DE858478C

DE858478C - Halterung fuer Duesensegmente von axial beaufschlagten Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere Abgasturbinen

Info

Publication number: DE858478C
Application number: DED5454D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Bartmann
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1939-12-12
Filing date: 1939-12-12
Publication date: 1952-12-08

Description

Halterung für Düsensegmente von axial beaufschlagten Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere Abgasturbinen Bei den bisher bekannten Halterungen für Düsensegmente von axial beaufschlagten Gas- oder Dampfturbinen sind die Düsen entweder direkt in das Turbinengehäuse eingesetzt, eingegossen oder geschweißt, wobei das Turbinengehäuse ein in sich geschlossenes Bauteil bildet, oder die Düsen sind in einem besonderen geschlossenen Düsenring oder einzelnen Segmenten zusammengefaßt und dann an das ein geschlossenes Bauteil bildende Gehäuse geflanscht oder geschweißt. Die einzelnen Düsensegmente werden auch fest an einen besonderen Einsatz geflanscht, der dann senkrecht zur Turbinenachse durch einen besonderen Ausschnitt in das Turbinengehäuse eingeführt und mittels eines besonderen Flansches an diesem befestigt wird.
Bei sehr hohen Betriebstemperaturen haben diese Halterungen den NN achteil, daß, vor allem beim Abschalten einzelner Düsen oder Düsengruppen, infolge ungleichmäßiger Temperaturverteilung und zu großer Starrheit der Konstruktion Wärmespannungen auftreten, die zu einem Verziehen der Gehäuseteile und einem Streifen der Laufschaufeln an den Düsenaustrittskanten oder auch zu einem Reißen des Gehäuses oder der Düsen führen können. Dies tritt insbesondere bei den Anordnungen auf, deren Düsen am äußeren Düsengehäuse befestigt sind. Dies kommt daher, daß das für die Betriebssicherheit und den Wirkungsgrad wichtige Spiel zwischen Düsenaustritts- und Sc'haufeleintrittsebene nur in mehr oder weniger beschränktem Maße konstant wurde.
Diese Nachteile wurden durch die vorliegende Erfindung dadurch beseitigt, daß der Düsenkranz derart in eine entsprechende Anzahl Segmente aufgeteilt wird, daß jedes Segment für sich zusammen mit dem zugehörigen Einströmkasten nur an einer Stelle mit dem Turbinengehäuse, und zwar mit dem die Welle umgebenden Gehäuseteil fest verbunden ist. Die Befestigung mit dem Gehäuseteil und die Führung der freien Segmentenden erfolgt in einer kadialebene. Durch eine entsprechende Neigung der Tragstützen gegen die Turbinenachse wird erreicht, daß der Spalt zwischen Düsenaustrittsebene und Lauf schaufeleintrittsebene im kalten und warmen Zustand der Maschine nahezu gleich ist.
Es empfiehlt sich weiterhin, zwischen den Befestigungs- bzw. Führungsenden der Stützen wärmeisolierende Werkstoffe vorzusehen.
Beispielsweise ist in Fig. i der Düsenkranz zusammen mit dem zugehörigen Einströmkasten in vier Segmente a unterteilt, von denen jedes einzelne an einer Stelle b mittels einer oder mehrerer Schrauben an einer radial stehenden Tragstütze c befestigt ist. Die Segmente werden in der Radialebene in zweckmäßig gestalteten Nuten d besonderer Führungsstützen f, wie es Fig. a zeigt, geführt, sind aber sonst frei beweglich. Wie das untere Segment der Fig. i zeigt, kann auch die Tragstütze mit den Führungsstützen in einem Bauteil zusammengefaßt werden. Die Stützen sind an einem geeigneten Tragkörper, z. B. Lagergehäuse g, befestigt. Den Wärmefluß von den Gasdüsen zum Tragkörper kann man durch den Einbau zweckmäßiger Wärmeisolationen h vermindern. Hierbei können auch Teile der Stützen selbst aus Isolationsstoffen hergestellt sein. Die Abdichtung und Abschirmung an der Turbinenvorderseite läßt sich durch am Düsensegment befestigte und am Lagerkörper g gleitend angeordnete Lamellen i (Fig. a ) erreichen.
Dadurch, daß die Trag- und Führungsstutzen in der Meridianebene um einen Winkel ß vom Laufrad weg geneigt sind, wie Fig. 3 zeigt, wird erreicht, daß der Spalt zwischen Düsenaustrittsebene und Laufschaufeleintrittsebene im kalten und warmen Zustand der Maschine nahezu gleich bleibt. Dieses ist annähernd der Fall, wenn, wie Fig. 3 erkennen läßt, und aD den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Düsen, aS den Wärmeausde'hnungskoeffizienten der Stützen, tD die Temperatur der Düsen, ts die Temperatur der Stützen bedeutet.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt in der ungehinderten großen Dehnungsmöglichkeit des gesamten Aufbaues, die das Auftreten von Wärmespannungen nahezu ausschließt und selbst dann einen sicheren Betrieb gewährleistet, wenn das eine oder andere Düsensegment aus regeltechnischen Gründen abgesperrt ist und nicht vom Treibmittel durchflossen wird. Durch das Schrägstellen der Stützen ist bei hohen Temperaturen die Gefahr des Streifens der Laufschaufeln an den Düsenaustrittkanten gemindert und bei niedrigerer Temperatur eine Wirkungsgradverschlechterung durch die sonst eintretende Spaltvergrößerung vermieden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Halterung für aus einem oder mehreren Segmenten bestehende Düsenkränze von axial beaufsc'hlagten Dampf- oder Gasturbinen, insbesondere Abgasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment nur an einer Stelle mit dem Turbinengehäuse, und zwar mit dem die Welle umgebenden Gehäuseteil fest verbunden ist. a. Halterung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung mit dem Gehäuseteil und die Führung der freien Segmentenden in einer Radialebene erfolgt. 3. Halterung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag- und Führungsstützen. des Düsensegmentes so gegen eine Radialebene geneigt sind, daß die mit dem Düsensegment in Berührung stehenden Enden weiter von der radialen Mittelebene des Turbinenläufers entfernt sind als die anderen. .4.. Halterung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Befestigungs-bzw. Führungsenden der Trag- und Führungsstützen wärmeisolierende Werkstoffe angeordnet sind.