DE854727C - Zweiflutige Gasturbine - Google Patents

Description

• Zweiflutige Gasturbine Es ist bei großen Dampfturbineneinheiten bekannt, zwei \'iederdruckteile in einem Gehäuse zu einer sogenannten doppelflutigen Turbine zu vereinigen, wobei ein Drucklager an einem der beiden Enden der Turbine dafür sorgt, daß der Läufer gegenüber dem Gehäuse seine Lage wahrt, so daß die Schaufelspiele axial und radial angenähert und für den praktischen Betrieb genügend genau eingehalten werden.
• Dies ist bei Dampfturbinen ohne weiteres möglich, weil der Niederdruckteil sehr mäßigen Temperaturen von im Mittel nicht über 8o° C unterworfen ist, welche verhältnismäßig kleine Dehnungen im Gefolge haben. Nicht so bei Gasturbinen. Bei zwei- oder mehrstufigen Gasturbinen wird in der Regel zwischen je zwei Stufen die Gastemperatur wieder auf die Anfangstemperatur des Prozesses, oder zum mindesten auf eine dieser angenäherte Temperatur gebracht. Eine zweiflutige Gasturbine hat deshalb mittlere Temperaturen in der Größenordnung von 5oo° C. Die Dehnungen von Läufer und Gehäuse und auch die relative Dehnung zwischen Läufer und Gehäuse sind deshalb so groß, daß es nicht ohne schwerwiegende Nachteile möglich ist, die beiden Teile, Läufer und (-.iehäuse, von einem am Ende der Turbine befindlichen Drucklager aus sich dehnen zu lassen. Es entstehen dabei absolute Dehnungen von Gehäuse und Läufer bis zu 2o und mehr Millimeter und relative Dehnungen zwischen diesen zwischen 5 und io mm. Diese Dehnungen wirken sich auf das Schaufelspiel der beiden entgegengeschaltetenHälften derTurbine so aus, daß in einer derselben das Spiel vergrößert, in der anderen verkleinert wird, und zwar gilt dies sowohl für die radialen als auch für die axialen Spiele. Dadurch wird einerseits der Wirkungsgrad dieses Turbinenabschnittes stark beeinträchtigt und andererseits die Betriebssicherheit vermindert, indem die Schaufeln zum Streifen kommen können und sich starke Änderungen im Endschub der Turbine ergeben, denen unter Umständen das Drucklager nicht gewachsen ist.
• Dieser Übelstand wird gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß der Rotor einer zweiflutigen Gasturbine in deren Stator vermittels zweier in axialer Richtung verschiebbar gelagerter Drucklager so gehalten wird, daß die senkrecht auf der Rotorachse stehende Symmetrieebene der beiden Beschauflungshälften des Rotors unter allen Betriebsverhältnissen angenähert. mit der entsprechenden Symmetrieebene der . Beschauflung des Stators zusammenfällt.
• In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele einer solchen doppelerdigen, zweiflutigen Gasturbine dargestellt.
• Fig. i stellt im Längsschnitt eine Gasturbine mit zwei außerhalb der Turbine separat aufgestellten verschiebbaren Drucklagern dar; Fig. 2 und 3 zeigen in Aufriß und Grundriß eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung durch eine zweckmäßige Gleitkeilführung des Turbinengehäuses.
• Fig. 4 bis 6 stellen in Längsschnitt, Grundriß und Ansicht in Richtung der horizontalen Mittelachse eine Gasturbine mit im Gehäuse selbst gelagerten verschiebbaren Drucklagern dar.
• Fig. 7 und 8 zeigen im Längsschnitt Ausführungsformen der verschiebbaren Drucklager in größerem Maßstabe.
• Der Rotor a (Fis. i) sowohl als das Gehäuse b sind, bezogen auf die Mittelebene 1-2, symmetrisch und die beiden Drucklager c, d, welche nach Fig. 7 und 8 federbelastet sind, sorgen dafür, daß die Symmetrieebene 1-2 der beiden Beschauflungshälften des Rotors, welche senkrecht auf dessen Achse steht, unter allen Betriebsverhältnissen angenähert mit der entsprechenden Symmetrieebene der Beschauflung des Stators zusammenfällt. Erleichtert wird dies, wenn das Gehäuse in den beiden Symmetrieebenen 1-2 senkrecht zur Welle und 3-4 senkrecht längs der Welle (Fis. 2 und 3) durch Gleitkeile e, f so geführt wird, daß selbst bei den großen Längs- und Querdehnungen, denen das Gehäuse bei den starken Temperaturänderungen unterworfen ist, der gemeinsame Schnittpunkt der beiden Symmetrieebenen mit der Achse unbeweglich bleibt. Statt die. Lager, wie in Fig. i dargestellt, auf separate Lagerböcke abzustützen, können die verschiebbar gelagerten Drucklager c, d auch nach Fig. 4, 5 und 6 im Gehäuse selbst gelagert sein. Sie verschieben sich dann bei einer Ausdehnung des Gehäuses mit diesem, so daß sich auf die Stellung der Drucklager nur die Differenz der Dehnungen von Gehäuse und Läufer auswirkt. Auf diese Weise wird die relative Bewegung des Druckkammes zum Lagergehäuse und damit die Änderung der Federspannung vermindert. Es ist zweckmäßig, die Federn g, h der beiden Drucklager, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, so anzuordnen, daß sie gegen die Mitte 1-2 der Maschine drücken. Sie werden dann bei der Dehnung des Rotors a stärker gespannt, was erwünscht ist, da der stärkeren Dehnung auch eine höhere Belastung der Maschine entspricht, bei der größere Schubkräfte auf die Beschauflung auftreten können.
• Der Rotor kann sich also zwar verlängern, aber nur vom Mittelpunkt aus nach beiden Seiten, indem Richtkräfte auf die Lager ausgeübt werden, welche diese Mittellage auch bei verschiedenen Längen des Rotors aufrechterhalten.
• Auch ist es zweckmäßig, diesen Federn eine Vorspannung zu geben, damit der Rotor im Stillstand und beim Anfahren schon genügend starke Richtkräfte erfährt.
• Bei der Auslösung einer einseitig wirkenden Kraft, wie beispielsweise einer Reibungskraft in der Kupplung, welche das Verbleiben des Rotormittels in der Symmetrieebene vorübergehend stören kann, würde unter Umständen durch die Änderung der Federkräfte einerseits und des Endhubes infolge Spieländerung andererseits ein Pendeln des Rotors auftreten können. Um dies zu verhindern, kann man, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, den Träger der Drucklagersegmente als Kolben ausbilden, welcher zusammen mit dem Federgehäuse einen zylindrischen Raum bildet, der mit C51 gefüllt, durch starke Dämpfung eine solche Pendelbewegung verhindern oder rasch abdämpfen wird.
• Statt vermittels Federn kann man die Drucklagersegmente auch durch Oldruck belasten, nur ist dann dafür zu sorgen, daß bei einer Verschiebung des Rotors der Oldruck auf der einen Seite steigt, und zwar so, daß diese Drucksteigerung den Rotor wieder in seine, ursprüngliche Lage zurückzuführen sucht. Dazu wre es nur nötig, die in Fig. 7 und 8 gezeichneten Federräume, statt sie mit Federn auszurüsten, mit 01 von entsprechendem Druck zu speisen und dessen Einführung in diesen Raum durch die Kanten der dort gezeichneten Dämpf ungskolben so zu steuern, daß bei einer unsymmetrischen Bewegung des Rotors aus der Mitte die oben beschriebene Druckänderung entsteht.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zweiflutige Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß deren Rotor (a) in ihrem Stator (b) vermittels zweier in axialer Richtung verschiebbar gelagerter Drucklager (c, d) so gehalten wird, daß die Symmetrieebene (1-2) der beiden Beschauflungshälften des Rotors, welche senkrecht auf dessen Achse steht, unter allen Betriebsverhältnissen angenähert mit der entsprechenden Symmetrieebene der Beschauflung des Stators zusammenfällt.
2. 2. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß deren Gehäuse (b) in den beiden Symmetrieebenen (1-2) senkrecht zur Welle und (3-4) senkrecht längs der `'Felle durch Gleitkeile (e, f) so geführt ist, daß selbst beiden großen Längs-undQuerdehnungen, denen das Gehäuse bei den starken Temperaturänderungen unterworfen ist, der gemeinsame Schnittpunkt der beiden Symmetrieebenen mit der Achse unbeweglich bleibt.
3. 3. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verschiebbar gelagerten Drucklager (c, d) im Gehäuse (b) gelagert sind, so daß sich nur Differenzen zwischen den Dehnungen von Rotor (a) und Stator (b) auf die elastische Lagerung auswirken. .
4. 4. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verschiebbaren Lager (c, d) durch Federn (g, h) gegen die vertikale Symmetrieebene (1-2) der Turbine gedrückt werden.
5. 5. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (g, h) mit Vorspannung montiert sind, so daß die sich entgegenwirkenden Federkräfte der verschiebbaren Lagerungen der beiden Drucklager (c, d) auch im kalten Zustande ein gewisses Maß nicht unterschreiten, damit der Rotor (a) von Anfang an eine gewisse Richtkraft erfährt.
6. 6. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden verschiebbaren Lager (c, d) durch Drucköl gegen die vertikale Symmetrieebene (1-2) der Turbine gedrückt werden.
7. 7. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Drucklager (c, d) so gelagert sind, daß sie bei raschen Bewegungen stark gedämpft werden. B. Zweiflutige Gasturbine nach Anspruch i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federräume hinter den Drucklagern (c, d) mit 01 gefüllt und so ausgebildet sind, daß sie mit den Trägern der Segmente der Lager je einen Zylinderraum bilden, in welchem sich der Träger wie ein Kolben bewegt.