-
Gasturbinenanlage, z. B. zum Antrieb eines Wechselstromerzeugers.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage, z. B. zum Antrieb eines Wechselstromerzeugers,
mit wenigstens einem Gaserzeuger und einer Nutzleistungsturbine, die über eine stark
gekrümmte, eine freie Wärmeausdehnung zulassende Leitung in Verbindung stehen.
-
Bei derartigen Gasturbinenanlagen, bei denen zum Zweck raumsparender
Bauweise die Gaserzeuger mit der Nutzleistungsturbine über gekrümmte Leitungen verbunden
sind, bestehen Schwierigkeiten im Hinblick auf die Lagerung dieser gekrümmten Leitungen
wegen der zu erwartenden relativ großen Wärmeausdehnung und im Hinblick auf die
infolge der Gasstrahlablenkung auftretenden seitlichen Kräfte, während bei geradlinig
verlaufenden Speiseleitungen zwischen Gaserzeuger und Nutzleistungsturbine die Wärmeausdehnung
über herkömmliche Gleitlagerverbindungen aufgenommen werden kann, ist bei gekrümmten
Leitungen, insbesondere auch infolge der Gasbelastung, eine derartige Lagerung nicht
möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Lageranordnung und
-ausbildung bei einer gekrümmten Speiseleitung zwischen Gaserzeuger und Nutzleistungsturbine
derart zu verbessern, daß die Leitung sich frei in allen Richtungen ausdehnen kann,
ohne daß die beiden Enden der Leitung gegenüber den anschließenden Leitungsabschnitten
von Gaserzeuger bzw. Nutzleistungsturbine versetzt werden, so daß die axiale Ausrichtung
der Anschlußflansche auch bei wesentlichen Wärmeausdehnungen gewahrt bleibt.
-
Gemäß der Erfindung wird .diese Aufgabe bei einer Gasturbinenanlage
der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Leitung aus Innenmantel und
Außenmantel besteht, daß der Innenmantel an seiner Unterseite und/oder Oberseite
außen einen Ringteller trägt, der mit einem am Außenmantel befestigten Ring in Vertikalrichtung
gleitbar im Eingriff steht, und daß der Innenmantel außen mehrere gleiche Gleitvorrichtungen
trägt, die in einer horizontalen Meridianebene der Leitung oder in einer dazu parallelen
Ebene liegen und eine allseitige Bewegung in dieser Ebene relativ zum Außenmantel
zulassen.
-
Hierdurch wird der gekrümmten Leitung die erforderliche Bewegungsfreiheit
verliehen,. wobei die Gleitvorrichtungen die erforderliche axiale Ausrichtung aufrechterhalten.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weisen die Gleitvorrichtungen
je einen am Innenmantel angeschweißten Zapfen auf, der in ein Zapfengehäuse eingreift,
das zwischen einem Bügel und am Außenmantel befestigten Haltern in einer Horizontalebene
gleitbar gelagert wird.
-
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Turbinenanlage, F i g. 2 eine Schnittansicht von Teilen
der F i g. 1 in größerem Maßstab, F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 1I1-III
gemäß Fig.2, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß F i g. 2.
-
In F i g. 1 ist eine Turbinenanlage dargestellt, bei welcher die Abgase
zweier als Gaserzeuger arbeitender Gasturbinentriebwerke eine Nutzleistungsturbine
antreiben. Der Ausgang dieser Nutzleistungsturbine wird zum Antrieb eines Wechselstromgenerators
benutzt. Jeder der beiden Gaserzeuger 11 ist als Einkreisgasturbine ausgebildet
und hat einen Kompressor 12, der Luft aus der Atmosphäre ansaugt, komprimiert und
in eine Brennkammer 13 leitet, wo in dieser Luft Brennstoff verbrannt wird. Die
Abgase beaufschlagen eine Turbine 14, die den Kompressor 12 antreibt.
-
Die Abgase der Gaserzeuger 11 werden über Leitungen 15 einer
Nutzleistungsturbine 16 zugeführt,
die über eine Welle
17 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Wechselstromgenerator verbunden
ist und diesen antreibt. Die Abgase der Nutzleistungsturbine 16 strömen durch eine
Abgasleitung 18 in die Atmosphäre aus.
-
Um die Anlage raumsparend unterzubringen, sind die Gaserzeuger 11
neben der Abgasleitung 18 angeordnet und liegen mit ihren Achsen parallel zur Drehachse
der Nutzleistungsturbine 16.
-
Gemäß Fig . 2 weist jede Leitung 15 einen Außenmantel 21 auf, der
längs der horizontalen Mittellinie (die Schnittebene nach F i g. 2 ist hier entlanggeführt)
in zwei Teile geteilt ist. Außerdem hat die Leitung einen Innenmantel 22, durch
den das Gas strömt. Die Drücke auf beiden Seiten des Innenmantels 22 sind etwa gleich
und haben einen hohen Wert, der vom Expansionsverhältnis der Nutzleistungsturbine
16 abhängt. Dieser Druck steht innerhalb des Außenmantels 21, der außenseitig durch
den atmosphärischen Druck belastet ist. Der Außenmantel 21 ist demgemäß einer Aufsprengkraft
ausgesetzt.
-
Die Abgase werden in der Leitung 15 um einen Winkel von ungefähr
120° umgelenkt; der Innenmantel 22 wird infolge der Richtungsänderung der mit hoher
Geschwindigkeit fließenden Gasströmung beansprucht.
-
Der Außenmantel 21 ist mit einem Turbinenflansch 23 des Gaserzeugers
11 über eine Anordnung verbunden, die eine axiale Ausdehnung der Leitung
15 gegenüber dem Gaserzeuger ermöglicht. Mit dem ; Flansch 23 ist ein Abgaskonus
24 mit einer kreisringförmigen Ausnehmung am stromunterseitigen Ende verbunden,
welche einen Flansch am Ende einer Hülse 25 aufnimmt. Das andere Ende der Hülse
25 gleitet in -einem dünneren Abschnitt 26, der ; über einen Zwischenabschnitt 27
am Außenmantel 21 befestigt ist, der hier einen verhältnismäßig dicken Abschnitt
hat. Das, stromoberseitige Ende des Innenmantels 22 fluchtet mit der Hülse 25 und
wird konzentrisch innerhalb des Außenmantels 21 mittels eines kegelstumpfförmigeri,Bauteils
28 getragen, der am Innenmantel angeschweißt ist und am äußeren Durchmesser gegen
Schultern anliegt, die im Außenmantel 21 ausgebildet sind.
-
Da der zwischen den Endflanschen liegende Abschnitt des Bauteils 26
mit einer minimalen Dicke ausgebildet ist, wird die Wärmeleitung von den Teilen,
z. B. dem Abgaskonus 24 und der Hülse 25, die in unmittelbarer Berührung mit dem
heißen Abgasstrom hoher Geschwindigkeit stehen, nach dem ; relativ kühlen Außenmantel
21 vermindert. Abdeckungen aus Wärmeisolationsmaterial, z. B. Steinwolle (in der
Zeichnung der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt) sind vor allem an der gesamten
inneren Oberfläche des Außenmantels 21 befestigt, um den Wärmeeingang in diesem
Mantel zu vermindern. Ähnliche Auskleidungen sind um den kegelstumpfförmigen Bauteil
28 herum angeordnet und füllen den Raum zwischen dem stromoberseitigen Ende
des Innenmantels 22 und dem Abschnitt 26. Der letztere ist außerdem von einem zylindrischen
Wärmeschild umgeben.
-
Das stromunterseitige Ende des Außenmantels 21 ist mit einem Flansch
29 ausgestattet, der mit einem entsprechenden Flansch 30 verschraubt ist, der den
Einlaßkegel der -Nutzleistungsturbine 16 umgibt. Die ungefähre Richtung der Kraft,
die auf den Innenmantel 22 wegen des Winkels, um den die Gase in der Leitung
15 umgelenkt werden, wirkt, ist mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet.
-
Der Innenmantel 22 ist gegen Horizontalbewegung, d. h. gegenüber einer
Bewegung in der Zeichenebene gegenüber dem Außenmantel 21 mittels eines Ringtellers
32 (F i g. 3) festgelegt, der an den Innenmantel 22 angeschweißt ist und mit einem
Ring 33 zusammenwirkt, der beim Zusammenbau mit dem Außenmantel 21 verbunden wird.
Dem Ringteller 32 und dem Ring 33 gleiche Bauteile können an der Unterseite des
Innenmantels 22 vorgesehen werden; hierbei fallen die Achsen dieser oberen und unteren
Bauteile zusammen.
-
Beim Zusammenbau wird (hier wird die obere Festlegungseinrichtung
betrachtet) der Ring 33 zuerst in den Sockel des Ringtellers 32 eingefügt, der an
den Innenmantel 22 angeschweißt ist; dann wird die obere Hälfte des Außenmantels
21 darübergefügt; so daß seine Flansche mit jenen der unteren Hälfte in einer Horizontalebene
übereinstimmen. Es wird dann eine Kopfschraube durch ein Loch in der oberen Hälfte
des Außenmantels 21 in eine zentrale Gewindebohrung des Rings 33 eingeführt. Infolge
von Herstellungstoleranzen, insbesondere beim Aufschweißen des Ringtellers 32 auf
dem Innenmantel 22, könnte die Kopfschraube nicht im Mittelpunkt des Lochs liegen.
Wenn sich Innen- und Außenmantel 21, 22 in der richtigen Relativstellung befinden,
wird die Kopfschraube angezogen, um den Ring 33 am Außenmantel 21 festzuklemmen.
-
Der Außenmantel 21 wird dann entfernt, und es werden dann die Gewindebohrungen
hergestellt, die die Schrauben aufnehmen, welche den Ring 33 festlegen. Der Ring
33 kann mit dem Außenmantel 21 auch mittels eines Paßstifts verbunden werden.
-
Nachdem der Ring 33 am Außenmantel 21 auf diese Weise festgelegt ist,
kann die zentrale Schraube entfernt werden, und die gesamte Baueinheit kann in den
Außenmantel eingesteckt werden. Wenn der Außenmantel 21 über den Innenmantel 22
in der richtigen Stellung angeordnet ist, in der die Horizontalflansche aufeinanderpassen,
dann befindet sich der Ring 33 genau in der Lage, in der er in den Sockel des Ringtellers
32 paßt.
-
Wenn gleichartige Festlegungsbauteile unter dem Innenmantel vorgesehen
werden, kann dort der Zusammenbau auf gleiche Weise erfolgen.
-
Der Innenmantel 22 wird im Außenmantel getragen und mittels dreier
identischer Gleitvorrichtungen 34 (F i g. 4) gegen vertikale Bewegungen gesichert
gehalten. Jede Gleitvorrichtung besteht aus einem Drehzapfen 35, der am Innenmantel
22 angeschweißt ist und in ein Zapfengehäuse 36 eingreift, das gegen die Halter
37 - die am Außenmantel 21 befestigt sind - mittels Bügel 38 gehaltert wird. Die
Drehzapfen 35 werden demgemäß gegen eine vertikale Bewegung gesichert. Die Zapfengehäuse
36 können sich in Horizontalrichtung gegenüber dem Halter 37 und dem Bügel 38 bewegen.