EP0217837A1 - Innengehäuse für eine strömungsmaschine. - Google Patents

Innengehäuse für eine strömungsmaschine.

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EP0217837A1
EP0217837A1 EP86901793A EP86901793A EP0217837A1 EP 0217837 A1 EP0217837 A1 EP 0217837A1 EP 86901793 A EP86901793 A EP 86901793A EP 86901793 A EP86901793 A EP 86901793A EP 0217837 A1 EP0217837 A1 EP 0217837A1
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EP
European Patent Office
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shell
inner housing
housing
structural components
parts
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EP86901793A
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EP0217837B1 (de
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Joachim Popp
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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Publication date
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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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators

Definitions

  • Inner casing for a turbomachine Inner casing for a turbomachine.
  • housings are generally divided into horizontally (or vertically) divided housings and housings consisting of rings.
  • a pot housing with suspended segments is another known option.
  • the gap control is generally carried out - if any at all - by blowing on the housing over the rotor blades.
  • the invention is intended the combination of the advantages of ring and horizontally split housings can also be achieved.
  • the assembly and disassembly is to be simplified.
  • the drawing shows an example of a housing structure with guide vanes in its vicinity.
  • the casing string consists of the annular end housings 1 and 2, the horizontally divided connecting housings 3, 4, 5 and 6, the annular blow-off housings 7 and 8 and the likewise annular lining carriers 9, 10, 11, 12 and 13.
  • the guide vanes are 14, 15 , 16, 17 and 18 marked, the indicated blades with 19, 20, 21, 22, 23 and 24. Furthermore, covers 25, 26, 27 or thermal insulation layers 28, 29, 30 and 31 applied.
  • Housings have centering seats, which also serve to hold the guide blade root; the tarnished housings are to be treated separately, the spray layers are perfectly accessible on both sides; no deep, inaccessible punctures for the guide blade root admission.
  • the guide vanes 15 are brought radially inward in the area of the dimensions 32 and pushed axially onto the lining carrier 9.
  • the lining carrier 10 is pushed into the right hooks of the guide blades 15, the radial position of these guide blades being able to be checked from the outside.
  • the axially divided housing 3 is placed over lining supports 9 and 10, is screwed radially to the joint 34 and then axially screwed to the lining supports.
  • Disassembly of the complete rotor takes place in the reverse order of assembly, the guide vanes 15 being able to be held from the outside when the lining strip 10 is disassembled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

Innengehäuse für eine Strömungsmaschine.
Bei Gehäusen von Strömungsmaschinen, vor allem mehrstufigen, ist die Angleichung des thermischen Zeitverhaltens an das des Rotors zur Gleichhaltung des Radialspaltes über Lauf- und Leitschaufeln bei Laständerung ein stetes Problem. Es ist bekannt, daß vor allem der Spalt über den Laufschaufeln großen Einfluß auf Wirkungsgrad, Pumpgrenze und Treibstoffverbrauch hat.
Bei der Konstruktion dieser Gehäuse sind neben o.a. Verhalten unter anderem folgende Kriterien zu berücksichtigen:
a) Geringes Gewicht b) einfache Fertigung = grobe Toleranzen bei Unzugänglichkeit / feine Toleranzen bei Zugänglichkeit c) enge Aufnahmenuten für die Leitschaufelfüße d) leichte Montage e) leichte Demontage f) Rotor bei d\ und eNbeschaufelt und verschraubt g) Anstreifbeläge nötig (enges Laufschaufelspiel) h) leichte Reparatur i) Rundheit der Gehäuse während der Fertigung j) Rund-bleiben der Gehäuse im Betrieb k) Formtreue der Gehäuse in axialer Richtung im Betrieb Bei den heute bekannten Konstruktionen wird generell in horizontal (oder vertikal) geteilte Gehäuse und aus Ringen bestehende Gehäuse unterteilt. Ein Topfgehäuse mit eingehängten Segmenten ist eine weitere bekannte Möglichkeit.
Die Spaltkontrolle erfolgt im allgemeinen - wenn überhaupt eine solche vorgesehen ist - über Anblasung der Gehäuse über den Laufschaufeln.
Bei horizontal oder vertikal geteilten Gehäusen bestehen andere Probleme.
Die Vorteile der einen Bauart konnten andererseits nicht in der anderen angewendet werden:
Bei Ringgehäusen:
- radiale Steifigkeit und thermische Trägheit der Flanschen
- einfache Fertigung
- leichte Montage und Demontage der Leitschaufeln
- Anstreifbeläge in seperaten Trägern - Reparaturfreundlichkeit
- Rundbleiben im Betrieb
Bei horizontal geteilten Gehäusen:
- leichte Montage und Demontage der Gehäuse
- Rotor beschaufelt und verschraubt
Mit der Erfindung soll neben der Optimierung des thermischen (Radial-) Spaltverhaltens einer Strömungsmaschine auch eine Verwirklichung der Kombination der Vorteile von Ring- und horizontal geteilten Gehäusen erreicht werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Merkmale sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Die Montage und Demontage ist zu vereinfachen. Die Zeichnung zeigt einen beispielsweisen Gehäuseaufbau mit Leitschaufeln in seiner Umgebung. Der Gehäusestrang besteht aus den ringförmigen Endgehäusen 1 und 2, den horizontal geteilten Verbindungsgehäusen 3, 4, 5 und 6 den ringförmigen Abblasegehäusen 7 und 8 sowie den ebenfalls ringförmigen Belagträgern 9, 10, 11, 12 und 13. Die Leitschaufeln sind mit 14, 15, 16, 17 und 18 gekennzeichnet, die angedeuteten Laufschaufeln mit 19, 20, 21, 22, 23 und 24. Weiterhin sind zur Abschirmung der das thermische Verhalten bestimmenden Flanschpaare Abdeckungen 25, 26, 27 vorgesehen bzw. Wärmedämmschichten 28, 29, 30 und 31 aufgebracht.
Aus Nachstehendem sind die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ersichtlich:
- thermisches Verhalten: optimiert durch Anordnung der steifen Flansche über den Laufschaufeln und günstiges Verhältnis radialer Flanschhöhe zu Laufschaufellänge, durch Abschirmelemente und Wärmedämmschichten. Das Bestreben horizontal geteilter Gehäuse Zitronenform anzunehmen wird durch diese steifen Flansche nicht auf die Ringraumkontur übertragen. - Fertigung :
Gehäuse besitzen Zentriersitze, die gleichzeitig der Leitschaufelfußaufnähme dienen; die mit Anlaufbelag versehenen Gehäuse sind separat zu behandeln, die Spritzschichten beidseitig einwandfrei zugänglich; keine tiefen, unzugänglichen Einstiche für die Leitschaufelfußaufnähme.
- Montage bei kompletten Rotor:
Bei z.B. bereits erfolgter Montage der Teile 1 , 14 und 9 werden die Leitschaufeln 15 im Bereich der Maße 32 radial nach innen gebracht und axial auf den Belagträger 9 geschoben. Als nächstes wird der Belagträger 10 in die rechten Haken der Leitschaufeln 15 geschoben, wobei die radiale Lage dieser Leitschaufeln von außen noch kontrolliert werden kann. Anschließend wird das axial geteilte Gehäuse 3 über Belagträger 9 und 10 gesetzt, an der Teilfuge 34 radial und anschließend axial mit den Belagträgern verschraubt. - Demontage beim kompletten Rotor: Erfolgt in umgeliehrrer Montagereihenfolge, wobei die Leitschaufeln 15-bei der Demontage des Belagstreifens 10 von außen gehalten werden können.
- Anstreifbeläge: in eigenen Ringen
- Reparatur:
Schaufelschaden siehe Demontage, Belagschaden siehe Anstreifbeläge.
- Rundheit während Fertigung: radiale Flanschhöhe, Masse der Belagträger u.a. sichern eine relativ größere Rundheit der Ringgehäuse gegenüber den anderen Konstruktionen. Eine eventuelle Zitronenform der horizontal geteilten
Gehäuse fällt kaum ins Gewicht.
- Rundheit im Betrieb: durch Durchmesserzentrierung wesentlich besser als bei Bolzenzentrierung gewährleistet; steife, radial hohe Flansche ohne Scallops lassen sich bei Laständerung nicht in Vieleckform bringen. Eine eventuelle Zitronenform der horizontal geteilten Gehäuse wirkt sich über die steifen Ringgehäuseflansche nicht auf den Ringraum aus
- Formtreue im Betrieb: in axialer Richtung gleichmäßig und kräftig gestaltete Gehäuse neigen kaum zu Verformungen. Etwaiger Längsverzug zwischen Teilfugenflansch und Gehäusewandung wirkt sich bei den kurzen Axiallängen der Teilfugenflansche nicht aus.
Abwandlungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele können ebenso wie die Kombination einzelner Merkmale vorgenommen werden ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1 Endgehäuse vorne
2 " hinten
3 Verbindungsgehäuse
4 "
5 "
6 "
7 Abblasegehäuse
8 "
9 Belagträger
10 "
11 "
12 "
13 "
14 Leitschaufel
15 "
16 "
17 "
18 "
19 Laufschaufel
20 "
21 "
22 "
23 "
24 "
25 Abdeckung
26 "
27 "
28 Wärmedämmschicht
29 "
30 "
21 "
32 Montageteilmaß 33 Außengehäuse
34 Trennlinien

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Thermische Strömungsmaschine mit Mitteln zur Kontrolle bzw. Konstanthaltung des Radialspaltes zwischen Rotor und inneren, aus schalenartigen Teilen zusammengesetztem Gehäuse, das Temperaturwechseln im Betrieb ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß Belagträger (9-13) und schalenartige Innengehäuseteile (3-6) in Axialrichtung abwechselnd hintereinander angeordnet und miteinander lösbar verbunden sind, indem Flansche der schalenartigen Innengehäuseteile (3-6) zwischen sich Radialstege der Belagträger (9-13) aufnehmen, die, an einander zugekehrten Flächen Umfangs-Zentriersitze (41) aufweisen, jeweils zwischen zwei benachbarten Belagträgern ein Fuß einer Leitschaufel (15-18) eingesetzt und formschlüssig gehalten ist; die schalenartigen Innengehäuseteile
(3-6) eine Trennebene (34) aufweisen, die parallel zur Achsrichtung verläuft und durch die Mittelachse hindurchgeht. Teile der Schalen (von 3-6) mittels quer zur Achsrichtung zugeordneter Schrauben (35) lösbar verbunden sind und daß die schalenartigen Innengehäuseteile (3-6) über Abdeckringe (25, 26, 27) mit dem Außengehäuse (33) verbunden sind.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschpaare (9a-13a) der Schalen (3-6) welche sich radial erstrecken und zwischen sich die
Radialstege der Belagträger (19-24) aufnehmen, an je einer Trennungslinie um ein vorherbestimmtes Maß (32) zu Montagezwecken axial auseinanderdrückbar sind.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Anordnung von schalenartigen (3-6) und von ringförmigen (9-13) Strukturbauteilen des inneren Gehäuses derart gestaltet ist, daß sie durch Ineinandergreifen korrespondierender Vorsprünge und Ausnehmungen gehalten sind.
4. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Austauschen von Strukturbauteilen wie Belagträgern (9-13) durch axiales Auseinanderdrücken und Abheben der verbindenden schalenartigen Gehäuseteile (3-6) mit Hilfe eines Hilfsringes (37) erfolgt, ohne den gesamten Verbund der Strukturbauteile zu demontieren.
5. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Anfangs- und Endgehäuse (1,2) in Form von Ringen bleibender Rundheit auch bei thermischen Dehnungen.
6. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturbauteile (3-6 und 9-13) rotationssymmetrisch und koaxial fluchtend ausgebildet sind.
EP86901793A 1985-03-14 1986-03-12 Innengehäuse für eine strömungsmaschine Expired EP0217837B1 (de)

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DE3509193 1985-03-14
DE19853509193 DE3509193A1 (de) 1985-03-14 1985-03-14 Stroemungsmaschine mit innengehaeuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0217837A1 true EP0217837A1 (de) 1987-04-15
EP0217837B1 EP0217837B1 (de) 1988-11-23

Family

ID=6265228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP86901793A Expired EP0217837B1 (de) 1985-03-14 1986-03-12 Innengehäuse für eine strömungsmaschine

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US (1) US4778337A (de)
EP (1) EP0217837B1 (de)
JP (1) JPS62502207A (de)
DE (2) DE3509193A1 (de)
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