CH706873A2

CH706873A2 - Turbinenschaufel mit integraler Drehkontrolleinrichtung.

Info

Publication number: CH706873A2
Application number: CH01428/13A
Authority: CH
Inventors: James Royce Howes; Mark Kevin Bowen; Robert James Bracken; Laurence Scott Ducios; Scott Leroy Irwin; Nicholas Andrew Tieencheck
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2014-02-28
Also published as: CH706873A8; DE102013108860A1; US20140056712A1; CN103628925A; CN103628925B; KR20140025281A; US9057278B2; JP2014040829A

Abstract

Es ist eine Turbinenschaufel (10) offenbart, die eine integrale Drehkontrolleinrichtung (28) aufweist. In einer Ausführungsform enthält eine Turbinenschaufel (10): einen Schaufelabschnitt (12) mit einem inneren radialen Ende (14) und einem äusseren radialen Ende (16); einen integralen Deckabschnitt (18), der mit dem äusseren radialen Ende (16) des Schaufelabschnitts (12) verbunden ist; und einen Basisabschnitt (20) zur Eingriffsverbindung mit einem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt (20) mit dem inneren radialen Ende (14) verbunden ist, wobei der Basisabschnitt (20) enthält: einen Zentralkörper (22); einen Satz von Nasen (24), die sich von dem Zentralkörper (22) aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen (26), die sich radial innen von dem Satz von Nasen (24) befinden und sich von dem Zentralkörper (22) aus axial erstrecken; und eine integrale Drehkontrolleinrichtung (28), die sich von dem Zentralkörper (22) aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung (28) mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht. Die integrale Drehkontrolleinrichtung (28) ist bemessen, um eine Verdrehung des Basisabschnitts (20) zu begrenzen, wenn die Turbinenschaufel mit einem Rotorkörper im Eingriff steht.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Turbinen und spezieller Turbinenschaufeln mit integralen Abdeckungen oder Deckbändern.

Hintergrund zu der Erfindung

[0002] Einige Kraftwerksysteme, zum Beispiel bestimmte Kernkraftwerke, Einfachzyklus-Kraftwerkssysteme und Kombi-Kraftwerkssysteme verwenden Turbinen in ihrem Aufbau und Betrieb. Einige dieser Turbinen enthalten Rotoren (z.B. Trommelrotoren, Rad/Zwischenwand-Rotoren, etc.), die mehrere Laufschaufeln mit tangentialen Schwalbenschwänzen verwenden. Diese Laufschaufeln (oder «Schaufeln») werden in Umfangrichtung um den Rotor herum über einen Eintrittsschlitz in dem Rotorkörper eingebaut. Zusätzlich können in jedem speziellen Aufbau mehrere Stufen (oder Reihen) von Schaufeln vorhanden sein.

[0003] In einigen Typen von Schaufelkonstruktionen sind integrale Abdeckungen oder Deckbänder an dem dem Schwalbenschwanz der Turbinenschaufeln gegenüberliegenden Ende vorgesehen, um einen Kontakt von Schaufel zu Schaufel in einer Reihe aufrechtzuerhalten, Schwingungsanregungen zu dämpfen und Eigenfrequenzen während eines Betriebs der Turbine zu kontrollieren. Die integralen Abdeckungen der Turbinenschaufeln sind typischerweise so konstruiert, dass eine anfängliche Vorverwindung oder Vorbelastung der Turbinenschaufelabdeckungen und der Laufschaufeln vorhanden ist, um diese Schwingungseigenschaften zu kontrollieren. Die Schwalbenschwanzeinrichtungen und die Rotorgrenzstelle müssen auf diese Drehkraft reagieren.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0004] Es ist eine, Turbinenschaufel offenbart, die eine integrale Drehkontrolleinrichtung aufweist. In einer Ausführungsform weist eine Turbinenschaufel auf: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine integrale Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht. Die integrale Drehkontrolleinrichtung ist bemessen, um eine Verdrehung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn die Turbinenschaufel mit einem Rotorkörper im Eingriff steht.

[0005] Ein erster Aspekt der Offenbarung ergibt eine Turbinenschaufel, die aufweist: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

[0006] Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Turbinenschaufel gemäss dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen eine oder mehrere der folgenden:

[0007] Die Drehkontrolleinrichtung kann bemessen sein, um eine Bewegung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn dieser mit der radialen Öffnung in dem Rotorkörpers im Eingriff steht.

[0008] Die Drehkontrolleinrichtung kann ein mit dem Basisabschnitt der Turbinenschaufel integraler radialer Vorsprung sein.

[0009] Jeder Flansch in dem Satz von Flanschen kann mit einer axialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff stehen.

[0010] Jede Nase in dem Satz von Nasen kann mit einem Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers im Eingriff stehen. Der Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers kann sich radial nach aussen erstrecken.

[0011] Ein zweiter Aspekt ergibt eine Laufradanordnung, die aufweist: einen Rotorkörper, der eine durchgehende Schwalbenschwanznut um den Rotorkörper herum aufweist; und mehrere Turbinenschaufeln, wobei jede Turbinenschaufel aufweist: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Abschnitt der durchgehenden Schwalbenschwanznut in dem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

[0012] Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Laufradanordnung gemäss dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen jene der Turbinenschaufel gemäss dem ersten Aspekt und umfassen insbesondere eine oder mehrere der folgenden:

[0013] Die Drehkontrolleinrichtung ist vorzugsweise bemessen, um eine Bewegung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn sie mit der radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

[0014] Die Drehkontrolleinrichtung kann ein mit dem Basisabschnitt der Turbinenschaufel integraler radialer Vorsprung sein.

[0015] Die radiale Öffnung kann sich längs des Umfangs um den Rotorkörper herum erstrecken.

[0016] Jeder Flansch in dem Satz von Flanschen kann mit einer axialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff stehen. Die axialen Öffnungen können sich in Umfangsrichtung um den Rotorkörper herum erstrecken.

[0017] Jede Nase in dem Satz von Nasen kann mit einem Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers im Eingriff stehen. Der Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers kann sich radial nach aussen erstrecken. Optional kann sich der Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers auch in Umfangs-richtung um den Rotorkörper herum erstrecken.

[0018] Ein dritter Aspekt ergibt eine Turbine, die aufweist: mehrere Laufradanordnungen, wobei jede Laufradanordnung aufweist: einen Rotorkörper, der mehrere Schwalbenschwanznuten aufweist, wobei die wenigstens eine Nut mehrere Öffnungen aufweist; und eine Turbinenschaufel, wobei die Turbinenschaufel aufweist: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit der wenigstens einen Nut in dem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

[0019] Besonders bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Turbine gemäss dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen jene der Turbinenschaufel und der Laufradanordnung gemäss dem ersten bzw. zweiten Aspekt und umfassen insbesondere eine oder mehrere der folgenden:

[0020] Die Drehkontrolleinrichtung kann bemessen sein, um eine Bewegung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn sie mit der radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

[0021] Die Drehkontrolleinrichtung kann ein mit dem Basisabschnitt der Turbinenschaufel integraler radialer Vorsprung sein.

[0022] Jeder Flansch in dem Satz von Flanschen kann mit einer axialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff stehen.

[0023] Jede Nase in dem Satz von Nasen kann mit einem Vorsprung an dem Rotorkörper im Eingriff stehen, wobei sich der Vorsprung von einer Oberfläche des Rotorkörpers aus radial nach aussen erstreckt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0024] Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung verständlicher, wenn sie gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen, in denen: <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine weggeschnittene schematische Ansicht einer Turbinenschaufel gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine weggeschnittene schematische Ansicht einer Turbinenschaufel gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine weggeschnittene schematische Ansicht eines Basisabschnitts einer Turbinenschaufel und einer Schwalbenschwanznut eines Rotorkörpers gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt eine weggeschnittene schematische Ansicht eines Basisabschnitts einer Turbinenschaufel und einer Schwalbenschwanznut eines Rotorkörpers gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 5<SEP>zeigt eine perspektivische Teilansicht einer Laufradanordnung gemäss Ausführungsformen der Erfindung. <tb>Fig. 6<SEP>zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das Teile eines Kombi-Kraftwerkssystems gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. <tb>Fig. 7<SEP>zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das Teile eines Einwellen-Kombi-Kraftwerkssystems gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.

[0025] Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht notwendigerweise massstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Offenbarung zeigen und sollten deshalb nicht derart betrachtet werden, als würden sie den Umfang der Offenbarung beschränken. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in den Zeichnungen gleiche Elemente.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0026] Wie angegeben, betrifft der hierin offenbarte Gegenstand Turbinen und insbesondere Turbinenschaufeln mit integralen Abdeckungen oder Deckbändern.

[0027] Einige Kraftwerksysteme, zum Beispiel bestimmte Kernkraftwerke, Einfachzyklus-Kraftwerksysteme und Kombizyklus-Kraftwerkssysteme, verwenden Turbinen in ihrem Aufbau und Betrieb. Einige dieser Turbinen enthalten Rotoren (z.B. Trommelrotoren, Rad/Zwischenwand-Rotoren, etc.), die mehrere Laufschaufeln mit tangentialen Schwalbenschwänzen verwenden. Diese Laufschaufeln (oder «Schaufeln») werden in Umfangrichtung um den Rotor herum über einen Eintrittsschlitz in dem Rotorkörper eingebaut. Zusätzlich können in jedem speziellen Aufbau mehrere Stufen (oder Reihen) von Schaufeln vorhanden sein.

[0028] In einigen Typen von Schaufelkonstruktionen sind integrale Abdeckungen oder Deckbänder an dem dem Schwalbenschwanz der Turbinenschaufeln gegenüberliegenden Ende vorgesehen, um einen Kontakt von Schaufel zu Schaufel in einer Reihe aufrechtzuerhalten, Schwingungsanregungen zu dämpfen und Eigenfrequenzen während eines Betriebs der Turbine zu kontrollieren. Die integralen Abdeckungen der Turbinenschaufeln sind typischerweise so konstruiert, dass eine anfängliche Vorverwindung oder Vorbelastung der Turbinenschaufel-abdeckungen und der Laufschaufeln vorhanden ist, um diese Schwingungseigenschaften zu kontrollieren. Die Schwalbenschwanzeinrichtungen und die Rotorgrenzstelle müssen auf diese Drehkraft reagieren.

[0029] Während der Entwicklung und Tests von integral abgedeckten Turbinenschaufeln der «T-Wurzel»-Bauart (d.h. bei denen die Basis der Turbinenschaufel eine «T»-Gestalt bildet), wurde ein Problem festgestellt, bei dem die Vorverwindung der integralen Abdeckung und die normalen Montagekräfte bewirkten, dass die Schwalbenschwänze reagierten und sich mehr als gewünscht verwunden haben. Dies verhinderte einen ordnungsgemässen Zusammenbau und auch eine hinreichende Dämpfung von Schwingungseigenschaften.

[0030] Aspekte der Erfindung ergeben eine Turbinenschaufel mit einer integralen Abdeckung, die eine integrale Drehkontrolleinrichtung aufweist. In einer Ausführungsform weist eine Turbinenschaufel auf: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine integrale Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht. Die integrale Drehkontrolleinrichtung ist bemessen, um eine Verdrehung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn die Turbinenschaufel mit einem Rotorkörper im Eingriff steht. Wie hierin beschrieben wird, erstreckt sich die integrale Drehkontrolleinrichtung von dem Zentralkörper des Basisabschnitts aus und wirkt der Vorverwindung der integralen Abdeckung und normalen Montagekräften entgegen, die ein Ausfugen des Rotorkörpers hervorrufen.

[0031] Indem nun auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird, sind jeweils eine Draufsicht einer Turbinenschaufel 10 (d.h. die integrale Abdeckung 18) bzw. eine weggeschnittene schematische Ansicht einer Turbinenschaufel 10 gemäss einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt die Richtung der Vorverwindung der integralen Abdeckung, die für eine ordnungsgemässe Deckbandkopplung und eine ordnungsgemässe Dämpfung von Schwingungseigenschaften erwünscht ist. Indem nun auf Fig. 2 Bezug genommen wird, enthält die Turbinenschaufel 10 einen Schaufelabschnitt 12, der ein inneres radiales Ende 14 und ein äusseres radiales Ende 16 aufweist. Wenn sie auf einem Rotorkörper (Fig. 5 ) montiert sind, können mehrere Turbinenschaufeln 10 einige Reihen von Laufschaufeln um einen Rotorkörper 30 (Fig. 5 ) herum bilden. Alle Reihen von Turbinenschaufeln 10 sind durch eine integrale Abdeckung 18 (d.h. ein Deckband) miteinander gekoppelt, die all die Turbinenschaufeln 10 in dieser Reihe bedeckt und teilweise jede Turbinenschaufel 10, wie in Fig. 1 dargestellt, verwindet. Deshalb enthält jede Turbinenschaufel 10 einen integralen Deckabschnitt 18, der an dem äusseren radialen Ende 16 mit dem Schaufelabschnitt 12 verbunden ist.

[0032] Erneut bezugnehmend auf Fig. 2 , befindet sich an dem inneren radialen Ende 14 des Schaufelblattabschnitts 12 der Turbinenschaufel 10 ein Basisabschnitt 20. Der Basisabschnitt 20 weist einen Zentralkörper 22 auf. An einem radial aussen liegenden Abschnitt erstreckt sich ein Satz von Nasen 24 (z.B. Flanschen, Hacken, etc.) von dem Zentralkörper 22 axial weg. An einem radial innen liegenden Abschnitt erstreckt sich ein Satz von Flanschen 26 (z.B. Hacken, Nasen, etc.) von dem Zentralkörper 22 axial weg. An dem radialen innen liegenden Abschnitt des Zentralkörpers 22 erstreckt sich eine Drehkontrolleinrichtung 28 (d.h. ein radialer Vorsprung 28) radial nach innen von dem Zentralkörper 22 aus. Obwohl der radiale Vorsprung 28, wie in Fig. 2 (und Fig. 3 ) gezeigt, die Form eines Quadrats annimmt, versteht es sich, dass der radiale Vorsprung 28 die Form eines Rechtecks, eines Halbkreises oder eine beliebige sonstige Form aufweisen kann.

[0033] Indem nun auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen wird, sind jeweils eine Querschnittteilansicht eines Basisabschnitts 20 einer Turbinenschaufel 10 bzw. eine Querschnittteilansicht eines Rotorkörpers 30 gezeigt. Wie in Fig. 4 zu ersehen, weist jede Schwalbenschwanznut 32 in dem Rotorkörper 30 mehrere Öffnungen auf. Beispielsweise weist die Schwalbenschwanznut 32 axiale Öffnungen 34 auf. Die axialen Öffnungen 34 sind eingerichtet, um mit dem Satz von Flanschen 26, die sich von dem Zentralkörper 22 des Basisabschnitts 20 aus axial erstrecken, im Eingriff zu kommen. Um darüber hinaus die Turbinenschaufel 10 an den Rotorkörper zu befestigen, kann jede Nase 24 in dem Satz von Nasen 24 eingerichtet sein, um mit einem Vorsprung 36 im Eingriff zu kommen. Jeder Vorsprung 36 erstreckt sich radial nach aussen von einer Oberfläche des Rotorkörpers 30 aus.

[0034] Die Schwalbenschwanznut 32 enthält ferner eine radiale Öffnung 38, die sich längs des Umfangs um den Rotorkörper 30 herum erstreckt. Die radiale Öffnung ist eingerichtet, um mit dem radialen Vorsprung 28 des Basisabschnitts 20 der Turbinenschaufel 10 in Eingriff zu kommen. Der radiale Vorsprung 28 ist derart bemessen, dass eine Bewegung des Basisabschnitts 20 begrenzt ist, wenn er mit der radialen Öffnung 38 des Rotorkörpers 30 im Eingriff steht. Somit wird ein Aushobeln des Rotorkörpers 30 vermieden, das durch eine Vorverwindung der integralen Abdeckung und Montagekräfte verursacht wird. Die Verbindungsstelle zwischen diesem radialen Vorsprung 28 und der radialen Öffnung 38 ist von ausreichender axialer Festigkeit, um eine Verwindung des gesamten Laufschaufelschwalbenschwanzes 20 als Reaktion auf die durch die Abdeckung 18 und/oder die Turbinenschaufel 10 übertragenen Montage- und/oder Betriebskräfte zu kontrollieren.

[0035] Indem nun auf Fig. 5 Bezug genommen wird, ist eine perspektivische Teilansicht von Teilen einer Turbine 100, einschliesslich Turbinenschaufeln 10 und eines Rotorkörpers 30, gemäss Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Turbinenschaufeln 10, wie vorab in Bezug auf Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben, von dem Rotorkörper 30 aus radial. Der Rotorkörper 30 kann mehrere Stufen 40 aufweisen. Jede Schwalbenschwanznut 32 (Fig. 4 ) des Rotorkörpers 30 ist eingerichtet, um mit dem Basisabschnitt 20 der Turbinenschaufeln 10 in Eingriff zu kommen. Beispielsweise ist in dieser gezeigten Ausführungsform der Basisabschnitt 20 der Turbinenschaufel 10 in der Gestalt eines invertierten «T» ausgebildet. Folglich weist die Schwalbenschwanznut 32 in dem Rotorkörper 30 eine zu dem Basisabschnitt 20 der Turbinenschaufel 10 im Wesentlichen komplementäre Form auf, um die Turbinenschaufel 10 an den Rotorkörper 30 zu befestigen. D.h., wie vorstehend erwähnt, weist die Schwalbenschwanznut 32 des Rotorkörpers 30 einen Satz axialer Öffnungen 34, einen Satz von Vorsprüngen 36 und eine radiale Öffnung 38 auf, um mit einem Satz von Flanschen 26 bzw. einem Satz von Nasen 24 bzw. einem radialen Vorsprung 28 der Turbinenschaufel 10 in Eingriff zu kommen, um die Turbinenschaufel 10 zu sichern.

[0036] Bezugnehmend auf Fig. 6 ist eine schematische Ansicht von Teilen einer Mehrwellen-Kombi-Kraftwerkanlage 900 gezeigt. Die Kombi-Kraftwerkanlage 900 kann z.B. eine Gasturbine 902 aufweisen, die mit einem Generator 908 betriebsmässig verbunden ist. Der Generator 908 und die Gasturbine 902 können über eine Welle 907 miteinander mechanisch gekoppelt sein, die zwischen einer (nicht gezeigten) Antriebswelle der Gasturbine 902 und dem Generator 908 Energie übertragen kann. In Fig. 6 ist ferner ein Wärmetauscher 904 gezeigt, der mit der Gasturbine 902 und mit einer Dampfturbine 906 betriebsmässig verbunden ist. Der Wärmetauscher 904 kann über herkömmliche Leitungen (Nummerierung weggelassen) sowohl mit der Gasturbine 902 als auch mit der Dampfturbine 906 strömungs-mässig verbunden sein. Die Gasturbine 902 und/oder die Dampfturbine 906 können einen Rotorkörper 30 und/oder eine Turbinenschaufel 10 gemäss den Fig. 1 – 5 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Der Wärmetauscher 904 kann ein herkömmlicher Abhitzedampferzeuger (HRSG) sein, wie diejenigen, die in herkömmlichen konventionellen Kombi-Kraftwerkssystemen verwendet werden. Wie auf dem Gebiet der Energieerzeugung bekannt, kann ein HRSG 904 heisse Abgase aus der Gasturbine 902 in Kombination mit einer Wasserversorgung verwenden, um Dampf zu erzeugen, der der Dampfturbine 906 zugeführt wird. Die Dampfturbine 906 kann optional (über eine zweite Welle 907) mit einem zweiten Generatorsystem 908 gekoppelt sein. Es versteht sich, dass die Generatoren 908 und Wellen 907 von jeglicher Grösse und Bauart sein können, die in der Technik bekannt sind, und abhängig von ihrer Anwendung oder dem System, an das sie angeschlossen sind, verschieden sein können. Es wird die gleiche Nummerierung für die Generatoren und die Wellen nur der Klarheit wegen verwendet und deutet nicht an, dass diese Generatoren oder Wellen identisch sind.

[0037] In einer weiteren Ausführungsform, wie in Fig. 7 veranschaulicht, kann ein Einwellen-Kombi-Kraftwerk 990 einen einzigen Generator 908 aufweisen, der über eine einzige Welle 907 sowohl mit der Gasturbine 902 als auch mit der Dampfturbine 906 gekoppelt ist. Die Dampfturbine 906 und/oder die Gasturbine 902 kann/können einen Rotorkörper 30 und/oder eine Turbinenschaufel 10 gemäss den Fig. 1 – 5 oder anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen enthalten.

[0038] Die Turbinenschaufeln und Rotoren gemäss der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf irgendeine bestimmte Turbine, ein bestimmtes Kraftwerkssystem oder ein anderes System beschränkt und können bei anderen Kraftwerkssystemen und/oder Systemen (z.B. Kombizyklus-, Einfachzyklus-, Kernreaktor etc.) verwendet werden. Ausserdem können die Turbinenschaufeln der vorliegenden Erfindung mit anderen hierin nicht beschriebenen Systemen verwendet werden, die von der hierin beschriebenen integralen Drehkontrolleinrichtung profitieren können.

[0039] Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll nicht die Erfindung einschränken. So wie hierin verwendet, sollen die Singularformen «einer, eine, eines» und «der, die, das» auch die Pluralformen mit einschliessen, soweit der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es dürfte sich ferner verstehen, dass die Begriffe «aufweist» und/oder «aufweisend», wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschliessen.

[0040] Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich ihrer besten Ausführungsart zu offenbaren und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Nutzung aller Vorrichtungen und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortsinn der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.

[0041] Es ist eine Turbinenschaufel offenbart, die eine integrale Drehkontrolleinrichtung aufweist. In einer Ausführungsform enthält eine Turbinenschaufel: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine integrale Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht. Die integrale Drehkontrolleinrichtung ist bemessen, um eine Verdrehung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn die Turbinenschaufel mit einem Rotorkörper im Eingriff steht.

Bezugszeichenliste

[0042] <tb>10<SEP>Turbinenschaufel <tb>12<SEP>Schaufelabschnitt <tb>14<SEP>Inneres radiales Ende <tb>16<SEP>Äusseres radiales Ende <tb>18<SEP>Integrales Deckband <tb>20<SEP>Basisabschnitt <tb>22<SEP>Zentralkörper <tb>24<SEP>Satz von Nasen <tb>26<SEP>Satz von Flanschen <tb>28<SEP>Drehkontrolleinrichtung <tb>30<SEP>Rotorkörper <tb>32<SEP>SchwaIbenschwanznut <tb>34<SEP>Axiale Öffnungen <tb>36<SEP>Vorsprung <tb>38<SEP>Radiale Öffnung <tb>40<SEP>Stufen <tb>100<SEP>Turbine <tb>900<SEP>Mehrwelliges Kombi-Kraftwerk <tb>902<SEP>Gasturbine <tb>904<SEP>Wärmetauscher <tb>906<SEP>Dampfturbine <tb>907<SEP>Welle <tb>908<SEP>Generator <tb>990<SEP>Einwelliges Kombi-Kraftwerk

Claims

1. Turbinenschaufel, die aufweist: – einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; – einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und – einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

2. Turbinenschaufel nach Anspruch 1, wobei die Drehkontrolleinrichtung bemessen ist, um eine Bewegung des Basisabschnitts zu begrenzen, wenn dieser mit der radialen Öffnung in dem Rotorkörpers im Eingriff steht.

3. Turbinenschaufel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Drehkontrolleinrichtung ein mit dem Basisabschnitt der Turbinenschaufel integraler radialer Vorsprung ist.

4. Turbinenschaufel nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, wobei jeder Flansch in dem Satz von Flanschen mit einer axialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

5. Turbinenschaufel nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, wobei jede Nase in dem Satz von Nasen mit einem Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers im Eingriff steht.

6. Turbinenschaufel nach Anspruch 5, wobei sich der Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers radial nach aussen erstreckt.

7. Laufradanordnung, die aufweist: – einen Rotorkörper, der eine durchgehende Schwalbenschwanznut um den Rotorkörper herum aufweist; und – mehrere Turbinenschaufeln, wobei jede Turbinenschaufel aufweist: – einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; – einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und – einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit einem Abschnitt der durchgehenden Schwalbenschwanznut in dem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.

8. Laufradanordnung nach Anspruch 7, wobei jeder Flansch in dem Satz von Flanschen mit einer axialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht, wobei sich die axialen Öffnungen und/oder die radiale Öffnung in Umfangsrichtung um den Rotorkörper herum erstrecken.

9. Laufradanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei jede Nase in dem Satz von Nasen mit einem Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers im Eingriff steht, wobei sich der Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers radial nach aussen erstreckt und wobei sich der Vorsprung an der Oberfläche des Rotorkörpers vorzugsweise ebenfalls in Umfangsrichtung um den Rotorkörper herum erstreckt.

10. Turbine, die aufweist: – mehrere Laufradanordnungen, wobei jede Laufradanordnung aufweist: einen Rotorkörper, der mehrere Schwalbenschwanznuten aufweist, wobei die wenigstens eine Nut mehrere Öffnungen aufweist; und eine Turbinenschaufel, wobei die Turbinenschaufel aufweist: einen Schaufelabschnitt mit einem inneren radialen Ende und einem äusseren radialen Ende; einen integralen Deckabschnitt, der mit dem äusseren radialen Ende des Schaufelabschnitts verbunden ist; und einen Basisabschnitt zur Eingriffsverbindung mit der wenigstens einen Nut in dem Rotorkörper, wobei der Basisabschnitt mit dem inneren radialen Ende verbunden ist, wobei der Basisabschnitt enthält: einen Zentralkörper; einen Satz von Nasen, die sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; einen Satz von Flanschen, die sich radial innen von dem Satz von Nasen befinden und sich von dem Zentralkörper aus axial erstrecken; und eine Drehkontrolleinrichtung, die sich von dem Zentralkörper aus erstreckt, wobei die Drehkontrolleinrichtung mit einer radialen Öffnung in dem Rotorkörper im Eingriff steht.