DE428461C

DE428461C - Device for balancing the thermal stresses in annular turbine housings

Info

Publication number: DE428461C
Application number: DEL59245D
Authority: DE
Original assignee: LORENZEN TURBINEN AG
Current assignee: LORENZEN TURBINEN AG
Priority date: 1924-01-12
Filing date: 1924-01-12
Publication date: 1926-05-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Ausgleich der Wärmespannungen in ringförmig ausgeführten Turbinengehäusen, insbesondere von Brennkraftturbinen. Die Erfindung betrifft im besonderen Achsialturbinen mit einer ringförmigen Treibmitteleinlaßkammer und einer ebensolchen Auslaßkammer. Der Zweck der Erfindung ist, die Baustoffspannungen, die infolge der verschiedenen TemperaturenThe invention relates to devices for balancing the thermal stresses in an annular shape executed turbine housings, in particular of internal combustion turbines. The invention relates in particular to axial turbines having an annular propellant inlet chamber and an outlet chamber of the same kind. The purpose of the invention is to reduce the building material stresses, as a result of the different temperatures

ίο auftreten, in diesen Kammern zu verhindern bzw. zu mildern. Bei Turbinen, die im bespnderen durch heiße Gase beaufschlagt werden, ist der Temperaturunterschied zwischen den der Beaufschlagungsstelle zunächst liegenden Teilen und anderen nicht durch die Wärme beeinflußten Bauteilen verhältnismäßig hoch. Die Folge davon ist, daß in den einzelnen Maschinen-. teilen Spannungen auftreten, die zu Zerstörungen führen können.ίο prevent occurrence in these chambers or to mitigate. In the case of turbines that are exposed to hot gases in the volumetric flow, is the temperature difference between the parts closest to the point of application and other components not affected by heat are relatively high. the The consequence of this is that in the individual machine. share tensions that lead to destruction being able to lead.

Dieser Nachteil soll gemäß der Erfindung dadurch behoben werden, daß die ringförmigen Treibmitteleinlaß- und -auslaßgehäuse gegliedert sind, wobei eine Abdichtung der einzelnen Gliederabschnitte nach außen erfolgt. Die kreisförmigen Stirngehäusewände sind mit radialen und ringförmigen Schlitzen versehen. Die radialen Schlitze werden durch Überdeckstreifen nach außen abgedichtet, welche nur fest an dem einen Wandabschnitt sitzen und sich daher auf der Fläche des anderen Wandabschnittes verschieben können. Auf diese Weise kann sich der Baustoff ungehindert nach allen Seiten ausdehnen. Die inneren Baustoffspannungen werden auf ein Mindestmaß herabgedrückt, und vor allen Dingen bleibt die Lagerung des Läufers unbeeinflußt.This disadvantage is to be eliminated according to the invention in that the annular Propellant inlet and outlet housing are divided, with a seal of the individual Link sections are carried out to the outside. The circular front housing walls are radial and provided annular slots. The radial slots are followed by cover strips sealed on the outside, which only sit firmly on one wall section and are therefore on the Can move the surface of the other wall section. In this way, the Expand the building material unhindered in all directions. The internal building material tensions are kept to a minimum, and above all the storage of the Runner unaffected.

Wenn die durch die Gehäuse geführten Gase einen verhältnismäßig hohen Druck relativ zur Außenatmosphäre besitzen, dann werden die entsprechenden Gehäuseteile doppelwandig ausgeführt. Der zwischen diesen Gehäuseteilen entstehende Ringraum wird mit einem gasförmigen Mittel gefüllt, welches gleichen oder annähernd gleichen Druck besitzt wie die innerhalb der inneren Gehäusewandung geführten Gase.If the gases passed through the housing have a relatively high pressure relative to the Have an outside atmosphere, then the corresponding housing parts are double-walled. The annular space created between these housing parts is filled with a gaseous Medium filled, which has the same or approximately the same pressure as the inside the inner housing wall guided gases.

Bei einer Ausführungsform, wo das Gehäuse nicht mit der Mittelnabe in Verbindung steht, findet eine Unterteilung des Gehäuses in einzelne Kreisringabschnitte statt, die durch Muffen miteinander gekuppelt werden und nach außen abgedichtet sind. Trotzdem ist eine Bewegung der Kreisringabschnitte zueinander möglich. Die Muffen werden vorzugsweise fest mit dem einen Kreisringabschnitt verbunden und lagern in oder auf dem benachbarten Kreisringabschnitt verschiebbar.In an embodiment where the housing is not connected to the center hub, there is a subdivision of the housing into individual circular ring sections by means of sleeves are coupled together and sealed to the outside. Still is a movement of the circular ring sections to each other possible. The sleeves are preferably fixed to the connected a circular ring section and store in or on the adjacent circular ring section movable.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt:The invention is illustrated in the drawings by way of example, namely showing:

Abb. ι eine Seitenansicht eines Turbinengehäuses. Fig. Ι a side view of a turbine housing.

Abb. 2 ist ein Querschnitt der Abb. 1.Fig. 2 is a cross section of Fig. 1.

Abb. 3 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Gehäuses.Figure 3 is a side view of another embodiment of the housing.

Abb. 4 ist ein Querschnitt der Abb. 3.Fig. 4 is a cross section of Fig. 3.

In den Abb. 1 und 2 ist mit 1 das ringförmige Auslaßkammergehäuse der Turbine bezeichnet. Die heißen Gase strömen durch das Einlaßk'ammergehäuse 2 und die Düsen in bekannter WeiseIn Figs. 1 and 2, 1 is the ring-shaped Designated outlet chamber housing of the turbine. The hot gases flow through the inlet chamber housing 2 and the nozzles in a known manner

gegen die Hohlschaufeln 3 des Läufers 4, der mit seiner Welle 5 in dem Lager 6 des Gehäuses läuft. Die kalte Luft wird vom Läufer 4 durch die Hohlschaufeln 3 angesaugt und in das ringrohrförmige Diffusorgehäuse 7 getrieben, welches im Verhältnis zu den Rohrgehäusen 1 und 2 eine niedrige Temperatur besitzt. Das Lager 6 ist ein weiterer Teil des Turbinengehäuses, welcher keiner Beaufschlagung durch heiße Gase unterworfen wird und kalt bleibt. Die Lagerung und Zentrierung des Auspuffrohres 1 erfolgt mittels des Flansches 8, welcher ebenfalls kalt bleibt. Würde das Auspuffrohr 1 aus einem Stück gegossen werden, dann würde eine Zersprengung desselben stattfinden, weil der kalte Flansch unverändert bleibt, während der heiße Teil des Rohrgehäuses bestrebt ist, sich am Umfang auszudehnen. Um dieses Ausdehnen im Umfang zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung das Auslaßgehäuse durch radiale Schlitze 9 unterteilt. Die Schlitzbreite ist derartig, daß die Kanten der Schlitze erst bei der höchst erreichbaren Temperatur miteinander in Berührung treten.against the hollow blades 3 of the rotor 4, which with its shaft 5 in the bearing 6 of the housing runs. The cold air is sucked in by the rotor 4 through the hollow blades 3 and into the annular tubular diffuser housing 7 driven, which in relation to the tubular housings 1 and 2 has a low temperature. The bearing 6 is another part of the turbine housing, which is not subjected to exposure to hot gases and remains cold. the Storage and centering of the exhaust pipe 1 takes place by means of the flange 8, which is also stays cold. If the exhaust pipe 1 were cast in one piece, then a Shattering of the same take place because the cold flange remains unchanged during the hot part of the tubular housing tends to expand at the circumference. About this stretching To enable the scope, according to the invention, the outlet housing by radial Slots 9 divided. The slot width is such that the edges of the slots only when come into contact with each other.

Außerdem treten an der Stelle, wo der Flansch 8 am Auslaßgehäuse 1 ansetzt, Scherspannungen auf. Diese Scherspannungen werden dadurch vermieden, daß kreisförmige Schlitze 10 vorgesehen sind. Die Schlitze 10 sind naturgemäß so angeordnet, daß der Zusammenhang zwischen dem Flansch und dem Auspuffrohrgehäuse nicht aufgehoben wird, d. h. es bleiben schmale Stege ir stehen, wie es in der Abb. 1 dargestellt ist. Um ein Austreten der Gase durch die Schlitze 9 zu vermeiden, werden diese von Baustoffstreifen 12 abgedeckt, welche fest nur mit einem Wandsegment des Gehäuses verbunden sind, wie es in der Abb. 1 veranschaulicht ist.In addition, shear stresses occur at the point where the flange 8 attaches to the outlet housing 1 on. These shear stresses are avoided in that circular slots 10 are provided. The slots 10 are naturally arranged so that the connection is not canceled between the flange and the exhaust pipe housing, d. H. it stays narrow webs stand ir, as shown in Fig. 1. To prevent the gases from escaping To avoid through the slots 9, these are covered by building material strips 12, which firmly are only connected to a wall segment of the housing, as illustrated in Fig. 1 is.

Wenn der Gasdruck innerhalb des Rohrgehäuses ein gewisses Höchstmaß überschreitet, genügen die Abdeckstreifen 12 allein nicht zum Dichthalten der Schlitze, sondern es wird gemäß der Erfindung ein weiterer Gehäuseteil oder ein anderes Ringrohr 13 über das Gehäuse 1 gestülpt. Durch den entstehenden Ringzwischenraum wird ein Mittel von demselben oder annähernd demselben Druck geleitet, wie ihn die innerhalb des Auspuffrohres geführten Gase besitzen. Zu diesem Zwecke kann beispielsweise eine Abzweigleitung 14 vom Luftrohrgehäuse 7 aus in den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Gehäuse 13 geführt werden, wo die kalte oder vorgewärmte Luft in den Zwischenraum strömt, wobei der Druck dieser Luft durch ein eingebautes Ventil 15 geregelt werden kann, um ein Austreten der Gase durch die Schlitze des inneren Rohrgehäuses zu vermeiden. Der Gehäuseteil 13 ist in der Abb. 1 weggenommen, um die Schlitze zu veranschauliehen. If the gas pressure inside the pipe housing exceeds a certain maximum, the cover strips 12 alone do not suffice to keep the slots tight, but rather it will According to the invention, a further housing part or another ring tube 13 over the housing 1 put inside. The resulting annular space has a means of the same or approximately the same pressure as the gases carried inside the exhaust pipe own. For this purpose, for example, a branch line 14 from the air tube housing 7 out into the space between the housing 1 and the housing 13 where the cold or preheated air flows into the space, with the pressure this air can be regulated by a built-in valve 15 to prevent the gases from escaping through the slots in the inner tubular housing. The housing part 13 is shown in Fig. 1 taken away to illustrate the slots.

Die beschriebene Anordnung mit radial und kreisringförmig verlaufenden Schlitzen ist nur bei Gehäuseteilen möglich, die eine Verbindung mit einem mittleren Lager besitzen. Wenn jedoch beispielsweise das Einlaßgehäuse 2 keine Verbindung mit dem Lager aufweist, wie es aus der Abb. 2 ersichtlich ist, dann wird dieses Rohr in der in den Abb. 3 und 4 dargestellten Weise unterteilt. Das Rohr besteht aus einzelnen Kreisringabschnitten 16 und 17, die muffenartig miteinander verbunden sind, indem beispielsweise eine Muffe 18 in die Mündung des Rohrabschnittes 17 eingeschweißt ist und diese Muffe verschiebbar gleichzeitig abdichtend, in der Mündung des Rohres 16 geführt wird. Auf diese Weise ist eine Verschiebung der einzelnen Kreisringabschnitte des Rohres infolge der Ausdehnungen durch die Wärme möglich.The arrangement described with radially and circularly extending slots is only possible for housing parts that are connected to a central bearing. But when for example the inlet housing 2 has no connection with the bearing as it does As can be seen from Fig. 2, this pipe is then shown in Figs Way divided. The pipe consists of individual circular ring sections 16 and 17, the sleeve-like are interconnected by, for example, a sleeve 18 in the mouth of the Pipe section 17 is welded and this sleeve is displaceable at the same time sealing, in the mouth of the tube 16 is performed. In this way there is a shift in the individual Circular ring sections of the pipe possible as a result of the expansion caused by the heat.

Claims

Patent-to sayings:

1. Device for balancing the thermal stresses in turbine housings of annular design, in particular of internal combustion turbines, characterized in that the annular propellant inlet and outlet housings are structured and the individual link sections are sealed to the outside.

2. Device according to claim 1, characterized in that the circular end housing walls are provided with radial (9) and annular (10) slots and the radial slots are sealed to the outside by covering strips (12), which are only firmly connected to one wall section.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the outlet housing parts (1, 13) are double-walled and through the resulting Space a gaseous agent is conducted, which the same or approximately the same Pressure like the gases carried inside the inner housing wall (1).

4. Device according to claim 1 to 3 when using a housing without a connection with a bearing, characterized in that the housing is divided into individual circular ring sections (16, 17), which, coupled to one another by sleeves (18), according to are sealed on the outside and are moveable to one another, the sleeves (18) being fixed with one housing section (17) are connected and in the other section (16) can move.

1 sheet of drawings.