DE542559C - Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung der gleichzeitig hohen Temperaturen und hohen Drucken ausgesetzten Teile einer Gasturbine. Beim Bau von Gasturbinen ist es verhältnismäßig schwierig, die im Treibmittel vorhandenen hohen Temperaturen und gleichzeitig auftretenden hohen Drücke zu beherrschen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Brennkammer, die Rohrleitungen und die Düsen mit einem feuerfesten Mantel zu umgeben und diesen Mantel wieder mit Blechwandungen einzuschließen, derart, daß der feuerfeste Mantel den auftretenden hohen Temperaturen ausgesetzt ist, während der Blechmantel die auftretenden Drücke aufzunehmen hat. Durch Temperaturschwankungen bilden sich jedoch in dem feuerfesten Mantel Risse, so daß die hohen Temperaturen auf den äußeren Blechmantel zur Einwirkung

ao kommen und dadurch die Festigkeit dieses Mantels herabsetzen. Es ist ferner vorgeschlagen worden, Kühlmittel, beispielsweise Luft, Gase oder Flüssigkeiten, durch einen das Treibmittel der Turbine umgebenden

s5 Mantel zu leiten, wodurch jedoch dem Treibmittel sehr viel Wärmeenergie entzogen wird, so daß die Turbine nur mit einem niedrigen Wirkungsgrad arbeiten kann.

Die Erfindung besteht darin, daß die den hohen Drücken und hohen Temperaturen aus-' gesetzten Kammern, Gehäuse und Rohrleitungen aus einem feuerfesten Baustoff und aus einer diesen umgebenden Schicht körnigen Isolierstoffes gebildet sind, die von einem

_o. druckfesten Metallmantel umgeben sind, wäh-

rend der Raum zwischen der Wand aus feuerfestem Baustoff und Metallmantel außerdem mit unter Druck stehendem ruhenden Gas oder mit ruhender Druckluft erfüllt ist. Gegenüber den bekannten Anordnungen wird der Vorteil erreicht, daß der äußere Mantel durch die aus körnigem Baustoff bestehende Füllschicht vor hohen Temperaturen geschützt ist und die den hohen Temperaturen ausgesetzten Teile außerdem durch den Druck des Gases oder der Luft, der in dem Mantelraum herrscht, gegenüber dem Druck des Treibmittels entlastet sind. Mechanisch beansprucht wird nur der äußere Mantel, der, bedingt durch die körnige Schicht, gegenüber den von den heißen Gasen berührten Teilen verhältnismäßig kühl bleibt. Eine Ableitung der Wärme wie bei bekannten Einrichtungen, bei denen Gase oder andere Kühlmittel dauernd durch den Mantelraum strömen, findet nicht statt, da der Mantelraum allseitig geschlossen ist und das im Mantelraum befindliche Gas ruht und nur durch seinen Druck die Entlastung der dem Druck ausgesetzten Teile herbeiführt. öo

Bei größeren Abmessungen können die Gehäuse aus Teilen, Segmenten oder Rohrabschnitten, die muffenartig ineinandergreifen, also eine Längenänderung zulassen oder auch nur stumpf gegeneinanderstoßen, hergestellt werden. Eine völlige Abdichtung ist nicht erforderlich, weil ja zu beiden Seiten gleicher Druck herrscht. Das körnige Material der isolierschicht läßt ungleichmäßige Ausdehnung infolge verschieden starker Erwärmung

Claims (2)

zu. Etwa trotzdem auftretende Risse in dem geformten feuerfesten Baustoff sind bei dieser Anordnung unbedenklich. Um nun zu verhindern, daß an den Leitschaufeln oder Düsen, die zweckmäßig aus Metall hergestellt werden, noch immer hoher Druck und hohe Temperatur gleichzeitig vorhanden sind, kann dieAusdehnung noch innerhalb des feuerfesten Baustoffes, beispielsweise ίο in einem ringförmigen Düsenkanal, unmittelbar vor den Leitschaufeln erfolgen, und zwar so weit, wie es mit Rücksicht auf die Eigenschaften des verwendeten Baustoffes (Metalls) zweckmäßig ist. Die Abdichtung des feuerfesten Baustoffes gegen Metallteile, wie beispielsweise gegen diejenigen Teile der Turbine (Düsenring), die nicht mehr unter hohem Druck stehen, kann mit Hilfe von Flanschen geschehen, die noch innerhalb des Isoliermantels liegen und daher durch den ruhenden Druck im Innern dieses Mantels gleichmäßig gegen ihre Anlegestelle gepreßt werden. Zur Aufrechterhaltung des Druckes in den Raum zwischen feuerfestem Baustoff und Metallmantel kann ferner gemäß der Erfindung die von einem mit der Turbine zusammenarbeitenden Verdichter erzeugte Druckluft in der Weise benutzt werden, daß von dem Austrittsstutzen des Verdichters oder von einer Stelle der Druckluftleitung eine Verbindungsleitung zu dem Isoliermantel geführt wird. Es stehen dann, ohne daß eine Strömung vorhanden ist, Isoliermantel und Verbindungsleitimg ständig unter dem Druck der vom Verdichter erzeugten Luft, d. h. dem gleichen Druck, der im Innern der feuerfesten Brennkammern und Leitungen herrscht, die von der Luft des Verdichters gespeist werden. Die Erfindung ist in beiliegender schematischer Abb. 1 beispielsweise dargestellt. Die Gasturbine 1 treibt den Verdichter 2, der verdichtete Luft in die Brennkammer 3 fördert, während durch die Brenner 14 Brennstoff hinzutritt. Nach erfolgter Verbrennung strömen die Verbrennungsgase unter dem Druck der vom Verdichter gelieferten Luft und mit hoher Verbrennungstemperatur weiter durch die Leitungen 4 zum Ringraum 5. Sie nehmen dann ihren Weg durch die Leitschaufeln 6, die Beschaufelung 7 des Turbinenrades und gelangen bei 8 in den Auslaß. Die unter hohem Druck und hoher Temperatur stehenden Teile, Brennkammer 3, Rohrleitung 4 und Ringraum 5 sind aus einem feuerfesten Baustoff 9 gebildet. Sie werden außerdem von dem druckfesten Metallmantel 15 in einem gewissen Abstand umschlossen. Der verbleibende Zwischenraum 10 ist mit körnigem Isolierstoff ausgefüllt, welcher zwisehen seinen einzelnen Bestandteilen zusammenhängende Lufträume frei läßt. Zwischen dem Austrittsstutzen des Verdichters 2 und dem Isolierraum 10 besteht die Verbindungsleitung 11. Solange nun der Verdichter in Tätigkeit ist, wird mit Hilfe dieser Verbindungsleitung 11 in dem Isolier raum 10 sich der gleiche Druck einstellen, den die vom Verdichter geförderte Luft besitzt, der auch dem Druck der Verbrennungsgase innerhalb der Brennkammer 3, der Rohrleitungen 4 und des Ringraumes S entspricht. Den Anschluß des Ringraumes 5 an das Turbinengehäuse 13 bildet Flansch 12, der sich noch im Innern des Metallmantels 15 befindet und demzufolge durch den auf seine Außenringfläche wirkenden Druck im Innern des Isolierraumes 10 gegen das Gehäuse 13 gepreßt wird. Der Ringstutzen 5' des Ringraumes 5 kann nun solche Querschnittsabmessungen erhalten, daß er selbst bereits düsenartig wirkt und in seinem Innern die Ausdehnung der Verbrennungsgase so weit getrieben wird, daß Druck und Temperatur der Verbrennungsgase für die Leitschaufelung 6 nicht mehr gefährlich werden können. In Abb. 2 ist eine Verbindung mit Muffen 16 herausgezeichnet, bei der zur Abdeckung des zwischen den Teilen 9 und 9' vorhandenen Spaltes 18 ein Ring 17 verwendet ist, so daß der körnige Isolierstoff nicht in den Spalt 18 eindringen und die Verschiebung der Teile 9 und 9' verhindern kann. PATIiNTANSPRUCHE :

1. Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig hohen Drücken und hoher Temperatur ausgesetzten Kammern, Gehäuse und Rohrleitungen aus feuerfestem Baustoff und aus einer diesen umgebenden Schicht körnigen Isolierstoffes gebildet sind, welche von einem druckfesten Metallmantel umgeben sind, während der Raum zwischen der Wand aus feuerfestem Baustoff und Metallmantel außerdem mit unter Druck stehendem ruhenden Gas oder mit ruhender Druckluft erfüllt ist.

2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Verbindungsleitung zum Verdichter der Druck in dem Räume zwischen der Wand aus feuerfestem Baustoff und dem Metallmantel in Abhängigkeit vom Förderdruck des Verdichters steht.

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