DE974790C

DE974790C - Mit einem Geblaese zusammenarbeitende Gasturbine

Info

Publication number: DE974790C
Application number: DEK16198A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Weissenberger
Original assignee: KUEHNLE AG
Current assignee: KUEHNLE AG
Priority date: 1952-11-19
Filing date: 1952-11-19
Publication date: 1961-04-27

Description

AUSGEGEBEN AM 27. APRIL 1961

K τοιχία/46f

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, welche mit einem Gebläse zusammenarbeitet, insbesondere eine Abgasturbine und vorzugsweise einen Abgasturbolader, mit frei fliegendem Lader- und Turbinenlaufrad auf einer in einem besonderen Lagergehäuse gelagerten Welle.

Es ist bei Gebläse-Gasturbinen-Anlagen mit gemeinsamem Läufer bekannt, auf der dem Gebläse zugewandten Seite der'Turbinenscheibe einen gegen Wärmestrahlung schützenden Schirm vorzusehen, der durch Gebläseleckluft gekühlt werden kann, um so den Gebläserotor kühl zu halten. Auch ist ein Abgasturbolader mit frei fliegendem Lader- und Turbinenlaufrad auf einer in einem besonderen Lagergehäuse gelagerten Welle beschrieben, an dessen Gehäuseseitenwänden die in sich geschlossenen Turbinen- und Ladergehäuse derart angeflanscht sind, daß zwischen diesen Gehäusen und dem Lagergehäuse Sperrlufträume an beiden Wellendurchtrittsstellen verbleiben, welche über Kanäle miteinander und mit der Druckseite des Laders verbunden sind. Ein Teil der Gebläseluft entweicht dabei von dem laderseitigen Sperrluftraum über die beiderseitigen Lagergehäusewellendichtungen und das Innere des Lagergehäuses zur Außenluft. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer derartigen

109 561«

Gebläse-Turbinen-Anlage eine Kühlung der Lager ohne Aufwand zusätzlicher Energie bei geringstem konstruktivem Aufwand zu erreichen.

Gemäß der Erfindung ist in dem turbinenseitigen Sperrluftraum, und zwar unmittelbar auf der Außenseite der der Lagergehäusewand' zugekehrten Turbinengehäusewand, eine Isolierschicht aufgebracht, die vom Umfang her von einer in der Lagergehäusewand angeordneten Ringnut aus nach ίο der turbinenseitigen Wellendichtung zu von der Gebläseluft bespült wird. An sich ist es bekannt, eine Isolation zwischen den im Betriebe von den heißen Gasen erwärmten. Teilen einerseits und der übrigen Turbinenanlage, insbesondere dem LageriS gehäuse, andererseits vorzusehen. Derartige Isolationen verzögern jedoch zunächst nur den Wärmeübergang, ohne aber eine ausreichende Kühlung zu bewirken- Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung die verzögert durch die Isolierstoffao schicht durchtretende Wärme durch eine sich bewegende, zweckmäßig geleitete Luftschicht abgeführt. Die Isolierstoffschicht dämmt den Wärmeübergang, so· daß einerseits der Wärmeverlust des Treibmittels der Gasturbine und andererseits die as Wärmeaufnahme der Luftschicht verringert werden. Innerhalb der Luftschicht, die zwischen der Gebläsedichtung und der Außenluft liegt, erneuert sich die Luft wegen der geringen Druckdifferenz nur langsam, so daß die übliche Leckluftmenge einer Gebläsedichtung für die Lufterneuerung ausreicht. Das Einmünden des turbinenseitigen Sperrluftraumes in die Turbinendichtung läßt die zugeführte Luft nach beiden Seiten durch die Turbinendichtung strömen, so daß das aus der Dichtung nach außen austretende Verlustgas Luft und kein Turbinenverlustgas ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung schematisch dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen Abgasturbolader, da bei einem solchen durch die Erfindung besondere Vorteile gebracht -werden.

Die Welle ι trägt einerseits den Turbinenläuf er 2 und andererseits den Gebläseläufer 3. Sie ist mittels der (hier als Kugellager dargestellten) Lager 4 in dem Lagergehäuse 5 gelagert, an welches einerseits das Turbinengehäuse 6 und andererseits die Gebläsespirale 7 angeflanscht sind. Die Abdichtung der Welle erfolgt an beiden Seiten durch Spaltdichtungen 8.

Das Turbinengehäuse 6 ist nun gemäß der Erfindung thermisch von der übrigen Maschinenanlage getrennt, und zwar ist die thermische Isolation der den Lagern bzw. dem Gebläse zugewandten Gehäusewand zugeordnet. Die Isolation wird am Zentrierflansch, an dem das Turbinengehäuse 6 mit dem Lagergehäuse 5 verbunden ist, durch eine isolierende Dichtung 11 gebildet. Auf die übrige Fläche der dem Lagergehäuse 5 gegenüberstehenden Wandung des TuTbinengehäuses 6 ist eine Isolationsschicht 12 aufgetragen, die aus beliebigem isolierendem Material bestehen kann. Zwischen der Isolierschicht 12 und dem Lagergehäuse 5 befindet sich ein Luftspalt 13 zur weiteren thermischen Trennung. Um ein Aufheizen der im Luftspalt 13 befindlichen Luft zu vermeiden, ist es zweckmäßig, diese Luft dauernd zu erneuern. Dazu wird die Leckluft aus der Gebläsedichtung 8 verwendet. Diese wird aus einem Ringkanal 21 mittels einer oder mehrerer Bohrungen 22 entnommen und einem äußeren Ringraum 23 zugeführt. Aus diesem gelangt sie durch ein Rohr 24 in den Luftspalt 13. Um eine gleichmäßige Zuführung auf dem ganzen Umfang dieses Luftspailtes zu sichern, kann an der Einmündungsstelle ein Ringspalt 24_a vorgesehen werden. Das Rohr 24 kann so weit außen angeordnet sein, oder die äußere Begrenzungsfläche des Ringspaltes 24_a kann statt zylindrisch zu sein, so weit konisch nach außen führen, daß die Luftzuführung tatsächlich am äußersten Rande des Spaltes 13 erfolgt. Von hier aus strömt die Luft durch den Spalt 13 radial nach innen und tritt durch eine oder mehrere Bohrungen 25 in einen Ringspalt 26 der Turbinenspaltdichtung 8 ein. Von hier strömt die Leckluft nach beiden Richtungen durch den Dichtungsspalt ab. Ein Teil gelangt also auf die Abgasseite des Turbinengehäuses 6 und wird zusammen mit den Turbinenabgasen bei 6„ ausströmen. Der andere Teil der Leckluft tritt in Richtung auf das Lagergehäuse in den Ringraum 27, von wo sie durch einen oder mehrere Kanäle 28 in den Innenraum 29 des Lagergehäuses austritt. Von dort kann sie über einen Entlüftungsstutzen 30 nach außen entweichen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Luftbedarf für den Schutz der Maschinenanlage gegen die Temperatur der Turbinenabgase auf weniger als 10% der sonst üblichen Kühlluftmenge gesenkt. Die Verwendung von Leckluft hat den Vorteil, daß ohnehin verlorengehende Luftmengen noch zu Kühlzwecken nutzbar gemacht werden.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Mit einem Gebläse zusammenarbeitende Gasturbine, insbesondere Abgasturbine und vorzugsweise Abgasturbolader, mit frei fliegendem Lader- und Turbinenlaufrad auf einer in einem besonderen Lagergehäuse gelagerten Welle, an dessen Gehäuseseitenwände die in sich geschlossenen Turbinen- und Ladergehäuse derart angeflanscht sind, daß zwischen diesen Gehäusen und dem Lagergehäuse Sperrlufträume an beiden Wellendurchtrittsstellen verbleiben, welche über Kanäle miteinander und mit der Druckseite des Laders verbunden sind, wobei die Gebläseleckluft von dem laderseitigen Sperrluftraum über die beiderseitigen Lagergehäusewellendichtungen und das Innere des Lager- iao gehäuses zur Außenluft entweicht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem turbinenseitigen Sperrluftraum (13), und zwar unmittelbar auf der Außenseite der der Lagergehäusewand zugekehrten Turbinengehäusewand, eine Isolierstoff schicht (12) aufgebracht ist, die vom Um-

fang her von einer in der Lagergehäusewand angeordneten Ringnut (24 a) aus nach der turbinenseitigen Wellendichtung zu von der Gebläseluft bespült wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 832814, 563092, 495

deutsche Patentanmeldung ρ 14551 Iä/46a⁹D (bekanntgemacht am 21.6. 1951);

schweizerische Patentschriften Nr. 266730, 227661;

französische Patentschrift Nr. 919 019.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 930 958.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

i 509628/250 1.56 (109 561M 4>. 61)