gestehungskosten ankommt. Dies ist beispielsweise der Fall bei Gasturbinentriebwerken für Landfahrzeuge. Bei derartigen Triebwerken sollte darüber hinaus das Gehäuse wärmeisoliert sein.

Gemäß der Erfindung weist ein Triebwerksgehäuse einen Körper auf, der wenigstens die Innenform des Gehäuses festlegt und aus einem keramischen oder keramikähnlichen Material vorgefertigt ist, und der in einem äußeren Schutzgehäuse eingeschlossen ist, das durch Gießen eines gießbaren Materials auf die Außenseite des vorgeformten Körpers gebildet wird.

Der Körper kann eine Mehrzahl von vorgeformten Sektionen aufweisen, die Kante an Kante zusammengesetzt sind. In einem solchen Fall können die Berührungskanten der zusammengesetzten, vorgeformten Sektionen ein geodätisches Muster bilden.

Vorzugsweise hat der Körper eine äußere Oberfläche, an bzw. auf der mechanisch wirkende Verklammerungsmittel ausgebildet sind, durch die das äußere Schutzgehäuse mit dem Körper verklammert wird. Die mechanisch wirkenden Verklammerungsmittel können dabei nach außen vorstehende Vorsprünge sein. Sie können aber auch Vertiefungen aufweisen.

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Der vorgeformte Körper kann durch eingegossene Verstärkungsglieder verstärkt sein, beispielsweise durch Drahtabschnitte.

Der Körper kann aus einem keramischen Material vom Kaolintyp oder aus Siliziumnitrid hergestellt sein, während dks gießbare Material des äußeren Schutzgehäuses eine Leichtmetalllegierung sein kann.

Die Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses mit den vorstehend genannten Merkmalen ein, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte einschließt: Vorformen des Körpers aus dem keramischen oder keramikähnlichen Material und Verwendung der äußeren Oberfläche des Körpers als Form beim Gießen des gießbaren Materials des äußeren Schutzgehäuses um den Körper herum und Hartwerdenlassen des äußeren Schutzgehäuses.

Ein Triebwerksgehäuse gemäß der Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Triebwerksgehäuse.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch, ein Triebwerksgehäuse nach Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. Λ.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt eines Traggliedes für ein Lager.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse für eine Leistungsturbine und/oder Kompressorturbine (die Turbinen sind nicht gezeigt) eines Gasturbinentriebwerks. Das Gehäuse weist einen Körper 1 und

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ein äußeres Schutzgehäuse 2 auf. Der Körper 1 ist aus einem keramischen oder keramikähnlichen Material vorgeformt. Das Keramikmaterial kann dabei vom Kaolintyp sein. Als keramikähnliches Material kann Siliziumnitrid verwendet werden. Der Körper kann als eine Einheit vorgeformt sein. Er kann aber auch eine Mehrzahl vorgeformter Sektionen 3 aufweisen, die Kante an Kante zusammengefügt sind, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Die benachbarten Kanten der vorgeformten Sektionen 3 können mit Nuten 4 und Federn 5 oder anderen lagebestimmenden Mitteln versehen sein. Um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß der Körper 1 beschädigt wird aufgrund der unterschiedlichen Dehnungen des Körpers 1 und des Gehäuses 2 können die angrenzenden Kanten zwischen den zusammengesetzten vorgeformten Sektionen 3 ein geodätisches Muster bilden. Soweit gewünscht, können Verstärkungsglieder 6, beispielsweise Drahtgitter oder Stangen, in den Körper 1 oder die vorgeformten Sektionen 3 während deren Herstellung eingegossen sein. Der Körper kann durch Formen oder Gießen hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung einer vakuumgeformten Form.

Nachdem der Körper 1 geformt ist, wird dessen äußere Oberfläche als Formteil benutzt und das äußere Schutzgehäuse wird um die äußere Oberfläche des Körpers 1 herumgegossen. Die äußere Oberfläche des Körpers 1 kann mit einer Reihe von Einschnitten 7 oder anderen geeigneten mechanischen Verklammerungsmitteln geformt werden, beispielsweise Vertiefungen, nach außen vorspringende Zungen oder Zapfen,um den Körper 1 und das Außengehäuse 2 miteinander zu verklammern. Das äußere Gehäuse 2 kann aus einer Leichtmetallegierung hergestellt sein, beispielsweise einer Aluminiumlegierung. Das keramische oder keramikähnliche Material des Körpers 1 wirkt mit dem äußeren Gehäuse 2 zusammen und gibt die Formfestigkeit und bildet gleichzeitig eine Wi-rmeisolierungdes äußeren Gehäuses 2.

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Wenn das äußere Gehäuse 2 eine gleichmäßige Dicke aufweist, ist die äußere Oberfläche des Körpers 1 Grundlage für die Außenform des Gehäuses, während die innere Oberfläche des Körpers 1 die Innenform des Gehäuses festlegt. Wenn das Gehäuse 2 nicht mit gleichmäßiger Wandstärke um den Körper 1 herumgegossen wird, bildet die äußere Oberfläche des Außengehäuses die Außenform des Gehäuses unabhängig von der äußeren Oberfläche des Körpers 1.

TJm das Gehäuse mit anderen Elementen des Gasturbinentriebwerkes verbinden zu können, ist das Außengehäuse 2 mit Flanschen 8 und 9 ^arL den Enden des Gehäuses ausgebildet. Der Flansch 8 kann dazu verwendet werden, ein rohrförmiges Element 10 zu haltern, das in Fig. 3 dargestellt ist. Der Flansch 8 ist dabei so angeordnet,und ausgebildet, daß er an den Flansch 12 an dem rohrförmigen Element 10 angeflanscht werden kann. Der Flansch 9 kann die Verbindung zu einem anderen Gehäuseteil (nicht dargestellt) ähnlicher Konstruktion für ein anderes Hauptelement des Triebwerkes bilden, beispielsweise eines Gehäuses für eine weitere Turbine oder einen Verdichter.

Das rohrförmige Element 10 bildet einen Ein- oder Auslaßkanal 13, mit dem Gase von einer Leistungsturbine oder einem Kompressor des Triebwerkes weggeleitet werden können oder zu der Turbine bzw. dem Verdichter hingeführt werden. Das Element 10 kann in gleicher Weise wie das Gehäuse nach Fig. 1 hergestellt werden und zwar mit einem Körper 1' und einem äußeren Schutzgehäuse 2". Das rohrförmige Element 10 kann weiter so ausgebildet sein, daß es ein Lager 14 für eine Turbinen— oder Verdichterwelle (nicht dargestellt) des Triebwerkes aufnehmen kann.

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Obwohl das erfindungsgemäße Gehäuse als Gehäuse für ein Gasturbinentriebwerk beschrieben ist, kann es selbstver-

ständlich in Jeder anderen Art von Triebwerk verwebet werden, wo gefordert wird, ein äußeres Gehäuse gegen heiße Gase zu isolieren.

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Claims

Patentansprüche ;

η. Verfahren zur Herstellung eines Triebwerksgehäuses, ^--^dadurch gekennzeichnet, daß aus einem keramischen oder keramikähnlichen Material ein Körper vorgeformt wird, der wenigstens die Innenform des Gehäuses bestimmt, daß die äußere Oberfläche des Körpers als Form beim Gießen eines gießbaren Materials um die äußere Oberfläche des Körpers herum verwendet wird, durch das ein äußeres Schutzgehäuse gebildet wird, und daß das äußere Schutzgehäuse nach dem Gießen zum Aushärten gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) eine Mehrzahl vorgeformter Sektionen (3) aufweist, die Kante an Kante zusammengesetzt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Kanten der zusammengesetzten, vorgeformten Sektionen (3) ein geodätisches Muster bilden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche
des Körpers (1) mit-mechanischen Verklammerungsmitteln (7) ausgebildet wird, durch die das äußere
Schutzgehäuse (2) mit dem Körper verklammert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Körper (1) mit Hilfe von eingegossenen Verstärkungsmitteln (6) verstärkt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) aus einem keramischen Material vom Kaolintyp vorgeformt wird.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) aus Siliziumnitrid vorgeformt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Schutzgehäuse (2) aus einer Leichtmetallegierung gegossen wird.

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