NO121074B - - Google Patents

Description

Elastisk, tettende forbindelse.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en elastisk, tettende forbindelse mellom et spiralformet, elastisk, hovedsakelig i et radialplan liggende innløpshus for varme gasser til et turbinskovlhjul i en radial-gassturbin og en innløpsdysering eller en med denne forbundet del, idet tetningen som kjent ved aksialturbiner dannes mellom et hovedsakelig aksialtrettet, ringformet parti og et ringformet spor.

For innføring av de varme forbrenningsgasser fra forbrenningskammeret i en gassturbin til turbinskovlhjulet i en radialgassturbin anvendes der et spiralformet hus som går over i en ringformet innløps-dyseenhet og er utformet i overensstemmelse med strømningsforholdene for å lede gassene inn i innløpsdysen. Dette spiralhus blir kraftig oppvarmet av de varme gasser og utvider seg således betydelig under drift. Denne utvidelse medfører problemer for tetningen mellom spiralhuset og innløpsdyseenheten, idet. forbindelsen foruten å gi tetning også må være elastisk for at der ikke skal oppstå gasslekkasjer. Når spiralhuset bygges inn i det rom som den komprimerte luft fra gass-turbinens kompressor strømmer gjennom, kan det utføres av relativt tynt materiale slik at det blir elastisk. De varme gasser i spiralhuset vil ha et noe lavere trykk enn den komprimerte luft som omgir spiralhuset, ■ som følge av trykkfallet gjennom forbrenningskammeret. Hvis tetningen mellom spiralhuset og innløpsdyseringen er utilfreds-stillende, vil komprimert luft kunne lekke inn mellom spiralhuset og dyseringen, noe som vil gi en reduksjon i turbinytelsen og medføre en kraftig avkjøling av overflaten av dyseringen med derav følgende de-formasjons- og spenningsproblemer.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å,skaffe en elastisk, tettende forbindelse av den innledningsvis angitte art som krever meget liten plass i åksialretningen og kan anvendes i radialturbiner med stor diameter og derav følgende stor ekspansjon av spiralhuset. I store radialturbiner hvor kompressoren er anbragt tett inntil turbinskovlhjulet, slik at plassen i åksialretningen er meget begrenset, kan de tidligere kjente løsninger på det ovennevnte tetningsproblem ikke anvendes .

Tetningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at sporet har hovedsakelig stive vegger, mens det aksialtrettede, ringformede parti har form av en fra spiralhuset utragende fjærende flens som passer inn i sporet med klaring, og at sporet er uttatt i en del som under drift av turbinen holder seg vesentlig kaldere enn det spiralformede innløps-hus for varme gasser, så flensen ved varmeutvidelse av spiralhuset vil stille seg på skrå i sporet og skaffe linjeberøring mellom flensens indre kant ved dens frie ende og sporets innerflate og mellom flensens ytter-flate og en ringformet kant ved den ytre ende av sporets ytter-flate.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til . tegningen, hvor

fig. 1 viser et utsnitt av et aksialsnitt gjennom en radialgassturbin, og

fig. 2 er et utsnitt av fig. 1 i større målestokk.

På tegningen er 1 en diffusor-plate for en radial luftkompressor, Den komprimerte luft strømmer gjennom et rom 2 og videre til et ikke vist forbrenninglskammer. Diffusorplaten 1 er ved hjelp av bolter 3 forbundet med en innløpsdyseenhet 4 som består av to dyseringer 5 og 6

som holdes sammen av bolter 7, samt ledeskovler 8.

Fra det ikke viste forbrenningskammer kommer de varme forbrenningsgasser inn i et spiralformet innløpshus 9 som leder gassene inn gjennom den ringformede dyseenhet 4 og videre radialt inn i turbinen.

Langs en ringformet omkretskant av spiralhuset på aksial avstand fra den mot dyseenheten 4 åpne side er spiralhuset 9 elastisk og tettende innspent i turbinhuset, som såvidt er vist ved 10. Denne forbindelse er ikke vist, idet den kan være av kjent art. Slike kjente elastiske og tettende forbindelser kan imidlertid ikke anvendes mellom spiralhuset 9 og dyseringen 5, spesielt ved radialturbiner med stor diameter, da plassen i åksialretningen er for liten ved den kompakte konstruksjon som er vist, hvor skovlhjulene for henholdsvis luft-kompressoren og gassturbinen ligger tett sammen.

Da strømningsretningen i turbinen er fra kammeret 2 gjennom forbrenningskammeret og tilbake gjennom spiralhuset 9 og der naturligvis er et visst trykkfall gjennom forbrenningskammeret, vil trykket i kammeret 2 være noe høyere enn trykket i spiralhuset 9. Uten tilfreds-stillende tetning vil derfor kald luft fra kammeret 2 kunne lekke inn i spiralhuset som vist ved pilen 11. Dette vil medføre effekttap og en kraftig overflateavkjøling av dyseringen 5, noe som kan føre til deformasjoner og farlige påkjenninger i dyseenheten 4.1 den viste turbin, hvor innløpet til dyseenheten 4 ligger på en avstand av ca.

360 mm fra omdreiningsaksen, noe som er svært meget for en radialturbin, vil spiralhuset 9 på forbindelsesstedet få en radial varmeutvidelse på 4-5 mm. Dyseringen 5 vil riktignok også utvide seg, men utvidelsen vil ikke være så stor som utvidelsen av spiralhuset 9, slik at der vil oppstå en spalte hvis bredde er avhengig av lekkasjen.

Den valgte løsning til fremskaffélse av en elastisk tetning er best vist på fig. 2. En relativt tynn (f.eks. 1 mm tykk) metallring 12 er sveiset til spiralhuset 9 som vist ved 13 og overspenner det gap som skal tettes, radialt utenfor det sted hvor spiralhuset 9 ligger an mot dyseringen 5» Ringen 12 danner en aksialtrettet flens som ved sin frie ende passer fritt inn i et ringformet spor 14 (bredde f.eks.

1,7 mm) i diffusorplaten 1. Når spiralhuset 9 utvider seg, vil ringen 12 både som følge av at den er fast forbundet med spiralhuset 9, og som følge av temperaturgradienten gjennom ringen anta en konisk form, hvorved den vil danne linjetetning på to steder i sporet 14, nemlig såvel mellom flensens indre kant 15 ved dens frie ende og sporets

innerflate 14' og mellom flensens ytterflate 12' og en ringformet kant 16 ved den ytre ende av sporets ytterflate 14 • '. Spiralhusets utvidelse, som ved tidligere kjente løsninger har skaffet problemer med hensyn til oppnåelse av en tettende forbindelse, blir altså ifølge oppfinnelsen utnyttet til å skaffe den ønskede tetning, idet flensen 12 som det vil fremgå av tegningen passer løst og ikke-tettende inn i sporet 14 når turbinen er kald, og først vil skaffe den ønskede tetning som følge av varmeutvidelsen av spiralhuset 9.

Tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen medfører en rekke for-deler. Da ringflensen 12 kan passe løst inn i sporet 14 og toleransene for klaringen kan være relativt store, blir fremstillingskostnadene lave. Jo dypere sporet 14 er, desto større kan klaringen være. Som følge av klaringen er montasjen meget enkel, idet flensen 12 kan skyves aksialt inn i sporet 14, idet spiralhuset 9 herunder har føring på dyseringen 5 med en flens 17. Da flensen 12 er utført av tynt materiale og således er relativt elastisk, vil deformasjoner av turbinens deler ha liten eller ingen virkning på tegningsegenskapene.

Claims (1)

1. Elastisk, tettende forbindelse mellom et spiralformet, elastisk, hovedsakelig i et radialplan liggende innløpshus (9) for varme gasser til et turbinskovlhjul i en radial-gassturbin og en innløpsdysering (5) eller en med denne forbundet del (1), idet tetningen som kjent ved aksialturbiner dannes mellom et hovedsakelig aksialtrettet, ringformet parti og et ringformet spor (14), karakterisert ved at sporet (14) har hovedsakelig stive vegger, mens det aksialtrettede, ringformede parti har form av en fra spiralhuset utragende fjærende flens (1.2) som passer inn i sporet med klaring, og at sporet (14) er uttatt i en del (1) som under drift av turbinen holder seg vesentlig kaldere enn det spiralformede innløpshus (9) for varme gasser, så flensen (12) ved varmeutvidelse av spiralhuset (9) vil stille seg på skrå i sporet (14) og skaffe linjeberøring mellom flensens indre kant (15) ved dens frie ende og sporets innerflate (14') og mellom flensens ytterflate (12') og en ringformet kant (16) ved den ytre ende av sporets ytterflate (14'<*>).