CH223603A - Aufladegruppe. - Google Patents

Description

      Aufladegruppe.       Die Erfindung bezieht sich auf eine Auf  ladegruppe, welche aus einer     Abgasturbine     und einem von dieser angetriebenen Lader be  steht.  



  Es liegt im Wesen des Betriebes einer  Gasturbine, dass der     Laufschaufelträger    eine  grosse Wärmemenge aufnimmt, von der ein  beträchtlicher Teil auf die Turbinenwelle       übertragen    wird. Um diese Wärme, die zu  einer     unzulässigen    Erhöhung -der Wellentem  peratur führt, wieder abzuführen, wurde be  reits     vorgeschlagen,    die Turbinenwelle hohl  auszuführen und von einem flüssigen oder       gasförmigen        Kühlmittel    durchströmen zu  lassen. Es wurde auch schon versucht, zwi  schen Läufer und Lager ein Gebläse anzu  ordnen, das eine zusätzliche Kühlung des       Turbinenläufers    ermöglichen sollte.

   Es     ist          ferner    bekannt, zwischen Läufer und Wellen  lager einen     besonderen    Wellenkühlraum an  zuordnen; die Welle wird an :der Stelle des       Kühlraumes    mit geringem Spiel von     einer       Buchse     umgeben,    in welche Druckwasser ein  gefügt wird, wodurch die von der     Welle    auf  genommene     Wärme        abgeleitet    werden soll.  Aus dem Bau von radial durchströmten Gas  turbinen     ist    es bekannt, das     Laufrad    mit  einer Scheibe aus wärmebeständigem Werk  stoff zu schützen.

   Eine solche Scheibe     stellt     jedoch nur einen     Oberflächenschutz    des Lauf  rades gegen     Verzunderung    infolge der hohen       Treibmitteltemperaturen    dar und     ist    wegen  ihrer guten Wärmeleitfähigkeit nicht dazu  geeignet, auch den     Wärmeübergang    vom       Treibmihei    auf das Laufrad zu     verhindern..     Aber trotz dieser Massnahmen gelang es     Biss-          her    nicht, die schädliche Wärme     aus    der Tur  binenwelle     restlos    zu entfernen,

   das heisst die       Turbinenwelle    genügend kühl zu halten, so  dass Wellenbrüche infolge zu grosser Tempe  raturerhöhungen der Turbinenwelle und  Klemmen der Welle in den     Lagern        immer     wieder auftreten.  



  Diese Schwierigkeiten werden bei .der           Aufladegruppe    gemäss der     Erfindunä    da  durch beseitigt, dass     Mittel    vorgesehen sind,  durch welche der direkte     \X'ärmeiibergang     vom     Laufschaufelträger    auf die Turbinen  welle und mit dieser im Zusammenhang  stehende Maschinenteile vermindert wird. Das  geschieht vorteilhaft durch eine     zwischem     dem     Laufschaufelträger    und der Turbinen  welle angeordnete Buchse aus einem Werk  stoff mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 9.  



  Ferner können zwischen     Gasturbinenge-          häuse    einerseits und den Lagern anderseits       Strahlungsschutzringe    mit schirmartigen  Flanschen angeordnet sein, die ebenfalls aus  einem Werkstoff mit einer Wärmeleitzahl       kleiner    als 9 bestehen.  



  Die     Übertragung    .des Drehmomentes vom       Laufschaufelträger    auf die Turbinenwelle  kann, solange es keinen wärmeisolierenden  Werkstoff     gibt,    der fest genug ist, um das  Drehmoment aufzunehmen und weiterzulei  ten, nicht durch die Buchse selbst erfolgen.  Zur     Überwindung        dieser    Schwierigkeit wird       beispielsweise    vorgeschlagen, eine seitlich des  Schaufelträgers angeordnete, auf der Turbi  nenwelle urdrehbar     befestigte    Muffe vorzu  sehen, die mit der Nabe des     Schaufelträgers          drehmomentübertragend    in Verbindung steht.

    Das kann     beispielsweise    dadurch geschehen,  dass die Muffe einerseits durch eine seitlich  an ihr angeordnete     Stirnverzahnung    mit. einer  an der entsprechenden     Seite    der     Nabe    des  Schaufelträgers angeordneten Stirnverzah  nung     urdrehbar    in Eingriff steht und ander  seits über eine auf der Welle aussen ange  brachte     Aussenkerbverzahnung    und eine in  der Muffe angeordnete     Innenkerbverzahnung     mit der Turbinenwelle     uridrehbar    verbunden  ist.  



  Das Drehmoment der     Turbinenwelle    kann  in üblicher     Weise    durch Verlängerung der  Turbinenwelle der     Verbrauchsmaschine    zuge  leitet werden. In     weiterer    Ausgestaltung der       Aufladegruppe    ist es aber auch     möglich,    die  Turbinenwelle nicht zur     Übertragung    des       Drehmomentes    heranzuziehen, sondern sie be  sonders leicht auszuführen.

   Das kann da-    durch geschehen, dass die hohl ausgebildete    Turbinenwelle in dem Teil, an welchem sich  aussen die     Kerbverzahnung    befindet, eine       Innenkerbverzahnung    zur Verbindung mit  einer das Drehmoment     weiterleitenden        Ar-          beitswelle    besitzt. Die Hohlwelle überträgt  also das Drehmoment nicht in Richtung der  Längsachse, sondern nur radial, und zwar  nur durch den Teil der Welle hindurch, der  durch die Aussen- und     Innenkerbverzahnun-          gen    verstärkt     ist.     



  Eine besonders vorteilhafte Lösung wird  dadurch erreicht, dass die an     ihrem    einen  Ende über eine     Kerbverzahnung    mit der Tur  binenwelle     gekuppelte.    zweckmässig als Tor  sionswelle ausgebildete     Arbeitswelle    mit  ihrem andern Ende ebenfalls über eine     Kerb-          verzahnung    urdrehbar mit dem Läufer     des     Verdichters verbunden ist.  



  Der Vorteil liegt in der Erhöhung der  Betriebssicherheit der     Aufladegruppe.    Durch  die Anordnung von     wärmeisolierenden    Ein  richtungen gelingt es, die sowohl durch       Wirmeleittxng    als auch durch Wärmestrah  lung hervorgerufene     unzulässige    Erwärmung  der     Turbinenwelle    zu unterbinden.

   Ein  weiterer Vorteil liegt     darin,    dass es möglich  ist, die Turbinenwelle hohl auszuführen,       wobei    die Wandstärke der Hohlwelle erheb  lich unter den üblichen Abmessungen liegen  kann, weil die     Turbinenwelle    nicht zur     tber-          tragung    des     Drehmomentes        herangezogen     wird.

   Insbesondere in dem Falle, wo die Gas  turbine den     Lader    eines     Flugmotors    antreibt,  ergibt sich bei den jetzt üblichen hohen La  derleistungeneine erhebliche     Gewiehtserspar-          nis,    wobei der     Imstand        besonders    vorteilhaft  ins Gewicht fällt, dass die im Innern der  Hohlwelle angeordnete, die     Leistung    über  tragende     Torsionswelle    gut vor     Wärmebe-          anepruehungen    geschützt ist.  



  Es ist zwar bekannt, das Drehmoment  einer Turbine auf eine als Sperrvorrichtung  ausgebildete Hohlwelle zu     übertragen,    die an  ihrem Ende mit einer     Innenverzahnung    und  etwa in der Mitte ihrer Erstreckung mit einer  Aussenverzahnung versehen     ist.    Eine solche       Hohl"velle    ist jedoch im vorliegenden Fall  nicht geeignet, da die beiden Verzahnungen      in einem das Drehmoment in     Längsrichtung     weiterleitenden Abstand voneinander ange  ordnet sind.  



  Die Zeichnung     stellt    ein Ausführungsbei  spiel des     Erfindungsgegenstandes,    und zwar  den     Mittellängsschnitt    durch eine     Auflade-          giaippe    dar. Auf der Turbinenwelle 1 ist der       Laufsehaufelträger        \?    unter     Zwischenschal-          tunder    aus einem die Wärme schlecht lei  tenden Werkstoff, das heisst     einem    solchen  mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 9, z. B.

         Graphitkohle,    bestehenden Buchse 3 drehbar       befestigt.        Zur        Übertragung    des Drehmomen  tes vom Schaufelträger     \?    auf die Turbinen  welle 1 ist eine Muffe 4 angeordnet, die einer  seits durch eine seitlich an ihr angeordnete  Stirnverzahnung 6a mit einer an der     entspre-          ehenden        Seite    der Läufernabe     2a    vorgesehe  nen     Stirnverzahnung    6b uridrehbar in     Ein-          .o riff    steht,

   und anderseits über eine auf der       -IffSlle    aussen angebrachte     Aussenkerbverzah-          nung        äca    und eine in der Muffe 4 angeordnete       Innenkerbverzahnung    5b mit der Turbinen  welle uridrehbar verbunden ist. Die Turbi  nenwelle 1 ist bei 7 und 8 gelagert.

   Das Ge  häuse der     Gasturbine    ist durch die Ringdich  tungen 10 nach aussen abgedichtet.     Zwischen     diesen Ringdichtungen 10 und den Lagern 7  und 3 sind     Strahlungssehutzringe    11 aus  einem Werkstoff schlechten     Wärmeleitver-          mögens,    das heisst einer Wärmeleitzahl klei  ner als 9, z.     B.        Graphitkohle,    angeordnet. Je  der dieser Ringe 11 weist einen an     seine     Innenseitenfläche sich     stumpfvainklig    an  schliessenden schirmartigen     Fortsatz    15 auf.

    Statt stumpfwinklig könnte dieser     Fortsatz     sich auch spitzwinklig an die Innenseiten  fläche des Ringes 11 anschliessen.  



  Die hohle Turbinenwelle 1 ist in dem Teil,  an welchem sich aussen die     Kerbverzahnung          5a.    befindet,     mit    einer     Innenkerbverzahnung     5c     versehen.    In diese     Kerbverzahnung    greift  die     Aussenkerbverzahnung    5d einer das Dreh  mament übertragenden     Torsionswelle    9 ein.

    Die     Torsionswelle    9 besitzt an ihrem dem  Laufrad des Laders 12 zugekehrten Ende  eine     Kerbverzahnung    12a. welche mit einer  in der Bohrung 14 des     Verdichter-Laufrades       12 angeordneten     Kerbverzahnung    12b eben  falls in Eingriff     steht.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Aufladegruppe, bestehend aus einer Ab gasturbine und einem von dieser angetriebe nen Lader, dadurch gekennzeichnet, sass Mit tel vorgesehen sind, durch welche der di rekte Wärmeübergang vom Laufschaufel träger auf die Turbinenwelle und mit dieser im Zusammenhang stehende Maschinenteile vermindert wird. UN TERANSPRüCHE 1. Aufladegruppe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaufelträger (2) und der Turbinenwelle (1) eine Buchse (3) .aus einem Werkstoff mit einer ZSTärmeleitzahl kleiner als 9 angeordnet ist.

   2. Aufladegruppe nach Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch eine seitlich des Läu fers (2) angeordnete, auf der Turbinenwelle uridrehbar befestigte Muffe (4), die mit der Nabe (2a) des Schaufelträgers (2) dreh momentübertragend in Verbindung steht.

   3. Aufladegruppe nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, sass die Muffe (4) einerseits durch eine seitlich an ihr angeord nete Stirnverzahnung (6a) mit einer an der entsprechenden Seite der Nabe des Schaufel trägers angeordneten Stirnverzahnung (6b) uridrehbar in Eingriff steht und anderseits über eine auf der Welle (1) aussen ange brachte Aussenkerbverzahnung (5a) und eine in der Muffe (4) angeordnete Innenkerbver- zahnung (5b) mit der Turbinenwelle (1) uri- drehbar verbunden ist.

   4. Aufladegruppe nach Unteranspruch 3 mit hohler Turbinenwelle, dadurch gekenn zeichnet, sass .die Turbinenwelle in dem glei chen Wellenabschnitt, in dem sich aussen die Verzahnung (5a) befindet, innen mit einer Verzahnung (5c) versehen ist, derart, sass das @@Tellendrehmoment nur innerhalb der durch die beiden Verzahnungen (5a und 5e) be grenzten Zone der Turbinenwelle übertragen wird.

   5. Aufladegruppe nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Innen verzahnung (5c) der Turbinenwelle (1), die nicht mit dem Laufrad des Laders (12) ver bunden ist das eine mit einer Aussenverzah nung (5d) versehene Ende einer Arbeitswelle (9) eingreift, die mit ihrem andern Ende mit dem Laufrad des Laders in Wirkverbindung steht.

   6. Aufladegruppe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Turbinengehäuse und den Lagern (7, 8) Strahlungsschutzringe (11) aus einem Werk stoff mit einer Wärmeleitzahl kleiner als 9 angeordnet sind, von denen jeder einen an seine Innenseitenfläche sich anschliessenden schirmartigen Fortsatz (15) hat.