CH704185A1

CH704185A1 - GAS TURBINE AND METHOD FOR recondition SUCH GAS TURBINE.

Info

Publication number: CH704185A1
Application number: CH02032/10A
Authority: CH
Inventors: Andreas De Fazio; Urs Benz; Remigi Tschuor
Original assignee: Alstom Technology Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-15
Also published as: AU2011253595B2; EP2463583B1; EP2463583A1; AU2011253595A1; MY157102A

Abstract

Gasturbine, insbesondere stationäre Gasturbine, umfassend eine ringförmige Brennkammer, welche in radialer Richtung von einer inneren Seitenwand und einer äusseren Seitenwand und in axialer Richtung von einer kreisringförmigen Frontplatte begrenzt wird, durch welche Frontplatte hindurch Brenner mit der Brennkammer in Verbindung stehen, wobei die Frontplatte zur Brennkammer hin zum Schutz gegen Hitzeeinwirkung durch eine Mehrzahl von einen Kreisring bildenden, flächigen Frontsegmenten (23) abgedeckt ist, welche jeweils ein die Vorderseite bildendes Frontblech (28) und ein parallel zum und mit Abstand hinter dem Frontblech (28) angeordnetes Kühlblech (29) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontsegmente (23) an der Frontplatte lösbar eingehakt gehalten werden, dass zum Abdichten der Frontsegmente (23) in Umfangsrichtung untereinander zwischen benachbarten Frontsegmenten (23) jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende Dichtung (50) angeordnet ist, und dass die Dichtung (50) durch zwei parallel laufende, in der Mitte zwischen den benachbarten Frontsegmenten (23) aneinander stossende äussere Dichtungsstreifen (30) gebildet wird, von denen jeder jeweils auf der Aussenseite am Rand des Kühlbleches (29) des zugehörigen Frontsegmentes (23) befestigt ist.Gas turbine, in particular stationary gas turbine, comprising an annular combustion chamber which is bounded in the radial direction by an inner side wall and an outer side wall and in the axial direction by an annular front plate, through which front plate through burner in communication with the combustion chamber, wherein the front plate for Combustion chamber towards protection against heat by a plurality of circular ring forming, flat front segments (23) is covered, which in each case a front side forming the front plate (28) and a parallel to and at a distance behind the front panel (28) arranged cooling plate (29) include, characterized in that the front segments (23) are releasably hooked to the front panel, that for sealing the front segments (23) in the circumferential direction with each other between adjacent front segments (23) each extending in a radial direction seal (50) is arranged, and that you tion (50) by two parallel, in the middle between the adjacent front segments (23) abutting outer sealing strip (30) is formed, each of which on the outside at the edge of the cooling plate (29) of the associated front segment (23) attached is.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasturbinen. Sie betrifft eine Gasturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Rekonditionieren einer solchen Gasturbine. The present invention relates to the field of gas turbines. It relates to a gas turbine according to the preamble of claim 1. It further relates to a method for reconditioning such a gas turbine.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0002] Fig. 13 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung eine stationäre Gasturbine mit sequenzieller Verbrennung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die dargestellte Gasturbine 10 umfasst einen Verdichter 11 zur Verdichtung von angesaugter Luft, eine erste ringförmige Brennkammer 14, in die mit Brennern 13 vom Vormisch-Typ Brennstoff, der über eine Brennstoffzufuhr 12 zugeführt wird, mit Luft vermischt eingedüst wird. Das entstehende Heissgas treibt eine erste Turbine 15 an, und wird dann durch Eindüsen eines Brennstoffs aus einer zweiten Brennstoffzufuhr 16 in eine zweite Brennkammer 17 wieder aufgeheizt, um dann eine zweite Turbine 18 anzutreiben. Fig. 13 shows in a highly simplified representation a stationary gas turbine with sequential combustion, as it is known from the prior art. The illustrated gas turbine 10 includes a compressor 11 for compressing aspirated air, a first annular combustor 14 into which is mixed fuel injected with pre-mix type burners 13 supplied via a fuel supply 12. The resulting hot gas drives a first turbine 15, and is then reheated by injecting a fuel from a second fuel supply 16 into a second combustion chamber 17 to then drive a second turbine 18.

[0003] Moderne stationäre Gasturbinen werden in der Regel mit einer Ringbrennkammer ausgelegt, wie sie in Fig. 1wiedergegeben ist. Bei der dortigen Gasturbine 20 mit Ringbrennkammer 24 ist der Brennraum begrenzt durch eine äussere Seitenwand 25 sowie durch eine innere Seitenwand 26. Ebenfalls wird der Heissgaspfad 27 in der Brennkammer 24 durch eine Eintritts- sowie eine Austrittsebene unterteilt. Die Eintrittsebene zeichnet sich durch eine Vielzahl an Brennern 21, 22 und ein oder mehrere Frontsegmente 23 aus. Die Brenner 21, 22 werden in den Frontsegmenten positioniert und in Strömungsrichtung abgedichtet. Die Befestigung der Frontsegmente selber wie auch deren Abdichtung müssen den gestellten Anforderungen der Verbrennung entsprechen. Die Brennkammer 24 wird über eine lange Zeit betrieben, mit oder ohne Unterbrüche (Start- und Stoppzyklen). Beispiele für Anordnungen von Frontplatten und Frontsegmenten sind aus der WO 96/04510 A1 oder der DE 4 432 558 A1 bekannt. Modern stationary gas turbines are usually designed with an annular combustion chamber, as shown in Fig. 1. In the local gas turbine 20 with annular combustion chamber 24 of the combustion chamber is limited by an outer side wall 25 and by an inner side wall 26. Also, the hot gas path 27 is divided in the combustion chamber 24 by an inlet and an exit plane. The entry level is characterized by a plurality of burners 21, 22 and one or more front segments 23. The burners 21, 22 are positioned in the front segments and sealed in the flow direction. The attachment of the front segments themselves as well as their sealing must meet the requirements of the combustion. The combustion chamber 24 is operated for a long time, with or without interruptions (start and stop cycles). Examples of arrangements of front panels and front segments are known from WO 96/04510 A1 or DE 4 432 558 A1.

[0004] Die Konstruktion der Frontsegmente zeichnet sich aus durch: Strapazierfähigkeit Dauerschwingfestigkeit Alterungsbeständigkeit Dauerhaftigkeit Rekonditionierbarkeit Einfache Montierbarkeit De- und Neumontagemöglichkeit bei geschlossener Brennkammer Geringe Kosten im Life-Cycle (Erst- und Rekonditionierungskosten)The construction of the front segments is characterized by: durability Fatigue strength aging resistance durability Rekonditionierbarkeit Easy to assemble Dismantling and new installation option with closed combustion chamber Low costs in the life cycle (initial and reconditioning costs)

[0005] Die Frontsegmente haben folgende Eigenschaften und Funktionen: Sie bestehen jeweils aus den Hauptkomponenten Frontblech und Kühlblech; Abdichten der komprimierten Brennerluft gegenüber dem Brennraum; gegenseitiges Abdichten zum anliegenden Frontsegment in Umfangsrichtung durch äussere Dichtungsstreifen; rotationssymmetrische Ausführung; kein Strukturteil, d.h. nicht selbsttragend; es wird auf der Frontplatte fixiert; weist versetzte Kühlluftlöcher im Kühlblech gegenüber dem Frontblech auf, d.h. die Kühlung des Bauteils basiert auf Prallkühlung; die Kühlluftlöcher sind geometrisch vorgegeben, sodass der Luftmassenstrom kontrolliert bleibt; weist Kühlluftlöcher in der Seitenwand des Frontblechs auf, um das Einströmen von Heissgas zu den äusseren Dichtungsstreifen zu vermeiden; dies ist ein sogenanntes «Sidewall-Purging»; weist einen Bewegungsspielraum in axialer sowie radialer Richtung auf, um durch die thermischen Ausdehnungen der Brennkammer, Spannungen zu minimieren; muss temperaturresistent sein und somit eine gewisse Zeit- bzw. Dauerfestigkeit aufweisen; muss möglichst einfach und kostengünstig herstellbar sein.The front segments have the following properties and functions: They consist of the main components front plate and cooling plate; Sealing the compressed burner air from the combustion chamber; mutual sealing to the adjacent front segment in the circumferential direction by outer sealing strips; rotationally symmetrical design; no structural part, i. not self-supporting; it is fixed on the front panel; has staggered cooling air holes in the heat sink facing the front panel, i. the cooling of the component is based on impingement cooling; the cooling air holes are geometrically predetermined so that the air mass flow remains controlled; has cooling air holes in the side wall of the front panel to prevent the inflow of hot gas to the outer sealing strip; this is a so-called "sidewall purging"; has a range of motion in the axial and radial directions in order to minimize stresses due to the thermal expansion of the combustion chamber; must be temperature resistant and thus have a certain time or fatigue strength; must be as simple and inexpensive to produce.

[0006] Die Frontsegmente sollten vorab auf der Frontplatte montiert werden. Diese Baugruppe wird danach als «Frontplatte komplett» zum Montageort geliefert. The front segments should be mounted in advance on the front panel. This module is then delivered as «front panel complete» to the installation site.

[0007] Beim Rekonditionieren der Frontsegmente werden die äusseren Dichtungsstreifen ersetzt. Beim bisherigen Design sind diese Dichtungen zwischen dem Kühlblech und dem Frontblech eingebaut. Das heisst, um die Dichtungen zu ersetzen, muss man zunächst alle Befestigungen des Kühlblechs wegschneiden, alle Haken sowie obere und untere Kanten aufbiegen und das Kühlblech herausnehmen. Erst dann kann die neue Dichtung eingebaut werden. When reconditioning the front segments, the outer sealing strips are replaced. In the previous design, these seals are installed between the heat sink and the front panel. That is, to replace the seals, you must first cut away all fasteners of the cooling plate, bend all hooks and upper and lower edges and remove the cooling plate. Only then can the new seal be installed.

[0008] Ebenfalls sind diese Dichtungen bereits installiert, bevor sie für die TBC Beschichtung am Frontblech zum Beschichtungslieferanten gelangen. Dies hat den negativen Effekt, dass die Dichtungen dem Sandstrahlen ausgesetzt werden und anschliessend zum Beschichten extra abgedeckt werden müssen. Also, these seals are already installed before they get to the coating supplier for the TBC coating on the front panel. This has the negative effect that the seals are exposed to the sandblasting and then have to be covered extra for coating.

[0009] Darüber hinaus ergeben sich durch das Einklemmen der äusseren Dichtungsstreifen im Betrieb grosse plastische Deformationen dieser Dichtungsstreifen. In addition, resulting from the trapping of the outer sealing strip in operation large plastic deformation of this weather strip.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

[0010] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Gasturbine der eingangs genannten Art im Hinblick auf die Frontsegmente so auszulegen, dass die Nachteile der bekannten Lösungen vermieden werden und insbesondere die äusseren Dichtungsstreifen nach dem Beschichten installiert und auch ohne Öffnen der Frontsegmente ausgetauscht werden können, sowie ein Verfahren zu deren Rekonditionierung anzugeben. It is therefore an object of the invention to design a gas turbine of the type mentioned in terms of the front segments so that the disadvantages of the known solutions are avoided and in particular the outer sealing strips are installed after coating and replaced without opening the front segments and specify a procedure for their reconditioning.

[0011] Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine Deformation der Dichtungen zu vermeiden, auch wenn eine grössere Ausdehnung des Frontblechs gegenüber dem Kühlblech stattfindet. It is also an object of the invention to avoid a deformation of the seals, even if a greater extension of the front plate relative to the cooling plate takes place.

[0012] Die Aufgaben werden durch die Ansprüche 1 und 11 gelöst. The objects are achieved by the claims 1 and 11.

[0013] Die erfindungsgemässe Gasturbine, die insbesondere eine stationäre Gasturbine ist, umfasst eine ringförmige Brennkammer, welche in radialer Richtung von einer inneren Seitenwand und einer äusseren Seitenwand und in axialer Richtung von einer kreisringförmigen Frontplatte begrenzt wird, durch welche Frontplatte hindurch Brenner mit der Brennkammer in Verbindung stehen, wobei die Frontplatte zur Brennkammer hin zum Schutz gegen Hitzeeinwirkung durch eine Mehrzahl von einen Kreisring bildenden, flächigen Frontsegmenten abgedeckt ist, welche jeweils ein die Vorderseite bildendes Frontblech und ein parallel zum und mit Abstand hinter dem Frontblech angeordnetes Kühlblech umfassen. The inventive gas turbine, which is in particular a stationary gas turbine, comprises an annular combustion chamber which is bounded in the radial direction by an inner side wall and an outer side wall and in the axial direction by an annular front plate, through which front plate through burner to the combustion chamber are covered, the front panel is covered to the combustion chamber towards protection against heat by a plurality of circular ring forming, flat front segments, each comprising a front plate forming the front and a parallel to and spaced behind the front plate cooling plate.

[0014] Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Frontsegmente an der Frontplatte lösbar eingehakt gehalten werden, dass zum Abdichten der Frontsegmente in Umfangsrichtung untereinander zwischen benachbarten Frontsegmenten jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende Dichtung angeordnet ist, und dass die Dichtung durch zwei parallel laufende, in der Mitte zwischen den benachbarten Frontsegmenten aneinander stossende äussere Dichtungsstreifen gebildet wird, von denen jeder jeweils auf der Aussenseite am Rand des Kühlbleches des zugehörigen Frontsegmentes befestigt ist. It is characterized in that the front segments are releasably hooked to the front panel, that is arranged to seal the front segments in the circumferential direction with each other between adjacent front segments each having a radially extending seal, and that the seal by two parallel running, in the middle between the adjacent front segments abutting outer sealing strip is formed, each of which is fastened in each case on the outside at the edge of the cooling plate of the associated front segment.

[0015] Eine Ausgestaltung der Gasturbine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Frontsegmente auf ihrer Rückseite eine Mehrzahl von Haken aufweisen, und dass auf der Vorderseite der Frontplatte Befestigungsbolzen angeordnet sind, welche jeweils eine Hakenaufnahme aufweisen, und in welche die Frontsegmente mit ihren Haken eingehakt sind. An embodiment of the gas turbine according to the invention is characterized in that the front segments have on their back a plurality of hooks, and that on the front of the front plate fastening bolts are arranged, each having a hook receptacle, and in which the front segments with their Hook are hooked.

[0016] Besonders günstig ist es, wenn die Haken an den in radialer Richtung verlaufenden Rändern der Frontsegmente verteilt angeordnet sind, und wenn die Haken und die Hakenaufnahmen derart orientiert sind, dass die Frontsegmente senkrecht zur Segmentfläche weitgehend fixiert sind, während sie parallel zur Segmentfläche ausreichend Bewegungsspielraum zum Ausgleich thermisch bedingter Dehnungen haben. It when the hooks are arranged distributed on the edges extending in the radial direction of the front segments, and when the hook and the hook receptacles are oriented such that the front segments are substantially fixed perpendicular to the segment surface, while parallel to the segment surface is particularly favorable have sufficient freedom of movement to compensate for thermally induced strains.

[0017] Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Befestigungsbolzen an der Frontplatte festgeschraubt, wobei Mittel zur Sicherung der Befestigungsbolzen gegen Verdrehen vorgesehen sind. According to another embodiment of the invention, the fastening bolts are screwed to the front panel, means being provided for securing the fastening bolts against rotation.

[0018] Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kühlblech über die Fläche verteilt Löcher aufweist, durch welche zur Prallkühlung des Frontbleches Kühlluft in den Zwischenraum zwischen Frontblech und Kühlblech einströmen kann. A further embodiment is characterized in that the cooling plate distributed over the surface has holes through which can flow to the impingement cooling of the front panel cooling air into the space between the front plate and the heat sink.

[0019] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Frontsegmenten jeweils das Kühlblech mittels verteilt in der Fläche angeordneter Abstandsbolzen auf Abstand zum Frontblech gehalten wird, und dass das Kühlblech auf den Abstandsbolzen mittels von der Rückseite auf die Abstandsbolzen aufgesetzten und mit den Abstandsbolzen durch eine Schweissung fest verbundenen Sicherungsscheiben fixiert ist. Another embodiment of the invention is characterized in that in the front segments in each case the cooling plate is held by distributed in the surface arranged spacer bolt at a distance from the front plate, and that the cooling plate placed on the spacer bolts by means of the back on the standoffs and with the standoff bolt is fixed by a weld firmly connected lock washers.

[0020] Besonders günstig für die Rekonditionierung ist es dabei, wenn die Sicherungsscheiben jeweils aus einem unteren Ring und einem oberen Ring zusammengesetzt sind, und wenn die Sicherungsscheiben nur im Bereich des oberen Ringes mit dem zugehörigen Abstandsbolzen durch die Schweissung fest verbunden sind. It is particularly favorable for reconditioning, it is when the lock washers are each composed of a lower ring and an upper ring, and when the lock washers are firmly connected only in the region of the upper ring with the associated spacer bolt through the weld.

[0021] Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Dichtungsstreifen aus einer ausscheidungsgehärteten, hochtemperaturfesten Nickelbasislegierung bestehen, dass die äusseren Dichtungsstreifen im kalten Zustand der Gasturbine zueinander vorgespannt sind, dass die äusseren Dichtungsstreifen sich mit ihren Dichtungslippen entgegen der Strömungsrichtung erstrecken, und dass die äusseren Dichtungslippen zur Verringerung des gegenseitigen Verschleisses an ihren freien Enden mit einem Radius versehen sind. A further embodiment is characterized in that the outer sealing strips of a precipitation hardened, high temperature resistant nickel-based alloy, that the outer sealing strips are biased to each other in the cold state of the gas turbine, that the outer sealing strips extend with their sealing lips against the flow direction, and that the outer sealing lips are provided to reduce the mutual wear at their free ends with a radius.

[0022] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der äusseren Dichtungsstreifen entlang dem Rand des Kühlbleches verteilt angeordnete Fixier-Clips vorgesehen sind, dass die äusseren Dichtungsstreifen verschieblich zwischen den Fixier-Clips und dem jeweiligen Kühlblech gehalten werden, und dass die Fixier-Clips jeweils ausserhalb des Bereichs des äusseren Dichtungsstreifens durch eine Schweissung mit dem Kühlblech fest verbunden sind. Another embodiment of the invention is characterized in that for the attachment of the outer sealing strips along the edge of the cooling plate distributed fixing clips are provided that the outer sealing strips are slidably held between the fixing clips and the respective heat sink, and that the fixing clips are each firmly connected outside the area of the outer sealing strip by welding to the cooling plate.

[0023] Insbesondere wird die Verschiebung des äusseren Dichtungsstreifens zwischen den Fixier-Clips und dem zugehörigen Kühlblech jeweils durch einen am Fixier-Clip ausgebildeten Knauf begrenzt, der durch einen grösser ausgelegten Ausschnitt im äusseren Dichtungsstreifen hindurch in eine darunter angeordnete Tasche im Kühlblech eintaucht. In particular, the displacement of the outer sealing strip between the fixing clips and the associated cooling plate is limited in each case by a knob formed on the fixing clip, which dips through a larger cutout in the outer sealing strip into a pocket arranged underneath in the heat sink.

[0024] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Rekonditionieren einer Gasturbine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Abnehmen des Kühlbleches die mit den Abstandsbolzen verschweissten oberen Ringe abgetrennt werden, dass die verbleibenden unteren Ringe von den Abstandsbolzen abgezogen werden, und dass zum erneuten Fixieren des Kühlbleches auf den Abstandsbolzen die verbliebenen unteren Ringe wieder auf die Abstandsbolzen aufgesetzt und mit den Abstandsbolzen durch eine Schweissung fest verbunden werden. The inventive method for reconditioning a gas turbine according to the invention is characterized in that for removing the cooling plate, the welded with the standoffs upper rings are separated, that the remaining lower rings are subtracted from the standoffs, and that for re-fixing the cooling plate the remaining lower rings are put back on the distance bolts on the distance bolts and are firmly connected to the distance bolts by welding.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

[0025] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>in einem Ausschnitt den Längsschnitt durch eine Gasturbine, wie sie zur Realisierung der Erfindung geeignet ist; <tb>Fig. 2<sep>in einer Ansicht schräg von vorne ein Frontsegment gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 3<sep>das Frontsegment aus Fig. 2in einer Ansicht schräg von hinten; <tb>Fig. 4<sep>in einem Ausschnitt schräg von hinten gesehen den Anschlussbereich zwischen zwei benachbarten Frontsegmenten gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 5<sep>in einer Schnittdarstellung die Befestigung des Frontsegmentes an der Frontplatte gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 6-8<sep>verschiedene Schritte beim Rekonditionieren gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 9<sep>in einer Schnittdarstellung den Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Frontsegmenten gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 10<sep>in einer Explosionsdarstellung die Befestigung eines äusseren Dichtungsstreifens am Frontsegment gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; <tb>Fig. 11<sep>den Schnitt durch die Befestigungsanordnung gemäss Fig. 10; <tb>Fig. 12<sep>die Befestigungsanordnung gemäss Fig. 10in der Draufsicht von oben; und <tb>Fig. 13<sep>eine schematisierte Darstellung einer stationären Gasturbine mit sequenzieller Verbrennung aus dem Stand der Technik.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it <Tb> FIG. 1 <sep> in a section of the longitudinal section through a gas turbine, as is suitable for implementing the invention; <Tb> FIG. 2 <sep> in a view obliquely from the front, a front segment according to an embodiment of the invention; <Tb> FIG. 3 <sep> the front segment of Figure 2 in a view obliquely from behind. <Tb> FIG. 4 <sep> seen in a section obliquely from behind the connection area between two adjacent front segments according to an embodiment of the invention; <Tb> FIG. 5 <sep> in a sectional view, the attachment of the front segment on the front panel according to an embodiment of the invention; <Tb> FIG. 6-8 <sep> various steps in reconditioning according to an embodiment of the invention; <Tb> FIG. 9 <sep> in a sectional view, the transition region between two adjacent front segments according to an embodiment of the invention; <Tb> FIG. 10 <sep> in an exploded view of the attachment of an outer weather strip on the front segment according to an embodiment of the invention; <Tb> FIG. 11 <sep> the section through the fastening arrangement according to FIG. 10; <Tb> FIG. 12 <sep> the fastening arrangement according to FIG. 10 in the top view from above; and <Tb> FIG. 13 is a schematic illustration of a prior art stationary sequential combustion gas turbine engine.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0026] Fig. 2 und 3 zeigen in einer Ansicht schräg von vorne bzw. von hinten ein Frontsegment 23 gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Frontsegment 23 weist auf der Vorderseite (zum Brennraum hin) ein mit verteilten ersten Löchern 33 versehenes Frontblech 28 auf. Auf der Rückseite ist parallel zum Frontblech 28 ein Kühlblech 29 angeordnet, welches mit zweiten Löchern 34 ausgestattet ist. Am Frontblech 28 sind oben und unten nach hinten herausstehend eine obere Kante 36 und eine untere Kante 37 angeformt. Ebenfalls am Frontblech 28 nach hinten herausstehend ausgebildet sind an den Seiten mehrere entlang den Seitenkanten verteilt angeordnete Haken 35, die der Befestigung des Frontsegments 23 an der Frontplatte (45 in Fig. 5) dienen. Im Frontsegment 23 sind weiterhin kreisrunde Öffnungen 31 und 32 für die Brenner 21 und 22 (Fig. 1) vorgesehen. Fig. 2 and 3 show in a view obliquely from the front or from behind a front segment 23 according to an embodiment of the invention. The front segment 23 has on the front side (towards the combustion chamber) a front plate 28 provided with distributed first holes 33. On the back of a cooling plate 29 is arranged parallel to the front plate 28, which is equipped with second holes 34. On the front panel 28, an upper edge 36 and a lower edge 37 are integrally formed at the top and bottom to the rear protruding. Also formed on the front plate 28 projecting rearward are on the sides a plurality of along the side edges distributed hooks 35, which serve the attachment of the front segment 23 on the front panel (45 in Fig. 5). Circular openings 31 and 32 for the burners 21 and 22 (FIG. 1) are furthermore provided in the front segment 23.

[0027] Die Befestigung der Frontsegmente 23 an der Frontplatte 45 erfolgt gemäss Fig. 4und 5 bzw. Fig. 9 mittels Befestigungsbolzen 39. Die Befestigungsbolzen 39 weisen zwei Montagemerkmale auf: Einerseits einen Sicherungsstift 43, welcher in eine Sicherungsbohrung 42 im Befestigungsbolzen und in die Frontplatte 45 eingeführt wird, um den Befestigungsbolzen 39 gegen ein Verdrehen zu sichern (Fig. 5). Andererseits eine Inbusschraube 44, welche durch die Frontplatte 45 geführt über ein Gewindeloch 41 den Befestigungsbolzen 39 befestigt. Diese Inbusschraube 44 wird abschliessend schweissgesichert. The fastening bolts 39 have two mounting features on the one hand a locking pin 43, which in a locking hole 42 in the fastening bolt and in the Front plate 45 is inserted to secure the fastening bolt 39 against rotation (Fig. 5). On the other hand, an Allen screw 44, which guided through the front panel 45 via a threaded hole 41, the fastening bolts 39 attached. This Allen screw 44 is finally protected against sweat.

[0028] Das Befestigungsprinzip des Frontsegments 23 anhand der Befestigungsbolzen 39 beruht auf Festklemmen, d.h. die Hakenaufnahme 40 des Befestigungsbolzens 39 klemmt über die Auflageflache der Haken 35 des Frontsegments 23 in axialer Richtung (senkrecht zur Segmentfläche) das Frontsegment 23 fest. Dieses Prinzip ermöglicht selbst bei grosser Krafteinwirkung trotzdem eine Verschiebung des Frontsegments in Radial- und in Umfangsrichtung (in der Ebene der Segmentfläche). Diese Beweglichkeit ist nötig, um die unterschiedlichen thermischen Dehnungen von unterschiedlichen Komponenten zu kompensieren. The fastening principle of the front segment 23 by means of the fastening bolts 39 is based on clamping, i. the hook receptacle 40 of the fastening bolt 39 clamps on the bearing surface of the hook 35 of the front segment 23 in the axial direction (perpendicular to the segment surface) the front segment 23 fixed. This principle still allows a displacement of the front segment in the radial and in the circumferential direction (in the plane of the segment surface) even with a large force. This mobility is necessary to compensate for the different thermal expansions of different components.

[0029] Die Befestigung des Kühlblechs 29 auf dem Frontblech 28 erfolgt mittels Befestigungen 38, die gemäss Fig. 6-8einerseits Abstandsbolzen 46 umfassen, um die gewünschte Distanz zueinander einzuhalten, und andererseits Sicherungsscheiben 47 aufweisen, welche mit den Abstandsbolzen 46 verschweisst werden (Schweissung 48) und somit die sogenannte Sandwich-Bauweise aus Frontblech 28 und Kühlblech 29 zusammenhalten. Die Abstandsbolzen 46 werden durch Punktschweissen mit dem Frontblech 28 verbunden. Die Abstandsbolzen 46 können Kräfte in Radial- sowie in Umfangsrichtung aufnehmen. Diese Kräfte können entstehen aufgrund der grösseren thermischen Ausdehnung des Frontblechs gegenüber dem Kühlblech. The attachment of the cooling plate 29 on the front panel 28 by means of fasteners 38, which according to Fig. 6-8einerseits spacers 46 include to maintain the desired distance to each other, and on the other hand, lock washers 47, which are welded to the standoffs 46 (welding 48) and thus the so-called sandwich construction of front panel 28 and heat sink 29 together. The standoffs 46 are connected to the front panel 28 by spot welding. The spacer bolts 46 can absorb forces in the radial and in the circumferential direction. These forces can arise due to the greater thermal expansion of the front plate relative to the heat sink.

[0030] Die Sicherungsscheiben 47 hingegen nehmen die ganzen Axialkräfte auf, welche durch Pulsationen der Brennkammer 24 sowie thermische Deformationen des Frontsegments entstehen. Selbstverständlich entstehen Axialkräfte auch rein durch das Eigengewicht des Kühlblechs 29. Die Sicherungsscheiben 47 werden zweistufig ausgeführt (47a, 47b in Fig. 7), sodass diese beim Rekonditionieren ein zweites Mal wiederverwendet werden können. Idee ist, lediglich den oberen ersten verschweissten Ring 47b der Sicherungsscheibe 47 aufzuschneiden. Der untere zweite Ring 47a kann anschliessend erneut mit dem Abstandsbolzen 46 verwendet beziehungsweise verschweisst werden (Schweissung 49 in Fig. 8). The lock washers 47, however, take all the axial forces, which arise due to pulsations of the combustion chamber 24 and thermal deformation of the front segment. Of course, axial forces also arise purely by the weight of the cooling plate 29. The lock washers 47 are designed in two stages (47a, 47b in Fig. 7), so that they can be reused a second time during reconditioning. The idea is to cut open only the upper first welded ring 47b of the lock washer 47. The lower second ring 47a can then be used again with the spacer bolt 46 or welded (welding 49 in Fig. 8).

[0031] Am Frontsegment 23 gemäss Fig. 2und 3 sind an den sich radial erstreckenden Seitenkanten äussere Dichtungsstreifen 30 angeordnet, die dem Abdichten der Frontsegmente untereinander in Umfangsrichtung dienen. Durch die Auslegung des Designs, sind die vorzugsweise aus einer ausscheidungsgehärteten, hochtemperaturfesten Nickelbasislegierung, z.B. Waspaloy<®>, bestehenden Dichtungen bereits im kalten Zustand zueinander vorgespannt. Dieses Prinzip erbringt eine optimale Abdichtung in allen Betriebszuständen. On the front segment 23 according to FIGS. 2 and 3, outer sealing strips 30 are arranged on the radially extending side edges, which serve to seal the front segments with each other in the circumferential direction. By designing the design, they are preferably made of a precipitation hardened, high temperature nickel base alloy, e.g. Waspaloy <®>, existing seals already biased to each other when cold. This principle provides optimal sealing in all operating conditions.

[0032] Die Dichtlippen der äusseren Dichtungsstreifen 30 sind gemäss Fig. 9 entgegen der Strömungsrichtung 52 ausgelegt. Durch dieses Prinzip wird das Abdichten verbessert, indem die Druckdifferenz in Strömungsrichtung ausgenutzt wird, um die äusseren Dichtungsstreifen 30 gegeneinander zu drücken. Die äusseren Dichtungsstreifen 30 weisen an den Enden der Dichtlippen 59 Radien R auf (Fig. 11), so dass der gegenseitige Verschleiss in der Anordnung gemäss Fig. 9 minimiert wird. Ein Verkanten der äusseren Dichtungsstreifen 30 bei der Installation sowie im Betrieb wird so vermieden. The sealing lips of the outer sealing strips 30 are designed according to FIG. 9 counter to the flow direction 52. By this principle, the sealing is improved by taking advantage of the pressure difference in the flow direction to press the outer sealing strips 30 against each other. The outer sealing strips 30 have radii R at the ends of the sealing lips 59 (FIG. 11), so that the mutual wear in the arrangement according to FIG. 9 is minimized. Tilting of the outer weather strip 30 during installation and operation is thus avoided.

[0033] Befestigt werden die äusseren Dichtungsstreifen 30 durch je sechs Fixierclips 53 pro Dichtung (Fig. 10, 11). Diese Fixierclips 53 weisen einen Knauf 54 auf, welcher in eine ausgeschnittene Tasche 57 am Kühlblech 29 geführt wird. Dieser Knauf 54 nimmt Kräfte in Radial- sowie in Umfangsrichtung auf und verhindert so das Herausfallen des äusseren Dichtungsstreifens 30. Ein Ausschnitt am Fixierclip 53, welcher grösser ausgelegt ist, als die Dicke des äusseren Dichtungsstreifens 30, ermöglicht ein freies Bewegen des äusseren Dichtungsstreifens 30. Dies verhindert Spannungen in den äusseren Dichtungsstreifen 30, welche durch unterschiedliche thermische Dehnungen von Frontblech 28 und Kühlblech 29 entstehen. Befestigt werden die Fixierclips 53 durch Anschweissen an das Kühlblech 29 (Fig. 11). Die Schweissung 56 erfolgt zwischen zwei Füssen 58 am Fixierclip 53 (Fig. 12). Diese Füsse 58 bewirken, dass sich durch die Hitzeeinwirkung des Schweissvorgangs die Fixierclips 53 nicht anheben und somit nicht mehr parallel zum Kühlblech 29 liegen. Eine kontrollierte Beweglichkeit des äusseren Dichtungsstreifens 30 wäre in einem solchen Fall nicht mehr gewährleistet. The outer sealing strips 30 are fastened by six fixing clips 53 per seal (FIGS. 10, 11). These fixing clips 53 have a knob 54, which is guided in a cut-out pocket 57 on the cooling plate 29. This knob 54 absorbs forces in the radial and circumferential direction, thereby preventing the outer sealing strip 30 from falling out. A cutout on the fixing clip 53, which is designed to be larger than the thickness of the outer sealing strip 30, allows free movement of the outer sealing strip 30. This prevents stresses in the outer sealing strip 30, which are caused by different thermal expansions of the front plate 28 and the cooling plate 29. The fixing clips 53 are fastened by welding to the cooling plate 29 (FIG. 11). The welding 56 takes place between two feet 58 on the fixing clip 53 (FIG. 12). These feet 58 cause that the fixing clips 53 do not lift due to the heat effect of the welding process and thus are no longer parallel to the cooling plate 29. A controlled mobility of the outer weather strip 30 would not be guaranteed in such a case.

[0034] Ein Vergleich des vorgeschlagenen neuen Designs mit dem alten Design ergibt insbesondere Folgendes: Beim bisherigen Design befand sich die Dichtung zwischen Frontblech und Kühlblech; deshalb mussten stets alle Abstandsbolzen aufgeschnitten, die Haken aufgebogen und die Distanzstücke entfernt werden, weil das Kühlblech demontiert werden musste. A comparison of the proposed new design with the old design results in particular the following: In the previous design, the seal was between front plate and heat sink; therefore, all spacers always had to be cut open, the hooks bent and the spacers removed, because the heat sink had to be dismantled.

[0035] Beim neuen Design befindet sich die Dichtung oberhalb vom Kühlblech, auf der kalten Seite, deshalb muss hierfür das Kühlblech nicht mehr entfernt werden. Die Abstandsbolzen müssen nicht mehr aufgeschnitten sowie Haken und Distanzstücke nicht mehr aufgebogen, respektive entfernt werden. Lediglich die Fixierclips müssen demontiert werden. Dies bringt eben von der anderen Seite her betrachtet auch den Vorteil, dass die Dichtungen nach dem Beschichten montiert werden können. In the new design, the seal is located above the cooling plate, on the cold side, therefore, the cooling plate must not be removed for this purpose. The standoffs no longer have to be cut open and hooks and spacers are no longer bent open or removed. Only the fixing clips must be dismantled. Seen from the other side, this also has the advantage that the seals can be mounted after coating.

[0036] Das Rekonditionieren eines Frontsegments beinhaltet jedoch nicht zwingend ausschliesslich ein Ersetzen der Dichtungsstreifen; es können weitere Reparaturen nötig sei, wobei das Entfernen des Kühlblechs nötig wird. In einen solchen Fall würden dann trotzdem Abstandsbolzen/Haken /Distanzstücke aufgeschnitten/aufgebogen/entfernt werden. Hier würde dann ein zweites Verwenden der Sicherungsscheibe gemäss Fig. 6-8zum Zuge kommen. However, the reconditioning of a front segment does not necessarily include only replacement of the weather strip; Further repairs may be necessary, with removal of the heatsink being necessary. In such a case, spacer bolts / hooks / spacers would still be cut / bent / removed anyway. Here then a second use of the locking washer according to FIG. 6-8 would come into play.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

[0037] <tb>10, 20<sep>Gasturbine <tb>11<sep>Verdichter <tb>12, 16<sep>Brennstoffzufuhr <tb>13, 21, 22<sep>Brenner <tb>14, 17, 24<sep>Brennkammer <tb>15, 18<sep>Turbine <tb>19<sep>Maschinenachse <tb>23<sep>Frontsegment <tb>25<sep>äussere Seitenwand <tb>26<sep>innere Seitenwand <tb>27<sep>Heissgaspfad <tb>28<sep>Frontblech <tb>29<sep>Kühlblech <tb>30<sep>äusserer Dichtungsstreifen <tb>31, 32<sep>Öffnung <tb>33, 34<sep>Loch <tb>35<sep>Haken <tb>36<sep>obere Kante <tb>37<sep>untere Kante <tb>38<sep>Befestigung <tb>39<sep>Befestigungsbolzen <tb>40<sep>Hakenaufnahme <tb>41<sep>Gewindeloch <tb>42<sep>Sicherungsbohrung <tb>43<sep>Sicherungsstift <tb>44<sep>Inbusschraube <tb>45<sep>Frontplatte <tb>46<sep>Abstandsbolzen <tb>47<sep>Sicherungsscheibe <tb>47a<sep>unterer Ring <tb>47b<sep>oberer Ring <tb>48, 49, 56<sep>Schweissung <tb>50<sep>Dichtung (zwei Dichtungsstreifen 30) <tb>51<sep>Zwischenraum <tb>52<sep>Strömungsrichtung <tb>53<sep>Fixier-Clip <tb>54<sep>Knauf <tb>55<sep>Ausschnitt <tb>57<sep>Tasche <tb>58<sep>Fuss <tb>59<sep>Dichtlippe <tb>R<sep>Radius[0037] <tb> 10, 20 <sep> gas turbine <Tb> 11 <sep> compressor <tb> 12, 16 <sep> fuel supply <tb> 13, 21, 22 <sep> Burner <tb> 14, 17, 24 <sep> Combustion chamber <tb> 15, 18 <sep> Turbine <Tb> 19 <sep> machine axis <Tb> 23 <sep> Front segment <tb> 25 <sep> outer sidewall <tb> 26 <sep> inner sidewall <Tb> 27 <sep> hot gas path <Tb> 28 <sep> front plate <Tb> 29 <sep> heatsink <tb> 30 <sep> outer weather strip <tb> 31, 32 <sep> opening <tb> 33, 34 <sep> hole <Tb> 35 <sep> Hook <tb> 36 <sep> top edge <tb> 37 <sep> lower edge <Tb> 38 <sep> Fixing <Tb> 39 <sep> mounting bolts <Tb> 40 <sep> Euro hook <Tb> 41 <sep> threaded hole <Tb> 42 <sep> lock hole <Tb> 43 <sep> safety pin <Tb> 44 <sep> Allen screw <Tb> 45 <sep> faceplate <Tb> 46 <sep> Standoffs <Tb> 47 <sep> Lock washer <tb> 47a <sep> lower ring <tb> 47b <sep> upper ring <tb> 48, 49, 56 <sep> Welding <tb> 50 <sep> seal (two sealing strips 30) <Tb> 51 <sep> space <Tb> 52 <sep> flow direction <Tb> 53 <sep> fixing clip <Tb> 54 <sep> Knauf <Tb> 55 <sep> Extract <Tb> 57 <sep> Pocket <Tb> 58 <sep> foot <Tb> 59 <sep> sealing lip <Tb> R <sep> Radius

Claims

A gas turbine (20), in particular stationary gas turbine, comprising an annular combustion chamber (24), which in the radial direction by an inner side wall (26) and an outer side wall (25) and in the axial direction by an annular front plate (45) is limited through which front plate (45) burners (21, 22) communicate with the combustion chamber (24), the front plate (45) facing the combustion chamber (24) for protection against heat by a plurality of circular ring-forming flat front segments (23), which in each case comprise a front plate (28) forming the front side and a cooling plate (29) arranged parallel to and at a distance behind the front plate (28), characterized in that the front segments (23) on the front plate (45 ) are kept releasably hooked, that for sealing the front segments (23) in the circumferential direction with each other between adjacent front segments (23) each in a radial Richtun g) extending seal (50) is arranged, and that the seal (50) by two parallel, in the middle between the adjacent front segments (23) abutting outer sealing strip (30) is formed, each of which on the outside at the edge the cooling plate (29) of the associated front segment (23) is fixed.

2. Gas turbine according to claim 1, characterized in that the front segments (23) have on their back a plurality of hooks (35), and in that on the front of the front plate (45) fastening bolts (39) are arranged, each having a hook receptacle ( 40), and in which the front segments (23) are hooked with their hooks (35).

3. Gas turbine according to claim 2, characterized in that the hooks (35) are arranged distributed on the radially extending edges of the front segments (23), and that the hooks (35) and the hook receivers (40) are oriented such that the front segments (23) are largely fixed perpendicular to the segment surface, while they have sufficient clearance parallel to the segment surface to compensate for thermally induced strains.

4. Gas turbine according to claim 2 or 3, characterized in that the fastening bolts (39) are screwed to the front plate (45), and that means (42, 43) for securing the fastening bolts (39) are provided against rotation.

5. Gas turbine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling plate (29) distributed over the surface holes (34) through which for the impact cooling of the front plate (28) cooling air in the intermediate space (51) between the front panel (28 ) and cooling plate (29) can flow.

6. Gas turbine according to claim 5, characterized in that in the front segments (23) in each case the cooling plate (29) by means of distributed in the surface arranged spacing bolt (46) at a distance from the front plate (28) is held, and that the cooling plate (29) is fixed to the spacer bolt (46) by means of the rear side of the spacer bolt (46) and with the spacer bolt (46) by a weld (48) fixedly connected lock washers (47).

7. Gas turbine according to claim 6, characterized in that the lock washers (47) are each composed of a lower ring (47 a) and an upper ring (47 b), and that the lock washers (47) only in the region of the upper ring (47 b) with the associated spacer bolt (40) by the weld (48) are firmly connected.

8. Gas turbine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the outer sealing strips (30) consist of a precipitation hardened, high temperature resistant nickel-based alloy that the outer sealing strips (30) are biased to each other in the cold state of the gas turbine (20), that the outer sealing strip (30) extend with their sealing lips (59) opposite to the flow direction, and that the outer sealing lips (59) to reduce the mutual wear at their free ends with a radius (R) are provided.

9. Gas turbine according to one of claims 1 to 8, characterized in that for fixing the outer sealing strip (30) along the edge of the cooling plate (29) distributed fixing clips (53) are provided, that the outer sealing strip (30) displaceable between the fixing clips (53) and the respective cooling plate (29) are held, and that the fixing clips (53) each outside the range of the outer sealing strip (30) by a weld (56) with the cooling plate (29) firmly are connected.

10. Gas turbine according to claim 9, characterized in that the displacement of the outer sealing strip (30) between the fixing clips (53) and the associated cooling plate (29) in each case by a fixation on the clip (53) formed knob (54) limited is inserted through a larger cutout (55) in the outer sealing strip (30) into a pocket arranged underneath (57) in the cooling plate (29).

11. A method for reconditioning a gas turbine according to claim 7, characterized in that for removing the cooling plate (29) with the spacer bolts (40) welded upper rings (47b) are separated, that the remaining lower rings (47a) of the spacer bolts ( 40), and that for re-fixing the cooling plate (29) on the standoffs (40), the remaining lower rings (47 a) again placed on the spacer bolts (40) and with the standoffs (40) by a weld (49) firmly get connected.