DE2736074A1

DE2736074A1 - Ansaugsystem fuer den verdichter einer gasturbine

Info

Publication number: DE2736074A1
Application number: DE19772736074
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Goebel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1979-02-15
Also published as: US4255082A; EP0000754B1; EP0000754A1; DE2860416D1

Description

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Ansaugsystem für den Verdichter einer Gasturbine

Sie Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für den neben einer Nutzleistungemaschine auf gleicher Welle angeordneten Verdichter einer Gasturbine mit Ansaugkanälen, die seitlich neben der Nutzleistungsmaschine parallel zur Welle verlaufen und die über einen mit einem inneren und äußeren Kegelmantel versehenen, zur Welle hinführenden Übergangsteil mit einer im Querschnitt hohlzylindrischen, axialen Einlaßöffnung de« Verdichters verbunden sind.

Eine derartige Anordnung ist in dem deutschen Gebrauchsmuster 7 417 306 beschrieben. Hier ist als Nutzleistungsmaschine ein Generator vorgesehen, der von einem hohlzylindrischen Ringraum umgeben ist. Senkrecht von oben strömt die Ansaugluft über Schalldämpfer und Filter in diesen Hohlraum hinein, wo sie um 90° in Richtung der Turbinenachse umgelenkt und dem Ansaugquerschnitt des Verdichters über ein hohlkegelförmiges Übergangsteil zugeführt wird. Neben der notwendigen Umlenkung der Gase im Ansaugkanal um 90° ist bei dieser bekannten Lösung eine Strömungsbehinderung im Kanalteil unterhalb des Generatorfundamentes durch die dort notwendigen verdichterseitig gelegenen Fundamentstützen nicht zu vermeiden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ansaugsystem anzugeben, das Instabilitäten in der Luftströmung, wie sie vor

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durch

allem durch Umlenkungen und durch unstetige Querschnittsveränderungen insbesondere bei großen Massenströmen vorkommen, weitgehend vermeidet, ohne daß es notwendig wird, die Nutzleistungsmaschine an das abgaseeitige Ende der Turbine anzuordnen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nur seitlich neben der Nutzleistungemaschine zwei voneinander getrennte Ansaugkanäle vorhanden sind, daß sich zwischen dem inneren Kegelmantel und dem äußeren Kegelmantel des Übergangsteils in Strömungsrichtung aufeinander zulaufende Leitbleche mit senkrechter Blechebene befinden, die sich vor der Einlaßöffnung des Verdichters berühren und dort enden, und daß der Querschnitt jedes Ansaugkanals mindestens an der dem Übergangsteil zugewandten Seite an den durch den inneren und äußeren Kegelmantel und das senkrechte Leitblech begrenzten Eingangsquerschnitt des Übergangsteils angepaßt ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in Figur 1 schematisch im Grundriß dargestellt.

Figur 2 zeigt den Strömungsquerschnitt der Ansaugkanäle nach Figur 1. In den Figuren 3 bis 5 ist «in Übergangsteil in drei Ansichten und in den Figuren 6 bis 9 ein Überleitkanalteil zur Anpassung der Querschnitte der Ansaugkanäle an den Eingangsquerschnitt des ÜbergangsteiIs dargestellt. Hierbei zeigen die Figuren 6 und 7 zwei zueinander senkrechte Ansichten des Überleitkanalteils und die Figuren 8 und 9 Ansichten entsprechend der Pfeile VIII und IX.

In Figur 1 ist eine Nutzleistungsmaschine und der Verdichter 6 einer im einseinen nicht dargestellten Gras turbine gemeinsam auf einer Welle nebeneinander angeordnet. Die We11enachse ist mit 1b bezeichnet. In Höhe und zu beiden Seiten der Wellenachse 1b befinden sich zwei Ansaugkanäle 1 mit rechteckigem Querschnitt 1a. Die Ansaugkanäle 1 laufen dabei parallel zur

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Wellenachee 1b. Sie können an ihrem unteren Ende beispielsweise ■it dem Auegang eines nicht dargestellten Schalldämpfers sowie eines Luftfilters verbunden sein. An die oberen Enden der Ansaugkanale 1 grenzt ein Überleitkanalteil 2 an, das den Querschnitt der beiden Ansaugkanäle an den Eingang eines Übergangsteils 3 anpaßt. Bas Übergangsteil 3 hat einen hohlzylindrischen Ausgangsquerschnitt und ist unmittelbar auf die Ansaugöffnung des Verdichters 6 aufgesetzt.

In dem Übergangstell 3 werden die Halbströme des Gases aus den

Ansaugkanälen 1 zusammengeführt, ohne daß unstetige Querschnittsveränderungen auftreten. Dieser Übergangsteil ist in den Figuren 3, 4 und 5 im einzelnen dargestellt. Er setzt sich aus drei Bauteilen zusammen:

Dem inneren Kegelmantel 7, durch welchen die Welle mit der Wellenachee 1b zur Verbindung der Nutzleistungsmaschine 4 mit dem Verdichter 6 geführt ist;

dem äußeren Kegelmantel 8 mit einem Neigungswinkel gegen die Turboachse von weniger als 30° und

den beide Kegelmäntel 7, 8 in der Vertikalebene verbindenden Leitblechen 5» deren Eintrittskanten 15 in Figur 4 sichtbar sind.

Die Kegelmäntel 7 und 8 schließen einen hohlkegelförmigen Querschnitt ein, der durch die Leitbleche 5 in zwei Kanalhälften 25 mit den in Figur 4 gezeigten Querechnittskonturen aufgeteilt ist. Die Querschnittskonturen bestehen aus den Eintrittskanten 15 der senkrechten Leitbleche 5· dem Teilkreis 17 des inneren Kegelmantels 7 und dem Teilkreis 16 des äußeren Kegelmantels 8.

Die Leitbleche 5 sind lediglich eindimensional gekrümmt. Die Krümmung der Leitbleche 5 ist so gewählt, daß die Querschnitte

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der Kanalhälften 25 beginnend vom Eintrittsquerschnitt 9 des Übergangsteils 3 sich in Richtung zum Auetrittequerschnitt stetig verkleinern. Hierdurch erfährt der Massenstrom des strömenden Gases eine zumindest konstante, vorzugsweise aber zunehmende Beschleunigung, ohne daß eine sprunghafte Geschwindigkeitsänderung auftritt.

Zur Anpassung der Querschnitte der Ansaugkanäle 1 an den Eintrittsquerschnitt 9 des Übergangsteils 3 ist zwischen den Ansaugkanälen 1 und dem Übergangsteil 3 ein Überleitkanalteil 2 angeordnet, das in Figur 6 im Aufriß und in Figur 7 im Grundriß dargestellt ist.

Figur 6 zeigt die Form des Austrittsquerschnitts 10 des überleitkanalteils 2, der an den Eintrittsquerschnitt 9 des Übergangsteils 3 anschließt. Die Größe der Querschnitte ist so gewählt, daß der Querschnitt 1a beider Ansaugkanäle 1 gleich groß oder größer ist als die Austrittsquerschnitte 10 des Überleitkanalteils 2. Hierdurch wird auch im Bereich des Überleitkanalteils eine sprunghafte Verzögerung der Geschwindigkeit des Massenstromee vermieden. Der Austrittsquerschnitt 10 des Überlei tkanalteils 2 wird von den Umrißkonturen 18, 19, 20, 21 und 22 gebildet.

Diese Umrißkonturen sind mit dem Querschnitt 1a der Ansaugkanäle 1 durch ebene Dreieckflächen 11, 12, 13 und 14 verbunden. Die Dreieckfläche 12 schließt an die Kanaldecke und Kanalunterseite des Aiisaugkanals 1 an. Die Dreieckfläche 11 (Figur 8) schließt oben und unten an die angewinkelte Außenkanalwand 23 an und durch die Dreieckflächen 13 und 14 wird die ebenfalls angewinkelte Innenkanalwand 24 (Figur 7 und 9) in die Umrißkonturen 19 und 22 des Austrittequerschnittes 10 überführt.

Durch die geschilderte Ausbildung des Ansaugsysteme werden damit unstetige Geschwindigkeitsänderungen und rechtwinkelige Umlenkungen der strömenden Luft vermieden. Man erhält dadurch ein

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besonders gleichmäßiges Potentfalfeld as Eintritt des Verdichters 6, so daß ohne weiteres Verdichter mit transsonischen Beschaufelungen zur Anwendung kommen können, die in besonderem
Maße empfindlich gegen eine unregelmäßige Geschwindigkeitsverteilung des Gases vor Eintritt in die erste Verdichterstufe sind.

A Patentansprüche
9 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Ansaugsystem für den neben einer Nutzleistungsmaschine auf gleicher Welle angeordneten Verdichter einer Grasturbine mit Ansaugkanälen, die seitlich neben der Nutzleistungsmaschine parallel zur Welle verlaufen und die über einen mit einem inneren und äußeren Kegelmantel versehenen, zur Welle hinführenden Übergangsteil mit einer im Querschnitt hohlzylindrischen, axialen Einlaßöffnung des Verdichters verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß nur seitlich neben der Nutzleistungsmaschine (4) zwei voneinander getrennte Aneaugkanäle

(1) vorhanden sind, daß sich zwischen dem inneren Kegelmantel (7) und dem äußeren Kegelmantel (8) des Übergangsteils (3) in Strömungsrichtung aufeinander zulaufende Leitbleche (5) mit senkrechter Blechebene befinden, die sich vor der Einlaßöffnung des Verdichters (6) berühren und dort enden, und daß der Querschnitt jedes Ansaugkanals (1) mindestens an der dem Übergangsteil (3) zugewandten Seite an den durch den inneren und äußeren Kegelmantel (7,8) und das senkrechte Leitblech (5) begrenzten Eingangsquerschnitt (9) des Übergangsteils (3) angepaßt ist.
2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugkanäle (1) jeweils einen rechteckigen Querschnitt (1a) besitzen und daß ein Überleitkanalteil (2) zur Anpassung des Querschnittes zwischen den Ansaugkanälen (1) und dem Übergangskanalteil (3) vorgesehen ist.

3· Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (5) so gekrümmt sind, daß im Bereich des Übergangsteils ein sich stetig vermindernder Querschnitt in Strömungsrichtung vorhanden ist.

4· Ansaugsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überleitkanalteil (2) aus Blechen zusammengeschweißt ist, die jeweils ebene Dreieckfläohen aufweisen.

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