DE972115C

DE972115C - Axialdurchstroemte Turbine fuer heisse Treibmittel, insbesondere Gasturbine

Info

Publication number: DE972115C
Application number: DEM24935A
Authority: DE
Inventors: Fritz Bauer; Christian Schoerner
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1954-10-23
Filing date: 1954-10-23
Publication date: 1959-05-21

Description

AUSGEGEBEN AM 21. MAI 1959

M 24935 Ia/46f

Die Erfindung betrifft eine axialdurchströmte Turbine für heiße Treibmittel, insbesondere eine Gasturbine, die mit Vorrichtungen zum Mittighalten sowie zur Einhaltung kreisrunder Formen der durch Aufheizung sich dehnenden und verschiebenden Bauteile zur Arbeitsmittelführung um den Rotor ausgestattet ist.

Solche Vorrichtungen wurden im allgemeinen unmittelbar am Gehäuse der Turbine angebracht. Bekannt sind z. B. Höchstdruck-Dampfturbinen mit zweiteiligem, längs der Turbinenachse in horizontaler Ebene geteiltem Gehäuse, dessen Unterteil an den Enden mit je zwei Pratzen versehen ist, die auf den Lagerböcken in einer durch die Rotorachse verlaufenden horizontalen Ebene ruhen. Unter dem Gehäuse ist eine senkrechte Gleitführung vorhanden. Mit diesen Vorkehrungen soll erreicht werden, daß das Gehäuse ebenso wie der Rotor von dessen Achse aus sich nach allen radialen Richtungen hin frei ausdehnt und keine Verschiebung der Gehäusemitte aus der Rotorachse heraus eintritt. Die Pratzen zur Lagerung des Gehäuses sind auf dem einen Lagerbock fixiert, während sie auf dem anderen in Langlöchern geführt sind, um eine freie

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Dehnung der Turbine auch in axialer Richtung zu ermöglichen.

Bekannt ist ferner eine Kondensationsturbine, bei der die unmittelbar an der Teilfuge des Gehäuses angeordneten Längsträger eines rechteckigen Rahmens zur Lagerung des Turbinengehäuses und zur Aufhängung des Kondensatorflansches und die Querträger lediglich zur Lagerung des Turbinenläufers dienen.

ίο Bei diesen bekannten Turbinen sind jedoch die der Läuferoberfläche mit engem Spiel zugeordneten feststehenden Teile für die Treibmittelführung und Abdichtung der Schaufelkanäle, z. B. Leitapparate, Düsenkränze, Abdeckungen für deckbandlose Laufschaufeln, Dichtungen an Leitapparaten usw., sowie die der Aufnahme der Wellendichtungen dienenden Teile nur durch Vermittlung des massiven Turbinengehäuses mit dem starren Rahmen verbunden und von diesem ebenfalls über das Turbinengehäuse zur durch die Lagerung festgelegten Rotorachse zentriert. Es kann daher besonders bei hohen Treibmitteltemperaturen nicht vermieden werden, daß die genannten Bauteile, beispielsweise durch Wärmeflußstauungen an unregelmäßig ausgebildeten Gehäuseteilen Verwerfungen und Verkantungen erleiden, wodurch schließlich die Wellen und Laufraddichtungen beschädigt werden und erhebliche Leckverluste eintreten können. Außerdem können auch durch zu große Laufspiele größere Verluste und durch Schleifen der Schaufeln erhebliche Schaden hervorgerufen werden.

Gasturbinen sind in dieser Hinsicht besonders gefährdet, da die hohen Treibmitteltemperaturen häufig eine besondere Kühlung des Gehäuses erfordem, so daß also entsprechend der unterschiedlichen Aufheizung von Gehäuse und feststehenden Innenteilen auch verschiedene Wärmedehnungen dieser Teile eintreten müssen.

Außerdem ist es an sich bekannt, den die Leitschaufeln tragenden Turbinenkörper innerhalb eines ihn umgebenden äußeren Gehäuses unabhängig von diesem zu lagern. Zu diesem Zweck ist der Fundamentrahmen mit zwei das Außengehäuse in seiner ganzen Länge durchsetzenden Balken versehen, auf denen jener Turbinenkörper ruht. Die zusätzlichen Rahmenbalken sind jedoch besonders bei Gasturbinen .beträchtlichen Temperaturunterschieden ausgesetzt und daher nicht starr. Demzufolge bieten sie keine unveränderliche Basis für die Lagerung des Leitapparates.

Die vorliegende Erfindung geht aus von den weiter oben beschriebenen Turbinen, bei denen die der Läuferoberfläche mit engem Laufspiel zugeordneten feststehenden Teile für die Treibmittelführung und Kanalabdicbtung sowie alle die Wellenabdichtungen aufnehmenden Teile mit einem außerhalb des Außengehäuses angeordneten starren Rahmen verbunden sind, der zugleich das äußere Turbinengehäuse trägt und jene Teile zu der durch die Hauptlager festgelegten Rotorachse zentriert hält. Die ■- Erfindung besteht darin, daß die der Treibmittelführung und der Kanalabdichtung sowie die zur Aufnahme von Wellendiohtüngen dienenden Teile — wie an sich bekannt — vom äußeren Turbinengehäuse getrennt sind, wobei jedoch die Lagerungen jener Teile am Rahmen außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Erst mit der Ausschaltung jedweden Wärmeeinflusses auf die Lagerstellen bei gleichzeitiger Trennung vom äußeren Turbinengehäuse wird die Einhaltung der zentrischen Lage der dem Läufer mit engem Laufspiel zugeordneten Teile sichergestellt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verringerung des Turbinengewichtes, da die eigentlichen Gehäuseteile nur noch durch die Treibmitteldrücke beansprucht werden und dementsprechend schwächer bemessen werden können. Vor allem bei Gasturbinen, in denen die Treibmitteldrücke bekanntlich nicht sehr hoch sind, kann man also das Gehäuse aus relativ dünnen Blechschalen herstellen. Diese leichten Schalen brauchen natürlich nicht mit der großen Genauigkeit zentriert zu werden wie jene dem Läufer mit engem Laufspiel zugeordneten Teile, die ihrerseits wiederum leichter eingepaßt und zentriert werden können, da sie als vom Gehäuse getrennte Einzelteile besser zu handhaben sind. Obwohl also bei einer Turbine nach der Erfindung die Anzahl der Lagerstellen am starren Rahmen größer wird, ergibt sich dennoch eine einfachere Paß- und Zentrierarbeit, was sich schließlich auch auf die Herstellungskosten günstig auswirken muß.

In Weiterausbildung des mit der Erfindung gegebenen Lösungsprinzips sind verschiedenste Ausführungen möglich, von denen einige kurz erläutert werden sollen. Die Leitschaufeln z. B. können in bekannter Weise in einem Leitring untergebracht sein, der in jeweils durch die Rotorachse gehenden, senkrechten und waagerechten Ebenen abgestützt ist. Die waagerechte Abstützung wird dabei am einfachsten durch zwei in horizontaler Mittelebene angeordnete Zapfen vorgenommen, die auf einem starren Rahmen gelagert sind.

Vornehmlich" bei fliegend gelagerten Lauf rädern wird vorteilhaft auf einer Seite des Rahmens eine schildartige Wand angebracht, an welcher der Leitring mit Hilfe eines zylindrischen Stutzens zu befestigen ist. Um Verwerfungen dieser schildartigen Wand durch Temperatureinflüsse zu verhindern, kann diese mit einem Kühlring versehen sein.

Für die Wartung, insbesondere von Gasturbinen, ist es erwünscht, wenn die Schaufelgitter in gewissen Zeitabständen besichtigt und untersucht werden können. In höchst einfacher Weise gestattet die vorliegende Erfindung solche Kontrollen, wenn der Leitringträger oder der gesamte Leitapparat aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt ist. Zwecks Sicherstellung einer allseitig gleichmäßigen radialen Dehnung kann ein solcher Leitapparat an den Stirnseiten mit geschlossenen Halteringen fest verbunden sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Leitschaufeln an einem einteiligen Ring befestigt werden, der seinerseits von dem aus einzelnen Segmenten bestehenden Leitringträger gehalten wird. Bei mehrstufigen Turbinen setzt dies allerdings eine geteilte Läufer-

bauart voraus, um derartige Leitapparate montieren zu können. Bei der Bauweise mit Halteringen wird man einen der geschlossenen Halteringe fixieren und den anderen axial verschiebbar anordnen. Um eine zwanglose Dehnung und eine einwandfreie Abdichtung zu ermöglichen, werden hierbei die Ein- und Auslaßstutzen mit den die Leitringsegmente haltenden geschlossenen Halteringen durch elastische Dichtungselemente verbunden.

Ein erheblicher Anteil der Strömungsverluste ist bekanntlich auf die radialen Spalte an den freien Laufschaufelenden zurückzuführen. Die erfindungsgemäße Bauart gestattet eine Verringerung dieser

t5 Verluste, indem die Laufschaufelenden abgeschrägt und die Laufschaufelabdeckungen entsprechend konisch ausgebildet werden, und zwar derart, daß durch die eintretende Wärmedehnung in axialer Richtung der radiale Spalt verringert wird.

Bei allen im vorstehenden erläuterten Anordnungen und Ausführungen für die Leitringe kann die Sicherung einer unbedingt gleichmäßigen Dehnung in radialer Richtung noch dadurch erhöht werden, daß in die Befestigungsvorrichtungen zusätzlich an

as sich bekannte, radial gerichtete Führungsbolzen eingeschaltet sind.

Die Dichtungen für die das Laufrad tragenden Wellen können bei einer Axialturbine nach der Erfindung in von den übrigen Gehäuseteilen unabhängigen Dichtungsfassungen untergebracht sein, die vorteilhafterweise an den Lagerböcken bzw. Gehäusen befestigt sind. Zwecks Abdichtung der zwischen voneinander unabhängig befestigten Bauteilen eingeschlossenen Räume, z. B. zwischen den Ein- und Auslaßstutzen und den Dichtungsfassungen, werden zweckmäßig Lamellendichtungen angeordnet, die im wesentlichen aus mehreren kämmend ineinandergreifenden Blechringen bestehen, von denen ein Teil dieser Blechringe nachgiebig ist und sich bei einseitigem Druck an die Gegenringe anlegt.

Bei axial beaufschlagten Turbinen mit fliegend angeordnetem Laufrad wird mit Vorteil das dem Laufrad benachbarte Lager in einem vorzugsweise doppelwandig ausgebildeten konischen Tragkörper angeordnet, der seinerseits auf einem Rahmen zentrisch zur Läuferachse gelagert und rechtwinklig zu dieser sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Ebene geführt ist. Außerdem kann dieser Tragkörper zugleich gegen Verschiebungen in axialer Richtung fixiert sein.

Ebenso wie die Leitringe können bei einer Axialturbine nach der Erfindung auch die nicht mit engem Spiel der Läuferoberfläche zugeordneten Führungsteile für das Treibmittel in einer oder mehreren durch die Läuferachse verlaufenden Ebenen unterteilt sein, um zu verhindern, daß diese verhältnismäßig schwach bemessenen Bauteile durch ungleichförmige Verformungen Schaden erleiden.

Vornehmlich bei mehrstufigen Gasturbinen besteht die Gefahr, daß in mehrere Segmente unterteilte Leitapparate bei durch thermische Spannungen hervorgerufenen Verformungen ihre Kreisform nicht beibehalten, selbst wenn zu beiden Seiten des Leitapparates geschlossene Halteringe befestigt sind. Bei einer Turbine nach der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß an den Ein- und Auslaßstutzen je ein in die Halteringe eintauchender Flanschring befestigt ist, auf dem Kolbenringe angebracht sind, wobei diese Kolbenringe auf der Hochdruckseite der Turbine so eingepaßt sind, daß eine geringe Menge Treibmittel entweicht, welches durch in den Haltering eingearbeitete öffnungen in den Raum zwischen Leitapparat und äußerer Abdeckung gelangt, so daß der Leitapparat von außen her aufgeheizt und dadurch ein Spannungsausgleich erzielt wird.

Weiter oben wurde bereits erläutert, daß bei mehrteiligen Leitringträgern unter Temperatureinfluß nicht konzentrische Verformungen eintreten. Die mit solchen geteilten Leitringträgern starr verbundenen Abdeckungen für die Laufschaufeln dehnen sich gleichermaßen, und es ergeben sich über den Umfang ungleich große radiale Spalte zwischen den Schaufelenden und der Abdeckung. Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß ein geschlossener Abdeckring angeordnet wird, der in einem in waagerechter Mittelebene geteilten Leitringträger durch mindestens g₀ vier radial gerichtete Führungsstifte gehalten ist, von denen zwei in der Teilungsebene liegen.

Um den durch Temperatureinflüsse bedingten Formänderungen des Rahmens vorzubeugen, kann dieser Rahmen hohl ausgebildet und von einem' Kühlmittel, beispielsweise Wasser, öl od. dgl., durchspült werden.

Im folgenden werden an Hand schematischer Darstellungen Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt 100"

Fig. ι eine zweistufige Axialturbine im Aufriß mit Schnittführung nach Linie I-I der Fig. 2,

Fig. 2 eine Turbine nach Fig. 1 im Grundriß, geschnitten in horizontaler Mittelebene,

Fig. 3 eine zweistufige Gasturbine einer Aufladegruppe mit fliegend gelagertem Laufrad, teilweise in vertikaler Mittelebene geschnitten,

Fig. 4 den Teil »Λ« der Fig. 3 im- vergrößerten Maßstab,

Fig. 5 den Tragrahmen mit einer auf einer Seite no angebrachten schildartigen Wand für die Turbine nach Fig. 3 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 6 eine dreistufige Gasturbine mit zweiseitiger Lagerung und gekühltem Rahmen im Aufriß, in vertikaler Mittelebene geschnitten, ng

Fig. 7 einen Schnitt quer zur Rotorachse nach Linie VII-VII der Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt quer zur Rotorachse nach Linie VIII-VIII,

Fig. 9 einen Schnitt quer zur Rotorachse nach iao Linie IX-IX,

Fig. 10 den Teil »ff« im vergrößerten Maßstab,

Fig. 11 einen geschlossenen Abdeckring für deckbandlose Laufschaufelgitter, der von einem geteilten Leitringträger gehalten wird,

Fig. 12 eine abgewandelte Ausbildung der Schaufelgitter einer Turbine nach Fig. 3.

In den Fig. 1 und 2 ist auf dem Rahmen 1 in den Lagerböcken 2 und 3 die Turbinenwelle 4 gelagert, auf der das Laufrad 5 mit den Laufschaufelkränzen 6 und 7 befestigt ist. Zentrisch zur Achse der Turbinenwelle 4 ist der Leitring 8 mit den Leitschaufelkränzen 9 und 10 angeordnet, der in horizontaler Mittelebene mit zwei Zapfen 11 und 12 in zwei auf dem Rahmen 1 befestigten Stützlagern 13 und 14 abgestützt ist. Am untersten Teil des Leitringes 8 ist ein Steg 15 befestigt, mit dem der Leitring in einer Führung 16 in vertikaler Mittelebene geführt ist. Das Gehäuse der Turbine ist mit 17 bezeichnet und besteht aus dem Eintrittsstutzen 18, dem Austrittsstutzen 19 und dem zum Ausgleich axialer Dehnungen dienenden elastischen Körper 20. Das Gehäuse 17 ist mit Pratzen 21, 22, 23 und 24 versehen, die auf dem Rahmen 1 ruhen. Neben den Pratzen 21 bis 24 sind senkrecht zur axialen Richtung Führungsstifte 21', 22', 23', 24' angeordnet, welche die radiale Führung des Gehäuses 17 sichern. Die als Labyrinthdichtungen ausgebildeten Wellenabdichtungen 25 und 26 sind in von den übrigen Gehäuseteilen unabhängigen Dichtungsfassungen 27 und 28 untergebracht und an den Lagerböcken 2 und 3 befestigt. Der Raum zwischen dem Gehäuse 17 und dem Läufer 5 wird durch die Lamellendichtungen 29 und 30 abgedichtet, die aus jeweils drei größeren, nachgiebigen Blechringen 31 und vier kleineren Ringen 32 bestehen. Die nachgiebigen Blechringe 31 sind am Gehäuse 17 und die Ringe 32 an der Dichtungsfassung 27 befestigt. Bei einseitigem Druck legen sich die nachgiebigen Ringe 31 fest gegen die Ringe 32 und schließen dadurch den Durchgang gasdicht ab.

Die der Läuferoberfläche mit engem Spiel zugeordneten feststehenden Gasführungsteile für das Treibmittel sind hier der Leitring 8 mit den Leitschaufeln 9, 10 sowie die Dichtungsfassungen 27 und 28 mit den Labyrinthdichtungen 25 und 26.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist der Rahmen mit 51 bezeichnet/ Er besitzt auf einer Seite eine schildartige Wand Si₀, an der ein wasserdurchspülter Kühlring Si₆ angebracht ist. Der Kühlring Si₆ besitzt einen zylindrischen Ansatz, der unter Zwischenschaltung von vier radial gerichteten Bolzen 52 mit dem Leitringträger 53 verbunden ist, an dem zugleich die Abdeckungen für die kopfbandlosen Laufschaufeln angebracht sind. Der Leitringträger 53 sowie der Leitring 54 der zweiten Druckstufe sind hierbei zweiteilig ausgeführt. Der Leitring 55 der ersten Druckstufe ist als einteiliger Bauteil an dem Einführungsstutzen 56 angebracht, der seinerseits wiederum unter Zwischenschaltung radial gerichteter Bolzen 57 durch Vermittlung des nachgiebigen Bleches 58 mit Schrauben 59 und Flanschring 60 an der schildartigen Wand 5i_a befestigt ist.

Die zwei Räder 61 und 62 sind an kreisringförmigen Bunden miteinander verschweißt und auf der Welle 63 freifliegend befestigt. 64 ist eines der Traglager der Welle 63, das in einem doppelwandigen, kegeligen Tragkörper 65· aufgenommen ist. Der Tragkörper 6s ist mit Hilfe eines Ringes 66 und mit zwei Pratzen 67, 68 auf dem Rahmen 51 in einer durch die Achse der Welle 63 verlaufenden horizontalen Ebene befestigt und mittels zwei Bolzen 69, 70 in horizontaler Richtung geführt.

An dem Ring 66 ist außerdem das Aufladegebläse 71 angeflanscht, das mit den Pratzen 72, 73 ebenfalls in der durch die Achse der Welle 63 bestimmten waagerechten Mittelebene auf dem Rahmen 51 ruht. Die Führung in senkrechter Mittelebene wird durch an dem Ring 66 und am unteren Teil des Gehäuses für das Aufladegebläse angebrachte Stege 74, 75 sowie durch die mit dem Rahmen 51 verbundenen Führungen 76, 77 gewährleistet.

Zwischen dem Austrittsgehäuse 78 und dem Kühlring 5i₆ ist die Lamellendichtung 79 angeordnet. Zwecks Abschirmung des Lagers 64 gegen Wärmeeinwirkung ist an dem kegeligen Tragkörper 65 eine Abdeckung 80 angebracht.

Zur Veranschaulichung der geometrischen Zuordnung der maßgebenden Stützflächen, Führungsrichtungen und Befestigungsflanschen an der gemeinsamen Basis, dem Rahmen 51, dient die Fig. 5. Die Läuferachse ist hierin mit M-M angegeben. Die Anordnung der Pratzen 67, 68 bzw. der waagerechten Führungsbolzen 69, 70 wird durch die waagerechte Gerade X-X bestimmt. Parallel dazu verlaufen die Geraden Y-Y durch die Mitte der Pratzen 72, 73 und Z-Z durch die schildartige Wand 5i₀. Die Schnittpunkte der Achse M-M mit den parallel verlaufenden Geraden sind P_x, P_y und P₂. Lotrecht unter den Punkten P_x, P_y liegen die vertikalen Gleitführungen 76 und 77.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind also zwei _1Oo Festpunkte, nämlich P_x für die rotierenden Teile und P_z für die feststehenden Teile, vorhanden.

In Fig. 6 bis 10 bedeutet 100 einen hohlen Rahmen mit dem Einlaßstutzen 101 und dem Auslaßstutzen 102, der von einem Kühlmittel (Wasser, Öl od. dgl.) durchspült wird. Auf dem Rahmen sind die beiden Lager 103 und 104 angeordnet, in denen der Rotor 105 der dreistufigen Gasturbine mit den Laufschaufeln 106 gelagert ist. Die Leitschaufeln 107 der ersten Druckstufe sind in dem Austritts- no querschnitt des Einströmgehäuses 108 angeordnet. Die Leitschaufeln 109 der zweiten und dritten Druckstufe sind an einem Leitringträger 110 befestigt, der aus insgesamt acht Segmenten zusammengesetzt ist, die an den Flanschen 111 mittels nicht dargestellter Schraubenbolzen zusammengehalten werden. An den Stirnseiten ist der Leitringträger 110 mit den geschlossenen Ringen 112 und 113 fest verbunden, um dadurch eine ungleichmäßige Verformung der einzelnen Leitringsegmente zu verhindern. Die geschlossenen Ringe 112, 113 sind durch je acht radial angeordnete Führungsstifte 114, 115 mit je einem ebenfalls geschlossenen Ring 116, 117 verbunden, die mit Pratzen 118 in horizontaler Mittelebene auf dem Rahmen 100 gelagert sind. Am untersten Teil der Ringe 116, 117

sind wiederum in vertikaler Mittelebene liegende Stege 119 und 120 angebracht, die in vertikalen Führungen 121, 122 geführt sind. Letztere sind an den Querträgern 123, 124 befestigt.
Das Austrittsgehäuse ist mit 125 bezeichnet. Die Ein- und Austrittsgehäuse 108 und 125 sind mit den geschlossenen Halteringen 112 und 113 und diesu wiederum mit einem um den Leitringträger 110 herumgelegten Blechmantel 126 durch aus V-förmigen Blechringen gebildete nachgiebige Dichtungen 127, 128, 129, 130 verbunden.

Die Abdichtung der den Läufer 105 tragenden Welle 131 erfolgt in gleicher Weise, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 beschrieben, mit Labyrinthdichtungen, die in Dichtungsfassungen 132, 133 untergebracht sind. Die Räume zwischen dem Eintrittsgehäuse 108 und dem Läufer 105 bzw. zwischen dem Austrittsgehäuse 125 und dem Läufer 105 werden durch die Lamellendichtun-

^ao gen 134 und 135 gasdicht abgeschlossen. Die Ein- und Austrittsgehäuse 108 und 125 sind mittels Pratzen 136 an dem Hohlrahmen 108 abgestützt. In Fig. 10 bedeutet 137 einen an das Eintrittsgehäuse 108 angeschraubten Flanschring, der in

^a5 einen zylindrischen Ansatz ii2_a am geschlossenen Haltering 112 eintaucht. Zwischen dem Ansatz ii2_a und dem Flanschring 137 sind drei Kolbenringe

138 angeordnet. Diese Kolbenringe sind in den Nuten des Flanschringes so eingepaßt, daß eine gewisse Treibmittelmenge entweichen und in Richtung der eingezeichneten Pfeile durch den Raum

139 die Bohrung 140 in den Raum 141 zwischen dem Leitringträger 110 und der äußeren Blechabdeckung 126 gelangen kann, um den Leitring

zwecks Ausgleich thermischer Spannungen von außen aufzuheizen.

Die in Fig. 11 gezeigte Abdeckung für deckbandlose Laufschaufeln besteht aus dem zweiteiligen Leitringträger 150, der in horizontaler Mittelebene geteilt ist und einem geschlossenen Abdeckring 151. In der Horizontalen sowie in der Vertikalen sind beide Ringe mit radialen Bohrungen versehen, in welche Führungsstifte 152 eingesetzt sind, die für eine Zentrierung des geschlossenen

Abdeckringes 151 bei allen Betriebszuständen sorgen. Die Montage erfolgt in der Weise, daß der geschlossene Abdeckring 151 über die Laufschaufeln geschoben wird und zusammen mit dem Läufer in die Turbine eingeführt wird. Danach werden die beiden Hälften des Leitringes 150 miteinander verschraubt, und dann die Führungsstifte 152 in die entsprechenden Bohrungen des Abdeckringes und des Leitringes eingesetzt.

Fig. 12 zeigt eine abgewandelte Ausbildung der Schaufelgitter einer Turbine nach Fig. 3. Analog jener Ausführung ist der Leitringträger 53' unter Zwischenschaltung . radialer Führungsbolzen mit dem wassergekühlten Kühlring 51₆ (welcher nicht dargestellt ist) fest verbunden. An dem Träger 53'

ist wiederum der Leitring 54' angebracht, während die Ledtschaufeln 55' der ersten Druckstufe mit dem Einführungsstutzen 56' verbunden sind. 61' und 62' sind die Laufräder mit deckbandlosen Laufschaufelgittern. Die Laufschaufeln selbst sind an ihren Enden abgeschrägt und die zugehörigen e₅ Lauf Schaufelabdeckungen 160 und 161 sind entsprechend konisch ausgebildet. Wie im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben, sind P_x und P_z Festpunkte, so daß der Läufer bei auftretenden Wärmedehnungen sich in Richtung des Pfeiles D und der Leitringträger in Richtung des Pfeiles E verschieben. Infolge solcher Verschiebung zueinander wird der radiale Spalt »s« zwischen den freien Laufschaufelenden und den Abdeckungen 160, 161 verringert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Axial durchström te Turbine für heiße Treibmittel, insbesondere Gasturbine, bei der die der Läuferoberfläche mit engem Spiel zugeordneten feststehenden Teile für die Treibmittelführung und zur Kanalabdichtung (z. B. Leitapparate, Düsen, Abdeckungen für deckbandlose Laufschaufeln, Dichtungen an Leitapparaten usw.) sowie alle die Wellendichtungen aufnehmenden Teile mit einem außerhalb des Außengehäuses angeordneten starren Rahmen verbunden sind, der zugleich das äußere Turbinengehäuse trägt und jene Teile zu der durch die Hauptlager festgelegten Rotorachse zentriert hält, dadurch gekennzeichnet, daß die der Treibmittelführung und der Kanalabdichtung sowie die zur Aufnahme von Wellendichtungen dienenden Teile (8, 9, 10, 27, 28), wie an sich bekannt, vom äußeren Turbinengehäuse (17) getrennt sind, wobei jedoch die Lagerung jener Teile am Rahmen (1) außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

2. Axialturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln in einem Leitring (8) untergebracht sind, der in jeweils durch die Rotorachse gehenden senkrechten und waagerechten Ebenen abgestützt ist.

3. Axialturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Leitring (8) in horizontaler Mittelebene zwei Zapfen (11, 12) angeordnet sind, die auf dem starren Rahmen (1) gelagert sind (Fig. 1, 2).

4. Axialturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Rahmens (51) eine schildartige Wand (51J angebracht ist, an welcher der Leitring (54) mit Hilfe eines zylindrischen Leitringträgers (53) befestigt ist (Fig. 3, s>.

5. Axialturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schildartige Wand (5i_e) mit einem Kühlring (5I₆) versehen ist (Fig. 3). iao

6. Axialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitringträger (110) aus mehreren Segmenten zusammengesetzt ist (Fig. 6 und 8).

7. Axialturbine nach Anspruch 6, dadurch i»5 gekennzeichnet, daß die Segmente des mit Leit-

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schaufeln versehenen Leitrin_ö trägers (no) an den Stirnseiten mit geschlossenen Halteringen (112, 113) fest verbunden sind (Fig. 6).

8. Axialturbine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln an einem einteiligen Ring befestigt sind, der von dem aus einzelnen Segmenten bestehenden Leitringträger gehalten ist.

9. Axialturbine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der geschlossenen Halteringe (z.B. 112) fixiert und der andere axial verschiebbar ist (Fig. 6, 7).

10. Axialturbine nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Laufschaufelenden abgeschrägt und die zugehörigen Laufschaufelabdeckungen (160, 161) konisch ausgebildet sind, und zwar derart, daß durch die eintretende Wärmedehnung der radiale Spalt (s) mit zunehmender Temperatur geringer wird (Fig. 12).

11. Axialturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßstutzen (108, 125) mit den die Segmente des Leitringträgers (110) haltenden geschlossenen Halteringen (112, 113) durch elastische Dichtungselemente (127, 128, 129, 130) verbunden sind (Fig. 6, 10).

12. Axialturbine nach einem oder mehreren.. der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Befestigungsvorrichtungen für den Leitapparat (54) an sich bekannte radial gerichtete Führungsbolzen (52) eingeschaltet sind.

13. Axialturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendichtungen (25, 26) in von den übrigen Gehäuseteilen unabhängigen Dichtungsfassungen (27, 28) untergebracht sind.

14. Axialturbine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfassungen

(27, 28) an den Lagerböcken (2, 3) befestigt sind.

15. Axialturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche ι bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den voneinander unabhängig befestigten Bauteilen, z. B. den Ein- und

Auslaßgehäusen (18, 19), und den Dichtungsfassungen (27, 28) Lamellendichtungen (29, 30) angeordnet sind.

16. Axialturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 mit einem fliegend angeordneten Laufrad, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Laufrad (62) benachbarte Lager (64) in einem vorzugsweise doppelwandig ausgebildeten, konischen Tragkörper (65) angeordnet ist, der seinerseits auf einem Rahmen zentrisch zur Läuferachse gelagert und rechtwinklig zu dieser sowohl in senkrechter als auch in waagerechter Ebene geführt ist (Fig. 3).

17. Axialturbine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (65) gegen Verschiebungen in axialer Richtung fixiert ist (Fig. 3,5)·

18. Axialturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßstutzen (18, 19) in einer durch die Rotorachse verlaufenden, senkrechten Ebene geführt sind.

19. Axialturbine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ein- und Auslaßstutzen (108, 125) je ein in die Halteringe (112, 113) eintauchender Flanschring (^I37) befestigt ist, auf dem Kolbenringe (138) angebracht sind (Fig. 6, 10).

20. Axialturbine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenringe (138) auf der Hochdruckseite der Turbine so eingepaßt sind, daß eine geringe Menge Treibmittel entweicht, welches zwecks Aufheizung des Leitringträgers (110) durch in den Haltering (112) eingearbeitete öffnungen (140) in den Raum (141) zwischen Leitrmgträger und äußerer Abdeckung (126) gelangt (Fig. 6, 10).

21. Axialturbine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Abdeckring (151) für die deckbandlosen Laufschaufeln, der in einem in waagerechter Mittelebene geteilten Leitringträger (150) durch mindestens vier radial gerichtete Führungsstifte (152) gehalten wird, von denen zwei in der Teilungsebene liegen.

22. Axialturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (100) hohl ausgebildet und von einem Kühlmittel (Wasser, öl od. dgl.) durchspült ist (Fig. 6 bis 9).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr, 694 784, 607 908, 492252;

USA.-Patentschriften Nr. 2 565 648, 2 273 225; schweizerische Patentschrift Nr. 232 208.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen,