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Gasturbinenanlage Die Erfindung betrifft eine stationäre Gasturbinenanlage,
die jedoch auch für Schiffs- und Eisenbahnzwecke u. dgl. anwendbar ist und aus einem
Axialverdichter, einer außerhalb der Maschinengehäuse angeordneten Verbrennungskammer
sowie einer Antriebsturbine für diesen Verdichter besteht und gegebenenfalls auch
noch eine unabhängige Nutzleistungsturbine aufweist, die in der Ausgangsleitung
der den Verdichter antreibenden Turbine arbeitet.
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Insbesondere betrifft die Erfindung eine mit einer außerhalb der Maschinengehäuse
angeordneten Verbrennungskammer versehene Gasturbine, die zum bequemen Entfernen
der Ummantelung in leicht transportierbare Einheiten von verhältnismäßig kleiner
Masse unterteilt ist. Die Erfindung befaßt sich mit der Lösung der beim Wiederzusammenbau
der Anlage auftretenden Probleme, und die Hauptschwierigkeit besteht darin, daß
die Lager, insbesondere die des Verdichters, genau ausgerichtet bleiben müssen.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Möglichkeit gegeben sein muß, das Gehäuse
der Turbine teilweise zu'entfernen, damit der Rotor des Verdichters für Reparaturzwecke
u.
dgl. entfernt werden kann, ohne daß dabei die genaue Ausrichtung der Lager verlorengeht.
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Die Erfindung betrifft daher einige besondere Aufbaumerkmale einer
zerlegbaren Gasturbinenanlage der obenerwähnten Art, wobei die Anlage außer dem
Hauptmaschinenteil, der aus. dem äußeren Verdichtungsgehäuse, den Lagergehäusen
für den Verdichter und für die mit ihm gekuppelte Turbine sowie einem Zwischentragstück
für das eine Lagergehäuse des Verdichters und für das Lagergehäuse der Turbine besteht,
einen besonderen Verdichtereinlaß einen besonderen Verdichterauslaß, an den eine
äußere Verbrennungskammer oder ein mit dieser verbundener Wärmeaustauscher ansehließbar
ist, und ein besionderes Turbineneinla-ßgehäuse aufweist.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das äußere, die Statorschaufeln
des Verdichters tragende Gehäuse mittels eines kreisförmigen Anschlußflansches und
in vorzugsweise gleichem Abstand voneinander vorgesehener Befestigungsbolzen mit
der Außenwand eines Diffusoranisatz-es verbunden ist, dessen Innenwandung mittels
eines gleichartigen Flansches mit dem Gehäuse eines Lagers des Verdichterrotors
sowie mit einem Gehäuseteil starr verbunden ist, das das Lager des Turbinenrotors
trägt, wobei die Innen- und Außenwandungen des Ansatzes durch radiale Rippen miteinander
verbunden sind, die mit den Wandungen aus einem Stück bestehen und den Ringkanal
des Diffusoransatzes durchquerende Führungsflächen bilden.
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Dabei kann die Anlage zweckmäßig in der Weise ausgebildet sein, daß
das Gehäuse eines zweiten Lagers für den Verdichterrotor mittels eines kreisförmigen
Anschlußflansches mixt vorzugsweise in gleichen Abständen vorgese`hYnen Befestigungsbolzen
mit einem Verdichtereinlaß starr verbunden ist, der durch einen entsprechenden Flansch
an das äußere Verdichtergehäuse angeschlossen ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i den Verdichter und den Verdichtereinlaß und Eig. i a als Fortsetzung
der Fig. i die Verdichterauslaßleitungen sowie das Gehäuse der Turbineneinlaßleitung
einer Gasturbine im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2ä 2a (linke
Hälfte) und 2b-26 (rechte Hälfte der Fig. 2), Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie
3-3 der Fig. a, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. i a, und Fig. 5
eine Einzelheit der Anordnung in Ansicht entsprechend der Richtung des Pfeils 5
in Fig. i a. Die in der Zeichnung veranschaulichte Maschinenanlage besteht aus einer
Grundplatte bzw. einem Rahmen io (Fig. i a), einem Verdichter 1i (Fig. i), einer
den Verdichter antreibenden Turbine 12 (Fig. i a), dem Verdchterauslaß krümmer 13
(Fig. i a), dem Turbineneinlaßgehäuse 14 (Fig. i a), dem Verdichtereinlaß 15 (Fig.
i) und einer außerhalb der Maschinengehäuse angeordneten Verbrennungskammer mit
oder ohne Wärmeaustauscher (nicht dargestellt), die an den Verdichterauslaßkrümmer
13 und an das Turbineneinlaßgehäuse 14 mittels Flansche 8o (Fig. 5) und 8a (Fig.
i a) angeschlossen sind. Dabei. kann die Maschinenanlage ferner eine mechanisch
unabhängige Nutzleistungsturbine (nicht dargestellt) enthalten, die durch die Abgase
der Turbine 12 betrieben wird.
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Der Axialverdichter ii (Fig. i) besteht aus einem äußeren Gehäuse
23, das auf der Grundplatte 1o mittels eines Trägers 24 gelagert ist, und weist
Statorschaufeln 25 von vierzehn Stufen auf. Der Rotor 26 des Verdichters trägt Rotorschaufeln
27 von dreizehn Stufen und ist an jedem Ende in einem Gehäuse 28 (Fig. i) und 29
(Fig. i a) gelagert.
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Der Elnlaßkanal 15 ist an dem Eintrittsende des Verdichtergehäuses
23 mittels einer Flan&chverbindung 32 befestigt, die in gleichem Abstand voneinander
angeordnete Bolzenlöcher 33 (Fig. 2) aufweist. Eine entsprechende Flanschverbindung
34 mit gleichmäßig verteilten Bolzenlöchern 35 (Fig. 2) verbindet die Innenwand
der Leitung 15 mit dem Lagergehäuse 28. An diesem Lagergehäuse ,ist mittels Bolzen
36 ein zweiteiliger Bauteil 37 befestigt, der die Innenwandung des Einlasses des
Verdichterringraumes bildet. In der mittleren öffnung des Innenflansches der Leitung
15 ist ein Gehäuse 38 fest angeordnet, in dem ein Anlaßmotor untergebracht ist.
Der Innenflan$ch der Leitung 15 ist mit dem Flansch des Lagergehäuses 28 durch das
Verbindungsstück _3q. .verbunden. Der Innenflansch der Leitung i5--weist im Abstand
voneinander angeordnete Löcher41 auf; durch eines dieser Löcher kann eine Ölleitung
42 hindurchgeführt sein, die an einen Ölkanal 43 im Lagergehäuse 28 angeschlossen
ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, daß die Einlaßleitung 15 in jeder beliebigen
Winkelstellung gegenüber dem Verdichter angeordnet werden kann; sie braucht hierzu
nur um die Achse des Verdichters verdreht zu werden. Bei der Ausführungsform nach
Fig. i ist die Ei,nlaßleitung 15 so angeordnet, daß ihre Eintrittsöffnung 4I nach
unten ragt.
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Das Auslaßende des Verdichterringraumes setzt sich in einem ringförmigen
Diffusor 5o (Fig. i a) fort, dessen Gehäuse 23 die Außenwandung bildet. Die Innenwand
wird durch ein besonderes zweiteiliges Stück 31 gebildet, das mittels Zapfen 45
an dem Lagergehäuse 29 befestigt ist. Dieses Lagergehäuse nimmt den Lagerzapfen
46 des Verdichterrotors 26 (Fig. i a) auf.
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Das Gehäuse 23 endet in einem Ringflansch 47 mit in gleichem Abstand
voneinander angeordneten Bolzenlöchern 48 (Fig. 3), durch die Bolzen 49 hindurchgeführt
werden können. Mit diesen Bolzen wird ein Flansch 5o des Verdichterauslaßkrümmers
13 rnit dem Flansch 47 verbunden.
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Der Flansch 5o ist an jenem Teil 51 der Leitung 13 vorgesehen, der
die Außenwand eines Ansatzes des Dif£usors 3o bildet. Die Innenwand 52 dieses
Ansatzes
ist mit der Außenwand 5 i durch starre, radiale' Rippen 53 verbunden, die gleichzeitig
als Führungsflächen wirken. Die Wandung 52 besitzt einen Ringflansch 5q., der mit
einem entsprechenden Flansch 55 des Lagergehäuses 29 durch Bolzen 56 verbunden ist.
Die Löcher 57 für diese Bolzen sind in gleichem Abstand voneinander angeordnet (vgl.
Fig. 3). Die Bolzen 56 halten gleichzeitig das eine- Ende eines mittleren Gehäuses
58 und verbinden es mit dem Lagergehäuse 29 und der Leitung 13. Der Flansch 54 liegt
also zwischen dem Flansch 55 und der Stirnfläche des Teiles 58.
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Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Leitung 13 in jeder beliebigen
Winkelstellung gegenüber dem Gehäuse 23, dem Lagergehäuse 29 und dem Gehäuseteil
58 angeordnet werden kann, wenn es nur um die Verdichterachse verdreht wird. Die
Teile 5i, 53 und 52 der Leitung 13 bilden eine ur.-' mittelbare und starre
Verbindung zwischen dem Auslaßende des Statorgehäuses 23 des Verdichters und des
Lagergehäuses 29 für den Verdichterrotor. In gleicher Weise sind das Einlaßende
des Statorgehäuses 23 des Verdichters und das Lagergehäuse 28 des Verdichterrotörs
durch die Verdichtereinlaß-Leitung 15 starr miteinander verbunden (Fig. i).
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Eine lösbare nachgiebige Kupplung 59 verbindet den Lagerzapfen 46
des Verdichterrotors mit einem Wellenansatz 6o, der an dem Lagerzapfen 61 des Rotors
der Turbine 12 befestigt ist. Die Turbine besitzt zwei Rotorsdheiben 62 und 63,
die j e eine Stufe der Rotorschaufeln 64 trägt. Der Lagerzapfen 61 ruht in einem
Lagergehäuse 65,. das mittels Bolzen 66 an dem Zwischengehäuse 58 befestigt ist.
Dieses Zwischengehäuse ist auf der Grundplatte io mittels eines Trägers 67 gelagert.
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Mit dem Zwischengehäuse 58 besteht ein schürzenartiger Ansatz 58"
aus einem Stück. Dieser Ansatz weist außen einen Ringflansch 68 auf mit in gleichem
Abstand voneinander angeordneten Öffnungen 69 (Fig. 4). Durch diese Öffnungen ragen
Bolzen 70, mit deren Hilfe ein entsprechend ausgebildeter Flansch 71 des Turbineneinlaßgehäuses
1q. an dem Zwischenstück 58 befestigt ist. Das Gehäuse 1q. umschließt eine Leitung
72, die mit dem inneren Rand ihres ringförmigen Auslasses, dessen äußerer Rand frei
ist, mit einem Membranglied 73 verbunden ist; letzteres ist durch Bolzen 7q., die
über den Kreisumfang gleichmäßig verteilt sind, mit dem mittleren Gehäuse 58 fest
verbunden. Das Leitungsgehäuse 1q. und die daran angeschlossene Leitung 72 können
also gegenüber dem mittleren Gehäuseteil 58 in jede beliebige Stellung beim Zusammenbau
verdreht werden.
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Der Stator der Turbine 12 bildet mit dem Leitungsgehäuse 1q. eine
Einheit und besteht aus einem äußeren Gehäuse 75, das mittels Zapfen 76 am Gehäuse
14 befestigt ist. Außerdem besteht es aus einem Segmentring 77, der vom Gehäuse
75 mittels Halter 78 getragen wird und 'zwei Stufen der Statorschaufeln 79 trägt.
Auf diese Weise ist eine starre Verbindung zwischen dem Stator und dem Lagergehäuse
65 geschaffen, und zwar vermittels des Gehäuses 1q. und des Gehäusestückes 58. Der
Verdichterauslaßkrümmer 13 endet. in einem Ringflansch 8o, der, wie Fig.
5 zeigt, im Abstand voneinander angeordnete Bolzenlöcher 81 aufweist, so daß er
mit einem entsprechenden Flansch eines nicht dargestellten Verbrennungskammereinlasses
verbunden werden kann. Der letztgenannte Einlaß kann daher auch gegenüber der Leitung
13 in verschiedenen Winkelstellungen angeordnet sein.
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Der entsprechende Flansch 82 des Leitungsgehäuses 1q. ist bei dem
dargestellten Beispiel nicht kreisförmig sondern oval, so daß die nicht dargestellte
Auslaßleitung der Verbrennungskammer nur in zwei verschiedenen Stellungen gegenüber
dem Gehäuse 14 angeordnet werden kann. Gegebenenfalls kann aber aueh der. Flansch
82 kreisförmig ausgestaltet sein und in gleichem Abstand voneinander angeordnete
Bolzenlöcher aufweisen, ähnlich wie Flansch 8o.
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Das Statorgehäuse z3 des Verdichters, die Teile 37 und 31 und die
Lagergehäuse28, 29 sind längs einer horizontalen Ebene unterteilt. Die beiden Hälften
eines jeden dieser Teile sind durch Bolzen und Flansche miteinander verbunden. Um
den Verdichterrotor ausbauen-zu können, ohne sein Lager aus der Fluchtlinie herausbringen
zu müssen, werden die Zapfen oder Bolzen, welche die obere Hälfte der Flanschverbindung
32 sichern, die Bolzen 49, mit denen die obere Hälfte des Flansches 47 mit dem Flansch
5o der Verdichterauslaßleitung verbunden ist, und die Bolzen, welche die obere Hälfte
des Gehäuses 23 reit dessen unterer Hälfte verbinden, herausgezogen. Dann wird die
obere Hälfte des Gehäuses 23 abgehoben. Die Bolzen 36 und 45, welche die oberen
Hälften der Bauteile 37 und 3 i halten, werden dann 'herausgezogen, so daß die oberen
Hälften dieser Teile entfernt werden können. Anschließend werden die Bolzen, welche
die obere Hälfte der Flansichverbindung 34 sichern, und die Bolzen 56, welche die
obere Hälfte des Lagergehäuses 29 festhalten, herausgezogen. Es können dann die
oberen Hälften der Lagergehäuse 28 und 29. abgehoben werden; anschließend kann der
Verdichterrotor 26 herausgehoben werden. Der Zusammenbau der einzelnen Teile spielt
sich in umgekehrter Reihenfolge ab.