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Publication number: DEK0016198MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 18. November 1952 Bekanntgemacht am 12. Januar 1956Registration date: November 18, 1952. Advertised January 12, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, welche mit einem Gebläse zusammenarbeitet, insbesondere eine Abgasturbine und vorzugsweise einen Abgasturbolader. Bei solchen Anordnungen ist es bekannt, eine Isolation zwischen den im Betrieb von den heißen Gasen erwärmten Teilen einerseits und der übrigen Turbinenanlage, insbesondere dem Lagergehäuse, andererseits vorzusehen. Derartige Isolationen verzögern jedoch zunächst nur den ίο Wärmeübergang, ohne aber eine ausreichende Kühlung zu bewirken. Daneben ist es auch bekannt, besondere Luftströme zu erzeugen, welche die Lagerstellen und andere Teile der Turbine schützen sollen. Die Erzeugung dieser besonderen , Kühlluftströme erfordert jedoch einen zusätzlichen Energieaufwand, der die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage herabsetzt. Schließlich hat man, auch die am Umfang eines Gebläse-Ausgleichkolbens austretende Luft um das Maschinenlager herumgeführt. Diese Anordnung erforderte jedoch ebenfalls große Luftmengen, weil der Umfangsspalt am Ausgleichkolben aus Toleranzgründen verhältnismäßig breit sein muß; infolgedessen treten auch hier erhebliche Energieverluste auf.The invention relates, in particular, to a gas turbine which cooperates with a fan an exhaust gas turbine and preferably an exhaust gas turbocharger. In such arrangements it is known an insulation between the parts heated by the hot gases during operation on the one hand and the rest of the turbine system, in particular the bearing housing, on the other hand. Such However, insulations initially only delay the ίο heat transfer, but without sufficient To effect cooling. In addition, it is also known to generate special air currents, which to protect the bearings and other parts of the turbine. The creation of this special, However, cooling air flows require an additional expenditure of energy, which reduces the profitability of the Overall system reduces. Finally, you also have those on the circumference of a blower equalizing piston escaping air is routed around the machine bearing. However, this arrangement also required large amounts of air, because the circumferential gap on the compensating piston is proportionate for reasons of tolerance must be wide; as a result, considerable energy losses also occur here.

Gemäß der Erfindung wird nun das Turbinengehäuse auf der Außenseite mit einer Isolierstoff -According to the invention, the turbine housing is now on the outside with an insulating material -

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schicht versehen, die an eine Luftschicht grenzt, welche einerseits an eine Stelle der Gebläsedichtung und andererseits an die Außenluft an-, geschlossen ist. Das Turbinengehäuse ist also von zwei Schichten umschlossen, nämlich zunächst einer Isolierstoff schicht und darüber von einer Luftschicht. Layer provided that borders on a layer of air, which on the one hand to a point of the fan seal and on the other hand to the outside air, is closed. So the turbine housing is from two layers enclosed, namely first a layer of insulating material and above it by a layer of air.

Durch den Gegenstand der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, die Wärmeaufnahme aus demThe object of the invention is achieved, the heat absorption from the

ίο Treibmittel der Gasturbine zu verringern und trotzdem die temperaturempfindlichen Teile der Anlage praktisch ohne Aufwendung von Leistung gegen Erhitzung zu schützen. Die Isolierschicht dämmt den Wärmeübergang, so daß einerseits der Wärmeverlust des Treibmittels der Gasturbine und andererseits die Wärmeaufnahme der Luftschicht verringert werden. Innerhalb der Luftschicht, die zwischen der Gebläsedichtung und der Außenluft liegt, erfolgt wegen der geringen Druckdifferenz nur eine langsame Lufterneuerung im Gegensatz zu den sonst üblichen Kühlluftströmen. Diese langsame Lufterneuerung genügt, um die' den Isoliermantel durchsetzende Wärme abzuführen; doch ist sie wesentlich geringer als bei bekannten Anordnungen. Sie ist so gering, daß die übliche Leckluftmenge einer Gebläsedichtung für die Lufterneuerung innerhalb der Luftschicht völlig ausreicht, wogegen die sonst üblichen Kühlluftströme im Vergleich zur Leckluftbenutzung einen erhöhten Arbeitsaufwand erfordern.ίο to reduce the propellant of the gas turbine and nevertheless the temperature-sensitive parts of the system with practically no expenditure of power to protect against heating. The insulating layer insulates the heat transfer, so that on the one hand the Heat loss of the propellant of the gas turbine and on the other hand the heat absorption of the air layer be reduced. Inside the layer of air that separates the fan seal and the outside air in contrast, only a slow renewal of the air takes place due to the low pressure difference to the otherwise usual cooling air flows. This slow renewal of air is sufficient to remove the 'insulating jacket dissipate penetrating heat; but it is much less than in known arrangements. It is so small that the usual amount of air leakage from a fan seal for air renewal within the air layer is completely sufficient, whereas the otherwise usual cooling air flows in comparison require an increased amount of work to use leakage air.

Vorzugsweise ist der Luftraum mit seinem äußeren Rand an die Gebläsedichtung und mit seinem inneren Rand an die Außenluft angeschlossen, so daß ein radial von außen nach innen gehender Luftstrom erzeugt wird.The air space is preferably with its outer edge to the fan seal and with its inner edge connected to the outside air, so that a radially from the outside to the inside walking airflow is generated.

Besonders zweckmäßig ist es, den Anschluß an die Außenluft über die Tiurbinendichtung zu führen, wobei dann also der Luftspalt in die Turbinendichtung ausmündet. Hierdurch erreicht man, daß die zugeführte Luft die Turbinendichtung nach beiden Seiten durchströmt und das aus der Dichtung nach außen tretende Verlustgas Luft ist und kein Turbinenbetriebsgas.It is particularly useful to connect to the outside air via the turbine seal, in which case the air gap then opens out into the turbine seal. This achieves that the supplied air flows through the turbine seal on both sides and out of the seal outward leaking waste gas is air and not a turbine operating gas.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung schematiisch dargestellt. Es handelt sich hierbei um einen Abgasturbolader, da bei einem solchen durch die Erfindung besondere Vorteile gebracht werden.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically. It is an exhaust gas turbocharger, since the invention makes it possible to do so special advantages are brought.

Die Welle 1 trägt einerseits den Turbinenläufer 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 AbdichtungThe shaft 1 carries on the one hand the turbine runner 2 and on the other hand the fan runner 3. It is by means of the bearing 4 (shown here as a ball bearing) in the bearing housing 5, to which on the one hand the turbine housing 6 and on the other hand the fan spiral. 7 are flanged. The waterproofing

55' der Welle erfolgt an beiden Seiten durch Spaltdichtungen 8.55 'of the shaft takes place on both sides through gap seals 8th.

. 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 Turbinengehäuses 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 214 in den Luftspalt 13. Um eine gleichmäßige Zuführung auf dem ganzen Umfang dieses Luftspadtes zu sichern, kann an der Einmündungssteile 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 Türbinenabgasen 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.. According to the invention, the turbine housing 6 is now thermally separated from the rest of the machine installation, specifically the thermal insulation is assigned to the housing wall facing the bearings or the fan. The insulation is formed by an insulating seal 11 on the centering flange on which the turbine housing 6 is connected to the bearing housing 5. On the remaining surface of the wall 'of the turbine housing 6 opposite the bearing housing 5, an insulating layer 12 is applied, which can consist of any insulating material. Between the insulating layer 12 and the bearing housing 5 there is an air gap 13 for further thermal separation. In order to prevent the air in the air gap 13 from heating up, it is advisable to constantly renew this air. The leakage air from the fan seal 8 is used for this purpose. This is removed from an annular channel 21 by means of one or more bores 22 and fed to an outer annular space 23. From this (it passes through a pipe 214 into the air gap 13. In order to ensure a uniform supply over the entire circumference of this air gap, an annular gap 24 _{a can be provided at the junction part} outer boundary surface of the annular gap 24 _a can zu.sein instead of cylindrical lead, as far conically outwards, that the air supply is actually made at the outermost edge of the gap. 13 from here the air through the gap 13 flows radially inwardly and passes through one or several bores 25 into an annular gap 26 of the turbine gap seal 8. From here the leakage air flows out in both directions through the seal gap Leakage air enters the annular space 27 in the direction of the bearing housing, from where it passes through one or more channels 28 into the interior 29 of the bearing housing outlet. From there it can escape to the outside via a vent connection 30.

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.The configuration according to the invention reduces the air requirement for protecting the machine system against the temperature of the turbine exhaust gases to less than 10% of the usual amount of cooling air lowered. The use of leakage air has the advantage that quantities of air are lost anyway can still be made usable for cooling purposes.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Gas turbine, in particular exhaust gas turbine, and cooperating with a fan preferably exhaust gas turbocharger, in which between the in operation of. the hot gases heated parts on the one hand and the rest of the turbine system, in particular the bearing housing, on the other hand, insulation is provided, characterized in that the turbine housing is provided on the outside with a layer of insulating material that adjoins an air layer which borders on the one hand to a point of the fan seal and on the other hand to the outside air connected.

2. Gas turbine according to claim 1, characterized in that that the air space with its outer edge to the fan seal and with

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its inner edge is connected to the outside air.

3. Gas turbine according to claim 2, characterized in that the connection to the outside air is guided over the turbine seal.

Attached publications: German patent specifications No. 832814, 563092, 495398, 266730;

Swiss patent specification No. 227661, French patent specification No. 919 019.

1 sheet of drawings