EP0217837B1 - Innengehäuse für eine strömungsmaschine - Google Patents

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EP0217837B1
EP0217837B1 EP86901793A EP86901793A EP0217837B1 EP 0217837 B1 EP0217837 B1 EP 0217837B1 EP 86901793 A EP86901793 A EP 86901793A EP 86901793 A EP86901793 A EP 86901793A EP 0217837 B1 EP0217837 B1 EP 0217837B1
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EP
European Patent Office
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shell
inner housing
rings
turbine according
housing
Prior art date
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Expired
Application number
EP86901793A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0217837A1 (de
Inventor
Joachim Popp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines GmbH
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Publication of EP0217837A1 publication Critical patent/EP0217837A1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators

Definitions

  • housings are generally divided into horizontally (or vertically) divided housings and housings consisting of rings.
  • a pot housing with suspended segments is another known option.
  • the gap control is generally carried out - if any at all - by blowing on the housing over the rotor blades.
  • the ring elements provided with guide vanes are to be arranged between carrier rings, the carrier rings having a separating plane running parallel to the axial direction.
  • This massive and heavy arrangement is surrounded on the outside by insulating material, which makes an easy disassembly of the housing impossible.
  • the invention is also intended to achieve the combination of the advantages of ring and horizontally divided housings.
  • the housing string consists of the annular end housings 1 and 2, the horizontally divided connecting housings 3, 4, 5 and 6, the annular blow-off housings 7 and 8 and the likewise annular lining carriers 9, 10, 11, 12 and 13.
  • the guide vanes are 14, 15 , 16, 17 and 18 marked, the indicated blades with 19, 20, 21, 22, 23 and 24. Furthermore, covers 25, 26, 27 or heat insulation layers 28, 29, 30 and 31 applied.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Bei Gehäusen von Strömungsmaschinen, vor allem mehrstufigen, ist die Angleichung des thermischen Zeitverhaltens an das des Rotors zur Gleichhaltung des Radialspaltes über Lauf- und Leitschaufeln bei Laständerung ein stetes Problem. Es ist bekannt, daß vor allem der Spalt über den Laufschaufeln großen Einfluß auf Wirkungsgrad, Pumpgrenze und Treibstoff verbrauch hat.
  • Bei der Konstruktion dieser Gehäuse sind neben o.a. Verhalten unter anderem folgende Kriterien zu berücksichtigen:
    • a) Geringes Gewicht
    • b) einfache Fertigung grobe Toleranzen bei Unzugänglichkeit / feine Toleranzen bei Zugänglichkeit
    • c) enge Aufnahmenuten für die Leitschaufelfüße
    • d) leichte Montage
    • e) leichte Demontage
    • f) Rotor bei d) und e) beschaufelt und verschraubt
    • g) Anstreifbeläge nötig (enges Laufschaufelspiel)
    • h) leichte Reparatur
    • i) Rundheit der Gehäuse während der Fertigung
    • j) Rund-bleiben der Gehäuse im Betrieb
    • k) Formtreue der Gehäuse in axialer Richtung im Betrieb
  • Bei den heute bekannten Konstruktionen wird generell in horizontal (oder vertikal) geteilte Gehäuse und aus Ringen bestehende Gehäuse unterteilt. Ein Topfgehäuse mit eingehängten Segmenten ist eine weitere bekannte Möglichkeit.
  • Die Spaltkontrolle erfolgt im allgemeinen - wenn überhaupt eine solche vorgesehen ist - über Anblasung der Gehäuse über den Laufschaufeln.
  • Bei horizontal oder vertikal geteilten Gehäusen bestehen andere Probleme.
  • Die Vorteile der einen Bauart konnten andererseits nicht in der anderen angewendet werden:
  • bei Ringgehäusen:
    • - radiale Steifigkeit und thermische Trägheit der Flanschen
    • - einfache Fertigung
    • - leichte Montage und Demontage der Leitschaufeln
    • - Anstreifbeläge in seperaten Trägern
    • - Reparaturfreundlichkeit
    • - Rundbleiben im Betrieb
  • Bei horizontal geteilten Gehäusen:
    • - leichte Montage und Demontage der Gehäuse
    • - Rotor beschaufelt und verschraubt
  • Aus der CH-PS 264 083 ist ein Innengehäuse bekannt, bei dem die Leitschaufel mit radial außen angeordneten Schaufelspitzen versehen sind, die mittels axialer Distanzringe gehalten werden. Hierdurch ist zwar eine einfache Montage und Demontage des Gehäuses möglich, jedoch ansonsten treten die oben geschilderten Nachteile unverändert auf.
  • Bei einer aus der FR-PS-1 459 676 bekannten und dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundegelegten Anordnung sollen die mit Leitschaufeln versehene Ringelemente zwischen Trägerringen angeordnet sein, wobei die Trägerringe eine parallel zur Achsrichtung verlaufende Trennebene aufweisen. Diese massive und schwere Anordnung ist außen von Dämmmaterial umgeben, wodurch eine einfache Demontage des Gehäuses unmöglich ist.
  • Mit der Erfindung soll neben der Optimierung des thermischen (Radial-)Spaltverhaltens einer Strömungsmaschine auch eine Verwirklichung der Kombination der Vorteile von Ring- und horizontal geteilten Gehäusen erreicht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 5.
  • Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise weiter erläutert; es zeigen:
    • Fig. 1 einen Teilaxialschnitt durch eine Strömungsmaschine und
    • Fig. 2 einen Schnitt gemäß A - A der Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt einen beispielsweisen Gehäuseaufbau mit Leitschaufeln in seiner Umgebung. Der Gehäusestrang besteht aus den ringförmigen Endgehäusen 1 und 2, den horizontal geteilten Verbindungsgehäusen 3,4, 5 und 6 den ringförmigen Abblasegehäusen 7 und 8 sowie den ebenfalls ringförmigen Belagträgern 9, 10, 11, 12 und 13. Die Leitschaufeln sind mit 14, 15, 16, 17 und 18 gekennzeichnet, die angedeuteten Laufschaufeln mit 19, 20, 21, 22, 23 und 24. Weiterhin sind zur Abschirmung der das thermische Verhalten bestimmenden Flanschpaare Abdeckungen 25, 26, 27 vorgesehen bzw. Wärmedämmschichten 28, 29, 30 und 31 aufgebracht.
  • Aus Nachstehendem sind die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ersichtlich:
    • - thermisches Verhalten: optimiert durch Anordnung der steifen Flansche über den Laufschaufeln und günstiges Verhältnis radialer Flanschhöhe zu Laufschaufellänge, durch Abschirmelemente und Wärmedämmschichten. Das Bestreben horizontal geteilter Gehäuse Zitronenform anzunehmen wird durch diese steifen Flansche nicht auf die Ringraumkontur übertragen.
    • - Fertigung: Gehäuse besitzen Zentriersitze, die gleichzeitig der Leitschaufelfußaufnahme dienen; die mit Anlaufbelag versehenen Gehäuse sind separat zu behandeln, die Spritzschichten beidseitig einwandfrei zugänglich; keine tiefen, unzugänglichen Einstiche für die Leitschaufelfußaufnahme.
    • - Montage bei kompletten Rotor: Bei z. B. bereits erfolgter Montage der Teile 1, 14 und 9 werden die Leitschaufeln 15 im Bereich der Maße 32 radial nach innen gebracht und axial auf den Belagträger 9 geschoben. Als nächstes wird der Belagträger 10 in die rechten Haken der Leitschaufeln 15 geschoben, wobei die radiale Lage dieser Leitschaufeln von außen noch kontrolliert werden kann. Anschließend wird das axial geteilte Gehäuse 3 über Belagträger 9 und 10 gesetzt an der Teilfuge 34 radial und anschließend axial mit den Belagträgern verschraubt.
    • - Demontage beim kompletten Rotor: Erfolgt in umgekehrter Montagereihenfolge, wobei die Leitschaufeln 15 bei der Demontage des Belagstreifens 10 von außen gehalten werden können.
    • - Anstreifbeläge: in eigenen Ringen
    • - Reparatur: Schaufelschaden siehe Demontage, Belagschaden siehe Anstreifbeläge.
    • - Rundheit während Fertigung: radiale Flanschhöhe, Masse der Belagträger u. a. sichern eine relativ größere Rundheit der Ringgehäuse gegenüber den anderen Konstruktionen. Eine eventuelle Zitronenform der horizontal geteilten Gehäuse fällt kaum ins Gewicht.
    • - Rundheit im Betrieb: durch Durchmesserzentrierung wesentlich besser als bei Bolzenzentrierung gewährleistet; steife, radial hohe Flansche ohne Scallops lassen sich bei Laständerung nicht in Vieleckform bringen. Eine eventuelle Zitronenform der horizontal geteilten Gehäuse wirkt sich über die steifen Ringgehäuse flansche nicht auf den Ringraum aus.
    • - Formtreue im Betrieb: in axialer Richtung gleichmäßig und kräftig gestaltete Gehäuse neigen kaum zu Verformungen. Etwaiger Längsverzug zwischen Teilfugenflansch und Gehäusewandung wirkt sich bei den kurzen Axiallängen der Teilfugenflansche nicht aus.

Claims (5)

1. Thermische Strömungsmaschine mit Mitteln zur Kontrolle bzw. Konstanthaltung des Radialspaltes zwischen Rotor und innerem, aus schalenartigen Teilen zusammengesetztem Gehäuse, das Temperatuurwechseln im Betrieb ausgesetzt ist, bei dem Trägerringe (9 - 13) und schalenartige Innengehäuseteile (3 - 6) in Axialrichtung abwechselnd hinter einander angeordnet und miteinander lösbar verbunden sind, indem Flansche der schalenartigen Innengehäusteile (3 - 6) zwischen sich rundum verlaufende Radial-Stege der Trägerringe (9 - 13) aufnehmen, die an einander zugekehrten Flächen Zentriersitze aufweisen, wobei die schalenartigen Innengehäuseteile (3 - 6) eine Trennebene (34) aufweisen, die parallel zur Achsrichtung verläuft und durch die Mittelachse hindurchgeht und Teile der Schalen (von 3 - 6) mittels quer zur Achsrichtung angeordneter Schrauben (35) lösbar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerringe (9 - 18) als Belagträger ausgebildet sind wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Belagträgern ein Fuß einer Leitschaufel (15 - 18) eingesetzt und formschlüssig gehalten ist und die schalenartigen Innengehäuseteile (3 - 6) über Abdeckringe (25, 26, 27) mit dem Außengehäuse (33) verbunden sind.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschpaare der Schalen (3 - 6), welche sich radial erstrecken und zwischen sich die Radialstege der Belagträger (9 - 13) aufnehmen, an je einer Trennungslinie um ein vorbestimmtes Maß zu Montagezwecken axial auseinanderdrückbar sind.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Anordnung von schalenartigen (3 - 6) und von ringförmigen (9 - 13) Strukturbauteilen des inneren Gehäuses derart gestaltet ist, daß sie durch Ineinandergreifen korrespondierender Vorsprünge und Ausnehmungen gehalten sind.
4. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Anfangs- und Endgehäuse (1, 2) in Form von Ringen.
5. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturbauteile (3 - 6 und 9 - 13) rotationssymmetrisch und koaxial fluchtend ausgebildet sind.
EP86901793A 1985-03-14 1986-03-12 Innengehäuse für eine strömungsmaschine Expired EP0217837B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3509193 1985-03-14
DE19853509193 DE3509193A1 (de) 1985-03-14 1985-03-14 Stroemungsmaschine mit innengehaeuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0217837A1 EP0217837A1 (de) 1987-04-15
EP0217837B1 true EP0217837B1 (de) 1988-11-23

Family

ID=6265228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP86901793A Expired EP0217837B1 (de) 1985-03-14 1986-03-12 Innengehäuse für eine strömungsmaschine

Country Status (5)

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US (1) US4778337A (de)
EP (1) EP0217837B1 (de)
JP (1) JPS62502207A (de)
DE (2) DE3509193A1 (de)
WO (1) WO1986005546A1 (de)

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EP0217837A1 (de) 1987-04-15
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