CH361692A - Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

      Gasturbinentriebwerk       Gegenstand der Erfindung ist     ein    Gasturbinen  triebwerk mit einer auf der     Einlassseite    der Gasturbine  in einem Lager drehenden Turbinenwelle, gekenn  zeichnet durch zwei in     Axialrichtung    in Abstand  voneinander     ortsfest    angeordnete Wände zwischen  dem Lager und dem zur ersten Stufe der Turbine  gehörenden Laufrad und durch eine     Labyrinthdichr          tung    bei jeder dieser beiden Wände.  



  Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des       Erfindungsgegenstandes    dar.  



       Fig.    1 ist ein teilweiser Längsschnitt eines Gas  turbinentriebwerkes nach der Erfindung,       Fig.    2 ist ein Ausschnitt aus     Fig.    1 in grösserem  Massstab.  



       Fig.    3 ist ein teilweiser     Schnitt   <I>nach</I> der Linie  3-3 von     Fig.    1, und       Fig.    4 ist eine     perspektivische    Darstellung eines  nachgiebigen Ringes. .  



  Das     Garturbinentriebwerk    weist ein als Träger  eines vorderen     Wellenlagers    dienendes Gasturbinen  einlassgehäuse 10 auf, dessen vorderes Ende an     einem     die Brennkammern     umhüllenden    Mantel 11 und des  sen hinteres Ende     am        Gasturbinengehäuse    12 ange  schraubt ist. Am Gehäuse 10 sind die äusseren Enden  von Hohlstegen 13 befestigt, deren innere Enden an       einem    starren Tragring 14 befestigt     sind.    Ein Ring  16, der die hinteren Enden von zwei     koaxialen          Blechzylindern    17, 18 trägt, ist am Ring 14 ange  schraubt.

   Die hinteren     Brennkammerendteile    19     sind     an die die     Gasturbinenleitschaufeln    23 tragenden  Wände 21, 22 angeschlossen. Diese     Endteile    19  erstrecken sich zwischen den     Hohlstegen    13 hindurch;  der     Klarheit    halber ist aber der     Hoh        stegmittelteil     weggebrochen und die     Brennkammerendteile        im          Schnitt    gezeigt.

   Die Wände 21, 22 bilden mit den       Schaufeln    23     Einlassdüsen    der ersten Gasturbinen  stufe, zu welcher auch die     Schaufeln    26 eines auf    einer Turbinenwelle 28 sitzenden     Turbinenlaufrades     27 :gehören. Ein am     Tragring    14 befestigter     Ringteil     24 trägt die eben erwähnten     Einlassdüsen.    Die Nabe  des Laufrades 27     .liegt    an     einer    Distanzbüchse 29 an,  die sich an     einem    Bund 31 der     Turbinenwelle    28  abstützt.

   Eine am Ringteil 24 befestigte     Ringscheibe     32 dient als     Trennwand    vor dem Laufrad 27. Die       Turbinenwelle    28 läuft vorn auf     .einem    Rollenlager  33 und hinten auf einem nicht gezeigten ähnlichen  Lager. Ein auf die     Turbinenwelpe    28 aufgeschraubter  Ring 36     drückt    den inneren Laufring des Rollen  Nagers 33 gegen     einen    inneren     Labyrimthabdichtungs-          ring    34, der sich mit einer     Ringschulter    am Wellen  bund 31 abstützt.

   Der äussere Laufring .des     Rollen-          lagers    33     wird        mittels    anschliessend     beschriebenen     Zwischenteilen von einer Ringscheibe 37 getragen,  die an einem radial nach     innen    ragenden Flansch 38  des Tragringes 14     befestigt    ist. Zu de eben erwähn       ten    Zwischenteilen     gehört        ein    nachgiebiger Ring 39  (s. a.     Fig.    3 und 4), der in .die Bohrung der Ring  scheibe 37     eingesetzt    ist, und ein     Ringansatz    41 eines  Ringkörpers 40.

   Dieser     letztere    hat     zwei        Ringansätze     42, 43 von verschieden grossem Durchmesser, welche       praktisch        spielfrei    Dichtungsrippen 44 bzw. 46 um  geben, die an entsprechenden Teilen des     mit    der       Welle    28     drehenden        Labyrinthabdichtungsringes    34  vorhanden sind, zwecks Bildung zweier Labyrinth  dichtungen.  



  Zur Ermöglichung einer     nachgiebigen    Radial  abstützung des     Rollenlagers    33 und des Ringkörpers  40 ist der in .den     Ringspalt        zwischen    der     Ringscheibe     37 und dem     Ringansatz    41 eingesetzte Ring 39 mit  äusseren Längsrippen 47 und mit zu diesen in Um  fangsrichtung     versetzten        inneren    Längsrippen 48 ver  sehen, wobei nur diese Längsrippen 47,

   48 an der  Ringscheibe 37     bzw.    am     Ringansatz    41     anliegen.     Dank     diesem.        Aufbau    ist wohl die Lage des Lagers      gegeben, aber nicht starr, sondern so weit nachgiebig,  dass     geringfügige        Radialbewegungen    der aus dem  Rollenlager 33, der Turbinenwelle 28, dem     Labyrinth-          abdichtungsring    34 und dem Ringkörper 40 bestehen  den Baugruppe möglich sind.

   Der Ringkörper 40 hat  eine äussere     Ringschulter    49,     mit    welcher er an einer       hinteren        Stirnfläche    der     Ringscheibe    37     anliegt.    Er  hat ferner eine     innere        Ringschulter    51, an welcher  der äussere Laufring des     Rollenlagers    33 anliegt.

   Vor  der Ringscheibe 37 hat der Ringansatz 41 des Rin  körpers 40 eine äussere     Ringnut,        in    welche ein Spreng  ring 52     eingreift,    zwecks     Verhinderung    einer axialen  Verschiebung des     Ringkörpers    40, auf gleicher axialer  Höhe hat der Ringansatz 41 eine innere     Umfangsnut,          in,    welche ein Sprengring 53     eingreift,    der den äusseren  Laufring des Rollenlagers 33 gegen axiale Verschie  bung sichert.  



  Zur Verhinderung einer Drehung des nachgie  bigen Ringes 39 und des Ringkörpers 40 dient ein  Riegelbolzen 54, dessen Kopf 55     in    einer Tasche 56  des     Ringansatzes    41 sitzt, und der sich durch einen  Einschnitt 57 des Ringes 39 sowie durch     einen    Ein  schnitt 58 am hinteren Rand des inneren     nabenför-          migen    Teils der Ringscheibe 37 hindurch erstreckt.  



  Eine an ;der     Ringscheibe    37 angeschraubte und an  eine     Schmieröldruckleitung    61     angeschlossene    Spritz  düse 59     .spritzt    aus     ihrer    Bohrung 62 Schmieröl in das       Rollenlager    33.  



  In eine     Ringnut    64 am hinteren Ende des Ring  körpers 40     ist    ein     Kolbenring    63 eingesetzt, der an  der zylindrischen Innenfläche der Ringscheibe 32       anliegt    zwecks Bildung einer Abdichtung zwischen  der Kammer 65, die zwischen dem Turbinenrad 27  und der Ringscheibe 32 liegt, und der     Kammer    66,  die vor der Ringscheibe 32 liegt;

   das Gas, das unter  Umgehung dieser Abdichtung durch die äussere       Labyrinthdichtung    43, 46     hindurchleckt,    gelangt  durch im Ringkörper 40 vorhandene Löcher 67 in die  Kammer 66 und kann von dieser aus durch im Trag  ring 14 vorhandene Löcher 68 und durch das Innere  der Hohlstege 13 in die     Atmosphäre    abfliessen.  



       Eine        ähnliche    Abdichtung ist zwischen der Kam  mer 66 und dem Rollenlager 33 angeordnet. Zu ihr  gehört ein Kolbenring 69, der in einer     Ringnut    71  des Ringkörpers 40     einsgesetzt    ist und an einem Ring  72     anliea    , welcher mittels eines tiefgezogenen Blech  ringes 73 gasdicht mit der Ringscheibe 37 verbunden  ist.  



  Die beiden     Kolbenring    Dichtungen lassen eine       Axialbewegung    und auch     :geringfügige    radiale Lage  veränderungen der     Turbinenwella    28 und der     Laby          rinfihdichtungen    zu, verhindern aber eine Umgehung  dieser     letzteren        durch    Öl und. Gas.  



  Ein scheibenförmiger Ansatz 76 des Ringkörpers  40 erstreckt sich radial einwärts bis in unmittelbare       Nähe    der glatten Aussenoberfläche des Labyrinth  abdichtungsringes 34 und dient zum Abfangen -des  durch das Rollenlager 33 hindurchgeströmten Öls.  Zwischen dem .äusseren Laufring dieses     Rollenlagers     und dem     ölabfangansatz    76     sind    in den Ringansatz    41 etwa zwölf Taschen 77 eingearbeitet;

   jeder solchen  Tasche ist ein radiales Blindloch 78 und ein achs  paralleles Bohrloch 79 zugeordnet (untere Hälfte von       Fig.    1), das an der     Stirnfläche    des     Ringansatzes    41  ausmündet, damit das abgefangene Öl in den inner  halb des     Blechzylinders    18 gelegenen     Sammelraum     80 gelangen kann, aus dem es durch eine nicht dar  gestellte Pumpe in ein Ölreservoir     zurückbefördert     wird.  



  Der zwischen der inneren     Labyrinthdichtung    42,  44 und dem     Ölabfangansatz    76 gelegene Ringraum  81 steht durch mehrere annähernd radial verlaufende  Bohrungen 82 mit dem den Ringkörper 40 umge  benden und     innerhalb    des Blechringes 73 gelegenen  Raum 83     in    Verbindung, damit das durch die ge  nannte     Labyrinthdichtung    hindurchleckende Gas in  diesen Raum 83 gelangen kann, von dem aus es  durch ein in der Ringscheibe 37 eingesetztes Rohr  stück 84 in den Sammelraum 80     entweichen        kann.     



  Der Raum 65 steht mit dem zwischen den zur  ersten     Turbinenstufe    gehörenden Leitschaufeln 23  und den     Laufradschaufeln    26 gelegenen Abschnitt des  Strömungskanals der     Gasturbinenbetriebsgase    in Ver  bindung; es herrscht also in ihm der gleiche Druck  wie am Austritt der     Leitschaufeln    23. In diesen Raum  65 wird eine geringe Menge von Luft eingelassen, die  vom     Kompressor    unter Umgehung der Brennkam  mern direkt in den Ringraum zwischen dem Mantel  11 und dem Blechzylinder 17 gelangt ist.

   Diese Luft  hält die Betriebsgase von den     Labyrinthdichtungen     fern und strömt mit ihnen durch die     Laufradschaufel-          kanäle    ab.  



  Ein Blechring 87 erstreckt sich mit seinem     kegc-          ligen        Teil    in den Raum 65; sein zylindrischer Aussen  teil ist zusammen mit der Ringscheibe 32 und dem  Ringteil 24 mit     Hilfe    von Schrauben 88 an Tragring  14 .befestigt.

   Zwischen den     Schrauben    88 sind     in    den       Bauteilen    14, 24 und 32     übereinstimmende    Bohr  löcher 89     vorhanden.    Bei jedem dieser     Bohrlöcher     ist in der     hinteren        Stirnfläche    der     Ringscheibe    32  eine     Radialnut    91 eingearbeitet. Luft, welche, wie       vorbeschrieben    wurde, an der Aussenoberfläche der  Brennkammern 19     vorbeigeströmt        ist,    wird aus die  sen     Radialnuten    91 auf das Laufrad 27 geblasen.

    Sie kühlt diese     letztere    etwas ab; ihr Hauptzweck  besteht aber darin, das unreine und     :heissere    Turbinen  betriebsgar von der Zone fernzuhalten, in welcher  die     Labyrinthdichtungen    und das Rollenlager 33 an  geordnet sind.  



  Im Raum 65 herrscht ein hoher Druck, dessen von  der     Flughöhe    abhängender Wert     leicht    10,5     kg/cm2     erreichen kann. Im     Sammelraum    80 herrscht atmo  sphärischer Druck.

   Im Raum 66, der durch die Lö  cher 67 mit dem zwischen den beiden Labyrinth  dichtunsgen gelegenen Raum in Verbindung steht,  herrscht ein etwas höherer Druck als     im        Sammelraum     80,     damit    für die innere     Labyrinthdichtung    42, 44  ein kleines Druckgefälle zur     Verfügung    steht     und     Gewähr besteht, dass etwas Luft in dieser     Dichtung     zum Lager     hindurchleckt    und Öl daran hindert, nach      hinten zu sickern.

   Der maximale     Überdruck    im Raum  66 wird zweckmässig auf etwa 0,35 atü gehalten  durch entsprechende     Dimensionierung    der Löcher 68  unter Zugrundelegung der vom Raum 65     durch    die  äussere     Labyrinthdichtung    43, 46     hereinleckenden     Luftmenge. Der     Gesamtdurchlassquerschnitt    aller Lö  cher 68 richtet sich also in jedem     Einzelfall    nach der  festgestellten Luftmenge, die durch die äussere     Laby-          rinthdichtung    43, 46 fliesst.

   Beispielsweise waren bei  einer Ausführung, bei der die ,äussere     Labyrinthd!ich-          tung    43, 46 einen     Durchmesser    von ungefähr 100 mm  hatte, drei Löcher 68 mit einem Durchmesser von  9,5 mm vorzusehen.  



  Gesamthaft betrachtet, ermöglicht die vorgeschla  gene Konstruktion die     Einhaltung    von     minimalem     Spiel in den     Labyrinthdichtungen    bei     elastischer     Wellenlagerung; dank dem kann die     Leckluftmenge     so gering gehalten werden, dass nicht anstelle dieser       Labyrinthdichtungen        wohl    besser abdichtende, aber  oft Störungen     unterworfene    Gleitdichtungen gewählt  worden müssen.

   Dank dem Umstand, dass der weit  aus grösste Teil des     Druckgefälles    auf die äussere       Labyrinthdichtung    43, 46     entfällt    und auf die innere       Labyrinthdichtung    42, 44 nur ein     kleiner    Anteil, der  ein     Hindurchlecken    von Öl verhindert, wird erreicht,  dass die Menge von Heissluft, die zum Rollenlager  33     hindurchleckt,    bezüglich Wärmezufuhr zu diesem  ganz unerheblich ist im     Vergleich    zur     Wärmemenge,     die diesem Lager durch Leitung und     Strahlung    zuge  führt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gasturbinentriebwerk mit einer auf der Einlass- seite der Gasturbine in einem Lager drehenden Tur binenwelle, gekennzeichnet durch zwei in Axialrich- tung in Abstand voneinander ortsfest angeordnete Wände (32, 73) zwischen dem Lager (33) und dem zur ersten Stufe der Turbine gehörenden Laufrad (27) und durch eine Labyrinthdichtung bei jeder dieser beiden Wände. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Gasturbinentriebwerk nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ein den äusseren und nicht drehenden, Teil der beiden Labyrinthdichtungen bil dender Ringkörper (40) Leckluftauslassöffnungen (67, 82) hat, und zwar sowohl zwischen. den beiden Wänden als auch zwischen dem Lager .und derjenigen der beiden Wände, die näher bei diesem Lager gelegen ist. 2.

   Gasturbinentriebwerk nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper zwi schen dem Lager und der näher bei ihm gelegenen Wand einen radial nach innen ragenden Ölabfang- ansatz (76) hat. 3.

   Gasturbinentriebwerk nach Unteranspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, dass zwischen einem als Sitz des Lagers dienenden Ringansatz (41) des Ringkör pers und der Bohrungswandung einer tragenden Ring scheibe (37) ein nachgiebiger Ring (39) eingesetzt ist, der geringfügige Radialbewegungen des Ringkörpers samt dem Lager ermöglicht und bei solchen Bewe gungen elastische Deformationen erleidet. 4.

   Gasturbinentriebwerk nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring an der Innen- und an der Aussenoberfläche Längsrippen (47, 48) hat, wobei diejenigen (48) an der Innenoberfläche gegenüber jenen (47) an der Aussenoberfläche in Um fangsrichtung versetzt sind. 5. Gasturbinentriebwerk nach den Unteransprü chen 2 und 4.