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Isolierung eines die Lagerungen für eine Welle einer Gasturbine,
insbesondere Yraftfahrzeuggasturbine, beinhaltenden Gehäuses oder Gehäuseteiles
Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolierung eines die lagerungen für eine Welle
einer Gasturbine, insbesondere Kraftfahrzeuggasturbine, beinhaltenden Gehäuses oder
Gehäuseteiles gegenüber es umgebenden heißen Gasen mit einer Schicht aus die Wärme
schlecht leitendem Material.
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Bei einer im IZaftfahrzeuggasturL)inenbau bekannten Isolierung der
eingangs genannten Art ist die Isolierschicht unmittelbar mit dem Mantelteil des
Gehäuseteiles verbunden. Diese ordnung hat den Nachteil, daß bei Verwendung bestimmter
wärmeisolierender Materialien die auf dem Gehäuseteil aufliegende Innenwand der
Isolierung noch eine solche hohe Temperatur aufweist, daß eine relativ hohe Wärmemenge
über die ganze Länge des Mantelteile in den Gehäuseteil weitergeleitet wird. Insbesondere
dann, wenn an das die Turbinenwellenlagerungen beinhaltende Gehäuse ein Getriebegehäuse
angegossen ist, ist es jedoch erwünscht, diese Gehäuse möglichst weitgehend von
Wärmeeinflüssen durch umgebende heiße Bauteile freizuhalten, um die bei der Fertigung
des Gehäuses einmal erzielte
hohe Genauigkeit der AchsparaLlelität
während des Betri.ebes der Gasturbine aufreckitzuerhalten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Isolierung der
eingangs genannten Ar-t derart zu gestalten, daß der Wärmeübergang zum die Lagerungen
für die Welle einer Gasturbine beinhaltenden Gehäuse bzw. Gehäuseteil möglichst
gering ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgeiuäß dadurch gelöst, daß die Isolationsschicht
von einem über das Gehäuse bzw.
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den Gehäuseteil geschobenen und darauf abgestützten, im Hauptgehäune
der Gas turbine zentrisch gelagerten, und vom Gehäuse bzw. Gehäuseteil - mit Ausnahme
des Bereichs seiner Abjc.tLitzungen - in Umfangsrichtung einen Abstand aufweisenden,
gehäuseartigen Tragkörper getragen wird.
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Durch die Maßnahmen wird insbesondere der Vorteil erreicht, daß ein
Verzug eines an das die Turbinenwellenlager beinhaltende Gehäuseteil angegossenen
weiteren Gehäuseteils in sehr engen Grenzen gehalten wird, so daß die bei der Fertigung
eines solchen Gehäuses erzielbare hohe Genauigkeit der Achsparallelität auch während
des Betriebes der Gasturbine aufrechterhalten bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind bei einer Isolierung
der eingangs genannten Art, bei der der die Isolationsschicht tragende Tragkörper
eine einem Durbinenrad zugewandte Stirnwand aufweist, über die er am Gehäuse bzw.
Gehäuseteil lösbar befestigt ist, die Kontaktflächen zwischen der Stirnwand des
Tragkörpers und der Stirnwand des Gehäuses bzw, Gehäuseteiles durch Aussparungen
so weit vermindert, daß der Wärmeübergang auf Zonen unmittelbar um die Befestigungselemente
beschränkt
ist. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß nur
ein geringer Wärmeübergang von dem Tragkörper auf den Gehäuseteil stattfindet.
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Die erfindung wird im folgenden an Hand der Beschreibung und der Zeichnung,
die ein Ausführungsbeispiel der Erwindung, nämlich einen Mittel-Längsschnitt durch
eine Nutzturbine einer Kraftfahrzeuggasturbine zeigt, näher erläutert.
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Die Welle 1 einer Arbeits- oder Nutzturbine einer 2-welliegen Gasturbine
ist über die lager 2, 3 und 4 in einem Gehäuse 5 gelagert. Das Gehäuse 5 ist mittelbar
zentrisch im Hauptgehäuse 6 der Turbine gelagert und besteht aus einem topf- oder
glockenförmigen Teil 7, der zu seinem größten Teil im Hauptgehäuse 6 angeordnet
ist, und einem unmittelbar daran anschließenden, außerhalb des Hauptgehäuses 6 liegenden
Gehäuseteil 8, der einen Teil der lager der Welle 1 der Nutzturbin sowie die Lagerungen
und (nicht weiter eingezeichneten) Untersetzungsgetrieberäder für den Fahrzeugantrieb
und Nebenaggregate beinhaltet. Der topf- oder glockenförmige Teil 7 des Gehäuses
5 weist eine, dem Turbinenrad 9 der Nutzturbine benachbarte Stirnwand 10 auf, die
von der lagerbohrung für das vordere lager 2 der Welle 1 durchbrochen ist, einen
an die Stirnwand 10 unmittelbar anschließenden zylinaer- oder kegelstumpfförmigen
Mantelteil 11, einen an den mantelteil unmittelbar anschließenden zylindrischen
Zentrieransatz 12, sowie einen kurzen zylindrischen Wandteil 13, der sich außerhalb
des Hauptgehäuses 6 befindet und in eine Stirnwand 14 des Gehäuseteils 8 einmündet.
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Uber den Teil 7 des Gehäuses 5 ist ein gehäuseartig ausgebildeter,
auf dem Teil 7 abgestützter Tragkörper 15 geschoben. Der Tragkörper 15 trägt eine
Isolierung, die ihn gegen ihn umgebende heiße Bauteile der Gasturbine
isoliert.
Der Tragkörper 15 weist eine -vor der Stirnwand 10 des Gehäuseteiles 7 liegende,
jedoch an der Außenseite der Stirnwand 10 anliegende, von einer durchgehenden Ausnehmung
28 durchbrochene Stirnwand 18, einen sich u-romittelbar an die Stirnwand 10 anschließenden
kegels tumlpfförmigen, den Wandteil des Gehäuseteils 7 allseitig mit Abstand umgebenden
Wandteil 19, einen sich unmittelbar daran anschließenden, vom Gehäuseteil 7 beabstandeten
zylindrischen Ansatz 20, einen zylindrischen Zentrieransatz 21, dessen Durchmesser
größer als der des Ansatzes 20 ist, ein die Ansätze 20, 21 verbindendes, vom Gehäuse
teil 7 einen Abstand aufweisendes Zwischenstück 22, und eine von der Innenwand des
Zentrieransatzes 21 radial nach innen verlaufende Stegwand 23 mit einer Bohrung
24, deren Innenfläche mit der Außenfläche des Zentrieransatzes 12 des Gehäuseteils
7 einen als Schiebesitz ausgebildeten Passungssitz bildet, auf. Der Zentrieransatz
21 bildet L2it der Innenfläche der J3ohrung 29 in der Rückwand 26 des Hauptgehäuses
6 einen Passungssitz, wodurch der Tragkörper 15 im Hauptgehäuse 6 zentrisch gelagert
ist. Die Stirnwand 18 des Tragkörpers 15 ist über einen Ansatz 27 an der Innenseite
der Ausnehmung 28 auf einem in Richtung des Turbinenrades 9 verlaufenden, abgestuften
Fort.
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satz 29 der Stirnwand 10 zentriert. Die Stirnwand 18 ist mittels Schrauben
30 lösbar mit der Stirnwand 10 verbunden. Dabei sind die Kontaktflächen zwischen
den Stirnwänden 10 und 18 durch entsprechende Aussparungen nur auf Zonen unmittelbar
um die Schrauben 30 beschränkt, so daß der Wärmeübergang über die Stirnwand 18 auf
das Gehäuse 5 sehr gering ist.
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Der Tragkörper 15 trägt außer einer Isolierung 16 noch die Innenwandung
17 einer dem Turbinenringträger der Nutzturbine nachgeschalteten Abgasabführung
sowie den Turbinenringträger 31 der Nutzturbine einschließlich
des
äußeren Deckbandes 32 der Laufschaufeln des Turbinenlaufrades 9. Der Turbinenringträger
31 und das Deckband 32 werden von einem Tragkörper 33 getragen, der bis zwi schen
das Laufrad der Nutzturbine und die Stirnwand 18 des Tragkörpers 15 verläuft und
mittels eines Zentrieransatzes 34 gegenüber dem Tragkörper 15 zentriert ist.
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Die Tragkörper 15 und 33 sind über die gemeinsamen Schrauben 30 mit
der Stirnwand 10 des Gehäuses 5 lösbar verbunden. An die äußeren und inneren Deckbänder
des Turbinenringträgers 31 schließen sich die Außen- und Innenwandung der Abgasabgleitung
an. Die Innenwand 17 des vorderen als Abgasdiffusor ausgebildeten Teils der Abgasableitung
verläuft nach außen ansteigend (17a) bis zur gedachten In nenwandverlängerung der
Bohrung 25, deren Durchmesser geringfügig größer als der größte Durchmesser des
Turbinenringträgers 31 ist, geht dann in einen kurzen waagrechten Teil 17b uber,
an den sich ein abfallender Teil 17c und ein kurzer waagrechter Teil 17d anschließen.
Der Teil 17d liegt auf des Ansatz 20 des Tragkörpers 15 auf und ist mit diesem lösbar
verbunden. über dem waagrechten Teil 17b ist mit geringem Abstand ein kurzer umgebogener
waagrechter Teil eines zunächst in der gedachten Fortführung des Teiles 17a verlaufenden
Wandteil 35 eines an den hbgasdiffusor anschließenden Ringkanals 36 angeordnet.
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Die erwähnte Isolierung 16 ist hauptsächlich zwischen der Innenwand
17 und dem Tragkörper 15 angeordnet und erstreckt sich über dessen gesamten Wandteil
19, Das Hauptgehäuse 6 ist im Bereich der äußeren Teile des Turbinenringträgers
31 und der restlichen Wandteile der Abgasableitung gegenüber den genan-nten heißen
Wandteilen und Gasen durch eine Isolierung 37 vor übermäßiger Erwärmung geschützt.
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Die Isolierung 37 schließt in dem entsprechenden Bereich etwa bündig
mit der Trennstelle zwischen den Wandteilen
17b und 35 und der Bohrung
25 des Hauptgehäuses 6 aD, so daß zwischen der Isolierung 37 und den Teilen 17c
und 17d der Innenwand 17 und den Wandteilen 20, 22 es Tragkörpers 15 ein Ringspalt
38 verbleibt. Der aus Demontagegründen vorgesehene Ringspalt 38 kann jedoch entfallen;
in diesem Fall ist der Spalt durch Isoliernaterial ausgefüllt.