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"Gasturbinenaggregat mit Labyrinthdichtungen" Die Erfindung betrifft
ein Gasturbinenaggregat mit Labyrinthdichtungen zwischen einem Verdichter und/oder
einer Turbine und einem zugehörigen Lagergehäuse, das mit 01 geschmierte Lager und
gegebenenfalls Zahnräder aufnimmt, und mit einer einen Ölabscheider enthaltenden
Entlüftungsleitung.
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Bei bekannten Bauarten strömen die Leckgase über das jeweilige Labyrinth
in das Lagergehäuse. Die Leckgase geraten dabei in eine innige Vermischung mit dem
dort befindlichen 01, das dort auf die Lager und Zahnräder gespritzt wird. Bevor
die Leckgase ins Freie abgefiihrt werden, muß aus ihnen das mitgenommene 01 abgeschieden
werden. Dies ist bei den bekannten Bauarten wegen der schon erwähnten innigen Vermischung
mit dem Öl nicht einfach. Es müssen große und aufwendige Ölabscheider vorgesehen
werden, die einen erheblichen Bauraum beanspruchen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vermischen von Leckgasen
und 01 weitgehend zu vermeiden. Die Erfindung besteht darin, daß zu jeder Labyrinthdichtung
vor ihrem Ende ein Entlüftungskanal geführt ist, der mit einem Gassammelraum verbunden
ist, der an die Entlüftungsleitung angeschlossen ist.
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Durch diese Ausbildung werden die Labyrinthdichtungen vor ihrem Ende
so angezapft, daß die Leckgase vorher in einen dafür vorgesehenen Raum entweichen
können. Auch wenn es sich nicht vollständig
verhindern läßt, daß
von den Leckgasen eine geringe Menge 01 mitgerissen wird, so läßt sich diese geringe
Menge relativ einfach abscheiden, so daß die Leckgase sauber in die Atmosphäre geblasen
oder vor dem Verdichter wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden können.
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Zum Abführen der Leckgase ist es vorteilhaft, wenn jede Labyrinthdichtung
vor ihrem Ende mit einer Ringkammer umgeben ist, in der der Entlüftungskanal beginnt.
Auf diese Weise läßt sich das Abführen der Leckgase wirkungsvoll durchführen.
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Bei einer zweckmäßigen A»sführungsform der Erfindung ist die Labyrinthdichtung
aus zwei beiderseits der }wendung des Entlüftungskanals angeordneten Teilen zusammengesetzt.
Bei dieser Ausfiihrungsform ist die Auslegung besonders einfach.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Entlüftungskanal
in den Gassammelraum mit einer stufenförmigen Querschnittserweiterung übergeht.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß aufgrund der plötzlichen Expansion schon
ein Abscheiden der in den Leckgasen enthaltenen festeren Bestandteile bewirkt wird,
so daß bereits der Gassanmelraum als eine Art Ölabscheider ausgenutzt werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Gassammelraum eine zu dem Ölraum des Lagergehäuses
führende Verbindung aufweist. Es wird so sichergestellt, daß sich der Gassammelraum
auf keinen Fall mit aus dem Lagergehäuse angesaugtem 01 füllt, wonach eine wirkungsvolle
Entlüftung nicht mehr gewährleistet wäre.
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Mit der Erfindung wird außerdem der Vorteil erreicht, daß nur relativ
geringfügige Änderungen an einer fertigen Konstruktion
vorgenommen
werden müssen, die die übrigen Bereiche funktionell nicht beeinflussen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch einen Teil eines Gasturbinenaggregates
in dem Bereich eines Verdichters und einer Verdichterturbine und Fig. 2 einen Teilschnitt
durch ein Gasturbinenaggregat im Bereich einer Turbine.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine gemeinsame Welle 1 für
einen Verdichter 2 und eine Verdichterturbine 3 vorgesehen. Die Welle 1 ist mit
Wälzlagern 4 und 5 in einem Lagergehäuse 6 gelagert, das mit Lagerdeckeln 7 und
8 gegenüber dem Verdichter 2 bzw. der Verdichterturbine 3 verschlossen ist.
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Die Wälzlager 4 und 5 und innerhalb des Lagergehäuses 6 befindliche
Zahnräder 9 eines Getriebes werden mit Spritzöl geschmiert, das auf die betreffenden
Teile gespritzt wird. Eine derartige Spritzölzuführung ist bei der Ausführungsform
nach Fig. 1 nur für das Wälzlager 5 dargestellt. Von einem Ölversorgungskanal 10
führt in den Bereich des Wälzlagers 5 eine Spritzölbohrung 11, die mit einer düsenförmigen
Öffnung versehen ist. 12 ist ein Ölraum im Lagergehäuse 6.
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Zwischen dem Lagergehäuse 6 und den mit Luft oder Verbrennungs gasen
beaufschlagten Bereichen des Verdichters 2 bzw. der Verdichterturbine
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sind Labyrinthdichtungen 13 und 14 angeordnet. Derartige Labyrinthdichtungen 13
und 14 lassen das Strömen von gewissen Leckgasmengen zu, die abgeführt werden müssen.
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Die gegenüber dem luft führenden Bereich des Verdichters 2 abdichtende
Labyrinthdichtung 13 wird von einem mit Labyrinthe bildenden Rippen versehenen Ring
15 gebildet, der mit der Welle 1 in einer Bohrung 16 des Lagerdeckels 7 umläuft.
Die Rippen des Ringes 15 sind vor seinem Ende um ein oder zwei Teilungen unterbrochen,
so daß eine Ringkammer 17 entsteht. In der Ringkammer 17 beginnt ein Entlüftungskanal
18, der durch den Lagerdeckel 7 hindurch zu einem Gassammelraum 19 führt. Der Entlüftungskanal
18 wird von einer in den Lagerdeckel 7 eingegossenen Aussparung und einer zu der
Bohrung 16 führenden Öffnung gebildet. Statt der Ringkammer 17 kann auch eine Ringkammer
durch eine Ringnut im Lagerdeckel 7 gebildet werden.
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Durch diese Ausbildung wird die Leckluft vor dem Ende der Labyrinthdichtung
13 abgezapft und dem Gassammelraum 19 zugeführt, so daß sie nicht in den Ölraum
12 des Lagergehäuses 6 einströmt und sich dort mit Öl mischen kann.
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In ähnlicher Weise ist auch im Bereich der Labyrinthdichtung 14 eine
Abführung für die Leckgase vorgesehen. Die Labyrinthdichtung 14 wird aus zwei Teilen
gebildet. Der erste Teil der Labyrinthdichtung 14 besteht aus einem mit ringförmigen
Rippen versehenen Ring 20, der in einer Bohrung 21 des Lagerdeckels 8 umläuft. Der
zweite Teil wird von einem Blechdeckel 22 gebildet, der an dem Lagerdeckel 8 befestigt
und mit einer Schneide dem Ring 20 gegenüberliegt. Zwischen den beiden Teilen der
Labyrinthdichtung 14 beginnt ein Entlüftungskanal 23 im Lagerdeckel 8, der über
Bohrungen mit dem Gassan-elraum 19
des Lagergehäuses 6 in Verbindung
steht. Auf diese Weise werden auch im Bereich der Labyrinthdichtung 14 die von der
Verdichterturbine 3 kommenden Leckgase abgezapft, bevor sie den Ölraum 12 des Lagergehäuses
6 erreichen können.
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Das Lagergehäuse 6 ist ein Rotationskörper, in welchem mit Hilfe eines
Bodens 24 und in Fig.1 nicht sichtbarer etwa radial gerichteter Querwände der Gassammelraum
19 abgeteilt ist. Der Gassammelraum 19 ist mit einem Ölabscheider 25 verbunden-,
über welchen die Leckgase nach außen zur Atmosphäre oder gegebenenfalls zurück vor
den Verdichter 2 geführt werden können.
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In der Praxis wird es sich nicht vermeiden lassen, daß sich die Leckgase
etwas mit Öl vermischen, das beispielsweise über die Entlüftungskanäle 18 oder 23
aus dem Ölraum 12 des Lagergehäuses 6 angesaugt wird. Da die Entlüftungskanäle 18
und 23 sich plötzlich stufenförmig in den Gassammelraum 19 erweitern, wird dieses
Ö1 zum großen Teil schon dort niedergeschlagen.
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Geringe restliche Ölmengen, die noch in den Leckgasen vorhanden sind,
werden schließlich vom Ölabscheider 25 zurückgehalten, der jedoch infolge der erfindungsgemäßen
Maßnahmen sehr klein gehalten werden kann.
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Um zu verhindern, daß mit der Zeit der Gassammelraum 19 sich mit 01
anfüllen kann, ist an dessen tiefster Stelle im Boden 24 eine Verbindungsbohrung
26 zum Ölraum 12 des Lagergehäuses 6 angebracht, durch die im Gassammelraum 19 niedergeschlagenes
01 zurücklaufen kann.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Teilschnitt ist der gasführende Bereich
an einer Turbine 38, beispielsweise einer Nutzturbine,
über eine
Labyrinthdichtung 27 von einem Ölraum 39 eines Lagergehäuses 28 abgetrennt. Im Lagergehäuse
28 ist ein Wälzlager 29 für die Turbinenwelle 30 und gegebenenfalls Getriebeteile
untergebracht. Das Wälzlager 29 wird in nicht näher dargestellter Weise mit Spritzöl
versorgt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist es in einem Lagerdeckel 31 untergebracht,
der am Lagergehäuse 28 befestigt ist.
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Die Labyrinthdichtung 27 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls
unterteilt. Der erste Teil besteht aus einem Ring 32, der mit ringförmigen Rippen
versehen ist und der in einer Bohrung 40 des Lagerdeckels 31 angeordnet ist. In
den Lagerdeckel 31 ist außerdem in eine Ringnut 41 ein Blechring 33 eingesetzt,
der mit einer Schneide dem Ring 32 gegenüberliegt, und der den zweiten Teil der
Labyrinthdichtung 27 bildet. Zwischen den beiden Teilen der Labyrinthdichtung 27
befindet sich eine Ringkammer 42, an die sich ein Entlüftungskanal 34 anschließt,
der aus eingegossenen Aussparungen und Bohrungen im Lagerdeckel 31 besteht. Der
Entlüftungskanal 34 führt zu einem Gassammelraum 35 des Lagergehäuses 28, das in
diesem Bereich beispielsweise doppelwandig gegossen ist. Um eine dichte Verbindung
zwischen dem Entlüftungskanal 34 und dem Gassammelraum 35 zu erhalten, ist zwischen
beiden ein Verbindungsstutzen 36 vorgesehen. Um auch hier ein Zurücklaufen von im
Bereich des Gassammelraums 35 sich niederschlagenden Öls zu ermöglichen, ist zwischen
dem Gassammelraum 35 und dem ölraum 39 eine Verbindungsbohrung 37 vorgesehen.