DE918726C - Gasturbine - Google Patents

Description

• Gasturbine Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit tangential von außen beaufschlagter, das Treibgas von der radialen Eintritts- in die axiale Austrittsrichtung umlenkender Laufradscheibe und im besonderen auf eine Gasturbine mit zwei Gehäuseteilen, wovon der eine Teil die Rückseite des Rotors abdeckt und gekühlt ist und der andere Teil die die Laufschaufeln enthaltende Seite des Rotors abdeckt und die Einläufe der heißen Gase und einen axial gerichteten Gasaustritt enthält.
• Erfindungsgemäß sind im ringförmigen Raum zwischen den beiden obengenannten Gehäuseteilen derart bemessene Leitschaufeln am Gehäusering befestigt, daß im Betriebszustand die freie, der Befestigungskante gegenüberliegende Leitschaufelkante stumpf am gekühlten Gehäuseteil anliegt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Leitschaufeln durch Kontakt mit dem gekühlten Gehäuseteil gekühlt werden.
• Ein weiterer Erfindungsgedanke besteht darin, daß die beiden obengenannten Gehäuseteile an ringförmigen Trennflächen mittels mindestens dreier radial verlaufender Keilnuten und Keile, deren Achsverlängerungen die Rotorachse schneiden, zueinander zentriert werden. Die Zentrierung erfolgt dadurch, daß die an sich bei einer Keilverbindung vorhandene Verschieblichkeit der Teile in Keillängsrichtung jeweils durch die anderen Keile verhindert wird, die bei Dreikeilanordnung um i2o', bei Vierkeilanordnung aber um go° gegenüber der ersten Keilverbindung versetzt sind, daß aber bei auftretenden Verschiebungen durch Erhitzung des einen Turbinengehäuseteiles gegenüber dem kühleren Gebläsegehäuseteil keine unzulässigen Materialspannungen hervorgerufen werden und die genaue Zentrierung des Rotors in den beiden zusammengeschraubten Gehäuseteilen stets erhalten bleibt.
• In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
• Die Fig. i und 2 stellen eine Turbine entsprechend dem Erfindungsgegenstand mit vier voneinander getrennten Gaszuleitungen dar. Es handelt sich dabei um eine einstufige Gasturbine, welche ein Gebläserad antreibt.
• In Fig. i, welche einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 2 darstellt, ist i das frei fliegende Turbinenrad, welches mittels der Welle :2 in der Büchse 3 gelagert ist. 4 ist das Turbineneintrittsgehäuse, 5 der die Eintrittsschaufeln 6 enthaltende Düsenring, und 7 ist ein mit Kühlraum 8 versehenes Abschlußstück zwischen dem Gaseintrittsgehäuse 4 und dem Gebläsesammelgehäuse g. Das Laufrad besteht aus einem eigentlichen Radkörper i, aus welchem die Schaufeln 17 beispielsweise herausgearbeitet sind. Diese Schaufeln 17 stehen mindestens am Eintrittsende ig annähernd radial zur Radachse, und die annähernd ebenen Schaufelflachen verlaufen schräg zur Turbinenachse. An den Wurzeln 18 der Schaufeln 17, wo letztere mit der Radscheibe i verbunden sind, sind die Schaufeln 17 aus Festigkeitsgründen verdickt.
• In axialer Richtung gegen den Radaustritt 2o hin ist das Turbinenrad i zwischen den Schaufeln 17 mit verhältnismäßig schwach gebogenen Begrenzungen 21 versehen. Die Gase treten an den Austrittskanten 2o mit Unterdruck und relativ hoher Geschwindigkeit aus und in den geradlinig konisch erweiterten Diffusor 22 ein. Am Ende 23 desselben verdichten sich die Gase annähernd auf den Außendruck. Damit die Geschwindigkeitsumsetzung im Diffusor 22 wirkungsvoll ist, wird in seinem Innern im Anschluß an die Turbinenradnabe eine konisch sich verjüngende Einbaute 24 eingebaut. Der Gehäuseteil 7 deckt die Rückseite des Rotors ab und ist gekühlt. Der Gehäuseteil 4 enthält die Einläufe der heißen Gase und den axial gerichteten Gasaustritt. Zwischen diesen Gehäuseteilen ist der Leitschaufelring 5 angeordnet.
• Die im ringförmigen Raum zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Leitschaufeln sind erfindungsgemäß so ausgebildet und angeordnet, daß sie durch ihren Kontakt mit dem gekühlten Gehäuseteil 7 gekühlt werden.
• Damit das heiße, sich ausdehnende Gaseintrittsgehäuse 4 gegenüber dem gekühlten Abschlußgehäuse 7, dem Turbinenrad i und auch dem Gebläsegehäuse g stets im Zentrum bleibt, werden beide Gehäuseteile 4 und 7 z. B. mittels vier mit ihren Achsen durch die Achse der Turbine gehender Keile 27 gegeneinandergehalten. Die Kühlvorrichtung besteht im weiteren aus einer um die Rotornabe herum angeordneten Kühlmittelkammer 29, die weiter in einen auf der Rückseite der Rotörscheibe 21 angeordneten, sich in radialer Richtung ausdehnenden Raum übergeht. Bei einer Ausbildung entsprechend Fig. i sind auf der Rückseite des Turbinenrades i Schaufeln 28 vorgesehen, durch welche aus dem Raum 29 Kühlluft angesaugt wird. Diese Kühlluft kann aus der Atmosphäre entnommen werden oder aber auch z. B. durch die Leitung 30 aus dem Gebläsesämmelgehäuse g. Die Kühlgebläseschaufeln 28 sind mit einer Deckscheibe 31 abgedeckt. Die damit geförderte Luft tritt durch in der Scheibe i angeordnete Kanäle 32 in Richtung auf die Oberflächen der Schaufeln 17 bzw. ihre äußeren Enden ig und Wurzeln 18 aus und setzen deshalb ihre Temperatur ebenfalls herab.
• Um das Austreten von Gasen auf der Rückseite des Turbinenrades zu verhindern, sind Dichtungsstellen 33 angeordnet. Desgleichen können solche von kleinerem Durchmesser 34 und beide z. B. an der mit dem Turbinenrad verbundenen Deckscheibe 31 vorgesehen sein. Der Raum 35 zwischen diesen Dichtungsstellen 33 und 34 kann mit der Atmosphäre oder durch eine Leitung 36 mit der Austrittsleitung 23 der Gasturbine in Verbindung stehen.
• Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Linie 11-II der Fig. i.
• Man sieht im Zentrum dieser Figur die Ausbildung der Laufradschaufeln 17. Das Eintrittsgehäuse 4 der Turbine besteht aus einem Stück mit dem Diffusorteil 22. Die vier Eintrittskanäle i o, i i, 12 und 13 sind so eng ineinander gewunden, daß ein möglichst kleiner Außendurchmesser des Gehäuses 4 entsteht. Zwischen den spiralförmigen Zuleitungen io, 11, 12 und 13 sind vier Trennzungen 15 angeordnet, zwischen welchen nur noch je zwei schwach gebogene Düsenschaufeln 6 eingebaut sind, welche miteinander die richtige Eintrittsrichtung und Geschwindigkeit der Gase aufs Laufrad vermitteln. 22 zeigt den Querschnitt durch die Außenwand des Diffusors und 24 einen solchen durch seine Innenwand. Die Zungen 15 und die Leitschaufeln 6 sind in ihrem Tragring 5 so angeordnet und so ausgebildet, daß ihre Enden auf der Seite des Gehäuseteils 7 diesen gekühlten Gehäuseteil berühren und dadurch gekühlt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbine mit tangential von außen beaufschlagter, das Treibgas von der radialen Eintritts- in die axiale Austrittsrichtung umlenkender Laufradscheibe und an der Scheibe seitlich befestigten Laufradschaufeln mit zwei Gehäuseteilen, wovon der eine Teil die Rückseite des Rotors abdeckt und gekühlt ist und der andere Teil die Seite des Rotors mit den Laufschaufeln umschließt, die Einläufe der heißen Gase und einen axial gerichteten Gasaustrittsteil enthält, dadurch gekennzeichnet, daß im ringförmigen Raum zwischen den genannten Gehäuseteilen (7, 4) derart bemessene Leitschaufeln (6) am Ring (5) befestigt sind, daB im Betriebszustand die freie, der Befestigungskante gegenüberliegende Leitschaufelkante stumpf am gekühlten Gehäuseteil (7) anliegt.
2. 2. Gasturbine nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daB der erste (7) und zweite (4) Gehäuseteil an ringförmigen Trennflächen mittels mindestens drei radial verlaufender Keilnuten und Keilen (27), deren Achsverlängerungen die Rotorachse schneiden, zueinander zentriert sind.