DE846184C

DE846184C - Mehrteiliges Zwischenstueck fuer gasturbinengetriebene Geblaese

Info

Publication number: DE846184C
Application number: DEP30179A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1946-05-07
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-08-11
Also published as: FR946292A; US2486731A; CH269300A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. AUGUST 1952

p 301791a I 46 f D

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf gasturbinengetriebene Gebläse. Sie besteht darin, da 15 die zwischen Turbine und Gebläse liegenden Zwischenstücke durch mindestens eine durch die Turbinengebläseachse gehende Ebene in mindestens zwei Teile getrennt hergestellt sind. Dabei erfolgt die Verbindung dieser trennbaren Zwischenstücke durch mindestens zwei senkrecht zu der Trennungsebene angeordnete Hauptverbindungsteile, wie Schrauben usw., die derart durch die Zwischenstücke hindurchgehen und so in diesen liegen, daß diese Verbindungsteile vor der Einwirkung des Druckmittels der Turbine geschützt sind. Die Ausbildung kann auch so getroffen sein, daß diese Verbindungsteile ganz von außerhalb her, ohne

•5 Wegnahme der eigentlichen Turbinen- und Gebläsegehäuseteile, eingesetzt oder gelöst werden können.

Bei nur zwei Verbindungsteilen können diese annähernd durch den Schwerpunkt der beiden beidseitig der Turbinenachse liegenden Trennflächen hindurchgehen. Bei Gebläsen mit verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Diffusoren können die Verbindungsteile in die Einbuchtungen zwischen den einzelnen Diffusoren verlegt sein, um damit eine geringere Breite der Zwischenstücke zu erzielen. Die Zwischenstücke können ferner so ausgebildet sein, daß sie ohne Weg- as nähme des Gebläse- und/oder des Turbinengehäuses und/oder ihrer Zu- und Ableitungen von ihren Befestigungsorten auseinandergenommen werden können, um zu den Rotoren des Gasturbogebläses Zutritt zu erhalten.

Die Ausbildung kann ferner so getroffen sein, daß zum präzisen Ein- und Ausfahren der einzelnen

Zwischenstücke zwischen dem Turbinen- und dem Gebläsegehäuse aufeinanderpassende Führungsteile in den zusammenzubauenden Maschinenbestandteilen angeordnet sind.

Die gegen die heiße Turbine hin liegende Wand der Zwischenstücke kann aus anderem, z. B. besser ' hitzebeständigem Material ausgeführt sein als der gegen das kalte Gebläse hin liegende Teil.

Die Erfindung kann des weiteren darin bestehen ίο daß den Zwischenstücken eine zur wirksamen Abkühlung durch Kühlmittel, wie Wasser, Luft usw., geeignete Form gegeben wird. Es ist hierbei Sorge zu tragen, daß die gegen das Gebläse hin liegenden Teile der Zwischenstücke möglichst kühl bleiben und durch die heißen Gase der Turbine möglichst wenig geheizt werden, was z. B. durch geeignete Anordnung von Kühlrippen vor und an diesen Stellen erreicht werden kann. Die Hauptverbindungsteile können auch zur Zu- und/oder Abfuhr des Kühlmittels ausgebildet sein, so Die Zwischenstücke können zur Aufnahme eines Isolationsmaterials ausgebildet sein. In diesem Fall sollen die ihre beiden seitlichen Seitenwände verbindenden Teile, namentlich wenn sie aus Metall sind, nur einen minimalen Durchgangsquerschnitt zwecks Vermin- »5 derung der Überleitung der Wärme von der Gasturbinen- auf die Gebläseseite aufweisen. Diese Teile können auch aus schlecht wärmeleitenden Stoffen sein. Außer den Hauptverbindungsteilen, welche die Zwischenstücke zusammenhalten, können noch am äußeren Umfang der Zwischenstücke bzw. des Turbinen- und/oder Gebläsegehäuses zusätzliche Verbindungen angeordnet sein, mit welchen das Gebläsegehäuse mit den trennbaren Zwischenstücken und/oder dem Turbinengehäuse axial zusammengehalten werden kann. Diese Verbindungen können derart wegnehmbar bzw. ausklappbar angeordnet sein, daß man bei montiertem Turbinen- und/oder Gebläsegehäuse mit den trennbaren Zwischenstücken gleichwohl ein- oder ausfahren kann.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in zwölf Figuren durch verschiedene Ausführungsbeispiele von gasturbinengetriebenen Gebläsen dargestellt.

Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Zahlen bezeichnet.

Fig. ι und 2 zeigen eine Ausführungsform in Axialschnitt und Ansicht bei einer axial beaufschlagten Turbine;

Fig. 3 zeigt einen Radialschnitt durch eine andere Form der Ausführung und

Fig. 4 eine Draufsicht auf das untere Zwischenstück ;

Fig. 5 und 6 zeigen einen Axialschnitt und eine Ansicht des Erfindungsgegenstandes bei einer radial von außen beaufschlagten Turbine;

Fig. 7 und 8 zeigen einige Ausführungsdetails des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 5 und 6;

Fig. 9 und 10 zeigen die Verwendung des Erfindungsgegenstandes bei einer axialen Turbine und einer anderen Gebläseausführung, ebenfalls im Axialschnitt und in einer Ansicht;

Fig. 11 und 12 zeigen Details, wie das Turbinenbzw. Gebläsegehäuse mit dem Erfindungsgegenstand entsprechend Fig. 9 und 10 verbunden werden kann.

In den Fig. 1 und 2 sind 1 und 2 die zwei Hälften des zweiteiligen Zwischenstückes. Diese Zwischenstücke ι und 2 sind zwischen das Gasturbinengehäuse 3 und das Gebläsegehäuse 4 eingebaut. Sie sind erfindungsgemäß durch die Trennfläche 5 getrennt, welche durch die Turbinenachse 6 geht. 7 ist das Turbinenrad einer beispielsweise einstufigen Axialturbine und 8 das Gebläserad eines beispielsweise ebenfalls einstufigen Zentrifugalgebläses.

Die Verbindung der beiden Zwischenstücke 1 und 2 geschieht erfindungsgemäß durch Verbindungen (Schraubenbolzen) 9 und 10, welche im Zwischenstück 2 befestigt sind, durch das Innere des Zwischenstückes ι nach außen hindurchgehen und dort durch die Muttern 11 bzw. 12 verschraubt und gesichert sind. Der Ort dieser Verbindungen 9 und 10 ist derart innerhalb der Zwischenstücke 1 und 2 gewählt, daß diese ungefähr beidseits der Turbinenachse im Schwerpunkt der Trennfläche 5 angeordnet sind, so daß durch die Zwischenstücke 1 und 2 auf die Trennfläche 5 ein annähernd gleichmäßiger Dichtungsdruck ausgeübt wird. Zur Verbindung mit den Gehäusen 3 und 4 sind noch axiale Schraubenverbindungen 13 vorgesehen. Statt solcher Schrauben können auch, wie in Fig. 1 ebenfalls dargestellt, im Turbinengehäuse 3 befestigte, ausklappbare Schrauben 14 angeordnet sein.

Die dargestellten Zwischenstücke sind mit Hohlräumen 15 und 16 für ein Kühlmittel ausgestattet. Der Kühlmittelzutritt erfolgt bei 17 in den Hohlraum 15. Das Kühlmittel tritt durch die gegen außen abgedichteten Stellen 18 und 19 in den oberen Hohlraum 16 über. Sein Austritt erfolgt bei 20.

In Fig. 3 und 4 sind die Verbindungsschrauben 9 und 10 in bezug auf die Trennfläche 5 versetzt angeordnet. Sie liegen je zwischen zwei Diffusoren 21, 22 bzw. 23, 24 eines mit wenigen Diffusoren ausgerüsteten Gebläses. Dadurch fällt, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Breite der Zwischenstücke kleiner aus.

In den Fig. 5 und 6 wird die Anwendung des Erfindungsgegenstandes bei einem radial von außen beaufschlagten Turbinenlaufrad 7 mit drei Gaseintritten gezeigt. Die trennbaren Zwischenstücke 1 und 2 werden durch die Verbindungsschrauben 9 und 10 usammengehalten. Durch Führungsstifte 25 und 26 werden die Zwischenstücke 1 und 2 beim Montieren gegeneinandergeführt und richtig aufeinandergepaßt. Die äußeren Flansche 27 und 28 der Zwischenstücke 1 und 2 sind so ausgebildet, daß sie das Turbinengehäuse 3 und das Gebläsegehäuse 4 übergreifen, so daß alle Stücke 1, 2, 3 und 4 zueinander zentriert sind. Die Zwischenstücke können deshalb, nach Lösen ihrer Verbindungen mit dem Turbinen- und dem Gebläsegehäuse und denselben unter sich, seitlich herausgezogen werden. Das Turbinengehäuse 3 wird mit den Zwischenstücken 1 und 2 und dem Gebläsegehäuse 4 durch herausnehmbare Schrauben 13 in axialer Richtung zusammengehalten.

Die Zwischenstücke 1 und 2 können gegen die Turbine hin mit Abschlußwänden 29 aus besser hitzebeständigem Material als der übrige Teil der Zwischen- 1*5 stücke hergestellt sein. Diese Zwischenwände 29

können durch Schweißen, Löten oder sonstwie mit den Zwischenstücken i'und i, /.. B. bei 30 bzw. 30', verbunden sein.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 5 und 6 ist bei 17 eine Zufuhr von Kühlmittel und bei 20 seine Ableitung vorgesehen. Der Hohlraum in den Zwischenstücken kann auch mit Isolationsmasse gefüllt sein.

Aus Fig. 7, welche dem Schnitt entsprechend Fig. 5 in größerem Maßstab entspricht, ersieht man die nähere Ausbildung des Turbinengehäuses 3 mit dem Zwischenstück 2 und dem Gebläsegehäuse 4 an einer Stelle, wo sie zusammenstoßen. Man erkennt auch darin die am Zwischenstück 2 besonders angemachte Abschlußwand 29. Zur Zentrierung des ungekühlten und sich deshalb ausdehnenden Turbinengehäuses 3 sind Keile 31 zwischen diesem und den Zwischenstücken ι und 2 vorgesehen. Damit die Zentrierung des Turbinengehäuses und der Zwischenstücke bei allen Temperaturunterschieden erhalten bleibt, müssen die Keile 31 eine radiale Richtung zur Turbinenachse haben, und es müssen mindestens deren drei angeordnet sein.

Aus Fig. S, welche den Einbau des Führungsstiftes 26 darstellt, sieht man die Unterbringung dieses Führungsstiftes in den Zwischenstücken 1 und 2.

Die Fig. 9 und 10 stellen eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes mit einer axial beaufschlagten Turbine dar.

Bei dieser sind die Zwischenstücke 1 und 2 anders ausgeführt, ebenso die Trennung zwischen den Zwischenstücken ι und 2 und dem mit Kühleinrichtung versehenen Turbinengehäuse 3. Diese Trennung ist mehr gegen die Turbine hin verlegt. Die Austrittsöffnung ^2 der Turbine liegt deshalb teilweise im Turbinengehäuse 3 und zum anderen Teil in den Zwischenstücken 1 und 2. Ferner ist eine besondere axiale Verbindung der Zwischenstücke 1 und 2 durch Schrauben ^] mit dem Turbinengehäuse vorgesehen, ! und anders ausgebildete Schrauben 34 verbinden die | Zwischenstücke 1 und 2 in axialer Richtung mit dem Gebläsegehäuse 4, wie dies aus Fig. 11 ersichtlich ist. Die Trennungsebene der Zwischenstücke 1 und 2 geht durch die Austrittsöffnung j,z der Turbine hindurch. Die Zwischenstücke 1 und 2 sind durch vier lösbare Schraubenverbindungen 9, 9' und 10, 10', welche von außen montiert und demontiert werden können, verbunden. Ihre Lage bezüglich der Trennfläche 5 wird so gewählt, daß dadurch ein möglichst gleichmäßiger Druck auf diese zwecks guter Dichtung erzielt wird.

Diese Lage sollte auch so sein, wie aus Fig. 9 ersichtlich, daß dadurch die Kühlflächen in den Zwischenstücken ι und 2 an ihren wichtigsten Orten, z. B. gegen die heiße Turbine hin, nicht benachteiligt werden. Diese Verbindungen können auch als Paßschrauben ausgeführt sein.

Die Schrauben 34 können nach Fig. 11 auch auf der Seite ihrer Einschraubstelle ins Gebläsegehäuse 4 z. B. mit Vierkant versehen sein, so daß sie ohne Wegnahme des Turbinengehäuses 3 gelöst werden können.

Die Länge der Schrauben 34 muß dann so kurz gewählt werden, daß sie im ausgeschraubten Zustand ganz innerhalb der äußeren, axialen Breite der Zwischenstücke ι und 2 Platz haben.

Fig. 12 zeigt noch einen Schnitt in größerem Maßstab durch eine Verbindungsschraube 33, welche die Zwischenstücke 1 und 2 mit dem Turbinengehäuse 3 axial zusammenhält. Da es sich hier um gekühlte Zwischenstücke sowie auch um ein gekühltes Turbinengehäuse handelt, kann die Zentrierung auch durch Paßschrauben 33 erfolgen, so daß die Trennungsebene zwischen Turbinengehäuse und Zwischenstücken quer zur Achse eine ebene Fläche bleiben kann.

Mit Vorteil werden die Zwischenstücke 1 und 2 mit das Gebläsegehäuse 4 umfassendem axialem Vorsprung ausgeführt, derart, daß ohne Demontage des Türbinenrades 7 bzw. Gebläserades 8 oder beider und der Zu- und Ableitungen der Turbine und/oder des Gebläses die Zwischenstücke 1 und 2 nach Lösung sämtlicher Verbindungen 9, 9', 10, 10', 33 und 34 seitlich weggenommen werden können. Auch die Schrauben 33 dürfen hierzu nicht langer als die äußere Breite der Zwischenstücke 1 und 2 sein.

Der Erfindungsgegenstand kann natürlich auch an gasturbinengetriebenen Gebläsen anderer Bauart, z. B. solchen mit mindestens einem außenliegenden Lager und solchen ohne überhängendes Turbinenrad, Anwendung finden. Er kann auch bei mehrstufigen Turbinen und/oder Gebläsen sinngemäß Anwendung finden, z. B. an der Stelle, wo diese zu trennen sind, desgleichen bei gasturbinengetriebenen Axialgebläsen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mehrteiliges Zwischenstück zwischen Gebläsc- und Turbinenrad eines gasturbinengetriebenen Gcbiases, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe durch mindestens eine durch die Turbogebläseachse gehende Ebene in mindestens zwei Teile getrennt hergestellt ist und die Verbindung seiner Teile durch mindestens zwei senkrecht zu dieser Trennungsebene angeordnete Hauptverbindungsteile, wie z. B. Schrauben usw., erfolgt, die derart durch diese trennbaren Zwischenstücke hindurchgehen und so in diesen Zwischenstücken liegen, daß sie vor der Einwirkung des Druckmittels der Turbine geschützt sind und von außen gelöst bzw. festgemacht werden können.

2. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur zwei Hauptverbindungsteilen für die trennbaren Zwischenstücke diese annähernd durch den Schwerpunkt der beiden beidseitig der Turbinenachse liegenden Trennflächen hindurchgehen, um auf diese einen annähernd gleichmäßigen Dichtungsdruck ausüben zu können.

3. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Gebläsen mit verhältnismäßig weit auseinanderliegenden Diffusoren die Haupt verbindungsteile in die axialen Einbuchtungen zwischen die Diffusoren verlegt sind, um damit eine geringere Breite der Zwischenstücke zu erzielen.

4. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrteilige Zwischenstück

so ausgebildet ist, daß seine Bestandteile ohne Wegnahme des Gebläse- und/oder des Turbinengehäuses bzw. ihrer Zu- und Ableitungen von ihren Befestigungsorten auseinandergenommen werden können, um zu den zunächst liegenden Rädern des Turbogebläses Zutritt zu erhalten.

5. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum präzisen Ein- und Aus- fahren von mehrteiligen Zwischenstücken aufeinanderpassende Führungsstifte in den zusammenzubauenden Maschinenbestandteilen j[angeordnet sind.

6. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen die Turbine hin liegende Wand der Zwischenstücke aus anderem, z. B. besser hitzebeständigem Material ausgeführt ist als der gegen das Gebläse hin liegende Teil.

7. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke als Hohlkörper zum Durchfluß von Kühlmittel ausgebildet sind.

8. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbindungsteile mindestens zur teilweisen Zu- und oder Abfuhr des Kühlmittels ausgebildet sind.

9. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke Zur Aufnahme eines Isolationsmaterials ausgebildet sind und die ihre beiden Seitenwände verbindenden metallischen Teile nur einen minimalen Durchgangsquerschnitt zwecks Verminderung der Überleitung der Wärme von der Gasturbinen- auf die Gebläseseite aufweisen.

10. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Hauptverbindungsteilen am äußeren Umfang der Zwischenstücke bzw. des Turbinen- und/oder Gebläsegehäuses noch zusätzliche Verbindungen angeordnet sind, mit welchen das Gebläsegehäuse mit den Zwischenstücken und/oder dem Turbinengehäuse axial zusammengehalten wird.

11. Mehrteiliges Zwischenstück für gasturbinengetriebene Gebläse nach Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Verbindungen derart wegnehmbar bzw. ausklappbar angeordnet sind, daß man bei montiertem Turbinen- und/oder Gebläsegehäuse die Zwischenstücke gleichwohl ein- oder ausbauen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

5282 7.