CH702098A2

CH702098A2 - Turbomaschinenwirkungsgrad-Ausgleichssystem.

Info

Publication number: CH702098A2
Application number: CH01760/10A
Authority: CH
Inventors: Nestor Hernandez Sanchez
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2011-04-29
Also published as: DE102010038135A1; JP2011094614A; US8545170B2; CN102052097A; US20110097198A1

Abstract

Es wird ein System für eine Turbomaschine bereitgestellt, das einen oder mehrere Kanäle (110, 116) enthält, die Dampf, der durch die Fuss-(R)- und/oder die Spitzen-(T)-Bereiche einer Stufe der Turbine (10) leckt, umlenkt, um ihn mit der Hauptdampfströmung mit dem hohen Wirkungsgrad bei dem Anstellungsbereich (P) der Turbine (10) zu vermischen, wo der Wirkungsgrad der höchste ist. Diese Umlenkung des Dampfes führt zu einer signifikanten Leistungsverbesserung, die das Wirkungsgradprofil glättet, was zu höheren Durchschnittswirkungsgraden führt.

Description

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft allgemein Turbomaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Turbomaschinenwirkungsgrad-Ausgleichssystem.

[0002] Der Strömungspfad-Wirkungsgrad in Turbomaschinen ist ein Ergebnis vieler Verlustparameter und von deren Wechselwirkung, einschliesslich Parametern in Verbindung mit aerodynamischen und Fluidströmungsverlusten. Derzeitige Bemühungen richten sich auf das Verständnis und die Verringerung dieser Verluste durch Verbessern von Laufschaufelprofilen, Verringern von Wandverlusten, Spaltverlusten und Minimierung von Radial- und Umfangs-Wirkungsgradveränderungen. Diese vorgeschlagenen Verbesserungen verbessern jedoch den Dampfpfadwirkungsgrad nicht in angemessener Weise.

[0003] Die vorstehend beschriebenen inhärenten Strömungspfadverluste sind am höchsten bei den Füssen und Spitzen der Turbomaschinenstufe, da das Betriebsfluid dazu neigt, durch diese Bereiche zu lecken. Daher liegt der höchste Wirkungsgrad in der Mitte der Stufe vor, und der niedrigste Wirkungsgrad liegt an dem Fuss und der Spitze der Stufe vor.

Kurzbeschreibung der Erfindung

[0004] Es wird ein System für eine Turbomaschine bereitgestellt, das einen oder mehrere Kanäle enthält, die Dampf, der durch die Fuss- und/oder Spitzenbereiche einer Stufe der Turbine leckt, umlenkt, um ihn mit der Hauptdampfströmung mit dem hohen Wirkungsgrad bei dem Anstellungsbereich der Turbine zu vermischen, wo der Wirkungsgrad der höchste ist. Diese Umlenkung des Dampfes führt zu einer deutlichen Leistungsverbesserung, die das Wirkungsgradprofil glättet, was zu höheren Durchschnittswirkungsgraden führt.

[0005] Ein erster Aspekt der Erfindung stellt ein System für eine Turbomaschine bereit, wobei das System aufweist: eine rotierende Schaufel und eine statische Schaufel, wobei die rotierende Schaufel und die statische Schaufel zwischen einem Aussengehäuse und einem Innengehäuse positioniert sind, wobei die rotierende Schaufel und die statische Schaufel jeweils einen Fussbereich, einen Spitzenbereich und einen Anstellungsbereich zwischen dem Spitzenbereich und dem Fussbereich haben; einen ersten Kanal mit einem ersten Ende unmittelbar an dem Spitzenbereich der statischen Schaufel, der so positioniert ist, dass er eine Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel aufnimmt, und mit einem zweiten Ende unmittelbar an dem Anstellungsbereich der statischen Schaufel, um die Spitzenleckage radial nach innen aus der Nähe des Spitzenbereichs zu dem Anstellungsbereich umzulenken; und einen zweiten Kanal mit einem ersten Ende unmittelbar an dem Fussbereich der statischen Schaufel, der so positioniert ist, dass er eine Fussleckage des Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel erfasst, und mit einem zweiten Ende unmittelbar an dem Anstellungsbereich der statischen Schaufel, um die Fussleckage aus der Nähe des Fussbereichs radial nach aussen zu dem Anstellungsbereich umzulenken.

[0006] Ein zweiter Aspekt der Erfindung stellt eine statische Schaufel und eine Schaufellagerung in einer Turbomaschine bereit, wobei die statische Schaufel einen Fussbereich, einen Spitzenbereich und einen Anstellungsbereich zwischen dem Spitzenbereich und dem Fussbereich hat, und die Schaufellagerung einen Spitzenlagerungsbereich und einen Fusslagerungsbereich hat und die statische Schaufel in einer axialen Richtung lagert, wobei die statische Schaufel und die Schaufellagerung enthalten: einen ersten Kanal mit einem ersten Ende unmittelbar an dem Spitzenbereich, der zum Erfassen einer Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus einer rotierenden Schaufel positioniert ist, und mit einem zweiten Ende unmittelbar an dem Anstellungsbereich, um die Spitzenleckage aus der Nähe des Spitzenbereichs radial zu dem Anstellungsbereich umzulenken; einen zweiten Kanal mit einem ersten Ende unmittelbar an dem Fussbereich, der zum Erfassen einer Fussleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel positioniert ist, und mit einem zweiten Ende unmittelbar an dem Anstellungsbereich, um die Fussleckage aus der Nähe des Fussbereichs radial zu dem Anstellungsbereich umzulenken.

[0007] Ein dritter Aspekt der Erfindung stellt ein System für eine Turbomaschine bereit, wobei das System aufweist: eine rotierende Schaufel und eine statische Schaufel, wobei die rotierende Schaufel und die statische Schaufel zwischen einem Aussengehäuse und einem Innengehäuse positioniert sind, wobei die rotierende Schaufel und die statische Schaufel jeweils einen Fussbereich, einen Spitzenbereich und einen Anstellungsbereich zwischen dem Spitzenbereich und dem Fussbereich haben; und wenigstens einen von: (a) einem ersten Kanal mit einem ersten Ende unmittelbar an dem Spitzenbereich der statischen Schaufel, der so positioniert ist, dass er eine Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel aufnimmt, und mit einem zweiten Ende unmittelbar an dem Anstellungsbereich der statischen Schaufel, um die Spitzenleckage radial nach innen aus der Nähe des Spitzenbereichs zu dem Anstellungsbereich umzulenken; und (b) einem zweiten Kanal mit einem ersten Ende unmittelbar an dem Fussbereich der statischen Schaufel, der so positioniert ist, dass er eine Fussleckage des Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel erfasst, und mit einem zweiten Ende unmittelbar an dem Anstellungsbereich der statischen Schaufel, um die Fussleckage aus der Nähe des Fussbereichs radial nach aussen zu dem Anstellungsbereich umzulenken.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0008] Fig. 1 stellt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer Dampfturbine dar.

[0009] Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht einer Beispielstufe einer Dampfturbine gemäss einer Ausführungsform der Erfindung dar.

[0010] Fig. 3 stellt eine Querschnittsansicht einer Beispielstufe einer Dampfturbine gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar.

[0011] Fig. 4 stellt eine dreidimensionale teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Dampfturbine gemäss einer Ausführungsformen der Erfindung dar.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0012] Wenigstens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ihre Anwendung in Verbindung mit einem Betrieb einer Turbomaschine in Form einer Dampfturbine beschrieben. Es dürfte jedoch für den Fachmann und geführt durch die Lehren hierin ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auf jede geeignete Turbomaschine, wie z.B. eine Gasturbine und/oder ein Triebwerk anwendbar ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein System für eine Turbomaschine zum Verbessern des Wirkungsgrades bereit.

[0013] In den Zeichnungen zeigt Fig. 1eine perspektivische teilweise aufgeschnittene Darstellung einer Dampfturbine 10. Die Dampfturbine 10 enthält einen Rotor 12, der eine rotierende Welle 14 und mehrere axial in Abstand angeordnete Rotorräder 18 enthält. Mehrere (auch als Laufschaufeln 20 bezeichnete) rotierende Schaufeln 20 sind mechanisch mit jedem Rotorrad 18 verbunden. Insbesondere sind die Laufschaufeln 20 in Reihen angeordnet, die sich in Umfangsrichtung um jedes Rotorrad 18 erstrecken. Mehrere stationäre Schaufeln 22 erstrecken sich in Umfangsrichtung um die Welle 14, und die Schaufeln 22 sind axial zwischen benachbarten Reihen von Laufschaufeln 20 positioniert. Die stationären Schaufeln 22 wirken mit den Laufschaufeln 20 unter Ausbildung eine Stufe und unter Definition eines Abschnittes eines Dampfströmungspfades durch die Turbine 10 zusammen.

[0014] In Betrieb tritt ein Betriebsfluid 24, wie z.B. Dampf, in einen Einlass 26 der Turbine 10 ein und wird durch die stationären Schaufeln 22 geleitet. Die Schaufeln 22 leiten das Betriebsfluid 24 stromabwärts gegen die Laufschaufeln 20. Das Betriebsfluid 24 durchläuft die restlichen Stufen, wobei es eine Kraft auf die Laufschaufeln 20 ausübt, die eine Rotation der Welle 14 bewirkt. Wenigstens ein Ende der Turbine 10 kann sich axial von dem Rotor 12 weg erstrecken und an einer (nicht dargestellten) Last oder Maschine befestigt sein, wie z.B., jedoch nicht darauf beschränkt, an einem Generator und/oder an einer anderen Turbine.

[0015] Gemäss Darstellung in Fig. 1weist die Turbine 10 wenigstens eine Stufe auf (fünf Stufen sind in Fig. 1dargestellt). Die fünf Stufen sind mit L0, L1, L2, L3 und L4 bezeichnet. Die Stufe L4 ist die erste Stufe und ist (in einer radialen Richtung) die kleinste der fünf Stufen. Die Stufe L3 ist die zweite Stufe und ist die nächste Stufe in einer axialen Richtung. Die Stufe L2 ist die dritte Stufe und ist in der Mitte der fünf Stufen dargestellt. Die Stufe Li ist die vierte und vorletzte Stufe. Die Stufe L0 ist die letzte Stufe und ist (in der radialen Richtung) die grösste. Während sich das Betriebsfluid durch die verschiedenen Stufen bewegt, nimmt der Druck ab (d.h., das Betriebsfluid befindet sich bei der Stufe L4 auf einem höheren Druck als bei der Stufe L0). Es dürfte sich verstehen, dass fünf Stufen nur als ein Beispiel dargestellt sind, und dass jede Turbine mehr oder weniger als fünf Stufen haben kann.

[0016] Eine Beispielstufe mit einem System für eine Dampfturbine 10 gemäss Ausführungsformen dieser Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2 enthält eine rotierende Schaufel 102 und eine statische Schaufel 104, die beide zwischen einem Aussengehäuse 106 und einem Innengehäuse 108 positioniert sind. Das Aussengehäuse 106 enthält eine Spitzenlagerung 122, und das Innengehäuse 108 enthält eine Fusslagerung 124. Die Lagerungen 122, 124 lagern zusammen die statische Schaufel 104 in einer axialen Richtung. Wie durch Bezugslinien R, T und P dargestellt, haben die rotierende Schaufel 102 und statische Schaufel 104 jeweils einen Fussbereich R, einen Spitzenbereich T und einen Anstellungsbereich oder mittleren radialen Bereich P zwischen dem Spitzenbereich T und dem Fussbereich R. In einer typischen Dampfturbine kann Dampf durch den Spitzenbereich T und den Fussbereich R während des Betriebs lecken.

[0017] Um Hochenergiedampf umzulenken, der durch den Spitzenbereich T ausgetreten ist, ist wenigstens ein erster Kanal 110 vorgesehen. Der erste Kanal 110 kann jede Konfiguration aufweisen, die es dem Betriebsfluid ermöglicht, aus der Nähe des Spitzenbereichs T in die Nähe des Anstellungsbereichs P zu der rotierenden Schaufel 102 hin zu wandern. Beispielsweise kann in einer in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der erste Kanal 110 ein erstes Ende 112, einen Mittenabschnitt 113 und ein zweites Ende 114 enthalten. Gemäss Darstellung in Fig. 2kann sich das erste Ende 112 axial erstrecken und ein Ende 112a unmittelbar an dem Spitzenbereich T offen und ein Ende 112b in Verbindung mit einem Mittenabschnitt 113 haben. Der Mittenabschnitt 113 kann sich in der radialen Richtung erstrecken und ein Ende 113a in Verbindung mit dem ersten Ende 112 und ein Ende 113b in Verbindung mit einem zweiten Ende 114 haben. Das zweite Ende 114 kann sich in der axialen Richtung erstrecken und ein Ende 114a in Verbindung mit dem Mittenabschnitt 113 und ein Ende 114b unmittelbar an dem Anstellungsbereich P offen haben. Es dürfte sich verstehen, dass beliebige alternative Formen oder Konfigurationen des ersten Kanals 110, wie z.B. gekrümmte Kanäle, gerade Kanäle, Kombinationen von Geraden und Krümmungen usw. möglich sind, um die gewünschte Umlenkung des Dampfes zu erzielen.

[0018] Der erste Kanal 110 kann auch in einer Stufe der Turbine 10 wie gewünscht ausgerichtet sein. Beispielsweise kann in einer in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ein Abschnitt des ersten Kanals 110 in dem Aussengehäuse 106 angeordnet sein, insbesondere sind das erste Ende 112 und ein Teil des Mittenabschnittes 113 in der Spitzenlagerung 112 des Aussengehäuses 106 angeordnet. In einer weiteren in Fig. 3dargestellten Ausführungsform kann der erste Kanal 110 in seiner Gesamtheit einschliesslich des ersten Endes 112, des Mittenabschnittes 113 und des zweiten Endes 114 in der statischen Schaufel 104 angeordnet sein. Es dürfte sich auch verstehen, dass auch alternative Positionen des ersten Kanals 110 möglich sind, wobei z.B. der erste Kanal 110 vollständig ausserhalb der statischen Schaufel 104 oder wenigstens ein Teil des ersten Endes 112 und des zweiten Endes 114 ausserhalb der statischen Schaufel 104 und nicht in dem Aussengehäuse 106 angeordnet sein könnten, um die gewünschte Umlenkung des Dampfes zu erzielen.

[0019] Unabhängig von der Form oder Konfiguration des ersten Kanals 110 ermöglicht es der erste Kanal 110 einer Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine (z.B. Hochenergiedampf, der aus dem Spitzenbereich T der statischen Schaufel 104 der Dampfturbine leckt) aus der Nähe des Spitzenbereichs T durch den ersten Kanal 110 zu wandern, um in der Nähe des Anstellungsbereichs P zu der rotierenden Schaufel 102 hin auszutreten. Somit wird die Spitzenleckage des Betriebsfluids der Turbomaschine durch den ersten Kanal 110 aus einem Bereich höheren Druckes in der Nähe des Spitzenbereichs T in einen Bereich niedrigeren Druckes in der Nähe des Anstellungsbereichs P radial nach innen umgelenkt.

[0020] Um so viel wie möglich Spitzenleckage des Betriebsfluids umzulenken, können mehrere erste Kanäle 110 enthalten sein. Beispielsweise können wie in Fig. 4dargestellt, vier erste Kanäle 110 angenähert um 90 Grad voneinander versetzt um eine Mittenachse der Turbine positioniert sein. Obwohl in Fig. 4vier Kanäle 110 dargestellt sind, dürfte es sich verstehen, dass eine beliebige Anzahl von Kanälen 110 wie gewünscht um die Mittenachse der Turbine positioniert gemäss Ausführungsformen dieser Erfindung enthalten sein kann.

[0021] Um einen Hochenergiedampf, der durch den Fussbereich R geleckt ist, umzulenken, ist wenigstens ein zweiter Kanal 116 vorgesehen. Der zweite Kanal 116 kann jede Konfiguration aufweisen, die es dem Betriebsfluid ermöglicht, aus der Nähe des Fussbereichs R in die Nähe des Anstellungsbereichs P zu der rotierenden Schaufel 102 zu wandern. Beispielsweise kann in einer in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der zweite Kanal 116 ein erstes Ende 118, einen Mittenabschnitt 119 und ein zweites Ende 120 enthalten. Gemäss Darstellung in Fig. 2kann sich das erste Ende 118 axial erstrecken und ein Ende 118a unmittelbar an dem Fussbereich R offen und ein Ende 118b in Verbindung mit dem Mittenabschnitt 119 haben. Der Mittenabschnitt 119 kann sich in der radialen Richtung erstrecken und ein Ende 119a in Verbindung mit dem ersten Ende 118 haben und ein Ende 119b in Verbindung mit dem zweiten Ende 120 haben. Das zweite Ende 120 kann sich in der axialen Richtung erstrecken und ein Ende 120a in Verbindung mit dem Mittenabschnitt 119 und ein Ende 120b offen in der Nähe zu dem Anstellungsbereich P haben. Es dürfte sich verstehen, dass beliebige alternative Formen oder Konfigurationen des zweiten Kanals 116, wie z.B. gekrümmte Kanäle, gerade Kanäle, Kombinationen von Geraden und Krümmungen usw. möglich sind, um die gewünschte Umlenkung des Dampfes zu erzielen.

[0022] Der zweite Kanal 116 kann auch in einer Stufe der Turbine 10 wie gewünscht ausgerichtet sein. Beispielsweise kann in einer in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ein Abschnitt des zweiten Kanals 116 in dem Innengehäuse 108 angeordnet sein, insbesondere sind das erste Ende 118 und ein Teil des Mittenabschnittes 118 in der Spitzenlagerung 124 des Innengehäuses 108 angeordnet. In einer weiteren in Fig. 3dargestellten Ausführungsform kann der zweite Kanal 116 in seiner Gesamtheit einschliesslich des ersten Endes 118, des Mittenabschnittes 119 und des zweiten Endes 120 in der statischen Schaufel 104 angeordnet sein. Es dürfte sich auch verstehen, dass auch alternative Positionen des zweiten Kanals 116 möglich sind, wobei z.B. der zweite Kanal 116 vollständig ausserhalb der statischen Schaufel 104 oder wenigstens ein Teil des ersten Endes 118 und des zweiten Endes 120 ausserhalb der statischen Schaufel 104 und nicht in dem Innengehäuse 108 angeordnet sein könnten, um die gewünschte Umlenkung des Dampfes zu erzielen.

[0023] Unabhängig von der Form oder Konfiguration des zweiten Kanals 116 ermöglicht es der zweite Kanal 116 einer Fussleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine (z.B. Hochenergiedampf, der aus dem Fussbereich R der statischen Schaufel 104 der Dampfturbine leckt) aus der Nähe des Fussbereichs RT durch den zweiten Kanal 116 zu wandern, um in der Nähe des Anstellungsbereichs P zu der rotierenden Schaufel 102 hin auszutreten. Somit wird die Fussleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine durch den zweiten Kanal 116 aus einem Bereich höheren Druckes in der Nähe des Fussbereichs R nach aussen zu einem Bereich niedrigerem Druck in der Nähe des Anstellungsbereichs P radial umgelenkt.

[0024] Um so viel wie möglich Fussleckage des Betriebsfluids umzulenken, können mehrere zweite Kanäle 116 enthalten sein. Beispielsweise können wie in Fig. 4dargestellt, vier zweite Kanäle 116 angenähert um 90 Grad voneinander versetzt um eine Mittenachse der Turbine positioniert sein. Obwohl in Fig. 4vier Kanäle 116 dargestellt sind, dürfte es sich verstehen, dass eine beliebige Anzahl von Kanälen 116 wie gewünscht um die Mittenachse der Turbine positioniert gemäss Ausführungsformen dieser Erfindung enthalten sein kann.

[0025] Wie vorstehend diskutiert, führt in einer herkömmlichen Dampfturbine eine Leckage durch den Spitzenbereich T und den Fussbereich R zu einem niedrigeren Wirkungsgrad in diesen Bereichen, während der Anstellungsbereich R bei dem höchsten Wirkungsgrad verbleibt. Gemäss Ausführungsformen dieser Erfindung führen die Kanäle 110, 116 jeweils Hochenergiedampfströme (d.h. Leckageströme des Betriebsfluids) so, dass sich der Hochenergiedampf mit der Hauptdampfströmung mit dem hohen Wirkungsgrad bei dem Anstellungsbereich P vermischt, wo der Wirkungsgrad am höchsten ist. Da. beide Kanäle 110, 116 an dem Anstellungsbereich P in der Nähe der statischen Leitschaufel 104 enden, wird dieser Hochenergiedampf optimal so umgeleitet, dass die rotierende Schaufel 102 den grössten Teil von dessen Energie entnehmen und den Stufenwirkungsgrad erhöhen kann. Dieses führt zu einer signifikanten Leistungsverbesserung für die Turbine, die das Wirkungsgradprofil ausgleicht, was zu höheren Durchschnittswirkungsgraden führt.

[0026] Obwohl Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf nur eine Stufe einer Dampfturbine diskutiert worden sind, dürfte es sich verstehen, dass die Kanäle 110, 116 auch in mehreren Stufen vorgesehen sein können. Es dürfte sich auch verstehen, dass jede Stufe sowohl die ersten und zweiten Kanäle 110, 116 oder nur den ersten Kanal 110 oder nur den zweiten Kanal 116 enthalten könnte. Es dürfte sich auch verstehen, dass, obwohl Ausführungsformen dieser Erfindung in Verbindung mit einer Dampfturbine diskutiert worden sind, Ausführungsformen dieser Erfindung auch in jeder geeigneten Turbomaschine verwendet werden könnten.

[0027] Die Begriffe «erster», «zweiter» und dergleichen bezeichnen in dieser Anmeldung keine Reihenfolge, Quantität oder Wichtigkeit, sondern werden lediglich zur Unterscheidung eines Elementes von einem anderen genutzt, und die Begriffe «ein» und «einer» bezeichnen hierin keine Einschränkung der Quantität, sondern bezeichnen lediglich das Vorliegen wenigstens eines von den bezeichneten Elementen. Die hierin in Verbindung mit einer Quantität benutzte Modifizierung «etwa» schliesst den genannten Wert mit ein und hat die von dem Kontext vorgegebene Bedeutung (schliesst beispielweise der einer Messung der speziellen Quantität zugeordneten Fehlergrad). Die Anfügungen «(n)», «(e)», wie sie hierin verwendet werden, sollen sowohl die Singular- als auch Pluralformal des Begriffes umfassen, den sie modifizieren, und dadurch einen oder mehrere dieser Begriffe umfassen (z.B. beinhaltet Metalle(e) ein oder mehrere Metalle. Hierin offenbarte Bereiche sind einschliesslich und kombinierbar (z.B. Bereiche von «bis zu etwa 25 Gewichtsprozent oder spezieller 5 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent sind inklusive der Endwerte und aller Zwischenwerte der Bereiche von etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 25 Gewichtsprozent usw.).

[0028] Obwohl verschiedene exemplarische Ausführungsformen hierin beschrieben sind, dürfte es aus der Beschreibung ersichtlich sein, dass verschiedene Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserung vom Fachmann vorgenommen werden können und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, um eine spezielle Situation oder Material an die Lehren der Offenlegung ohne Abweichung von deren wesentlichem Schutzumfang anzupassen. Daher soll diese Offenlegung nicht auf die als beste Ausführungsart für die Ausführung dieser Offenlegung in Betracht gezogene spezielle Ausführungsform beschränkt sein, sondern soll alle Ausführungsformen beinhalten, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

[0029] Es wird ein System für eine Turbomaschine bereitgestellt, das einen oder mehrere Kanäle 110, 116 enthält, die Dampf, der durch die Fuss-R- und/oder die Spitzen-T-Bereiche einer Stufe der Turbine 10 leckt, umlenkt, um ihn mit der Hauptdampfströmung mit dem hohen Wirkungsgrad bei dem Anstellungsbereich P der Turbine 10 zu vermischen, wo der Wirkungsgrad der höchste ist. Diese Umlenkung des Dampfes führt zu einer signifikanten Leistungsverbesserung, die das Wirkungsgradprofil glättet, was zu höheren Durchschnittswirkungsgraden führt.

Bezugszeichenliste

[0030] <tb>10<sep>Dampfturbine <tb>12<sep>Rotor <tb>14<sep>rotierende Welle <tb>18<sep>Rotorräder <tb>20<sep>Laufschaufeln <tb>22<sep>stationäre Schaufeln <tb>24<sep>Betriebsfluid <tb>26<sep>Einlass <tb>102<sep>rotierende Schaufel <tb>104<sep>statische Schaufel <tb>106<sep>Aussengehäuse <tb>108<sep>Innengehäuse <tb>110<sep>Erster Kanal <tb>112, 112a, 112b, 112c<sep>erstes Ende des ersten Kanals <tb>118, 118a, 118b, 118c<sep>erstes Ende des zweiten Kanals <tb>113, 113a, 113b, 113c<sep>mittlerer Abschnitt des ersten Kanals <tb>119, 119a, 119b, 119c<sep>mittlerer Abschnitt des ersten Kanals <tb>114, 114a, 114b, 114c<sep>zweites Ende des ersten Kanals <tb>120, 120a, 120b, 120c<sep>erstes Ende des zweiten Kanals <tb>122<sep>Spitzenlagerung <tb>124<sep>Fusslagerung <tb>L0, L1, L2, L3, L4<sep>fünf Stufen <tb>L4<sep>erste Stufe <tb>L0<sep>letzte Stufe <tb>L3<sep>zweite Stufe <tb>L2<sep>dritte Stufe <tb>L1<sep>vierte Stufe <tb>R<sep>Fussbereich <tb>T<sep>Spitzenbereich <tb>P<sep>Anstellungsbereich, mittiger radialer Bereich

Claims

1. System für eine Turbomaschine, wobei das System aufweist: eine rotierende Schaufel (102) und eine statische Schaufel (104), wobei die rotierende Schaufel (102) und die statische Schaufel (104) zwischen einem Aussengehäuse (106) und einem Innengehäuse (108) positioniert sind, wobei die rotierende Schaufel (102) und die statische Schaufel (104) jeweils einen Fussbereich (R), einen Spitzenbereich (T) und einen Anstellungsbereich (P) zwischen dem Spitzenbereich (T) und dem Fussbereich (R) haben; einen ersten Kanal (110) mit einem ersten Ende (112) unmittelbar an dem Spitzenbereich (T) der statischen Schaufel (104), der so positioniert ist, dass er eine Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel (102) aufnimmt, und mit einem zweiten Ende (114) unmittelbar an dem Anstellungsbereich (P) der statischen Schaufel (104), um die Spitzenleckage radial nach innen aus der Nähe des Spitzenbereichs (T) zu dem Anstellungsbereich (P) umzulenken; und einem zweiten Kanal (116) mit einem ersten Ende (118) unmittelbar an dem Fussbereich (R) der statischen Schaufel (104), der so positioniert ist, dass er eine Fussleckage des Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel (102) erfasst, und mit einem zweiten Ende (120) unmittelbar an dem Anstellungsbereich (P) der statischen Schaufel (104), um die Fussleckage aus der Nähe des Fussbereichs (R) radial nach aussen zu dem Anstellungsbereich (P) umzulenken.

2. System nach Anspruch 1, wobei der erste Kanal (110) vier Kanäle umfasst, die angenähert um 90 Grad voneinander versetzt um eine Mittenachse der Turbomaschine positioniert sind, und wann immer vorhanden, der zweite Kanal (116) vier Kanäle umfasst, die angenähert um 90 Grad voneinander versetzt um eine Mittenachse der Turbomaschine positioniert sind.

3. System nach Anspruch 1, wobei das erste Ende (112) des ersten Kanals (110) in dem Aussengehäuse (106) angeordnet ist und das zweite Ende (114) des ersten Kanals (110) in der statischen Schaufel (104) angeordnet ist.

4. System nach Anspruch 1, wobei das erste Ende (118) des zweiten Kanals (116) in dem Innengehäuse (108) angeordnet ist, und das zweite Ende (120) des zweiten Kanals (116) in der statischen Schaufel (104) angeordnet ist.

5. System nach Anspruch 1, wobei wenigstens einer von dem ersten Kanal (110) und dem zweiten Kanal (116) in der statischen Schaufel (104) angeordnet ist.

6. Statische Schaufel (104) und Schaufellagerung in einer Turbomaschine, wobei die statische Schaufel (104) einen Fussbereich (R), einen Spitzenbereich (T) und einen Anstellungsbereich (P) zwischen dem Spitzenbereich (T) und dem Fussbereich (R) hat, und die Schaufellagerung einen Spitzenlagerungsbereich (122) und einen Fusslagerungsbereich (124) hat und die statische Schaufel (104) in einer axialen Richtung lagert, wobei die statische Schaufel (104) und die Schaufellagerung enthalten: einen ersten Kanal (110) mit einem ersten Ende (112) unmittelbar an dem Spitzenbereich (T), der zum Erfassen einer Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus einer rotierenden Schaufel (102) positioniert ist, und mit einem zweiten Ende (114) unmittelbar an dem Anstellungsbereich (P), um die Spitzenleckage aus der Nähe des Spitzenbereichs (T) radial zu dem Anstellungsbereich (P) umzulenken; und einen zweiten Kanal (116) mit einem ersten Ende (118) unmittelbar an dem Fussbereich (R), der zum Erfassen einer Fussleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel (102) positioniert ist, und mit einem zweiten Ende (120) unmittelbar an dem Anstellungsbereich (P), um die Fussleckage aus der Nähe des Fussbereichs (R) radial nach aussen zu dem Anstellungsbereich (P) umzulenken.

7. System für eine Turbomaschine, wobei das System aufweist: eine rotierende Schaufel (102) und eine statische Schaufel (104), wobei die rotierende Schaufel (102) und die statische Schaufel (104) zwischen einem Aussengehäuse (106) und einem Innengehäuse (108) positioniert sind, wobei die rotierende Schaufel (102) und die statische Schaufel (104) jeweils einen Fussbereich (R), einen Spitzenbereich (T) und einen Anstellungsbereich (P) zwischen dem Spitzenbereich (T) und dem Fussbereich (R) haben; und wenigstens einen von: (a) einem ersten Kanal (110) mit einem ersten Ende (112) unmittelbar an dem Spitzenbereich (T) der statischen Schaufel (104), der so positioniert ist, dass er eine Spitzenleckage eines Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel (102) aufnimmt, und mit einem zweiten Ende (114) unmittelbar an dem Anstellungsbereich (P) der statischen Schaufel (104), um die Spitzenleckage aus der Nähe des Spitzenbereichs (T) radial nach innen zu dem Anstellungsbereich (P) umzulenken; und (b) einem zweiten Kanal (116) mit einem ersten Ende (118) unmittelbar an dem Fussbereich (R) der statischen Schaufel (104), der so positioniert ist, dass er eine Fussleckage des Betriebsfluids der Turbomaschine aus der rotierenden Schaufel (102) erfasst, und mit einem zweiten Ende (120) unmittelbar an dem Anstellungsbereich (P) der statischen Schaufel (104), um die Fussleckage aus der Nähe des Fussbereichs (R) radial nach aussen zu dem Anstellungsbereich (P) umzulenken.

8. System nach Anspruch 7, wobei jeder Kanal (110, 116) vier Kanäle umfasst, die angenähert um 90 Grad voneinander versetzt um eine Mittenachse der Turbomaschine positioniert sind.

9. System nach Anspruch 7, wobei wenigstens ein Kanal in der statischen Leitschaufel (104) angeordnet ist.

10. System nach Anspruch 7, wobei jeder Kanal (110, 116) wenigstens teilweise in einem entsprechenden von dem Aussengehäuse (106) oder einem Innengehäuse (108) und teilweise in der statischen Schaufel (104) angeordnet ist.