DE2616565C3

DE2616565C3 - Zentrierende Abstützung eines Stapels von mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks

Info

Publication number: DE2616565C3
Application number: DE19762616565
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8069 Priel Krueger
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1976-04-14
Filing date: 1976-04-14
Publication date: 1981-01-08
Also published as: DE2616565B2; DE2616565A1

Description

Die Erfindung betrifft eine zentrierende Abstützung eines Stapels von mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks mittels einer auf das eine Ende des Stapels wirkenden Axialkraft gegen das metallische Turbinengehäuse am anderen Ende des Stapels, wobei die Keramikbauteile axial und in Umfangsrichtung spiellos aneinariderliegen Und eines der Keramikbautel· Ie ein in Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment aufzunehmen hat.

Eine Abstützung diese? Art ist aus der GB^PS 43 659 bekannt. Einzelne statische Bauteile der Turbine werden hierbei in einem Führungszylinder in Form eines Turbinengehäuseauges geführt und durch eine Vorspannkraft belastet Im Betrieb kann dies zu Wärmeverspannungen zwischen den Keramikbauteilen und der Führung kommen, was zum Zerspringen der Keramikbauteile führen kann.

Eine weitere aus der US-PS 38 80 574 bekannte Zentrierabs'ützung eines Stapels mehrerer Keramikbauteile eines Gasturbinentriebwerks sieht zur AL-fbringung der Axialkraft metallische Zuganker vor. Zuganker und zu verspannende Einzelteile bestehen aus unterschiedlichen Materialien, was zu Wärmeverspannungen und zu Beeinträchtigungen der zu verspannenden Einzelbauteile im Betrieb führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Ausgestaltung einer zentrierenden Abstützung des Stapels mehrerer statischer Keramikbauteile eines Gasturbinentriebwerks im Triebwerksgehäuse der eingangs genannten Art derart, daß Wärmespannungen weitgehend vermieden sind.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß auf den Umfang des Stapels verteilt, mehrere über die Länge des Stapels sich erstreckende Keramikboden angeordnet sind, die axial spiellos und unverdrehbar an beiden Enden des Stapels gelagert sind und in denen jedes der Keramikbauteile geführt ist

Die Keramikbo'zeD sind insbesondere nohl ausgebildet.

Besonders geringe Wärmespannungen treten dann auf, wenn drei Keramikbolzen gleichmäßig auf dem Umfang des Stapels verteilt angeordnet sind.

Die Keramikbolzen können insbesondere in Umfangsrichtung des Stapsls spiellos in Ausnehmungen der Keramikbauteile eingreifen.

Die Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise in tr.'" den Keramikbauteilen verbundene Sattelstücke eingearbeitet

Die Keramikbauteile sind zweckmäßigerweise Brennkammer. Turbineneinlaßgehäusfi und Leitapparat eines Gasturbinentriebwerks, wobei sich der Ring des Leitschaufelkranzes über einen den .Schaufelkranz der Turbine umschließenden Ring am Turbinengehäuse abstützt.

Die Keramikbolzen sind rnttels an beiden Enden eingreifender Zapf'-n gegenüber dem Turbinengehäuse zentriert, wobei Dei einer weiu-ren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Zapfen in den Keramikbolzen mit den gleichen Mitteln in Eingriff gehalten werden, mil denen die Keramikbauteile gegeneinander verspannt sind. Als Verspannungsmittel sind zweckmäßigerweise federnde Druckbolzen vorgesehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben: es zeigt

F i g. 1 ein erfindungsgemäß gelagertes Turbinentriebwerk im Längsschnitt, und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. I.

Der Stapel aus mehreren Keramikbauteilen, der erfindungsgemäß gelagert ist. besteht aus dem Brennkammergehäuse 1. dem Turbineneinlaßgehäuse 2 und dem Leitapparat 3. Das Brennkammergehäuse 1 kann seinerseits, wie in der Zeichnung angenommen, aus mehreren Ringen bestehen, ohne daß dies jedoch für die Erfindung von besonderer Bedeutung Wäre, Wesentlich ist, daß es sich um mehrere Bauteile aus Keramik handelt. Jedes dieser Keramikbauteile Weist ein Sattelstück 4 auf, das eine Ausnehmung 5 besitzt, in die ein Keramikbolzen 6 hineinragt. Insgesamt sind drei

Ausnehmungen 5 und drei Keramikbolzen 6 vorgesehen, die gleichmäßig auf den Umfang des Stapels verteilt sind. Die Ausnehmungen 5 können auch in anderer Weise als in Sattelstücken den einzelnen Bauteilen des Stapels zugeordnet sein; wesentlich ist, daß die Keramikbolzen 6 und die Keramikbauteile 1 bis 3 in Umfangsrichtung des Stapels spiellos miteinander in Eingriff stehen.

Der Stapel ist an einer Wand des metallischen Turbinengehäuses 7 gehalten und zwar in der Weise, daß sich der gesamte Stapel über das ringförmige Gehäuse des Leitapparats an der Gehäusewand abstützt. Das geschient in der Weise, daß am anderen Ende des Stapels eine Abschlußwand 8 des Turbinengehäuses 7 angeordnet ist, in der unter der Wirkung von Druckfedern 9 stehende Druckbogen 10 gelagert sind, die durch die Federn auf den Deckel 11 der Brennkammer einwirken und damit den gesamten Stapel an der Gehäusewand zur Anlage bringen. Sowohl in der Wand 8 als auch in der Turbinengehäusewand sind Führungszapfen 12 gehalten, die von beiden Seiten aus in den Hohlraum 13 der hohlen Keramikboizen 6 eingreifen.

Auf diee Weise sind die einzelnen Bauteile des Stapels mit einer bestimmten Druckvorspannung gegeneinander und εη der Tiirbinengehäusewand zur Anlage gebracht. Die Bauteile sind außerdem in Umfangsrichtung unverdrehbar gegeneinander gehalten. Schließlich ist das in Umfangsrichtung im Leitapparat wirkende Drehmoment nicht in der Lage, den gesamten Stapel oder das Gehäuse des Leitapparates in Umfangsrichtung zu drehen.

ίο Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß nur ein geringer Wärmefluß von den Keramikbauteilen in die Befestigungsteile und in das Turbinengehäuse stattfindet, die Bauteile beim Betrieb des Triebwerks auf einer konstant höheren Temperatur gehalten werden und infolgedessen die Gefahr, daß die Bauteile oder einige von ihnen wegen erhöhter Wärmespannungen zerspringen, weitestgehend ausgeschaltet ist. Außerdem kann Wärmeaustauscherluft den größten Teil der Keramikbauteile gut umspulen, so daß die Keramikbauteile auf gbichmäßiger Temperatur gehalten werden und auch die Temperatur eine zuIV^sige Höhe nicht überschreitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zentrierende Abstützung eines Stapels von mehreren Keramikbauteilen eines Gasturbinentriebwerks mittels einer auf das eine Ende des Stapels wirkenden Axialkraft gegen das metallische Turbinengehäuse am anderen Ende des Stapels, wobei die Keramikbauteile axial und in Umfangsrichtung spiellos aneinanderliegen und eines der Keramikbauteile ein in Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment aufzunehmen hat, dadurch gekenn ζ e i c h η e t, daß auf den Umfang des Stapels (1,2,3) verteilt, mehrere über die Länge des Stapels (1, 2, 3) sich erstreckende Keramikbolzen (6) angeordnet sind, die axial spiellos und unverdrehbar an beiden Enden des Stapels (1, 2, 3) gelagert sind und in denen jedes der Keramikbauteile geführt ist.

2. Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbolzen (6) hohl sind.

3. Abstüuvng nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Keramikbolzen

(6) gleichmäßig auf den Umfang des Stapels (1,2,3) verteilt angeordnet sind.

4. Abstützung nach Ansprach 1 oder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbolzen (6) in Umfangsrichtung des Stapels (1, 2, 3) spiellos in Ausneiimungen (5) der Keramikbauteile eingreifen.

5. Abstützung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (5) in mit den Keramikbauteüen verbundene Sattelstücke (4) eingearbeitet sind.

6. Abstützung nach jinsprui.i 1, oder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbauteile Brennkammer^, -näuse (1), Turbineneinlaßgehäuse (2) und Leitapparat (3) eines Gasturbinentriebwerks sind, wobei sich der Ring des Leitschaufelkranzes über eine den Schaufelkranz der Turbine umschließenden Ring am Turbinengehäuse (7) abstützt.

7. Abstützung nach Anspruch I oder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikbolzen (6) mittels an beiden Enden eingreifender Zapfen (12) gegenüber dem Turbinengehäuse

(7) zentriert sind.

8. Abstützung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (12) in den Keramikbolzen (6) mit den gleichen Mitteln in Eingriff gehalten werden, mit denen die Keramikbauteile gegeneinander verspannt sind.

9. Abstützung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel /um Verspannen der Keramikbauteile federnde Druckbolzen (10) sind.