DE2401437A1

DE2401437A1 - Stroemungsteilerhalterung fuer reversierende turbine

Info

Publication number: DE2401437A1
Application number: DE2401437A
Authority: DE
Inventors: Miles Francis Bintz; Raymond Louis Dehmer
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-01-15
Filing date: 1974-01-12
Publication date: 1974-07-18
Also published as: US3802797A; DK136874B; CA995138A; SE382093B; JPS49103008A; FR2214043A1; FR2214043B1; GB1454861A; DK136874C; NL7400285A; IT1002489B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialströmungs-Gasturbine mit zwei Wellen, wobei die Lastwelle der Turbine reversibel ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Struktur zur Halterung einer Teilerwand am Einlass der Turbine _} wobei die Teilerwand die Punktion der Kanalisierung der antreibenden Strömungsmittelströmung entsprechend der gewünschten Betriebsart der Turbine hat·.

Es ist in einigen Fällen wünschenswert, eine elastische Strömungsmittel turbine mit zusätzlichen Mitteln zu versehen, um die Dreh-

409829/08 5 7

2A0M37

richtung der Ausgangswelle zu reversieren, wie beispielsweise bei AntrJebseinheiten der Schiffahrt, bei denen ein Rückwärtsbetrieb notwendig ist. Auch wenn Gasturbinen bei einigen wenigen Schiffahrts-Antriebssystemen bereits verwendet worden sind, so bestand eines der Hauptprobleme darin, dass für einen geeigneten und ökonomischen Rückwärtsbetrieb gesorgt ist.

Eines der Probleme, die bei einer reversierenden Gasturbine auftreten, liegt in der Einlassstruktur, wo ein antreibendes Strömungsmittel auf diejenige Reihe getrennt einstellbarer Statorblätter gerichtet ist, die die antreibende Strömungsmittelströmung auf eine entsprechende Reihe von Rotorblättern.richten. In der US-PS 3 286 983 ist eine Teilerwand beschrieben, die sich von einer der zwei Reihen getrennt einstellbarer Statorblätter benachbarten-Position in Richtung auf die Einlassöffnung erstrekt. Eine derartige Teilerwand richtet eine ankommende .antreibende Strömungsmittelströmung auf die offene Reihe der Statorblätter, während die geschlossene Statorblätterreihe einen Rückdruck auf der anderen Seite der Teilerwand entwickelt. Die aus der vorgenannten US-PS 3 286 983 bekannte Anordnung zeigt eine Teilerplatte, die durch Streben gehaltert ist, die znrischen den äusseren und inneren Verkleidungen des Einlasskanales verlaufen. Die Teilerwand ist jedoch einer beträchtlichen dynamischen Belastung während des Betriebes der Turbine ausgesetzt und eine alleinige Anbringung einer derartigen Teilerwand an der äusseren Wand der vorgenannten Strebe hat sich als nicht ausreichend erwiesen.

Die vorliegende Erfindung ist aif die Verwendung einer getrennten Flügelverkleidung gerichtet, die über dem inneren radialen Abschnitt von jeder bestehenden Strebe oder eines entsprechenden Halterungsstiftes angeordnet ist. Die Flügelverkleidung weist eine neuartige Verriegelungseinrichtung zur Anbringung an der inneren Verkleidung des Einlasskanales auf, während gleichzeitig eine neuartige Halterungseinrichtung am äusseren radialen Abschnitt jeder Strebe vorgesehen ist, um für eine Verbindung mit

409829/085 7

2Ä0U37

einer Teilerplatte zu sorgen.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin, eine verbesserte Struktur für eine reversierende Gasturbine zu schaffen, die eine verbesserte Halterung für eine Teilerplatte aufweist.

Diese Aufgabe wird, kurz gesagt, durch eine hohle Flügelverkleidung gelöst, die über einem Halterungsstift oder eine Strebe in einem Einlasskanal der Gasturbine angeordnet ist-, wobei der Halterungsstift zwischen der inneren Verkleidung und der Teilerplatte verbunden ist. Die Flügelverkleidung weist Verbindungsmittel zur geeigneten Verbindung der Teilerwand und einer Verriegelungseinrichtung auf, um für eine feste Anbringung der Flügelverkleidung an der Innenverkleidung des Einlasskanales zu sorgen.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur 1 ist ein Längsschnitt des Einlasskanales der Turbine.

Figur 2 ist eine Seitenschnittansicht der Flüge!verkleidung in einer zusammengebauten Stellung.

Figur 3 ist eine axiale Schnittansicht der Flügelverkleidung in einer zusammengebauten Position.

Figur it ist eine Ansicht von oben auf die Flügelverkleidung in ihrer zusammengebauten Stellung.

Figur 5 ist eine Zusammenstellungszeichnung für die Flügelverkleidung.

uln Figur 1 umgrenzen eine aus sere Verkleidung 10 und eine innere Verkleidung 12 einen Einlasskanal für eine antreibende Strömungs-

4 0-9 829/0857

2A0H37

mittelströmung in einer Gasturbine. Eine erste Reihe einstellbarer· Statorblätter 14 ist so orientiert, dass sie die Strömungsmittelströmung gegen eine erste Reihe aus Rotorblättern 16 während eines normalen ersten oder Vorwärts-Betriebes der Gasturbine richten. Eine zweite Reihe einstellbarer Statorblätter 18 ist von den Statorblättern 14 durch eine kugelförmige, auf dem Umfang verlaufende Trennwand 20 getrennt. Die Statorblätter 18 sind so orientiert, dass sie die antreibende Strömungsmittelströmung gegen eine zweite Reihe aus Rotorblättern 22 in einem zweiten oder Rückwärts-Betrieb richten.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine neuartige und verbesserte Struktur'für die Teilerwand 24 und die Stützverkleidungen 26 dafür gerichtet. Die Teilerwand 24 befindet sich in einem geläppten Anschlag mit der Abtrennung 20 und wird in dem Einlasskanal durch zahlreiche Plugelverkleidungen 26 getragen. Ein Halterungszapfen 28 führt von einer äusseren Ummantelung 11 der Turbine durch die äussere Verkleidung 10 des Einlasskanales, konzentrisch durch die Flügelverkleidung 26, durch die Innenverkleidung 12 des Einlasskanales hindurch und in eine Zwischenwand 30 der Turbine. Die Halterungszapfen 28 sind an sich bekannt.

In Fig. 2 ist die Flügelverkleidung 26 im Schnitt in einer Seitenansicht gezeigt. Der Halterungszapfen 28 weist einen nach innen stufenförmig abgesetzten Abschnitt 28a zur Aufnahme der Flügelverkleidung 26 auf. Ein unterer Abschnitt 28b des Halterungszapfens 28 ist ein engerer zylinderförmiger Abschnitt, der durch konzentrische öffnungen 31 und 32 hindurchführt, die durch die Innenverkleidung 12 bzw. die Flügelverkleidung 26 gebildet werden. Der Abschnitt 28b des Halterungszapfens 28 greift in einen passenden Hohlraum 29 in der Zwischenwand 30 der Turbine ein. Der-Halterungszapfen 28 dient deshalb zur übertragung von Moment- und Scherkräften_zwischen der Zwischenwand 30 und der äusseren Ummantelung 11 der Turbine. Wie in Fig. 2 weiter gezeigt ist, weist die Innenverkleidung 12 radial gehaltene Haken 12a auf,

409829/0857

24ÖH37

die in damit zusammenwirkende Hohlräume 12b in der Turbinenzwischenwand 30 passen.

Figur 3 ist eine axiale Schnittansicht der Flügelverkleidung 26, des Halterungszapfens 28 und der Teilerwand 24. Zum besseren Verständnis dessen, was in Fig. 3 gezeigt ist, wird zunächst auf Fig. 4 .eingegangen, die zeigt, dass die Hauptachse der Flügelverkleidung 26 schräg'zur Längsachse der Turbine angeordnet ist, da die Richtung der antreibenden Stromungsmittelströmung an dieser axialen Stelle in der Turbine schräg zur Längsachse der Turbine verläuft. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass ein Plattformteil 26a der Flügelverkleidung 26 in Umfangsrichtung verläuft, um an benachbarten segmentierten Abschnitten der Teilerwand 24 anzugreifen. Die Teilerwand 24 weist eine Vielzahl derartiger in Umfangsrichtung segmentierter Abschnitte auf. Eine Flügelverkleidung 26, wie sie in Fig. 3 als typisch gezeigt ist,-ist zwischen den benachbarten segmentierten Abschnitten der Teilerwand 24 angeordnet und trägt diese. Rillen 32 auf dem Plattformteil 26a arbeiten mit in Umfangsrichtung verlaufenden Zungen 34 zusammen, die von den segmentierten Abschnitten der Teilerwand 24 ausgehen. Da die zusammenarbeitenden Zungen- und Rillenverbindungen sich in einer Anordnung parallel zur Achse der Turbine befinden, können die verschiedenen segmentierten Abschnitte der-Teilerwand 24 dadurch zusammengesetzt werden, dass die Zungen 34 der segmentierten Abschnitte axial in die Rillen bzw. Nuten 35 in Richtung auf die Trennwand 20 geschoben werden. Eine der entsprechenden Seiten der Plattenformteile 26a weist einen eng passenden Teilerwandstift 36 auf, und die andere Seite enthält einen Stift 38, der eine thermische Ausdehnung der Teilerwänd 24 gestattet. Wie ferner in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, ist die Zungen- und Rillenbaueinheit durch.Verwendung der Teilerwandstifte'36 und 38 in ihrer Lage gehalten. Bei der Spielraum aufweisenden Passung des Teilerwandstiftes 38 sJLnd die Plattformabschnitte 26a keinem Druck während der thermischen, in Umfangsrichtung erfolgenden Ausdehnung

409829/0857

2AÜM37 - β -

der segmentierten Abschnitte der Teilerwand 24 ausgesetzt.

Figur 3 zeigt ferner eine Verriegelungseinrichtung am inneren . radialen Teil der Flügelverkleidung 26, durch die diese an der Innenverkleidung 12 befestigt wird. Ein zylindrischer Teil 40 auf der Flügelverkleidung 26 verläuft konzentrisch durch eine Öffnung 31 hindurch, die durch die Innenverkleidung 12 gebildet wird. Der zylindrische Teil 40 weist ferner zwei im Abstand angeordnete Ansätze 42 auf, die von der Oberfläche des zylindrischen Teiles 40 ausgehen. Die Ansätze 42 greifen in Schlitze 44 ein, die auf der Unterseite der Innenverkleidung 12 angeordnet sind. Der Eingriff dazwischen hält die Flügelverkleidung 26 in einer festen radialen Anordnung. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Flügelverkleidung 26 gegenüber ihrer endgültigen Orientierung um 90 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht zusammengesetzt. Auf diese Weise fluchten die Ansätze 42 mit Einsetzlöchern 43 in der Innenverkleidung 12. Diese "Verschluss-Beschickung" der Flügelverkleidung durch die Innenverkleidung 12 hindurch sorgt dafür, dass die Ansätze 42 mit entsprechenden Schlitzen 44 fluchten. Nachdem die Flügelverkleidung 26 durch die Innenverkleidung 12 hindurch eingesetzt worden ist, wird die Flügelverkleidung 2c in ihre Endstellung gebracht, indem die Verkleidung um 90 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Bei dieser Drehung werden die Ansätze 42 notwendigerweise gedreht, um mit den entsprechenden Schlitzen 44 in Eingriff zu kommen.

Wie ferner aus den Figuren 3 und 5 ersichtlich ist, wird ein Verriegelungsstift 46 durch die Innenverkleidung 12 und eine fluchtende Aussparung in einem der Ansätze 42 eingesetzt. Wenn der Stift 46 in seiner Lage befestigt ist, ist die Flügelverkleidung 26 gegen eine Drehung gesperrt.

Schliesslich enthält die Teilerwandhalterung eine Vielzahl von Halterungsstreifen 48, wie sie in den Figuren 2, 3 und 5 gezeigt sind. Die Halterungsstreifen 48 gehen von der inneren Oberfläche

409829/0857'

der Flügelverkleidung 26 aus und stellen eine Passung mit kleinerer Toleranz in bezug auf den Halterungsstift 28 dar. Auf diese VJeise wird eine dynamische Belastung auf die Flügelverkleidung 26 in wirksamer Weise auf den Halterungsstift 28 übertragen. Weiterhin kann der Halterungsstift 28 konzentrisch in der Flügelverkleidung 26 gehalten werden, ohne dass durch maschinelle Bearbeitung eine Passung mit enger Toleranz zwischen der gesamten benachbarten Aussenfläche des Halterungsstiftes und ^r inneren Oberfläche der Flügelverkleidung 26 hergestellt werden muss.

Die Teilerwand legt alternative Kanäle bzw. Durchlässe für ein strömendes Medium fest, wobei ein-^:Operateur die antreibende Strömungsmittelst-römung selektiv auf die erste oder zweite Rotorblattreihe richten kann, um einen ersten bzw. Vorwärts-Betrieb oder einen zweiten bzw. Rückwärts-Betrie.b herbeizuführen. Wenn die Turbine im ersten oder Vorwärts-Betrieb ist_a strömt das ankommmende antreibende Strömungsmittel zwischen der oberen Oberfläche der Teilerwand 24 und der äusseren Verkleidung 10 durch die offenen Statorblätter 14 zu den Rotorblättern. In dieser Betriebsart werden die Statorblätter 18 in bekannter Weise durch Betätigungsarme 19 geschlossen gehalten. In der zweiten oder umgekehrten Betriebsart der Gasturbine sind die Statorblätter 14 in bekannter Weise angeordnet und durch Betätigungsarme 21 geschlossen gehalten, und die Statorblätter l8 sind offen. In der umgekehrten Betriebsart strömt das antreibende Strömungsmittel zwischen der unteren Oberfläche der Teilerplatte 24 und der Innenverkleidung 12 durch die offenen Statorblätter l8 zu den Rotorblättern 22.

409829/085 7

Claims

24UM37

Ansprüche

( 1.yfreilerwandhalterung für eine reversierende Turbine mit äusseren und inneren konzentrischen Verkleidungen zur Umgrenzung einer antreibenden Stromungsmittelstromung, wobei die Turbine eine Teilerwand zwischen den äusseren und inneren Verkleidungen aufweist, die für alternative Strömungspfade sorgt, um die antreibende Strömungsmittelströmung für einen Vorwärts- und einen Rückwärts-Betrieb der Turbine zu richten, gekennzeichnet durch einen Halterungszapfen (28), der radial zwischen den.äusseren und inneren Verkleidungen (10, 12) und durch die Teilerwand (24) hindurch verläuft, und eine stromlinienförmige Verkleidung (26), die über einem Teil des Haltffungszapfens (28) angeordnet ist, wobei die stromlinienförmige Verkleidung (26) Verriegelungsmittel (42, 44) an einem inneren Abschnitt aufweist, die die stromlinienförmige Verkleidung (26) in einer eingebauten Stellung auf der inneren Verkleidung (12) verriegeln, und wobei die stromlinienförmige Verkleidung einen Plattformteil (2 6a) an einem äusseren Abschnitt aufweist, der in einer zusammengebauten Stellung an der Teilerwand (24) angreift und diese trägt.
2. Teilerwandhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die stromlinienförmige Verkleidung (26) in einer Lage angebracht ist, die der Richtung der antreibenden Strömungsmittelströmung aerodynamisch entspricht, und die Teilerplatte eine Vielzahl in Umfangsrichtung segmentierter Abschnitte aufweist.
3. Teilerwandhalterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Plattformteil (26a) der stromlinienförmigen Verkleidung (26) durch Ineinandergreifen benachbarte Abschnitte (24) der in Umfangsrichtung segmentierten Abschnitte (24) verbindet.

409829/0857

2407437
4. Teilerwandhalterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Plattformteil (26a) und jeder der benachbarten, in Umfangsrichtung segmentierte Abschnitte . (24) eine zusammenarbeitende Zungen- und Rilleneinrichtung (34, 32) aufweist, die den Plattformteil (26a) und jeden der benachbarten, in Umfangsrichtung segmentiertenAbschnitte (24) verbindet.
5. Teilerwandhalterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Verriegelungsmittel einen zylindrischen Teil, der sich von der stromlinienförmigen .Verteilung (26) radial nach innen erstreckt, wenigstens einen Ansatz (42), der von der Oberfläche des zylindrischen Teiles der stromlinienförmigen Verkleidung (26) vorragt, und eine Befestigungsöffnung umfassen, die durch die Innenverkleidung (12) gebildet ist,- zur Aufnahme des zylindrischen Teiles der stromlinienförmigen Verkleidung (26) und des wenigstens einen Ansatzes (42), so dass die stromlinienförmige Verkleidung (26) in ihrer eingebauten Stellung verriegelbar ist.
6. Teilerwandhalterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Zungen- und Rilleneinrichtung (34, 32) jeweils im wesentlichen parallel zur Achse der Turbine verläuft.
7. Teilerwandhalterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzei chnet , dass Teilerwandzapfen (36) zum Eingriff und zur Befestigung der Zungen- und Rilleneinrichtungen (34, 32) vorgesehen sind.
8. Teilerwandhalterung nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet , dass ein Verriegelungsstift (46) zum. Eingriff und zur Befestigung des Ansatzes (42) und der Innenverkleidung (12) aneinander vorgesehen ist.

409829/0857

2AÜH37
9. Teilerwandhalterung nach Anspruch 5, d a d u. r c h gekennzeichnet ₃ dass zahlreiche Halterun-rsstreifen (48) vorgesehen sind, die zwischen dem Halterungsstift (28) und der stromlinienförmigen Verkleidung (26) angeordnet: sind zur Übertragung einer auf die stromlinienförmige Verkleidung (26) ausgeübten dynamischen Belastung auf den

' Kalterungsstift (28).

409829/0857