CH703666B1 - Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil. - Google Patents

Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil. Download PDF

Info

Publication number
CH703666B1
CH703666B1 CH01331/11A CH13312011A CH703666B1 CH 703666 B1 CH703666 B1 CH 703666B1 CH 01331/11 A CH01331/11 A CH 01331/11A CH 13312011 A CH13312011 A CH 13312011A CH 703666 B1 CH703666 B1 CH 703666B1
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
turbine
diffuser
hub
trailing edge
housing
Prior art date
Application number
CH01331/11A
Other languages
English (en)
Other versions
CH703666A2 (de
Inventor
Gunnar Leif Siden
Craig Allen Bielek
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of CH703666A2 publication Critical patent/CH703666A2/de
Publication of CH703666B1 publication Critical patent/CH703666B1/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F01D5/143Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/321Application in turbines in gas turbines for a special turbine stage
    • F05D2220/3215Application in turbines in gas turbines for a special turbine stage the last stage of the turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/30Arrangement of components
    • F05D2250/32Arrangement of components according to their shape
    • F05D2250/324Arrangement of components according to their shape divergent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil an einem Übergang zwischen einem Auslass der Turbine und einem Eingang des Diffusors. Zu der Einrichtung (10) gehören eine Turbine (20) mit einer Plattform, einem Gehäuse und einer der Turbine (20) zugeordneten Schaufel, die eine Nabe (30) aufweist, die mit der Plattform und einer Abströmkante (33) verbunden ist, die in Bezug auf eine durch die Turbine (20) verlaufende Fluidstromrichtung definiert ist. Ein Diffusor (40) ist zwischen einer zentralen Oberfläche (41) und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt (42) des Gehäuses angeordnet, wobei der Diffusor mit der Turbine (20) strömungsmässig verbunden ist und stromabwärts der Abströmkante (33) angeordnet ist. Eine Steigung der Nabe (30) ist um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der zentralen Oberfläche (41) innerhalb etwa der Hälfte einer Schaufelsehnenlänge der Turbine (20), gemessen an der Nabe (30) ausgehend von der Abströmkante (33), abgewinkelt, wobei die zentrale Oberfläche (41) und der stromabwärts gelegene Abschnitt (42) des Gehäuses im Wesentlichen parallel sind oder ausgehend von der Abströmkante (33) divergieren.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
[0001] Diese Anmeldung steht mit der Anmeldung mit dem Titel «SPITZENSTRÖMUNGSPFADUMRISS» in Verbindung, die hiermit gleichzeitig eingereicht ist.
Hintergrund zu der Erfindung
[0002] Die hierin beschriebene Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil an einem Übergang zwischen einem Auslass der Turbine und einem Eingang des Diffusors.
[0003] In Turbinen strömen hochenergetische Fluide entlang von Pfaden, wo sie mit Turbinenschaufeln in Wechselwirkung treten, die bei unterschiedlichen Turbinenstufen gruppiert sind, um die um einen Rotor angeordneten Turbinenschaufeln mit diesem in Drehung zu versetzen und mechanische Energie zu erzeugen. Die Fluide verlassen schliesslich den Pfad und treten in einen Diffusor ein, der stromabwärts der letzten Turbinenstufe angeordnet ist. Der Diffusor dient dazu, den Strom der Fluide zu konditionieren, die anschliessend in Richtung zusätzlicher Einrichtungen gelenkt werden, die stromabwärts des Diffusors angeordnet sind, beispielsweise zu einem Wärmerückgewinnungsdampferzeuger (HRSG).
[0004] Der Entwicklungstrend für moderne Gasturbinen richtet sich bisher insbesondere auf eine Steigerung der Abgasenergie und der Geschwindigkeiten der Fluide. Dies ist hauptsächlich auf die Forderung nach gesteigerter Leistungsabgabe durch erhöhten Massendurchsatz zurückzuführen, jedoch geben das Material und die mechanischen Begrenzungen der Turbinenschaufeln der letzten Turbinenstufe häufig zwingend vor, dass die Turbinenauslasskreisringfläche möglicherweise nicht in Gleichklang mit der Erhöhung des Massendurchsatzes wachsen kann, die der Forderung zugeordnet ist. Um die Differenz auszugleichen, ist es dann häufig erforderlich, die kinetische Energie der Turbinenabgase zu steigern, was den Wirkungsgrad einer Gasturbine reduzieren wird, es sei denn, die kinetische Energie kann in dem Diffusor wiedergewonnen werden. Ein Diffusor mit einem grösseren Flächenverhältnis wird zwar ermöglichen, einen grösseren Teil der kinetischen Energie wiederzugewinnen, wird aber auch einen Betriebsbereich verkleinern, der als ein Bereich definiert ist, in dem sich der Diffusor gutartig verhält.
[0005] Wenn sich der Diffusor nicht gutartig verhält, bilden ungleichmässige Ströme der Fluide, die sich in Richtung der stromabwärts gelegenen Anlagen bewegen, eine Gefahr der Beschädigung jener Anlagen. Falls die Anlage beispielsweise ein HRSG ist, führt ein ungleichförmiger Fluidstrom zu Schwingungen und Zerstörung des HRSG.
[0006] Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht daher darin, eine Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil anzugeben, die bei verbesserter Leistungsabgabe den Bereich des gutartigen Verhaltens des Diffusors erweitert und Schäden an dem HRSG oder an sonstiger Ausrüstung vermeidet oder wesentlich begrenzt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
[0007] Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung geschaffen, zu der gehören: eine Turbine mit einer Plattform, einem Gehäuse und einer Turbinenschaufel, die eine Nabe aufweist, die mit der Plattform und einer Abströmkante verbunden ist, die in Bezug auf eine durch die Turbine verlaufende Fluidstromrichtung definiert ist; und ein Diffusor, der zwischen einer zentralen Oberfläche und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt des Gehäuses definiert ist, wobei der Diffusor mit der Turbine strömungsmässig verbunden ist und stromabwärts der Abströmkante angeordnet ist, wobei eine Steigung der Nabe um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der zentralen Oberfläche innerhalb etwa der Hälfte der Schaufelsehnenlänge der Turbine, gemessen an der Nabe ausgehend von der Abströmkante, abgewinkelt ist, und wobei die zentrale Oberfläche und der stromabwärts gelegene Abschnitt des Gehäuses im Wesentlichen parallel sind oder ausgehend von der Abströmkante divergieren.
[0008] Gemäss der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise ausgehend von der Abströmkante und um eine zentrale Oberfläche ein Diffusorströmungspfad definiert, der ausgehend von der Abströmkante eine wenigstens nicht abnehmende Querschnittsfläche aufweist.
[0009] Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Nabe weiterhin mit einer Spitze in der Nähe des Gehäuses und mit einer Abströmkante verbunden, wobei eine Steigung des stromabwärts gelegenen Abschnitts des Gehäuses um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der Spitze innerhalb etwa der Hälfte der Schaufelsehnenlängen der Turbine, gemessen an der Spitze ausgehend von der Abströmkante, abgewinkelt ist.
[0010] Diese und andere Vorteile und Merkmale werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verständlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0011] Der als die Erfindung angesehene Gegenstand wird in den der Beschreibung beigefügten Patentansprüchen speziell aufgezeigt und gesondert beansprucht. Die vorausgehend erwähnten und sonstige Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verständlich: <tb>Fig. 1<SEP>zeigt in einer grafischen Darstellung das Verhalten des Diffusors bei unterschiedlichen Lasten; und <tb>Fig. 2<SEP>zeigt in einer Seitenansicht eine Turbine und einen Diffusor gemäss der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 3<SEP>zeigt in einer Seitenansicht eine Turbine und einen Diffusor gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung; und <tb>Fig. 4<SEP>zeigt in einer Seitenansicht eine Turbine und einen Diffusor gemäss einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung.
[0012] Die detaillierte Beschreibung erläutert anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung, zusammen mit Vorteilen und Merkmalen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
[0013] Gemäss Fig. 1 ist eine grafische Darstellung des Verhaltens des Diffusors bei unterschiedlichen Lasten veranschaulicht. Wie in Fig. 1 gezeigt, werden Diffusorauslassgeschwindigkeiten bei einer verhältnismässig geringen Geschwindigkeit aufrechterhalten, wo der Diffusor sich verhältnismässig gutartig verhält, wenn die Turbine mit einer mittleren prozentualen Last betrieben wird. Bei Teillastbedingung, beispielsweise bei einer Bedingung voller Geschwindigkeit ohne Last (FSNL), ist das Auslassstromprofil einer Turbine durch besonders niedrige Geschwindigkeiten an der Nabe und verhältnismässig hohe Geschwindigkeiten an den Spitzen gekennzeichnet, und bei einer speziellen Teillastbedingung wird sich die Diffusornabengrenzschicht ablösen und zu einer reduzierten Leistung und zu einem zunehmend ungleichförmigeren und an den Spitzen kräftigen Diffusorauslassstrom führen. Unter Bedingungen verhältnismässig hoher Last tritt hingegen ein entgegengesetzter Effekt auf, der zu einem ungleichförmigen, an der Nabe kräftigen Auslassstrom führt.
[0014] Gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein Nabenströmungspfadprofil geschaffen, das in der Nähe einer Schaufel der letzten Stufe und eines Eingangs des stromabwärts gelegenen Diffusors eine konkave Krümmung aufweist. Die konkave Krümmung bewirkt eine örtliche Steigerung des statischen Drucks, was dazu führt, dass die Schaufel in unmittelbarer Nähe der Nabenwand einen reduzierten Entzug von Arbeit aufweist. Dieser reduzierte Energieentzug ruft eine radiale Geschwindigkeitsverteilung hervor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Fluid in der Nähe der Nabenwand mit örtlich höheren Geschwindigkeiten in den Diffusor eintreten. Diese «energiegeladene» Nabengrenzschicht kann mehr Diffusion ohne Ablösung ertragen und ermöglicht dadurch den Einsatz eines Diffusors mit einem grösseren Flächenverhältnis, mit dem Ergebnis einer verbesserten Leistung. Ein ähnliches Spitzenströmungspfadprofil kann an dem Turbinengehäuse hervorgebracht werden, um auch eine energiegeladene Spitzengrenzschicht zu erzeugen. Somit kann der gutartige Bereich des Diffusors unter diesen Aspekten, und wie in Fig. 1 gezeigt, in Richtung des Bereichs voller Geschwindigkeit ohne Last (FSNL) und des Bereichs voller Geschwindigkeit mit Volllast (FSFL) erweitert werden.
[0015] Gemäss Fig. 2 und 3 ist eine Einrichtung 10 veranschaulicht, die eine Turbine 20 und einen Diffusor 40 enthält. Die Turbine 20 weist eine ringförmige Plattform 21 und ein ringförmiges Gehäuse 22 auf, das die ringförmige Plattform 21 perimetrisch umgibt, um einen Fluidkanal 23 zu bilden, entlang dessen Fluide von einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt 24 in Richtung eines Turbinenauslasses 25 und durch diesen hindurchströmen. Die Turbine 20 kann in Bezug auf eine Fluidstromrichtung längs des Fluidkanals 23 sequentiell in Stufen angeordnet sein, z.B. einer Zwischenstufe 26 und einer letzten Stufe 27. Bei jeder Stufe ist eine Gruppe von Turbinenschaufeln, z.B. die Zwischenstufenturbinenschaufel 28 und die Turbinenschaufel 29 der letzten Stufe, entlang des Umfangs rund um die ringförmige Plattform 21 gruppiert.
[0016] Zu der Turbinenschaufel 29 der letzten Stufe gehören: eine Nabe 30, die mit einem äusseren radialen Abschnitt der ringförmigen Plattform 21 verbunden ist; ein Schaufelblattabschnitt 31 mit einer Strömungsfläche, die mit den Fluiden, die den Fluidkanal 23 durchströmen, zusammenwirkt und die sich ausgehend von der Nabe 30 radial erstreckt; und eine Spitze 32. Die Spitze 32 ist an einem distalen Ende des Schaufelblattabschnitts 31 angeordnet und befindet sich in der Nähe einer Innenfläche des ringförmigen Gehäuses 22. Die Turbinenschaufel 29 der letzten Stufe weist ferner eine Abströmkante 33 auf, die in Bezug auf eine Fluidstromrichtung längs des Fluidkanals 23 entlang einer Rückseite der Nabe 30, des Schaufelblattabschnitts 31 und der Spitze 32 definiert ist.
[0017] Wenn jede Turbinenschaufel in der entsprechenden Gruppe bei jeder Stufe im Wesentlichen wie im Vorausgehenden beschrieben ausgebildet ist, kann an jeder der Stufen mechanische Energie aus der Rotation der Turbinenschaufeln abgeleitet werden, die durch die Wechselwirkung des entlang des Fluidkanals 23 strömenden Fluids mit den Turbinenschaufeln hervorgerufen wird.
[0018] Der Diffusor 40 ist zwischen einer zentralen Oberfläche 41, die die Aussenseite eines zentralen Grundkörpers des Diffusors sein kann, und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt 42 des Gehäuses 22 definiert. Der Diffusor 40 ist mit der Turbine 20 strömungsmässig verbunden und stromabwärts der Abströmkante 33 der Turbinenschaufel 29 der letzten Stufe angeordnet. Während Fluide über die Abströmkante 33 der Turbinenschaufel 29 der letzten Stufe und daran vorbeiströmen, verlassen die Fluide somit die Turbine 20 und treten in den Diffusor 40 ein. In dem Diffusor 40 strömen die Fluide längs eines Diffusorströmungspfads 43, wobei der Fluidstrom konditioniert wird, um stromabwärts, beispielsweise in einem Wärmerückgewinnungsdampferzeuger (HRSG) 45, weiter genutzt zu werden.
[0019] Wie in Fig. 2 gezeigt, kann eine Steigung der Nabe 30, die an einer Nabengrenze 50 zwischen der Nabe 30 und der ringförmigen Plattform 21 definiert ist, in Bezug auf eine Steigung der zentralen Oberfläche 41 um wenigstens 6 Grad geknickt oder abgewinkelt sein. Der Knick oder Winkel kann an der Abströmkante 33 oder wenigstens innerhalb des etwa 0,5-Fachen einer Turbinenschaufelsehnenlänge HL, gemessen ausgehend von der Abströmkante 33, beginnen. Die Sehnenlänge HL wird an der Nabe 30 und/oder längs der Nabengrenze 50 gemessen.
[0020] Die mit einer Steigung versehene Nabe 30 bildet mit der ggfs. schrägen zentralen Oberfläche 41 einen Winkel α1. Gemäss Ausführungsbeispielen ist der Winkel α1grösser oder gleich 6 Grad, gemessen ausgehend von einer Ebene der zentralen Oberfläche 41, und kann speziell etwa 10 Grad oder mehr betragen. Weiter sind die zentrale Oberfläche 41 und der stromabwärts gelegene Abschnitt 42 des Gehäuses 22 wenigstens weitgehend parallel oder divergieren, wie ausgehend von der Abströmkante 33 und stromabwärts durch den Diffusor 40 fortschreitend gesehen. D.h. der Diffusor 40 kann ein Diffusor mit einem grösseren Flächenverhältnis sein, und der Diffusorströmungspfad 43 kann ausgehend von der Abströmkante 33 eine wenigstens nicht abnehmende Querschnittsfläche aufweisen und er kann, in manchen Fällen, ausgehend von der Abströmkante 33 eine wachsende Querschnittsfläche aufweisen.
[0021] Wie in Fig. 3 gezeigt, kann eine Steigung des stromabwärts gelegenen Abschnitts 42 des Gehäuses 22 um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der Spitze 32, die axial längs eines radialen distalen Endes der Spitze 32 definiert ist, geknickt oder abgewinkelt sein. Der Knick oder Winkel kann an der Abströmkante 33 oder wenigstens innerhalb etwa des 0,5-Fachen einer Turbinenschaufelsehnenlänge TL, gemessen ausgehend von der Abströmkante 33, beginnen. Die Sehnenlänge TLwird an der Spitze 32 gemessen.
[0022] Der schräge stromabwärts gelegene Abschnitt 42 bildet mit der schrägen Spitze 32 einen Winkel α2. Gemäss Ausführungsbeispielen ist der Winkel α2grösser oder gleich 6 Grad, gemessen ausgehend von einer Ebene der Spitze 32, und kann speziell etwa 10 Grad oder darüber betragen. Weiter sind die zentrale Oberfläche 41 und der stromabwärts gelegene Abschnitt 42 des Gehäuses 22 wenigstens weitgehend parallel oder divergieren, wie ausgehend von der Abströmkante 33 und stromabwärts durch den Diffusor 40 fortschreitend gesehen. D.h., der Diffusor 40 kann ein Diffusor mit einem grösseren Flächenverhältnis sein, und der Diffusorströmungspfad 43 kann ausgehend von der Abströmkante 33 eine wenigstens nicht abnehmende Querschnittsfläche aufweisen und er kann, in manchen Fällen, ausgehend von der Abströmkante 33 eine wachsende Querschnittsfläche aufweisen.
[0023] Bezugnehmend auf Fig. 4 und gemäss zusätzlichen Ausführungsbeispielen können die oben mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschriebenen Merkmale kombiniert werden. D.h., eine Steigung der Grenze zwischen der Nabe 30 und der Plattform 21 kann in Bezug auf eine Steigung der zentralen Oberfläche 41 geknickt oder abgewinkelt sein, und eine Steigung des stromabwärts gelegenen Abschnitts 42 des Gehäuses 22 kann in Bezug auf eine Steigung der Spitze 32 geknickt oder abgewinkelt sein. Dieser Knick oder Winkel kann innerhalb etwa des 0,5-Fachen einer Turbinenschaufelsehnenlänge, gemessen an der Nabe 30 bzw. an der Spitze 32 ausgehend von der Abströmkante 33, beginnen, und kann durch die Grenze der Nabe 30, die einen Winkel mit der Steigung der zentralen Oberfläche 41 bildet, bzw. durch den stromabwärts gelegenen Abschnitt 42 des Gehäuses 22 gebildet sein, das einen Winkel mit der Steigung der Spitze 32 bildet. Wie oben beschrieben, kann der Knick oder Winkel von beiden grösser oder gleich 6 Grad sein, und er kann speziell etwa 10 Grad oder mehr betragen, gemessen, wie es im Vorausgehenden beschrieben ist. Weiter sind die zentrale Oberfläche 41 und der stromabwärts gelegene Abschnitt 42 des Gehäuses 22 wenigstens weitgehend parallel oder divergieren, wie ausgehend von der Abströmkante 33 und stromabwärts durch den Diffusor 40 fortschreitend gesehen.
[0024] Der Knick oder Winkel an der Nabe 30, an der Spitze 32 oder bei beiden kann an der zentralen Oberfläche 41 und an dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 42 des Gehäuses 22 in der Nähe der Hinterkante 33 statische und Gesamtdrücke steigern. Im Ergebnis kann der statische Druck an weiter stromabwärts liegenden Positionen in dem Diffusor 40 im Wesentlichen einheitlich sein. Somit lassen sich Schäden an dem HRSG 45 oder an sonstiger Ausrüstung vermeiden oder wesentlich begrenzen.
[0025] Geschaffen ist eine Einrichtung 10, zu der gehören: eine Turbine 20 mit einer Plattform, einem Gehäuse 22 und einer der Turbine 20 zugeordneten Schaufel, die eine Nabe 30 aufweist, die mit der Plattform 21 und einer Abströmkante 33 verbunden ist, die in Bezug auf eine durch die Turbine 20 verlaufende Fluidstromrichtung definiert ist; und ein Diffusor 40, der zwischen einer zentralen Oberfläche 41 und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt 42 des Gehäuses 22 definiert ist, wobei der Diffusor mit der Turbine 20 strömungsmässig verbunden ist und stromabwärts der Abströmkante 33 angeordnet ist, wobei eine Steigung der Nabe 30 um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der zentralen Oberfläche 41 innerhalb etwa der Hälfte der Schaufelsehnenlängen der Turbine 20, gemessen an der Nabe 30 ausgehend von der Abströmkante 33, abgewinkelt ist, und wobei die zentrale Oberfläche 41 und der stromabwärts gelegene Abschnitt 42 des Gehäuses 22 im Wesentlichen parallel sind oder ausgehend von der Abströmkante 33 divergieren.
Bezugszeichenliste
[0026] <tb>Einrichtung<SEP>10 <tb>Turbine<SEP>20 <tb>Ringförmige Plattform<SEP>21 <tb>Ringförmiges Gehäuse<SEP>22 <tb>Fluidkanal<SEP>23 <tb>Stromaufwärts gelegener Abschnitt<SEP>24 <tb>Turbinenauslass<SEP>25 <tb>Zwischenstufe<SEP>26 <tb>Letzte Stufe<SEP>27 <tb>Zwischenstufenturbinenschaufel<SEP>28 <tb>Turbinenschaufel der letzten Stufe<SEP>29 <tb>Nabe<SEP>30 <tb>Schaufelblattabschnitt<SEP>31 <tb>Spitze<SEP>32 <tb>Abströmkante<SEP>33 <tb>Diffusor<SEP>40 <tb>Zentrale Oberfläche<SEP>41 <tb>Stromabwärts gelegener Abschnitt<SEP>42 <tb>Diffusorströmungspfad<SEP>43 <tb>HRSG<SEP>45

Claims (6)

1. Einrichtung (10), zu der gehören: eine Turbine (20) mit einer Plattform (21), einem Gehäuse (22) und einer der Turbine (20) zugeordneten Schaufel (29), die eine Nabe (30) aufweist, die mit der Plattform (21) und einer Abströmkante (33) verbunden ist, die in Bezug auf eine durch die Turbine (20) verlaufende Fluidstromrichtung definiert ist; und ein Diffusor (40), der zwischen einer zentralen Oberfläche (41) und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt (42) des Gehäuses (22) definiert ist, wobei der Diffusor (40) mit der Turbine (20) strömungsmässig verbunden ist und stromabwärts der Abströmkante (33) angeordnet ist, wobei eine Steigung der Nabe (30) um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der zentralen Oberfläche (41) innerhalb des 0,5-Fachen einer Schaufelsehnenlänge der Turbine (20), gemessen an der Nabe (30) ausgehend von der Abströmkante (33), abgewinkelt ist, und wobei die zentrale Oberfläche (41) und der stromabwärts gelegene Abschnitt (42) des Gehäuses (22) im Wesentlichen parallel sind oder ausgehend von der Abströmkante (33) divergieren.
2. Einrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Steigung der Nabe (30) an einer Grenze zwischen der Nabe (30) und der Plattform (21) definiert ist.
3. Einrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei eine Differenz zwischen der Steigung der Nabe (30) und der Steigung der zentralen Oberfläche (41) etwa 10 Grad oder mehr beträgt.
4. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nabe (30) weiterhin mit einer Spitze (32) in der Nähe des Gehäuses verbunden ist; und wobei eine Steigung des stromabwärts gelegenen Abschnitts (42) des Gehäuses um wenigstens 6 Grad in Bezug auf eine Steigung der Spitze (32) innerhalb des 0,5-Fachen der Schaufelsehnenlänge der Turbine (20), gemessen an der Spitze (32) ausgehend von der Abströmkante (33), abgewinkelt ist.
5. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schaufel der Turbine (20) eine Schaufel der letzten Stufe (27) der Turbine (20) beinhaltet.
6. Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ausserdem eine Ausrüstung aufweist, die einen Wärmerückgewinnungsdampferzeuger enthält (HSRG) (45), der stromabwärts des Diffusors (40) angeordnet ist, und zu dem die Fluide ausgehend von dem Diffusor (40) strömen.
CH01331/11A 2010-08-20 2011-08-11 Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil. CH703666B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/859,924 US8591184B2 (en) 2010-08-20 2010-08-20 Hub flowpath contour

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CH703666A2 CH703666A2 (de) 2012-02-29
CH703666B1 true CH703666B1 (de) 2015-06-30

Family

ID=45557454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH01331/11A CH703666B1 (de) 2010-08-20 2011-08-11 Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8591184B2 (de)
JP (1) JP2012041924A (de)
CN (1) CN102373960B (de)
CH (1) CH703666B1 (de)
DE (1) DE102011052418A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9284853B2 (en) * 2011-10-20 2016-03-15 General Electric Company System and method for integrating sections of a turbine
US20140037439A1 (en) * 2012-08-02 2014-02-06 General Electric Company Turbomachine exhaust diffuser
US9598981B2 (en) * 2013-11-22 2017-03-21 Siemens Energy, Inc. Industrial gas turbine exhaust system diffuser inlet lip
JP6423084B2 (ja) 2014-08-29 2018-11-14 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft ガスタービンエンジン用の制御された収束圧縮機流路
US20170130596A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-11 General Electric Company System for integrating sections of a turbine
US10563543B2 (en) 2016-05-31 2020-02-18 General Electric Company Exhaust diffuser
CN111936722B (zh) * 2018-03-30 2023-04-28 西门子能源全球两合公司 用于锥形端壁的端壁造型

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2806645A (en) * 1951-03-02 1957-09-17 Edward A Stalker Radial diffusion compressors
CH484358A (de) * 1968-02-15 1970-01-15 Escher Wyss Ag Abströmgehäuse einer axialen Turbomaschine
US3746469A (en) 1971-03-03 1973-07-17 Gen Motors Corp Turbomachine rotor
US3739872A (en) * 1971-05-27 1973-06-19 Westinghouse Electric Corp Gas turbine exhaust system
US5203674A (en) * 1982-11-23 1993-04-20 Nuovo Pignone S.P.A. Compact diffuser, particularly suitable for high-power gas turbines
JPS623903U (de) * 1985-06-24 1987-01-10
CH672004A5 (de) * 1986-09-26 1989-10-13 Bbc Brown Boveri & Cie
DE3736836A1 (de) * 1987-10-30 1989-05-11 Bbc Brown Boveri & Cie Axial durchstroemte gasturbine
JP3513170B2 (ja) * 1993-02-26 2004-03-31 三菱重工業株式会社 排気ディフューザー
DE4422700A1 (de) 1994-06-29 1996-01-04 Abb Management Ag Diffusor für Turbomaschine
DE19618314A1 (de) * 1996-05-08 1997-11-13 Asea Brown Boveri Abgasturbine eines Abgasturboladers
GB9823840D0 (en) * 1998-10-30 1998-12-23 Rolls Royce Plc Bladed ducting for turbomachinery
DE19905994A1 (de) 1999-02-15 2000-08-24 Peter Kraus Vorrichtung und Verfahren zur Aufhebung von Stoß-Grenzschicht-Oszillationen bei kreisringförmigen Diffusoren (axial-radial) an Dampfturbinen
US6488470B1 (en) 1999-08-03 2002-12-03 Jerzy A. Owczarek Annular flow diffusers for gas turbines
DE10037684A1 (de) * 2000-07-31 2002-02-14 Alstom Power Nv Niederdruckdampfturbine mit Mehrkanal-Diffusor
JP3912989B2 (ja) 2001-01-25 2007-05-09 三菱重工業株式会社 ガスタービン
JP2002349201A (ja) * 2001-05-29 2002-12-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービン動翼
GB2384276A (en) * 2002-01-18 2003-07-23 Alstom Gas turbine low pressure stage
US20040109756A1 (en) 2002-12-09 2004-06-10 Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Gas turbine
US7272930B2 (en) * 2003-09-25 2007-09-25 Siemens Power Generation Exhaust diffuser assembly with tunable velocity profile
GB2415749B (en) * 2004-07-02 2009-10-07 Demag Delaval Ind Turbomachine A gas turbine engine including an exhaust duct comprising a diffuser for diffusing the exhaust gas produced by the engine
CN2828322Y (zh) * 2005-10-12 2006-10-18 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种大型全转速汽轮机末级、次末级叶片

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012041924A (ja) 2012-03-01
CN102373960A (zh) 2012-03-14
US8591184B2 (en) 2013-11-26
CN102373960B (zh) 2016-03-02
DE102011052418A1 (de) 2012-02-23
CH703666A2 (de) 2012-02-29
US20120045324A1 (en) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60133629T2 (de) Verfahren zum betrieb einer gasturbine mit verstellbaren leitschaufeln
CH703666B1 (de) Einrichtung mit einer Turbine, einem Diffusor und einem Nabenströmungspfadprofil.
CH703654B1 (de) Einrichtung mit einer Turbine und einem Diffusor.
EP2024606B1 (de) Ringförmiger strömungskanal für eine in axialrichtung von einem hauptstrom durchströmbare strömungsmaschine
EP2378072A2 (de) Nebenstromkanal eines Turbofantriebwerkes
DE102017115042A1 (de) Deckbandkonfigurationen für Turbinenlaufschaufeln
CH703553A2 (de) Profilierter axial-radialer Auslassdiffusor.
DE102011054713A1 (de) Turbinenabgasdiffusionssystem und -verfahren
EP2647795A1 (de) Dichtungssystem für eine Strömungsmaschine
WO2006048401A1 (de) Optimierte turbinenstufe einer turbinenanlage sowie auslegungsverfahren
EP0417433A1 (de) Axialdurchströmte Turbine
CH701927B1 (de) Statoranordnung, Kompressor und Gasturbinenmotor.
DE112013005501T5 (de) Abgasdiffusor für eine Gasturbine
EP3064706A1 (de) Leitschaufelreihe für eine axial durchströmte Strömungsmaschine
DE102010050185A1 (de) Axialturbomaschine
DE102017111721A1 (de) Auslassdiffusor
CH709266B1 (de) Turbinenschaufel und Verfahren zum Auswuchten eines Spitzendeckbandes einer Turbinenschaufel und Gasturbine.
EP2597257B1 (de) Beschaufelung
CH703225A2 (de) Austrittsdiffusor eines Verdichters in einer Gasturbine.
DE102010037692A1 (de) Geformte Wabendichtung für eine Turbomaschine
DE102011054307A1 (de) Endstück für Turbinenlaufschaufel-Deckband
CH708790A2 (de) Verfahren und System zur Steuerung von Verdichterfrontleckagen.
EP3164578A1 (de) Abströmbereich einer turbine eines abgasturboladers
EP1153219B1 (de) Diffusor ohne pulsation der stoss-grenzschicht und verfahren zum unterdrücken der stoss-grenzschicht-pulsation von diffusoren
DE3037020A1 (de) Einrichtung zur kuehlluftfuehrung bei gasturbinentriebwerken

Legal Events

Date Code Title Description
PK Correction
NV New agent

Representative=s name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH GLOBAL PATENT, CH

PL Patent ceased