DE2616565B2 - Zentrierende Abstützung eines Stapels aus mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks - Google Patents

Zentrierende Abstützung eines Stapels aus mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks

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DE2616565B2
DE2616565B2 DE19762616565 DE2616565A DE2616565B2 DE 2616565 B2 DE2616565 B2 DE 2616565B2 DE 19762616565 DE19762616565 DE 19762616565 DE 2616565 A DE2616565 A DE 2616565A DE 2616565 B2 DE2616565 B2 DE 2616565B2
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine zentrierende Abstützung eines Stapels von mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks mittels einer auf das eine Ende des Stapels wirkenden Axialkraft gegen das metallische Turbinengehäuse am anderen Ende des Stapels, wobei die Keramikbauteile axial und in Umfangsrichtung spiellos aneinanderliegen und eines der Keramikbauteile ein in Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment aufzunehmen hat.
Eine Abstützung dieser Art ist aus der GB-PS 43 659 bekannt. Einzelne statische Bauteile der Turbine werden hierbei in einem Führungszylinder in Form eines Turbinengehäuseauges geführt und durch eine Vorspannkraft belastet !m Betrieb kann dies zu Wärmeverspannungen zwischen den Keramikbauteilen j und der Führung kommen, was zum Zerspringen der Keramikbauteile führen kann.
Eine weitere aus der US-PS 38 80 574 bekannte Zentrierabstützung eines Stapels mehrerer Keramikbauteile eines Gasturbinentriebwerks sieht zur Aufbringung der Axialkraft metallische Zuganker vor. Zuganker und zu verspannende Einzelteile bestehen aus unterschiedlichen Materialien, was zu Wärmeverspannungen und zu Beeinträchtigungen der zu verspannenden Einzelbauteile im Betrieb führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist die Ausgestaltung einer zentrierenden Abstützung des Stapels mehrerer statischer Keramikbauteile eines Gasturbinentriebwerks im Triebwerksgehäuse der eingangs genannten Art derart, daß Wärmespannuiigen weitgehend vermieden sind.
><> Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß auf den Umfang des Stapels verteilt, mehrere über die Länge des Stapels sich erstreckende Keramikbolzen angeordnet sind, die axial spiellos und unverdrehbar an beiden Enden des Stapels
2r> gelagert sind und in denen jedes der Keramikbauteile geführt ist.
Die Ken>mikbolzen sind insbesondere hohl ausgebildet.
Besonders geringe Wärmespannungen treten dann
ίο auf, wenn drei Keramikbolzen gleichmäßig auf dem Umfang des Stapels verteilt angeordnet sind.
Die Keramikbolzen können insbesondere in Umfangsrichtung des Stapels spiellos in Ausnehmungen der Keramikbauteile eingreifen.
!■> Die Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise in mit den Keramikbauieilen verbundene Sattelstücke eingearbeitet.
Die Keramikbauteile sind zweckmäßigerweise Brennkammer, Turbineneinlaßgehäuse und Leitapparat eines Gasturbinentriebwerks, wobei sich der Ring des Leitschaufelkranzes über einen den Schaufelkranz der Turbine umschließenden Ring am Turbinengehäuse abstützt.
Die Keramikbolzen sind mittels an beiden Enden
4r> eingreifender Zapfen gegenüber dem Turbinengehäuse zentriert, wobei bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Zapfen in den Keramikbolzen mit den gleichen Mitteln in Eingriff gehalten werden, mit denen die Keramikbauteile
V) gegeneinander verspannt sind. Als Verspannungsmittel sind zweckmäßigerweise federnde Druckbolzen vorgesehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben; es zeigt
v-, F i g. 1 ein erfindungsgemäß gelagertes Turbinentriebwerk im Längsschnitt, und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1.
Der Stapel aus mehreren Keramikbauteilen, der erfindungsgemäß gelagert ist, besteht aus dem Brenn-
w) kammergehäuse 1, dem Turbineneinlaßgehäuse 2 und dem Leitapparat 3. Das Brennkammergehäuse 1 kann seinerseits, wie in der Zeichnung angenommen, aus mehreren Ringen bestehen, ohne daß dies jedoch für die Erfindung von besonderer Bedeutung wäre. Wesentlich
br) ist, daß es sich um mehrere Bauteile aus Keramik handelt. Jedes dieser Keramikbauteile weist ein Sattelstück 4 auf, das eine Ausnehmung 5 besitzt, in die ein Keramikbolzen 6 hineinragt. Insgesamt sind drei
Ausnehmungen 5 und drei Keramikbolzen 6 vorgesehen, die gleichmäßig auf den Umfang des Stapels verteilt sind. Die Ausnehmungen 5 körnen auch in anderer Weise als in Sattelstücken den einzelnen Bauteilen des Stapels zugeordnet se Li; wesentlich ist, daß die Keramikbolzen 6 und die Keramikbauteile 1 bis 3 in Umfangsrichtung des Stapels spiellos miteinander in Eingriff stehen.
Der Stapel ist an einer Wand des metallischen Turbinengthäuses 7 gehalten und zwar in der Weise, daß sich der gesamte Stapel über das ringförmige Gehäuse des Leitapparats an der Gehäusewand abstützt. Das geschieht in der Weise, daß am anderen Ende des Stapels eine Abschlußwand 8 des Turbinengehäuses 7 angeordnet ist, in der unter der Wirkung von Druckfedern 9 stehende Druckbolzen 10 gelagert sind, die durch die Federn auf den Deckel 11 der Brennkammer einwirken und damit den gesamten Stapel an der Gehäusewand zur Anlage bringen. Sowohl in der Wand 8 als auch in der Turbinengehäusewand sind Führungszapfen 12 gehalten, die von beiden Seiten aus in den Hohlraum 13 der hohlen Keramikbolzen 6 eingreifen.
Auf diee Weise sind die einzelnen Bauteile des Stapels mit einer bestimmton Druckvorspannung gegeneinander und an der Turbinengehäusewand zur Anlage gebracht. Die Bauteile sind außerdem in Umfangsrich-■ > tung unverdrehbar gegeneinander gehalten. Schließlich ist das in Umfangsrichtung im Leitapparat wirkende Drehmoment nicht in der Lage, den gesamten Stapel oder das Gehäuse des Leitapparates in Umfangsrichtung zu drehen.
κι Die erfindungsgemäße Lösung hat der. Vorteil, daß nur ein geringer Wärmefluß von den Keramikbauteilen in die Befestigungsteile und in das Turbinengehäuse stattfindet, die Bauteile beim Betrieb des Triebwerks auf einer konstant höheren Temperatur gehalten werden
r> und infolgedessen die Gefahr, daß die Bauteile oder einige von ihnen wegen erhöhter Wärmespannungen zerspringen, weitestgehend ausgeschaltet ist. Außerdem kann Wärmeaustauscherluft den größten Teil der Keramikbauteile gut umspülen, so daß die Keramikbau-
j(i teile auf gleichmäßiger Temperatur gehalten werden und auch die Temperatur eine zulässige Höhe nicht überschreitet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Zentrierende Abstützung eines Stapels von mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks mittels einer auf das eine Ende des Stapels wirkenden Axialkraft gegen das metallische Turbinengehäuse am anderen Ende des Stapels, wobei die Keramikbauteile axial und in Umfangsrichtung spiellos aneinanderliegen und eines der Keramikbauteile ein in Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment aufzunehmen hat, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Umfang des Stapels (1,2,3) verteilt, mehrere über die Länge des Stapels (1, 2, 3) sich erstreckende Keramikbolzen (6) angeordnet sind, die axial spiellos und unverdrehbar an beiden Enden des Stapels (1, 2, 3) gelagert sind und in denen jedes der Keramikbauteile geführt ist.
2. Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbolzen (6) hohl sind.
3. Abstützung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Keramikbolzen
(6) gleichmäßig auf den Umfang des Stapels (1,2,3) verteilt angeordnet sind.
4. Abstützung nach Anspruch 1 oder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbolzen (6) in Umfangsrichtung des Stapels (1, 2, 3) spiellos in Ausnehmungen (5) der Keramikbauteile eingreifen.
5. Abstützung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (5) in mit den Keramikbauteilen verbundene Sattelstücke (4) eingearbeitet sind.
6. Abstützung nach Anspruch 1. oder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbauteile Brennkammergehäuse (1), Turbineneiniaßgehäuse (2) und Leitapparat (3) eines Gasturbinentriebwerks sind, wobei sich der Ring des Leitschaufelkranzes über eine den Schaufelkranz der Turbine umschließenden Ring am Turbinengehäuse (7) abstützt.
7. Abstützung nach Anspruch 1 oder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbolzen (6) mittels an beiden Enden eingreifender Zapfen (12) gegenüber dem Turbinengehäuse
(7) zentriert sind.
8. Abstützung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (12) in den Keramikbolzen (6) mit den gleichen Mitteln in Eingriff gehalten werden, mit denen die Keramikbauteile gegeneinander verspannt sind.
9. Abstützung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verspannen der Keramikbauteile federnde Druckbolzen (10) sind.
DE19762616565 1976-04-14 1976-04-14 Zentrierende Abstützung eines Stapels von mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks Expired DE2616565C3 (de)

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Publication Number Publication Date
DE2616565A1 DE2616565A1 (de) 1977-10-27
DE2616565B2 true DE2616565B2 (de) 1980-05-08
DE2616565C3 DE2616565C3 (de) 1981-01-08

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DE9203776U1 (de) * 1992-03-20 1992-05-21 Schreckling, Kurt, 5090 Leverkusen, De
EP3317584A1 (de) * 2015-06-30 2018-05-09 Siemens Energy, Inc. Hybridbauteil mit einem metallverstärkten verbundwerkstoff mit keramischer matrix
GB2598782A (en) * 2020-09-14 2022-03-16 Rolls Royce Plc Combustor arrangement

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DE2616565A1 (de) 1977-10-27
DE2616565C3 (de) 1981-01-08

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