DE10210174A1

DE10210174A1 - Thermische Turbomaschine, insbesondere axialdurchströmte Gasturbine

Info

Publication number: DE10210174A1
Application number: DE10210174A
Authority: DE
Inventors: Kamil Matyscak; Pierre Meylan; Michael Mueller
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-25
Also published as: US20030170118A1; EP1342885A1; CN1443928A; CN1325763C; DE50300090D1; EP1342885B1; US6742985B2

Abstract

Eine thermische Turbomaschine, insbesondere axialdurchströmte Gasturbine (10), umfasst einen Rotor (16), welcher austrittsseitig in einem Lager (15) gelagert ist, welches innerhalb eines ringförmigen Innenteils (11) eines Abgasgehäuses auf einem Lagersattel (14) angeordnet ist, der mittels einer Federstütze (25) an einem Fundament der Maschine abgestützt ist. DOLLAR A Bei einer solchen Turbomaschine wird die Steifigkeit der Lagerabstützung dadurch verbessert bzw. wiederhergestellt, dass der Lagersattel (14) mittels einer federbelasteten Verschraubung (19, ..., 22) am Innenteil (11) des Abgasgehäuses befestigt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik von thermischen Turbomaschinen. Sie betrifft insbesondere eine thermische Turbomaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Maschine und insbesondere deren austrittsseitige Rotorlagerung sind aus der Druckschrift EP-A1-0 491 966 bekannt, deren gesamter Inhalt ausdrücklich Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung ist.

STAND DER TECHNIK

In der eingangs genannten Druckschrift wird die Lagerung einer axialdurchströmten Gasturbine beschrieben und gezeigt. Bei dieser Gasturbine schliesst sich an deren austrittsseitige Laufschaufeln ein Abgasgehäuse an, dessen Begrenzungswände im wesentlichen aus einem nabenseitigen, ringförmigen Innenteil und einem das ringförmige Innenteil konzentrisch umgebenden, ringförmigen Aussenteil bestehen. Die Begrenzungswände begrenzen und bilden einen Diffusor. Im Hohlraum des Innenteils ist die austrittsseitige Lagerung des Rotors der Gasturbine angeordnet, die ein in einem Lagergehäuse untergebrachtes Lager umfasst. Um die Abstützung der austrittsseitigen Lagerung von den Einflüssen aus Wärmebeanspruchung und Wärmedehnung des Gehäuses und der Diffusorwandungen unabhängig zu machen, ist das Lagergehäuse durch am Innenteil des Abgasgehäuses angeordnete Verstellelemente positionierbar und über mindestens eine Federstützenanordnung am Fundament der Maschine abgestützt. Die Federstützenanordnung umfasst einen Balken, der aus dem heissen Diffusorbereich zum Fundament hin herausgeführt ist.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung, dass die vertikale Abstützung der austrittsseitigen Lagerung für eine Turbomaschinenlagerung viel zu elastisch wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Turbomaschine mit einer abgasseitigen Lagerabstützung zu schaffen, welche eine gegenüber der bekannten Lagerung wesentlich erhöhte Steifigkeit aufweist, ohne die durch die Federabstützung erreichten Vorteile aufzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, innerhalb der Lagerung eine federbelastete Verschraubung vorzusehen, welche (durch den Anpressdruck der Verschraubungsfedern) eine steife Verbindung mit dem Lagerstern wiederherstellt.
Eine erste wegen ihrer Einfachheit besonders bevorzugte Ausgestaltung der Turbomaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersattel in einer horizontalen Trennebene abtrennbarer Teil eines im Innenteil des Abgasgehäuses angeordneten Lagersterns ist, und dass die federbelastete Verschraubung in der Trennebene angeordnet ist.
Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich für die erfindungsgemässe Lagerung, wenn die federbelastete Verschraubung Verschraubungsfedern umfasst, welche in der Summe für eine Kraft in gleicher Grössenordnung wie die Federstütze ausgelegt sind.
Um Momentenbelastungen bei einem Unwuchtstörfall sicher zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Verbindungsstellen des Lagersterns mit dem Innenteil des Abgasgehäuses symmetrisch zur Lagermitte des Lagers angeordnet sind.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt in Anlehnung an die Fig. 2 der EP-A1-0 491 966 in einem Querschnitt durch den Innenteil des Abgasgehäuses ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Turbomaschine nach der Erfindung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In der Figur ist in einem auf den Innenteil beschränkten Ausschnitt der Querschnitt durch die austrittseitige Lagerung einer Gasturbine 10 gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Position des Innenteils 11 des Abgasgehäuses innerhalb der Gasturbine 10 kann grundsätzlich der Fig. 1 der EP-A1-0 491 966 entnommen werden.
Im Innenraum 13 des Innenteils 11 ist das austrittsseitige Lager 15 für den Rotor 16 der Gasturbine 10 angeordnet. Das Lager 15 wird von einem horizontal liegenden Lagersattel 14 getragen, der entlang einer Trennebene (Kontaktflächen 26, 27) abtrennbarer Teil eines Lagersterns 17, 18 ist. Der Lagersattel 14 ist mit den übrigen Elementen des Lagersterns 17, 18 durch eine federbelastete Verschraubung 19, 20, 21, 22 verbunden, die entsprechende Schraubbolzen und Verschraubungsfedern 21, 22 umfasst. Die federbelastete Verschraubung 19. . .22 ist vorzugsweise in der horizontalen Trennebene vorgesehen. Die Schraubbolzen gehen dabei mit ausreichendem Spiel durch Durchgangsbohrungen 23, 24, die auf beiden Seiten des Lagersattels 14 vorgesehen sind. Gleichzeitig ist der Lagersattel 14 durch eine nach unten aus dem Innenteil 11 herausgeführte Federstütze 25, wie sie in der EP-A1-0 491 966 beschrieben und gezeigt ist, gegen das Maschinenfundament abgestützt. Ausserhalb des Innenteils 11 ist die Federstütze 25 von einer Stützenverschalung ("Strutverschalung") 12 umgeben.
Durch die federbelastete Verschraubung 19. . .22 innerhalb des Lagersterns 17, 18 wird die durch die Federstütze 25 beeinträchtigte Steifigkeit der Lagerabstützung wiederhergestellt. Normalerweise liegt der Lagersattel 14 beweglich auf den Kontaktflächen 26, 27 des Lagersterns 17, 18 auf, da letzterer grösseren Wärmedehnungen ausgesetzt ist. Über die Kontaktflächen 26, 27 der Auflage würde bei einer federstützenlosen Lösung das ganze Eigengewicht von Rotor 16 und Lagersattel 14 übertragen. Diese Gewichtsbelastung bewirkt nach der älteren Erfahrung eine genügende Steifigkeit der Auflage, welche nun durch die Federstütze (25) teils oder ganz aufgehoben wird. Bei einer Lösung mit Federstütze gemäss der Erfindung ersetzt nun die federbelastete Verschraubung 19. . .22 die (fehlende) Gewichtsbelastung auf den Kontaktflächen 26, 27, ohne die Wirkung der Entlastung der Lagersternstruktur von der Dauerbelastung zu beeinträchtigen. Die Verschraubungsfedern 21, 22 werden dabei vorzugsweise in der Summe für eine Kraft ausgelegt, die in der gleichen Grössenordnung wie die der Federstütze 25 liegt.
Um Momentenbelastungen bei einem Unwuchtsstörfall zu vermeiden, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Verbindungsstellen des Lagersterns 17, 18 zum Innenteil 11 des Abgasgehäuses vorzugsweise symmetrisch zur Lagemitte 28 des Lagers 15 angeordnet sind. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Gasturbine
11 Innenteil (Abgasgehäuse)
12 Stützenverschalung
13 Innenraum
14 Lagersattel
15 Lager
16 Rotor
17, 18 Lagerstern
19, 20 Verschraubung
21, 22 Verschraubungsfeder
23, 24 Durchgangsbohrung
25 Federstütze
26, 27 Kontaktfläche (Trennebene)
28 Lagermitte

Claims

1. Thermische Turbomaschine, insbesondere axialdurchströmte Gasturbine (10), umfassend einen Rotor (16), welcher austrittsseitig in einem Lager (15) gelagert ist, welches innerhalb eines ringförmigen Innenteils (11) eines Abgasgehäuses auf einem Lagersattel (14) angeordnet ist, der mittels einer Federstütze (25) an einem Fundament der Maschine abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersattel (14) mittels einer federbelasteten Verschraubung (19. . .22) am Innenteil (11) des Abgasgehäuses befestigt ist.

2. Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersattel (14) in einer horizontalen Trennebene (26, 27) abtrennbarer Teil eines im Innenteil (11) des Abgasgehäuses angeordneten Lagersterns (17, 18) ist, und dass die federbelastete Verschraubung (19. . .22) in der Trennebene (26, 27) angeordnet ist.

3. Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federbelastete Verschraubung (19. . .22) Verschraubungsfedern (21, 22) umfasst, welche in der Summe für eine Kraft in gleicher Grössenordnung wie die Federstütze (25) ausgelegt sind.

4. Turbomaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstellen des Lagersterns (17, 18) mit dem Innenteil (11) des Abgasgehäuses symmetrisch zur Lagermitte (28) des Lagers (15) angeordnet sind.