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Gasturbine mit Schmier- und Abdichtvorrichtung am Lager Die Erfindung
:bezieht sich auf eine Gasturbinengruppe, bei welcher in einem gemeinsamen, Gehäuse
der Läufer des Gasturbinenkompressors und der Läufer .der diesen: antreibenden Gasturbine
in; einem gemeinsamen, zwischen diesen Läufern. angeordneten Lager drehbar sind,
welches zusammen mit seinem Ölsumpf unter einem Luftdruck gehalten wird, der sich
die,m Förderdruck dieses Kompressors annähert, -um den. Leckaustritt .des Druckgases
zur Atmosphäre beiderseits dieses Lagers, durch dieses Lager ;und den Ölsumpf, zu
vermindern.
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Gemäß ,der Erfindung wird eine Gasturbinengruppe dieser Art. .in,
der Weise ausgebildet, daß der ö@l,sumpf das 01 in einen zweiten Ölsumpf abgibt,
welcher unter einem niedrigeren, insbesondere unter at@mosp@härischem Druck gehalten
wird und von welchem das 01 zu idem Lager, vorzugsweise durch einen; Ölkühler,
zurückgepumpt wird.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung zeichnet sich durch eine Reihe von
erheblichen Vorteilen, aus. Zunächst ist hervorzuheben, da.ß der Ölspiegel und der
Luftdruck indem ersten, (unter Druck stehen-,den) Öils,umpf .im wesentlichen konstant
gehalten werden können, während der Ölrückfluß :aus dem zweiten Sumpf unabhängig
von Sc'hwan'kungen der Ölzufuhr aus dem ersten @in den zweiten Sumpf ist. Der erste
Sumpf (kann ferner verhältnismäßig klein. ausgebildet werden, so daß der zweite
Sumpf äsen: größten Teil der ö@1menge aufnimmt, ahne daß für diesen Sumpf starke,
für größeren. Druck berechnete Wandungen benötigt werden. Die Kühlung d s
Öles
in: dem zweiten Sumpf wird erleichtert, weil das Öl nicht mehr in Berührung mit
den öl:dämpfe:n ist, welche unter dem Druck des ersten Sumpfes stehen. Demgemäß
wird die Tätigkeit des Ölkühlers entlastet. Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil
liegt :darin." daß die erfindungsgemäße Anordnung die Biernutzung einer einzigen
Pumpe ermöglicht, welche alle Lager mit Öl versorgt und das Öd aus dem zweiten Sumpf
entnimmt.
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Weitere Einzelheiten Bund Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden, Beschreibung einer Ausführungsfarm an Hand der Zeichnung, ohne daß
die Erfindung jedoch hierauf beschränkt wäre.
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Fi:g. i zeigt einen Teil eines Längsschnittes nach einer horizontalen
Ebene durch eine Grasturbinengruppe gemäß der Erfindung; Fi:g.2 ist elin schematischer
Vertikalschnitt durch das Hauptlager für den Kom@pres,sorläufer und für den diesen
antreibenden Turbinenläufer einer solchen Gasturbinengruppe in größerem Maß-stab
und mit zugehörigen Einrichtungen; Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Kühlanoridnung;
Fig.4 zeigt eine von, einem Balg überwachte Leckanordnung in größerem Maßstab.
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Nach Fig. i sind zwei Gasturbinenläufer i und 2 koaxial, jedöch mechanisch
voneinander unabhängig :angeordnet. Der Leistungsturbinenläufer 2 treibt ,die iabb
henide Welle 36- durch einen .in :einem Lager 9 dreihbaren Wellenstumpf roi und
-eine elastische Kupplung i i an. Der andere Turbinenläufer i treibt einen Kompressorläufer,
der aus .den Scheiben. 3; 4 .und 5 besteht, .durch eine 7 an. Diese Hohlwelle
7 ist in einem Lager-,block B drehbar, der unten ausführlicher beschrieben,
wird.
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Der Kompressorläufer ist :an seinem freien: Ende in einem stromlinienförmigen
;Gehäuse 30 (drehbar gelagert, welches innerhalb des Zuganges 29 für die Kompremorluft
angeordnet ist. Der Kompressorstator 13 ist in dem inneren tnommelförm-igen Teil
56a eines Gehäuses 56 angeordnet, welches an. dem Gehäuse 12 angeflanscht ist und
den. Diffusor 14, 16 der letzten Ko:mpressorstufe 15 enthält.
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Die Ausbangsleitungen 52 der (nicht dargestellten) Verbrennungskammern
sind mit dem Teil 1211 :des Gehäuses 1.2 verbunden und liefern Verbrennungsgase
zu ,der ersten Reihe 75 der Statorschaufeln, die in einem Schaufelring 8o eingesetzt
sind. Weitere Reihen von Statorschaufeln sind .in Schaufelringe 8,1, 82 und 83 eingesetzt,
die in den Gehäuseteilen 53 'bzw. 54 vorgesehen s.inid. Der letztere ist durch eine
hitzebeständige Ausklci.dung 84 wärmeisoliert und führt zu dem Abzug 55.
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Der Raum 70 an (der Ko:mpressorseite,des Lagerblockes 8 :steht unter
dem Förderdruck ,des Kompressord[iffusors und ist :durch die Kanäle 72 und
73 mit dem Raum 71 an :der Seite des Lagerblockes B. neben dem Turbinenläufer i
verbunden.
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Das Innere des Lagerblockes 8 ist von, demi Raum 7, durch die
Labyrinrthstopfbuchse 77 und von .der Kompressorseite durch dieLabyrinthstopfbuchse
78 isoliert. Eine weitere Isolierstopfbuchse 76 (dichtet den Raum 71 gegen, die
Hauptgasströmung, .die aus .den Statorschaufe.ln 75 kommt.
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Nach F:ig. 2 ist der Läufer i .der den Kompressor antreibenden Turbine
durch eine Verlängerung ia mit ,der an dem Kompressorläufer an.-gebrachten Hohlwelle
7 ,starr verbundd--n. Diese -umlaufende Anordnung z, 111, 7 ist in einem besan-;deren
Lager 8.a .drehbar, welches in einem Lager-:block 8 angeordnet ist, und dieser ist
seinerseits an dem Teil i2b des Stators 12 der Gasturbine angebracht.
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Diesem eigentlichen Lager 8,1 wird durch :einen Kanal
8b in dem Lagerblock Drucköl zugeführt, welches aus einem oder mehreren Kanälen,
8d an den Roden (dieses Blockes durch eine Ausströmleitung r05 in
einen :Ölsumpf 18:2 :aibgebl,asien wird, Entweder von einer äußeren Quelle oder
vorzugsweise von dem Kompressor der Gasturbine wird, falls erwünscht, :durch einen
Druckverstärker i8o und:/oder einen Kühler r8&i Luft zu -den Kanälen, 77a und
78b in dem Lagerblock 8 geliefert, welche zu dem mittleren Teil der Labyrin.thstopfbuchsen
77 bzw. 78. führen.
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Diese Stopfbuchsen, isolieren das Innere des Lagerblockes B. beiderseits
von, dem umgebenden Raum, welcher einem überatmosphärischen Drück ausgesetzt ist,
rder gleich oder :etwas geringer ist als :der Förderdruck (des Kompressors. Das
Innere ,des Lagerblockes 8 steht mit dem Öilsumpf 182
durch den Kanal 8d ,und
das Ablaßrohr io5 in. Ver-'.b:indung.
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Der Ölspiegel in dem Ölsumpf 182 wird innerhalb vorbestimmter Grenzen
(durch irgendeine :bekannte Einrichtung geregelt, wie z. B. :durch einen. Schwimmer
183, der durch einen: Hebel 184, an welchem ein: Ventil 185 angebracht ist, an dem
Sumpf drehbar gelagert ist. Dieses Ventil 185 trennt den Sumpf 182 von einer Leitung
186, die zu einem weiteren Sumpf igo führt. Dieser letztere arbeitet bei einem niedrigeren
Druck, z. B. bei dem Druck der umgebenden. Atmosphäre, zu welchem er bei igo geöffnet
sein kann" und aus ,diesem Sumpf wird .das Schmieröl gegehenenfalls durch eine Pumpe
i92 zurückgepumpt, in einem Kühler 193 gekühlt und in die Leitung 84 zurückgeführt.
Ein verengter Nebenweg 187 kann. eine dauernde Verbindung,des Ölsumpfes 18.2 zu
der Leitung 186 -.herstellen.
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Eine kalibrierte Lecköffnung 188 gestattet den geregelten Luftaustritt
aus dem Sumpf 182 mit einer (beschränkten Geschwindigkeit.
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Es sei hervorgehoben, daß zwei weitere Labyrinthstopfbuchsen 77c und
78c in dem Lagerblock 8 beiderseits des eigentlichen Lagers neben den Schultern
i-' bzw. 7c .des Turbinenläufers i und der Hohlwelle 1 angeordnet sind, wobei (diese
Schultern mit Ölschle:uderringen versehen sind. Diese Stopfbuchsen .und ÖQschleuderringe
haben den Zweck, :das von dem eigentlichen Lager 8d kommende Schmieröl in die Leitung
811 zu leiten, bevor es die Labyrinthstopfibuchsen 77, 78 erreicht,
die weiterhin. durch Schleuderringe geschützt sind,
welche an den
Schulbern, ib und 7b des Turbinenläufers i bzw. der Hohlwelle 7 angeordnet
sind.
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Aus der Beschreibung dieser A.usführungsforrn ergibt sich, idaß der
kal.ibrierte Luftaustritt aus dem ersten Sumpf eine nach innen gehende Luftströmung
idurch -die das Innere des Lagers isolierenden Stopfbuchsen herbeiführt., so daß
ein Ölaustritt aus dem Lager durch die Stopfbuchsen, insbesondere während plötzlicher
Druckänderungen außerhalb des Lagers, erschwert wird. Die durch diese Leckstelle
verlorengehende Luftmenge kann sehr klein gemacht werden im Vergleich zu dem Luftverlust
durch die, Stopfbuchsen, ;der eintreten würde, wenn der Ölsumpf bei dem Druck der
Umgebung arbeiten würde. Der Luftaustritt hat den weiteren Vorteil, rdaß,wenn .das
den (Ölsump,f mit dem Inneren des Lagers verbind-ende Abzugsrohr verstopft wird,
z. B.. durch schäumendes Öl, die Luft weiterhin aus,dem Sumpf entweichen
und dadurch Iden Druck darin schnell herabsetzen kann. Dabei wird an diesem Rohr
eine erhebliche Druckdifferenz erzeugt, die es freizublasen sucht.
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Nach Fig. 3 ;besteht eine! Kühleinrichtung- aus einem Mantel 2oo,
der die mit dem Kanal 8b verbundene Einlaßleitung 2101t für das Lageröl umgibt.
Die aus dem Verstärker 18o durch diesen Mantel 200 @gehende Luft gibt an das Lagerschmieröl
Wärme ab und wird: dann durch Leitungen 2o2 und 203 ,zu den Lufte-indaß!kanälen
77a und 78b geführt.
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In F.ig. q. ist eine andere Einrichtung gezeigt., um die kali:brierte
Luftleckstelle 188 dauernd zur Atmosphäre offen zu halten. Bei dieser Einrichtung
wird der Druck in idem Ölsumpf r82 durch Mittel, wie Bälge, Überwacht, die auf den
Förderdruck des Gasturbinenkompressors ansprechen. Die Luftaustritt:söffnunig 188
in dem Olis,umpf 1$2 ist so gestaltet, @d.aß sie ein ,konisches Ventil
300
,aufnimmt .und dessen Auf- oder Abbewegung den Luftaustritt: zur Atmosphäre,
zu vermindern, oder zu vergrößern sucht. Dias Ventil 3oo ist an einem Hebel 2o8
durch einen Zapfen Zog drehbar gelagert. Der Hebel 208 ist ani dem Zapfen:
301 an einem Drehpunkt 302 drehbar, der an dem Ölsumpf i82 ibefestigt ist. Zwischen
dem Ventil 300 und: dem Drehpunkt 3102 .ist eine Balgeinrichbun,g 20,5 andern
Hebel 208 durch einen Zapfen 207 an einem Ende (drehbar verbunden und 01.n
dem anderen Ende an dem Ö4sumpf 182 befestigt. Eine öffnung 2o6 in dem Öilsumpfdeckel
verbindet den; Innenraum dieses Balges mit: der Atmosphäre. An, einer Verlängerung,des
Hobels 2o18, jenseits .des Drehpunkteis. 301 ist eine Feder 303 für Einstellzwecke
angebracht. Die Feder 303 wird durch einen Haken 304 unter Spannung gehalten,
dessen; oberes Ende mit Gewinde versehen isst und durch eine Mutter 305 eingestellt
wird.
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Bei der Zunahme des Förderdruckes. .des Kompressors wird der Druck
in dem Ölsumpf 182 ansteigen, und es wird Luft durch die Öffnung 1188 entweichen,
wodurch der Druck in, dem Sumpf 1182 herabgesetzt wird. Die anfängliche Drucksteigerung
wird auch auf iden Balg 205 einwirken und ihn zusammendrücken, und dadurch
wird, das Ventil 3!00 durch die Bewegung ;des Zapfens 2o7, des Hebels 208, der sich
um die Drehzapfen 302
und 209 dreht, nach, aufwärts bewegt und; der Luftaustritt
eingeschränkt. Die Spannung der Feider 303 .ist ;so eingestellt, idaß ,die Bewegung
des Ventils 300 auf ein, vorbestimmtes Ausmaß geregelt wird:. Bei einem Abfall
dies Förderdruckes des Kompressors ist die Wirkung der Regeleinrichtung umgekehrt,
als beschrieben.
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In :anderer Weise, kann die Lecköffnung 1$8 durch eine Einrichtung
geregelt werden, die auf eine :andere Charakteristik der Gasturbinen 01n7 spricht,
z. B. durch einen von. der Gasturbine an getriebenen Drehzahlregler.