CH633346A5

CH633346A5 - GUIDE BLADE SUPPORT ON A GAS TURBINE.

Info

Publication number: CH633346A5
Application number: CH332878A
Authority: CH
Inventors: Jean Eggmann
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1978-03-29
Filing date: 1978-03-29
Publication date: 1982-11-30
Also published as: FR2421279A1; GB2017826B; GB2017826A; DE2817287A1; DE7811984U1; JPS54132013A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leitschaufelträger an einer Gasturbine, welcher mit Kühlkanälen versehen ist. The present invention relates to a guide vane carrier on a gas turbine, which is provided with cooling channels.

Zur Kühlung von Gasturbinen-Leitschaufelträgern und Wärmestausegmenten kamen bislang verschiedene Konstruktionen zur Anwendung. So wurde beispielsweise Kühlluft durch Kühlluftkanäle an die zu kühlenden Stellen geleitet, welche zwischen den Schaufelbefestigungen angeordnet sind und anschliessend durch einen weiteren Kühlluftkanal, welcher einerseits durch die Aussenwand des Schaufelträgers und andererseits durch eine Verschalung gebildet wir.d, zum Beschaufelungseintritt geführt (CH-PS 425341). So far, various designs have been used for cooling gas turbine guide vane carriers and heat accumulation segments. For example, cooling air was led through cooling air channels to the points to be cooled, which are arranged between the blade attachments, and then through another cooling air channel, which was formed on the one hand by the outer wall of the blade carrier and on the other hand by a casing, to the blading inlet (CH-PS 425341).

Bei den bekannten Ausführungen von Leitschaufelträgern ergaben sich jedoch die Nachteile, die sich einmal durch grössere Temperaturunterschiede in der Schaufelträgerwand und somit durch Wärmespannungen bemerkbar machten, und zum anderen traten nach längerer Betriebszeit Verformungen auf, welche in Extremfällen zum Verklemmen der Leitschaufelhalter führen können. In the known designs of guide vane carriers, however, there were the disadvantages, which were noticeable by larger temperature differences in the vane carrier wall and thus by thermal stresses, and on the other hand, deformations occurred after a long period of operation, which in extreme cases can lead to jamming of the guide vane holders.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Leitschaufelträger zu schaffen, bei welchem Verformungen durch Wärmespannungen weitestgehend vermieden werden, und in welchem die Kühlmittelzufuhr zu den Leitschaufeln und Wärmestausegmenten auf einfache Weise erfolgen kann. It is an object of the invention to provide a guide vane carrier in which deformations due to thermal stresses are largely avoided and in which the coolant can be supplied to the guide vanes and heat accumulation segments in a simple manner.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Leitschaufelträger aus mehreren Segmenten besteht, dass die Kühlkanäle ringförmig um die Wärmestausegmente und die Leitschaufelfüsse angeordnet und mit einem Ringraum verbunden sind, welcher durch den Leitschaufelträger und eine Gehäuseschale gebildet ist. The aforementioned object is achieved according to the invention in that the guide vane carrier consists of several segments, the cooling channels are arranged in a ring around the heat accumulation segments and the guide vane feet and are connected to an annular space which is formed by the guide vane carrier and a housing shell.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mehrere Segmente gleicher Grösse gleichmässig über den Umfang angeordnet werden. It is also advantageous if several segments of the same size are arranged evenly over the circumference.

Nach einer besonderen Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes erfolgt die Anspeisung der Kühlkanäle mit verdichteter Luft aus dem Ringraum über mehrere, gleichmässig am Umfang verteilte Kühlmittelzuführungsöffnungen. According to a special embodiment of the subject matter of the invention, the cooling ducts are supplied with compressed air from the annular space via a plurality of coolant supply openings which are evenly distributed over the circumference.

Der Vorteil der vorgenannten Ausbildung ist insbesondere darin zu erblicken, dass durch die segmentartige Ausführung der 5 Leitschaufelträger, welche mit Vorteil gleichmässig über den Umfang der Gehäuseschale angeordnet sind, wobei zwischen den einzelnen Leitschaufelträgersegmenten und der Gehäuseschale ein Kühlluftringraum vorgesehen ist, eine gleichmässige Temperaturverteilung über den gesamten Umfang der Leit-10 schaufelträger erfolgt, so dass Verformungen infolge von unterschiedlichen Temperaturen vermieden werden. Die Anzahl der einzelnen Leitschaufelträgersegmente wird sich vorteilhafterweise nach den Erfordernissen und der Leistung der Gasturbine richten. Je grösser die Anzahl der einzelnen Segmente ist, die 15 über den genannten Umfang der Gehäuseschale angeordnet werden, desto kleiner wird die Formabweichung durch Wärmedehnungen sein. The advantage of the above-mentioned design can be seen in particular in that the segment-like design of the 5 guide vane carriers, which are advantageously arranged uniformly over the circumference of the housing shell, with a cooling air ring space being provided between the individual guide vane carrier segments and the housing shell, a uniform temperature distribution over the The entire circumference of the Leit-10 blade carriers takes place, so that deformations due to different temperatures are avoided. The number of individual guide vane carrier segments will advantageously depend on the requirements and the performance of the gas turbine. The greater the number of individual segments, which are arranged over the circumference of the housing shell, the smaller the shape deviation due to thermal expansion will be.

Ferner ist es zweckmässig, wenn in den Kühlkanälen Prallsiebe vorgesehen werden. It is also expedient if baffle screens are provided in the cooling channels.

20 Durch die Anordnung von Prallsieben in den Kühlkanälen wird eine gleichmässige Verteilung der Kühlluft an den Wandungen der zu kühlenden Flächen erzielt. 20 The arrangement of baffle screens in the cooling channels ensures that the cooling air is evenly distributed on the walls of the surfaces to be cooled.

Nach einer weiteren Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes weist die Gehäuseschale Aufnahmen auf, in welche 25 Nasen der Leitschaufelträgersegmente eingehängt sind, wobei die Gehäuseschale in axialer Richtung geteilt ist und aus zwei annähernd gleichen Hälften besteht. According to a further embodiment of the subject matter of the invention, the housing shell has receptacles in which 25 lugs of the guide vane carrier segments are suspended, the housing shell being divided in the axial direction and consisting of two approximately identical halves.

Weiterhin können zwischen den einzelnen Leitschaufelträgersegmenten Wärmedehnungsfugen mit in diesen angeordneten 30 Dichtungsmitteln vorgesehen sein. Furthermore, thermal expansion joints with 30 sealing means arranged in them can be provided between the individual guide vane carrier segments.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen 35 Leitschaufelträger; 1 shows a longitudinal section through a guide vane carrier according to the invention;

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt entlang der Schnittlinie A—A in Fig. 1. FIG. 2 shows a partial cross section along the section line AA in FIG. 1.

Der besseren Verständlichkeit wegen sind erfindungsunwesentliche Teile, wie beispielsweise das äussere Turbinengehäuse, 40 die Einhängung der Leitschaufeln und Wärmestausegmente im Leitschaufelträger sowie die Unterteilung der Wärmestausegmente über dem Umfang fortgelassen. For the sake of clarity, parts that are not essential to the invention, such as, for example, the outer turbine housing, the hanging of the guide vanes and heat accumulation segments in the guide blade carrier and the division of the heat accumulation segments over the circumference are omitted.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 ein Leitschaufelträger bezeichnet, welcher mittels Nasen 3 in Aufnahmen 4 einer Gehäuseschale 2 45 eingehängt ist. Der Leitschaufelträger 1 ist in Umfangsrichtung in mehrere Segmente unterteilt (Fig. 2). Die einzelnen Leitschaufelträgersegmente 1 weisen Kühlkanäle 11,11' auf, welche über Kühlmittelzuführungsöffnungen 7 mit einem, zwischen der äusseren Gehäuseschale 2 und den Leitschaufelträgersegmenten 50 1 vorgesehenen Ringraum 5 in Verbindung stehen. Die Kühlkanäle 11 werden begrenzt durch die Füsse 12 der Leitschaufeln 8, während die dazwischen angeordneten Kühlkanäle 11' von Wärmestausegmenten 9 begrenzt werden. In den Kühlkanälen 11,11' sind Prallsiebe 10 vorgesehen, durch welche eine gleichmässige 55 Oberflächenverteilung der Kühlluft erfolgt. Von den Kühlkanälen 11,11' führen Austrittsöffnungen 13 in den Strömungskanal 14. Die Gehäuseschale 2 ist mit Bohrungen 6 versehen, durch welche Kühlluft in den Ringraum 5 eingeleitet wird. 1, 1 denotes a guide vane carrier which is hooked into receptacles 4 of a housing shell 2 45 by means of lugs 3. The guide vane carrier 1 is divided into several segments in the circumferential direction (FIG. 2). The individual guide vane carrier segments 1 have cooling channels 11, 11 ', which are connected via coolant supply openings 7 to an annular space 5 provided between the outer housing shell 2 and the guide vane carrier segments 50 1. The cooling channels 11 are delimited by the feet 12 of the guide vanes 8, while the cooling channels 11 ′ arranged in between are delimited by heat accumulation segments 9. Baffle screens 10 are provided in the cooling channels 11, 11 ', through which a uniform surface distribution of the cooling air takes place. Outlet openings 13 lead from the cooling channels 11, 11 'into the flow channel 14. The housing shell 2 is provided with bores 6, through which cooling air is introduced into the annular space 5.

In der Fig. 2 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen 60 versehen wie in Fig. 1. Wie ersichtlich, ist die äussere Gehäuse-schale 2 in axialer Richtung in zwei annähernd gleiche Hälften geteilt und die beiden Teile, beispielsweise mittels Flanschen 15, miteinander verbunden. Zwischen den Leitschaufelträgersegmenten 1 - im gezeigten Fall sind sechs Segmente über den 65 Umfang angeordnet-sind Wärmedehnungsfugen 16 vorgesehen, in welchen Dichtungsmittel 17 angeordnet sind, um ein Austreten der Kühlluft zwischen den einzelnen Segmenten zu verhindern. In FIG. 2, the same parts are provided with the same reference numerals 60 as in FIG. 1. As can be seen, the outer housing shell 2 is divided into two approximately equal halves in the axial direction and the two parts are connected to one another, for example by means of flanges 15 . Between the guide vane carrier segments 1 - in the case shown six segments are arranged over the circumference - thermal expansion joints 16 are provided, in which sealing means 17 are arranged in order to prevent the cooling air from escaping between the individual segments.

Die Betriebsweise des Leitschaufelträgers ist folgende: Von einem (nicht dargestellten) Verdichteraustritt oder einer geeigneten Zwischenstufe des Verdichters wird Kühlluft entnommen und durch die Bohrungen 6 in den Ringraum 5 geleitet, wo sie über den gesamten Umfang verteilt wird. Durch die The mode of operation of the guide vane carrier is as follows: cooling air is removed from a compressor outlet (not shown) or a suitable intermediate stage of the compressor and passed through the bores 6 into the annular space 5, where it is distributed over the entire circumference. Through the

3 633 346 3,633,346

Kühimittelzuführungsöffnungen 7 gelangt die Kühlluft aus dem Ringraum 5 in die einzelnen Kühlkanäle 11,11', wird durch die Prallsiebe 10 gleichmässig auf die zu kühlenden Füsse 12 der Leitschaufeln 8 und an die Wärmestausegmente 9 geleitet und 5 strömt durch die Austrittsöffnungen 13 in den Strömungskanal 14 ab. Coolant supply openings 7, the cooling air passes from the annular space 5 into the individual cooling channels 11, 11 ', is passed through the baffle plates 10 evenly to the feet 12 of the guide vanes 8 to be cooled and to the heat exchanger segments 9, and 5 flows through the outlet openings 13 into the flow channel 14 from.

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

633 346 PATENT CLAIMS

1. guide vane carrier on a gas turbine, which is provided with cooling channels, characterized in that the guide vane carrier (1) consists of several segments, that the cooling channels (11, 11 ') are arranged in a ring around the heat accumulation segments (9) and the guide vane feet (12) and are connected to an annular space (5) which is formed by the guide vane carrier (1) and a housing shell (2).

2. guide vane carrier according to claim 1, characterized in that several segments of the same size are arranged uniformly over the circumference.

3. Guide vane carrier according to claim 1, characterized in that the cooling channels (11, 11 ') are supplied with compressed air from the annular space (5) via a plurality of coolant supply openings (7) distributed uniformly around the circumference.

4. guide vane carrier according to claim 1, characterized in that baffle screens (10) are provided in the cooling channels (11,11 ').

5. Guide vane carrier according to claim 1, characterized in that the housing shell (2) has receptacles (4) in which lugs (3) of the guide vane carrier segments (1) are suspended.

6. guide vane carrier according to claim 1, characterized in that the housing shell (2) is divided in the axial direction and consists of two approximately the same halves.

7. Guide vane carrier according to claim 1, characterized in that thermal expansion joints (16) are provided between the individual guide vane carrier segments (1).

8. guide vane carrier according to claim 7, characterized in that in the thermal expansion joints (16) sealing means (17) are arranged.