EP0752515A2 - Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle - Google Patents

Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle Download PDF

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EP0752515A2
EP0752515A2 EP96110556A EP96110556A EP0752515A2 EP 0752515 A2 EP0752515 A2 EP 0752515A2 EP 96110556 A EP96110556 A EP 96110556A EP 96110556 A EP96110556 A EP 96110556A EP 0752515 A2 EP0752515 A2 EP 0752515A2
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EP
European Patent Office
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gas turbine
bearing
chamber
chamber arrangement
ventilation
Prior art date
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Withdrawn
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EP96110556A
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English (en)
French (fr)
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EP0752515A3 (de
Inventor
Reinhold Hecken
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.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
BMW Rolls Royce GmbH
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Publication date
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Publication of EP0752515A3 publication Critical patent/EP0752515A3/de
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    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F01D25/183—Sealing means

Definitions

  • the invention relates to a storage chamber arrangement for a gas turbine shaft, with at least three labyrinth seals provided on both sides of the bearing, each of which delimits on both sides a blocking chamber into which a sealing air flow is introduced, and an adjacent ventilation chamber from which the labyrinth Seal air that has passed through is discharged through a ventilation line.
  • Such a storage chamber arrangement is known from US Pat. No. 4,156,342.
  • the sealing air flow primarily serves to cool the storage chamber arrangement, but the same arrangement can also be used to primarily optimally seal the bearing from the environment, i. H. especially to protect against the entry of the hot working gases in the gas turbine.
  • the ventilation line opens into the flow channel of the turbine section of the gas turbine.
  • a control device for monitoring the risk of oil fire can be provided in the ventilation line.
  • this control element is designed as a temperature sensor.
  • the reference numeral 1 denotes the shaft of a gas turbine - which, as usual, has a compressor section, a combustion chamber and a turbine section - which is supported by a bearing 2.
  • the bearing chamber 3 surrounding the bearing 2 is to be protected against the entry of hot working gas from the gas turbine.
  • several, but at least three, labyrinth seals 4, 5, 6 are arranged next to one another on both sides of the bearing 2 between the gas turbine shaft 1 and the boundary wall 7, which accommodates the bearing 2, among other things.
  • sealing air is introduced via a feed line 10 according to the arrow, this sealing air flow being branched off from a suitable stage of the compressor section of the gas turbine, not shown. Since sealing air of the same overpressure reaches the blocking chambers 8 provided on both sides of the bearing 2, the supplied sealing air flow is forced into the respective ventilation chambers 9 via the central labyrinth seals 5. The sealing air is discharged from this ventilation chamber according to the direction of arrow 11 via a ventilation line 12.
  • the vent line 12 opens into the flow channel, not shown, of the gas turbine, specifically in the turbine section.
  • This has the advantage that the sealing air discharged from the ventilation chamber 9 via the ventilation line 12 does work in the turbine section, i. H. there is an improvement in the efficiency of the gas turbine compared to the known prior art, in which the sealing air flow discharged from the ventilation chamber 9 is discharged directly into the environment. Furthermore, any risk of oil fire formation in the rotor interior is excluded.
  • control element is not shown here, but can be designed as a simple temperature sensor, the signals of which are fed to evaluation electronics or pilot electronics. Although there is basically always the risk of an oil fire in the ventilation space, this can be detected much more reliably with the help of the control body. Then it is possible to take corrective measures via the engine control and - to limit damage - if these do not have sufficient effect, switch off the engine. In addition, the evaluation electronics can take possible steps to reduce this risk in the event of an oil fire hazard. In addition, a variety of other additions and modifications are of course possible without leaving the content of the claims.

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die beschriebene Lagerkammer-Anordnung weist beidseitig des Lagers drei Labyrinth-Dichtungen auf, zwischen denen sich jeweils eine Sperrkammer sowie eine Entlüftungskammer befindet. In die Sperrkammer wird ein Sperrluftstrom eingeleitet, der aus der danebenliegenden Entlüftungskammer in den Strömungskanal der Turbine abgeführt wird. Dabei kann in der Entlüftungsleitung ein Kontrollorgan zur Überwachung der Ölfeuer-Gefahr vorgesehen sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle, mit zumindest jeweils drei beidseitig des Lagers vorgesehenen Labyrinth-Dichtungen, die beidseitig jeweils eine Sperrkammer, in die ein Sperrluftstrom eingeleitet wird, sowie eine danebenliegende Entlüftungskammer begrenzen, aus der über die Labyrinth-Dichtung übergetretene Sperrluft durch eine Entlüftungsleitung abgeführt wird.
  • Bekannt ist eine derartige Lagerkammer-Anordnung aus der US 4 156 342. Dabei dient der Sperrluftstrom vorrangig zur Kühlung der Lagerkammer-Anordnung, jedoch kann die gleiche Anordnung auch dafür verwendet werden, das Lager in erster Linie optimal gegenüber der Umgebung abzudichten, d. h. insbesondere vor dem Zutritt der heißen Arbeitsgase in der Gasturbine zu schützen.
  • Weitere Verbesserungsmaßnahmen an der bekannten, hinsichtlich der Dichtwirkung äußerst vorteilhaften Lagerkammer-Anordnung aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Entlüftungsleitung in den Strömungskanal des Turbinenabschnittes der Gasturbine mündet. Dabei kann im Sinne einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in der Entlüftungsleitung ein Kontrollorgan zur Überwachung der Ölfeuer-Gefahr vorgesehen sein. Insbesondere ist dieses Kontrollorgan als Temperatursensor ausgebildet.
  • Näher erläutert wird die Erfindung anhand der beigefügten Prinzipskizze eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.
    Dabei ist mit der Bezugsziffer 1 die Welle einer Gasturbine - diese weist wie üblich einen Verdichterabschnitt, eine Brennkammer, sowie einen Turbinenabschnitt auf - bezeichnet, die über ein Lager 2 gelagert ist. Die das Lager 2 umgebende Lagerkammer 3 ist vor dem Zutritt von heißem Arbeitsgas der Gasturbine zu schützen. Zu diesem Zweck sind beidseitig des Lagers 2 nebeneinanderliegend mehrere, jedoch zumindest drei Labyrinth-Dichtungen 4, 5, 6 zwischen der Gasturbinen-Welle 1 sowie der u. a. das Lager 2 aufnehmenden Begrenzungswand 7 angeordnet.
  • Jede innenliegende Labyrinth-Dichtung 4 begrenzt zusammen mit der mittleren Labyrinth-Dichtung 5 eine sog. Sperrkammer 8, während von jeder äußeren Labyrinth-Dichtung 6 zusammen mit der mittleren Labyrinth-Dichtung 5 jeweils eine sog. Entlüftungskammer 9 begrenzt wird. In die Sperrkammer 8 wird über eine Zufuhrleitung 10 gemäß Pfeil Sperrluft eingeleitet, wobei dieser Sperrluftstrom aus einer geeigneten Stufe des nicht gezeigten Verdichterabschnittes der Gasturbine abgezweigt wird. Da beidseitig des Lagers 2 Sperrluft gleichen Überdrucks in die dort vorgesehenen Sperrkammern 8 gelangt, wird der zugeführte Sperrluftstrom über die mittleren Labyrinth-Dichtungen 5 in die jeweiligen Entlüftungskammern 9 gedrängt. Aus dieser Entlüftungskammer wird die Sperrluft gemäß Pfeilrichtung 11 über eine Entlüftungsleitung 12 abgeführt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß keinesfalls heiße Luft aus dem Arbeitsgas-Strömungskanal der Gasturbine in die Lagerkammer 3 bzw. zum Lager 2 gelangen kann, gleichzeitig ist auf diese Weise sichergestellt, daß ein Sperrluftstrom nur gemäß Pfeilrichtung 11 aus dem Rotorinnenraum in Richtung des Lagers 2 gelangen kann.
  • Die Entlüftungsleitung 12 mündet im nicht gezeigten Strömungskanal der Gasturbine, und zwar im Turbinenabschnitt. Dies hat den Vorteil, daß die aus der Entlüftungskammer 9 über die Entlüffungsleitung 12 abgeführte Sperrluft im Turbinenabschnitt Arbeit leistet, d. h. es ergibt sich eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Gasturbine gegenüber dem bekannten Stand der Technik, bei welchem der aus der Entlüftungskammer 9 abgeführte Sperrluftstrom direkt in die Umgebung abgeführt wird. Ferner wird jede Gefahr einer Ölfeuer-Bildung im Rotorinnenraum ausgeschlossen.
  • Noch weiter reduziert werden kann die Ölfeuer-Gefahr, wenn in der Entlüftungsleitung 12 ein entsprechend geeignetes Kontrollorgan vorgesehen ist. Dieses Kontrollorgan ist hier nicht dargestellt, kann jedoch als einfacher Temperatursensor ausgebildet sein, dessen Signale einer Auswerteelektronik oder Pilotelektronik zugeführt werden. Zwar bleibt hiermit grundsätzlich die Gefahr eines Ölfeuers im Entlüftungsraum bestehen, jedoch kann diese mit Hilfe des Kontrollorganes sehr viel sicherer entdeckt werden. Dann ist es möglich, über die Triebwerksregelung Korrekturmaßnahmen zu ergreifen und - zur Schadenbegrenzung -, falls diese keine ausreichende Wirkung zeigen, das Triebwerk abzuschalten. Darüber hinaus kann die Auswerteelektronik bei einer Ölfeuer-Gefahr mögliche Schritte zur Verringerung dieser Gefahr einleiten. Daneben sind selbstverständlich eine Vielzahl weiterer Ergänzungen und Abwandlungen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (2)

  1. Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle (1), mit zumindest jeweils drei beidseitig des Lagers (2) vorgesehenen Labyrinth-Dichtungen (4, 5, 6), die beidseitig jeweils eine Sperrkammer (8), in die ein Sperrluttstrom eingeleitet wird, sowie eine danebenliegende Entlüftungskammer (9) begrenzen, aus der über die Labyrinth-Dichtung (5) übergetretene Sperrluft durch eine Entlüttungsleitung (12) abgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (12) in den Strömungskanal des Turbinenabschnittes der Gasturbine mündet.
  2. Lagerkammer-Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlüftungsleitung (12) ein Kontrollorgan zur Überwachung der Ölfeuer-Gefahr vorgesehen ist.
EP96110556A 1995-07-07 1996-06-29 Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle Withdrawn EP0752515A3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19524732 1995-07-07
DE1995124732 DE19524732A1 (de) 1995-07-07 1995-07-07 Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle

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EP0752515A2 true EP0752515A2 (de) 1997-01-08
EP0752515A3 EP0752515A3 (de) 1998-12-23

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EP96110556A Withdrawn EP0752515A3 (de) 1995-07-07 1996-06-29 Lagerkammer-Anordnung für eine Gasturbinen-Welle

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DE (1) DE19524732A1 (de)

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EP0752515A3 (de) 1998-12-23

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