Turbina gazowa Przedmiotem wynalazku jest turbina gazowa zawie¬ rajaca elementy chlodzace i regulujace temperature jej czesci skladowych.Znana jest turbina gazowa zawierajaca obwody chlo¬ dzace, zapewniajace chlodzenie i klimatyzacje czessi srodkowej, zespolu generatora lozysk, górnej i dolnej czesci lopatek kierowniczych stopnia nizszego cisnienia turbiny. Na lozysku walu, umieszczonym po stronie niskiego cisnienia zespolu, wykonany jest gwint od¬ wrotny. W tym urzadzeniu dla zabezpieczenia obwodów powietrza chlodzacego, stosuje sie odpowiednie ujecia powietrza zewnetrznego.Turbina ta ma kola rozprezajace zaklinowane na tym samym wale, co kolo sprezarki. Lozysko tylne oto¬ czone jest ze wszystkich stron przez gazy spalinowe.Ponadto ujecia powietrza zewnetrznego, które sa prze¬ widziane w tym rozwiazaniu, w rzeczywistosci sluza do chlodzenia chlodnicy oleju, a nie bezposrednio kól turbiny.Znana jest równiez turbina z wewnetrznym spala¬ niem, w której powietrze otaczajace jest zasysane w srodku wylotowego przewodu pierscieniowego. Powiet¬ rze to ochladza dolna strone kola turbiny przed zmie¬ szaniem z gazami spalinowymi. Strone górna kola tur¬ biny chlodzi sie innym obwodem powietrza, którego czesc laczy sie ze strumieniem gazów napedowych.Rozwiazanie to moze byc stosowane tylko w przy¬ padku turbin jednostopniowych.Wiadomo, ze moc turbiny gazowej mozna powiekszyc poprzez poprawienie jej sprawnosci cieplnej. Poniewaz 10 15 20 25 30 wartosc tej sprawnosci jest zalezna od temperatury gazu, istotne jest, aby temperatura doprowadzonego ga¬ zu byla mozliwie jak najwyzsza przy jednoczesnym zabezpieczeniu tak, aby zadna z czesci mechanicznych nie byla narazona na nadmierna temperature.Celem wynalazku jest opracowanie takiego rozwiaza¬ nia chlodzenia i regulacji temperatury turbiny gazowej, które by pozwolilo na utrzymanie poszczególnych cze¬ sci turbiny na wymaganym niskim poziomie przy jed¬ noczesnym dopuszczeniu zastosowania bardzo goracych gazów dla podwyzszenia sprawnosci turbiny i które byloby w szczególnosci dostosowane do turbiny gazowej zawierajacej dwa oddzielne waly, a wiec wal, na któ¬ rym osadzona jest odsrodkowa sprezarka zasilajaca i wirnik wysokopreznej czesci turbiny oraz drugi wal, na którym osadzony jest wirnik niskopreznej czesci turbiny.Turbina gazowa posiadajaca elementy chlodzace i re¬ gulujace temperature jej czesci skladowych, wyposa¬ zona w obudowe* komore spalania, pierwszy wal, osa¬ dzony obrotowo w komorze spalania za posrednictwem lozyska centralnego oraz majaca sprezarke i wirnik czesci wysokopreznej, a ponadto wyposazona w drugi wal, osadzony obrotowo w komorze spalania za po¬ srednictwem lozyska tylnego, jak równiez majaca piers¬ cien deflektora, zamocowany za pomoca podpór w komorze spalania pomiedzy wirnikami, przy czym ko¬ mora wysokoprezna umieszczona w obudowie otrzymuje powietrze ze sprezarki oraz zaopatrzona w elementy 698333 69833 4 wyciagowe, zamocowane w tej obudowie, zgodnie z wynalazkiem zawiera trzy obwody chlodzace, z któ¬ rych pierwszy i drugi obwód polaczony jest z komora wysokoprezna otrzymujaca sprezone powietrze, zas trze¬ ci obwód chlodzacy polaczony jest z atmosfera dla doprowadzenia powietrza atmosferycznego. Pierwszy ob¬ wód chlodzacy jest doprowadzony do centralnego lo¬ zyska i powierzchni czolowej wirnika wysokopreznej czesci turbiny, zas drugi obwód chlodzacy doprowa¬ dzony jest do elementów mocujacych pierscien deflek¬ tora oraz do powierzchni przeciwleglej wirnika wyso¬ kopreznej czesci turbiny jak tez do powierzchni czolo¬ wej wirnika niskopreznej czesci turbiny, zas trzeci ob¬ wód chlodzacy zawierajacy powietrze atmosferyczne do¬ prowadzony jest do elementów wyciagowych i lozyska tylnego.Turbina wedlug wynalazku zawiera obwód wylotowy, laczacy lozysko centralne z atmosfera dla utrzymywania lozyska pod cisnieniem atmosferycznym. Pierwszy i dru¬ gi obwód chlodzacy zaopatrzony jest w uszczelnienie labiryntowe miedzy walami a obudowa turbiny.Turbina wedlug wynalazku zawiera równiez drugi obwód wylotowy dla odprowadzenia co najmniej czesci sprezonego powietrza, wyplywajacego z wysokopreznej komory do chlodzenia czesci zewnetrznej turbiny po przejsciu wirnika niskiego cisnienia. Turbina ta za¬ wiera ponadto dodatkowy obwód kierujacy strumien goracego powietrza bezposrednio z komory spalania turbiny na powierzchnie czolowa wirnika wysokopreznej czesci turbiny dla zmieszania ze sprezonym powietrzem kierowanym przez pierwszy obwód chlodzacy na te po¬ wierzchnie czolowa wirnika wysokopreznej czesci tur¬ biny.Turbina gazowa wedlug wynalazku zapewnia wiec regulacje temperatury i chlodzenia wirników oraz lozysk turbiny przez obieg powietrza w trzech obwodach.Pierwszy obwód skierowuje nieuniknione straty po¬ wietrza z wysokopreznej strony sprezarki do dwóch komór posrednich w celu regulacji temperatury central¬ nej czesci i lozysk maszyny, po czym powietrze to doprowadzone jest do wylotu turbiny. W drugim ob¬ wodzie niewielka czesc wydatku sprezonego powietrza jest kierowana ze strony doplywu wysokopreznej czesci turbiny do wewnatrz podwójnego pierscienia deflektora z odgalezieniem miedzy powierzchnie czolowa wirnika wysokopreznej czesci turbiny od strony odplywu i po¬ wierzchnie czolowa wirnika niskopreznej czesci tur¬ biny od strony doplywu, przy czym suma tego wy¬ datku powietrza zasila czesc niskoprezna. W trzecim obwodzie powietrze z otoczenia przechodzi wzdluz zewnetrznej powierzchni podwójnie izolowanej obudo¬ wy wylotu turbiny z tym, ze jest ono podzielone w okolicy walu wirnika niskopreznej czesci turbiny na jeden strumien, skierowany do lozysk tego walu i drugi, tloczony na powierzchnie czolowa wirnika czesci nisko¬ preznej od strony wylotu, chlodzac je, zanim zmiesza sie z gazami, wydalanymi z turbiny.Zaleta wynalazku jest to, ze umozliwia skuteczna regulacje temperatury czulych czesci turbiny, a wiec dwóch glównych lozysk i dwóch wirników wysoko i niskopreznej czesci, nie powodujac naruszenia bilansu cieplnego przez powietrze chlodzace, co jest przyczyna strat, wystepujacych z reguly w znanych dotad roz¬ wiazaniach. Wynalazek pozwala w szczególnosci na odzyskiwanie powietrza z centralnego lozyska i wyko¬ rzystywanie go do regulacji temperatury czesci skla¬ dowych niskopreznej czesci turbiny.W korzystnym rozwiazaniu wedlug wynalazku cen- 5 trama czesc ulozyskowania wirnika turbiny wysoko¬ preznej jest eksploatowana przy cisnieniu atmosferycz¬ nym w celu wlaczenia tej czesci do obiegu powietrza i unikniecia zastosowania cisnienia do tego lozyska.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykla- 10 dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia przekrój wzdluz osi turbiny z regulacja tempera¬ tury i chlodzenia, fig. 2 — przekrój wzdluz linii II — II na fig. 1 przedstawiajacy wymuszony obieg po¬ wietrza przez deflektor, znajdujacy sie miedzy oby- 15 dwoma wirnikami turbiny, fig. 3 — urzadzenie do chlodzenia centralnego lozyska dla sprezarki i wirnika wysokopreznej czesci turbiny, w przekroju, fig. 4 — lozysko eksploatowane przy cisnieniu atmosferycznym w przekroju, fig. 5 — uklad chlodzenia powierzchni 20 czolowej wirnika wysokopreznej czesci turbiny od stro¬ ny wlotu, w przekroju, fig. 6 — fragment deflektora w powiekszeniu, w przekroju, fig. 7 — fragment dru¬ giego walu, w przekroju, fig. 8 — przekrój wzdluz linii VIII—VIII na fig. 7. 25 Jak przedstawiono na rysunku, turbina gazowa ma pierwszy wal 1, na którym osadzona jest sprezarka odsrodkowa 2 i wirnik czesci wysokopreznej 3 turbiny.Wal 1 obraca sie w pierwszym centralnym lozysku 4.Od strony wylotu wirnika 3 wysokopreznej czesci 30 turbiny znajduje sie wirnik 5 niskopreznej czesci osa¬ dzony na drugim wale [6. Wal ten obraca sie w drugim tylnym lozysku.Sprezarka J2 pobiera powietrze z wlotów 8 i spreza je w komorze obwodowej 9. Z komory 9 powietrze dostaje sie do komór spalania, nie przedstawionych na rysunkach, skad powraca do komory obwodowej 10 w postaci gazu spalinowego. Gaz ten oplywa nastepnie lopatki wirnika 3 wysokopreznej czesci turbiny, po czym przez staly deflektor 11 jest skierowany na lopatki wirnika czesci niskopreznej i uchodzi przez wylot 12.Wynalazek umozliwia chlodzenie i regulacje tem¬ peratury tych czesci turbiny, które sa wrazliwe na wysoka temperature, a wiec lozysk 4 i 7 oraz wirników 3 i 5 obu czesci turbiny. Urzadzenie do chlodzenia i regulacji temperatury zapewnia utrzymanie temperatu¬ ry poszczególnych czesci na poziomach zaznaczonych na fig. 1, to jest odpowiednio 400°C powierzchni czo¬ lowej wirnika 3 wysokopreznej czesci od strony wlotu podczas, gdy temperatura powietrza w komorze obwo- 50 dowej 2 nie powinna przekraczac 185°C.Wymagane chlodzenie i regulacje temperatury uzys¬ kuje sie za pomoca trzech obwodów powietrza chlo¬ dzacego. 55 Pierwszy obwód (fig. 1, 3, 4 i 5) jest tak utworzony, ze czesc powietrza z prawej strony wirnika 2 sprezarki przedostaje sie do dwóch komór 13 i 14 w kierunku zaznaczonym strzalka 15. Powietrze to chlodzi centralna czesc calej maszyny, a w szczególnosci lozysko 4 (fig. 60 3). Nastepnie przeplywa przez kanal 16 w poblizu wirnika 2 sprezarki i przez uszczelnienie labiryntowe 17 na przednim koncu walu 1. Maly strumien powietrza wydostajacego sie z uszczelnienia 17 rozdziela sie na przestrzen 18, utworzona na obwodzie, która doprowa- 65 dza powietrze do innego uszczelnienia labiryntowego 19wm o 'mniejszej srednicy ftlz poprzednie 'i 'aa kanal ID polaczony z wkrtem do wirnika 3 czesci wysokopreaiej poprzez uszczelnienie labiryntowe 21 (fig. 5).Po przejsciu przez. uszczelnianie *9 ta czesc uplywu powietrza dostaje sie do kiomory *13, a taastepnie po¬ przez dalsze uszczelnienie labiryntowe 22 przez Wal "1 do pierwszej glównej komory obwodowej 24. W innym obiegu czesc powietrza przeplywajacego przez kanal 2% przeplywa w kierunku zaznaczonym strzalka 25 przez uszczelnienie j2i i dostaje sie do komory 14. Stad czesc powietrza przenika przez uszczelnienie labiryn¬ towe 23 do innej komory obwodowej 34 (fig. 3). Ko¬ mory 13 i 14 polaczone sa przewodem 26, z którego uchodzi kanalem 27 ku tylowi turbiny (strzalka 28), fig. 1. Powietrze to dostaje sie kanalem 29 do podwójitój obudowy przewodu wylotowego turbiny* tworzac oslone izolacyjna wedlug strzalek 30. Chlodzi ono czesc sto- jana. Inna czesc tego strumienia powietrza skierowana jest przez kanal 31 na czolo wirnika niskopreznej czesci turbiny od strony wylotu, które skutecznie chlodzi (strzalka 32 na fig. 7). Powietrze to jest uwalniane przez zmieszanie z gazami wylotowymi (strzalka 33).W innym obiegu dalsza czesc strumienia powietrza w kanale 30 przedostaje sie do wylotu przez otwoiry 75 znajdujace sie w oslonie. Otwory 76 (fig. 1) usytuowane rurze wylotowej w jednakowej odleglosci od siebie pozwalaja na ujscie powietrza z kanalu 30 bezposrednio do wylotu 12 turbiny.Czesc strumienia powietrza, przeplywajacego do ko¬ mór 13 i 14 (fig. 3) zostaje skierowana do glównych komór 24 i 34 lozyska 4. Dla zapobiezenia wzrostowi cisnienia w tym lozysku komora 24 polaczona jest poprzez kanal 35 z przewodem 36, który z kolei po¬ przez kanal 37 jest polaczony z komora 34. Przewód ten polaczony jest z atmosfera przez kanal 37 (fig. 1 i 4). Konstrukcja ta zapewnia, ze lozysko 4 pracuje przy cisnieniu atmosferycznym.Od strony wlotu deflektora 38 wysokopreznej czesci turbiny (fig. 1 i 5) rozmieszczone sa koncentrycznie wokól walu 1 kanaly 39, które odprowadzaja czesc goracych gazów, skierowujac je na powierzchnie czo¬ lowa 40 wysokopreznej czesci turbiny od strony jej wlotu. Ilosc tego wydatku goracego powietrza jest okreslona przez odpowiednie wykalibrowane dysze nie przedstawione na rysunku.Stosunkowo chlodne powietrze uplywu ze sprezarki kierowane jest pizez kanal 20 do uszczelnienia labi¬ ryntowego 21 (strzalka 41). Czesc tego strumienia prze¬ nika do komory 14 z jednego konca uszczelnienia 21 (strzalka 42), gdy tymczasem inna czesc uchodzi z dru¬ giego konca uszczelnienia 21 do powierzchni czolowej wirnika wysokopreznej czesci turbiny od strony doply¬ wu (strzalka 43). W strefie tej kanaly 39 uwalniaja gorace gazy. Przez odpowiednie ustalenie wzajemnych ilosci goracych gazów i chlodnego powietrza, jakie mieszaja sie w przestrzeni, oznaczonej strzalka 43 (fig. 5), mozna regulowac temperature gazu, jaki naplywa do powierzchni czolowej 40 wysokopreznej czesci turbiny.Gaz ten jest odzyskiwany przy przejsciu przez lopatki 44 wirnika 3 (strzalka 45). Korzystne jest, aby czesc goracych gazów wyplywala z kazdego kanalu 30 wprost na powierzchnie czolowa wirnika 3 wysokopreznej czes¬ ci turbiny poprzez kanal80. 55 ro 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Na koniec, tfplyw powietrza z obwodu wysokiego cisnienia jest pc^dgrzewany ;pfzez kontakt z dólhyrh wlotem i z defleftfóiem '58 % wysokoftrsziiej czesci turbiny, po czym -miesza sie ono 2a itosrednirtwem kanalów 77 z Uptywem Kjbwletrza z wirnika sprezarki.Drugi obwód chlodzacy Jest tak utworzony, ze jpo stronie wtotu Wysokoprezrrej czesci turbiny jest bardzo slaby strumien swiezego jK^wietrza doprowadzony przez czfcsry kanaly 4fc, wprowadzony do koihoiy obwodowej 48 (fig. 2) fjoidwójnej obudowy zewnetrznej deflektora 11 za posrednictwem kanalów 47. Komora ta jest pola^ czona z obudowa 50 za r^sre ramion 49. Kamiona te sa Ustawione stycznie, ze Wzgle¬ du na rózna rozszerzalnosc poszczególnych czesci. Ko¬ mora 50 ma wewnetrzna powierzchnie 51 wraz z me¬ talowym, izolowanym kielichem 52 stanowiaca jedna calosc, w postaci odpowiednio Wyprofilowanej tarczy, oddzielajacej wirnik 3 czesci wysokopreznej ód wirnika 5 niskopreznej czysci turbiny. Komora 50 jest pola¬ czona za posrednictwem dwóch grup otworów 53 i 54 odpowiednio z wolna przestrzenia 55, istniejaca miedzy wirnikiem czesci wysokopreznej i jprzednia plaszczyzna tarczy 52, oraz wolna rtizestrzenia miedzy wirnikiem niskopreznej czesci i tylna plaszczyzna tarczy 52 (fig. 6).Powietrze dostarczane kanalami 46 do wysokopreznej czesci turbiny od strony jej Wlotu, przeplywa przez deflektor 11 i jest podgrzewane, ó ile wirniki 3 i 5 sa gorace. To podgrzane powietrze jest czesciowo wpro¬ wadzone przez otwory 53 do przestrzeni 55 dla schlo¬ dzenia powierzchni czolowej wirnika 3 niskopreznej czesci turbiny od strony jej wylotu, po czym uchodzi miedzy tym wirnikiem i deflektoiem 11 (strzalka 57), mieszajac sie z glównym strumieniem gazów miedzy lopatkami deflektora 11 (strzalka 58).Podgrzane powietrze, skierowane przez otwory 54 do przestrzeni 56 przedostaje sie miedzy komora 50 i powierzchnia czolowa wirnika 5 niskopreznej czesci turbiny od strony jej wlotu (strzalka 59), mieszajac sie ze strumieniem gazów, oddzialywujacych na lopatki wirnika 5 (strzalka 60). Caly strumien gazów dopro¬ wadzony kanalami 39 na strone doplywowa wirnika 3 wysokopreznej czesci turbiny przechodzi wiec przez czesc niskoprezna 5.W trzecim obwodzie chlodzacym, rury wylotowe 61 (fig. 1) sa chlodzone przez obieg swiezego powietrza z kanalu 30, który otacza plaszcz izolacyjny 62. Kanal ten jest utworzony od zewnatrz przez cienka metaliczna powloke 63, za która korpus 64 lozyska tworzy inna komore obwodowa 65. Komora ta jest polaczona z at¬ mosfera za posrednictwem duzych otworów 66, moga¬ cych dostarczyc wystarczajace ilosci swiezego powietrza.Od wewnatrz komora 65 jest polaczona z rowkiem 67 (fig. 7), znajdujacym sie na obwodzie wokól tylnego lozyska 7 poza wirnikiem 5 niskopreznej czesci turbiny.Komora 67 jest polaczona za posrednictwem wyciec 68 z obiema plaszczyznami membrany 69. Wewnetrzna krawedz tej krazkowej membrany niemal styka sie z rdzeniem sruby na wale 6 wirnika 5 niskopreznej czesci turbiny. Kierunek obrotów walu 6 i kierunek gwintu sruby 70 wytwarzaja dzialanie pompujace powietrze do komory 67 i sprezajace je w kierunku strzalki 71 do wewnatrz lozyska 7, które jest dzieki temu chlodzone. Zabezpiecza to równiez przed prze¬ nikaniem do turbiny oleju i par olejowych. Do wy-69833 mienionych celów wykorzystuje sie tylko czesc stru¬ mienia swiezego powietrza przeplywajacego przez ko¬ more 67. Druga czesc tego strumienia przedostajaca sie na czolowa strone membrany 69 jest zasysana przez wentylator, utworzony przez pólkoliste kanaly 78, usy¬ tuowane poosiowo w nasadzie 79 wirnika niskopreznej czesci turbiny, przechodzac nastepnie w kierunku strzal¬ ki 72 przez uszczelnienie labiryntowe 73 do powierzchni czolowej wirnika czesci niskopreznej od strony jej wy¬ lotu, gdzde miesza sie z powietrzem pochodzacym z ka¬ nalu wylotowego 30 (strzalka 32).Obroty walu 6 i jego sruby 70 powoduja doplyw swiezego powietrza do komory 65 (strzalka 74). PL PL