CZ20021732A3 - Steam-type gas turbine subassembly and method for enhancing turbine performance - Google Patents
Steam-type gas turbine subassembly and method for enhancing turbine performance Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20021732A3 CZ20021732A3 CZ20021732A CZ20021732A CZ20021732A3 CZ 20021732 A3 CZ20021732 A3 CZ 20021732A3 CZ 20021732 A CZ20021732 A CZ 20021732A CZ 20021732 A CZ20021732 A CZ 20021732A CZ 20021732 A3 CZ20021732 A3 CZ 20021732A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- rotor
- gas stream
- stator
- stages
- gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
- F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/55—Seals
- F05D2240/56—Brush seals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Abstract
Description
Předložený vynález se obecně týká plynových turbín parního typu, a konkrétně je zaměřený na .· konstrukční uspořádání dílčí sestavy plynové turbíny parního typu a způsob zvyšování výkonu plynové turbíny.The present invention generally relates to a steam-type gas turbine, and in particular it is directed to a design of a steam-type gas turbine subassembly and a method for increasing the performance of a gas turbine.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Plynové turbíny zahrnují plynové turbíny spalovacího typu, ve kterých se pro otáčení rotoru využívají zplodiny spalování plynu, a plynové turbíny parního typu, ve kterých se pro otáčení rotoru využívá pára. Příklady takových plynových turbín, aniž by uvedený výčet jakkoliv omezoval jejich použití, představují plynové turbíny používané jako součást zařízení pro výrobu elektrické energie a plynové turbínové motory proudové motory) respektive dráha, typicky zahrnuje, používané v letectví (neboli letecké Plynová turbína spalovacího typu, skrze kterou prochází pracovní plyn, v sériovém uspořádání, přívod (neboli vstup) vzduchu, kompresor, spalovací komoru, turbinu, a odtah plynu (neboli výfuk, respektive odsávání spalin). Plynová turbína parního typu typicky zahrnuje, v sériovém uspořádání, vstup respektive přívod páry, turbínu, výstupGas turbines include combustion type gas turbines in which combustion gases are used to rotate the rotor, and steam type gas turbines in which steam is used to rotate the rotor. Examples of such gas turbines include, but are not limited to, gas turbines used as part of power generating equipment and gas turbine engines jet engines) or pathway, typically including, used in aviation (or an aero-combustion gas turbine through an aircraft). A gas turbine of the steam type typically comprises, in series, an inlet or inlet of steam, in which the working gas passes in series, an air inlet (or inlet), a compressor, a combustion chamber, a turbine, and a gas outlet (or exhaust or exhaust). , turbine, output
respektive odtah páry.resp.
Netěsnost vyskytující se mezi určitými komponentami plynové turbíny je nežádoucí, neboť tato netěsnost, respektive unikání pracovního plynu (například vzduchu, zplodin spalování, páry, a podobně) ve svém důsledku způsobuje nepříznivé ztráty výkonu a účinnosti plynové turbíny. Například, v dílčí sestavě 10 plynové turbíny parního typu, známé ze stávajícího stavu techniky a příkladně znázorněné na obr. 1, se taková nepříznivá ztráta výkonu a účinnosti vyskytuje v důsledku unikání pracovního plynu v oblasti mezi radiálně se překrývajícími a navzájem přilehlými úseky rotoru 12 a statoru 14 dílčí sestavy 10, která je na zmiňovaném obrázku naznačená prostřednictvím šipek A, B a C. Z uvedeného důvodu byly do obou · typů plynových turbín, to je. plynové turbíny spalovacího typu i plynové turbíny parního typu, začleněny prostředky zajišťující redukci unikání plynu. Použití jak labyrintového těsnění, tak i kartáčového těsnění v obou uvedených typech plynových turbín, to je v plynové turbíně spalovacího typu i v plynové turbíně parního typu, je jako takové ze stavu techniky známé a je například popsané v patentovém dokumentu US 5 613 829, původce Wolfe a kol., jehož majitelem je General Electric Company, který je současně přihlašovatelem předloženého vynálezu iThe leakage occurring between certain components of the gas turbine is undesirable since this leakage or leakage of the working gas (e.g. air, combustion products, steam, etc.) results in unfavorable losses in the performance and efficiency of the gas turbine. For example, in the prior art steam turbine subassembly 10, as shown in FIG. 1, such an adverse loss of power and efficiency occurs due to leakage of working gas in the region between radially overlapping and adjacent sections of rotor 12 and of the stator 14 of the subassembly 10, which is indicated in the figure by arrows A, B and C. For this reason, they were in both types of gas turbines, that is to say. Combustion-type gas turbines and steam-type gas turbines, incorporating means to reduce gas leakage. The use of both a labyrinth seal and a brush seal in both types of gas turbines, i.e. both in the gas turbine of the combustion type and in the gas turbine of the steam type, is known per se in the prior art and is described, for example, in U.S. Patent 5,613,829 Wolfe et al., Owned by the General Electric Company, who is also the applicant of the present invention i
veve
Rovněž tak je stavu techniky známé i použití deflektorů pro odklánění proudu plynu, upravených na patních hlavách lopatek, a to v obou typech plynových turbín. Patní deflektory 15 pro odklánění proudu plynu, tj. deflektory upravené na patních hlavách lopatek, jejichž příkladné provedení je znázorněné na obr. 2, poskytují vytvoření vedlejšího proudu plynu, naznačeného na uvedeném obrázku prostřednictvím šipky A, který z kruhové oddělovací dutiny, vymezené mezi statorem 14 • · · · turbíny, na uvedenémIt is also known in the art to use deflectors for deflecting the gas stream provided on the blades' hubs in both types of gas turbines. Foot deflectors 15 for deflecting the gas stream, i.e. deflectors provided on the root of the blades, the exemplary embodiment of which is shown in Fig. 2, provide the side gas stream shown in the figure by arrow A which from the circular separation cavity delimited between the stator 14 of the turbine, at the above
- 3 a patní hlavou 16 lopatky £8 stupně 20 rotoru vystupuje do hlavního proudu plynu, naznačeného obrázku šipkou D, příčně podél a za lopatkou 18 rotoru 12. Konstrukční uspořádání plynových turbín spalovacího typu, vyráběných firmou General Electric Company, zahrnuje patní deflektory pro odklánění proudu plynu, které namísto standardního vstupu vedlejšího proudu plynu z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu v příčném směru poskytují průtoky proudu plynu s tečnou a axiální orientací.3 and the rotor foot 16 of the rotor stage 8 extends into the main gas stream shown by the arrow D, transversely along and behind the rotor blade 12. The design of the combustion type gas turbines manufactured by General Electric Company includes heel deflectors for diverting the gas stream, which instead of the standard inlet of the secondary gas stream from the annular separating cavity into the main gas stream in the transverse direction, provide gas flow flows with a tangent and axial orientation.
Nicméně, deflektory pro odklánění proudu plynu v tečném směru nebyly dosud v plynových turbínách parního typu ani použity a ani ve spojení s plynovými turbínami parního typu navrhovány a uvažovány. Opomenutí začlenění tangenciálních deflektorů pro odklánění proudu plynu do plynových turbín parního typu může být, alespoň částečně, přisuzováno rozdílnosti přístupu řešení unikání plynu s ohledem na uvedené , dva typy plynových turbín. Zajištění vedlejšího proudu plynu prostřednictvím kruhové oddělovací dutiny a jeho zavádění zpět do hlavního proudu plynu je žádoucí ve spojení s plynovými turbínami spalovacího typu, zatímco v případě plynových turbín parního typu je tento vedlejší proud plynu nežádoucí. V plynových turbínách spalovacího typu je totiž nezbytné, v důsledku působení vysokých pracovních teplot, ochlazovat a čistit kruhové oddělovací dutiny. Takto je tudíž, v plynových turbínách spalovacího typu, odvádění vedlejšího proudu plynu přes kruhovou oddělovací (dutinu a. jeho zavádění zpět do hlavního proudu > · plynu nutné zlo. Naproti tomu není v plynových turbínách parního typu, vzhledem k jejich uspořádání, uvedené ochlazování a čištění kruhových oddělovacích dutin nutné. Vzhledem k uvedenému je v plynových turbínách parního typu žádoucí redukovat velikost vedlejšího proudu plynuHowever, deflectors for diversion of the gas flow in the tangential direction have not been used or designed in conjunction with steam-type gas turbines so far. The omission of incorporating tangential deflectors for diversion of the gas stream into the steam-type gas turbines can be attributed, at least in part, to differences in the gas leakage solution approach with respect to the two types of gas turbines. Providing a side gas stream through a circular separation cavity and recirculating it into the main gas stream is desirable in conjunction with combustion type gas turbines, whereas in the case of steam type gas turbines this side gas stream is undesirable. In gas turbines of the combustion type, it is necessary, due to the action of high working temperatures, to cool and clean the circular separation cavities. Thus, in gas turbines of the combustion type, evacuation of the secondary gas stream through the annular separating chamber ( cavity and its introduction back into the main gas stream) is not necessary. For this reason, it is desirable to reduce the size of the side gas stream in steam-type gas turbines.
- 4 vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu na co možná největší míru tak, aby bylo zajištěno v podstatě nulové unikání plynu.4 extending from the annular separating cavity into the main gas stream as much as possible so as to ensure substantially zero gas leakage.
Podobně je ze stávajícího stavu techniky, ve spojení s plynovými turbínami parního typu za účelem redukce velikosti vedlejšího proudu plynu vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu, jako takové, známé i použití vedlejších obtokových kanálů páry a kartáčového těsnění. Vedlejší obtokové kanály páry jsou uspořádané turbinových tak, že se rozkládají skrze patní hlavy lopatek stupně rotoru a jsou otevřené do přilehlých kruhových oddělovacích dutin, a slouží k redukci velikosti vedlejšího proudu plynu vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu. Nicméně, ve spojení s těmito vedlejšími obtokovými kanály páry se vyskytuje problém, který, vzhledem k tomu, že je nezbytně nutné optimalizovat rozměrovou velikost každého vedlejšího obtokového kanálu páry tak, aby každý takový obtokový kanál páry plnil svůj úkol s požadovanou efektivitou, spočívá ve velké obtížnosti a náročnosti takovou optimalizaci rozměrové velikosti každého vedlejšího obtokového kanálu páry zajistit. Kartáčová těsnění jsou umístěná v mezistupňových těsnicích · skupinách, uspořádaných mezi jednotlivými pracovními stupni rotoru, v blízkosti labyrintových těsněni. Také ve spojení s kartáčovými těsněními se vyskytuje problém, jehož podstata spočívá v tom, že tato těsnění nejsou účinná z hlediska eliminace velikosti vedlejšího proudu plynu vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu.Similarly, the use of steam bypass ducts and brush seals is known in the prior art, in conjunction with steam-type gas turbines to reduce the size of the bypass gas exiting the annular separation cavity into the main gas stream. The by-pass steam passageways are arranged turbine such that they extend through the rotor heads of the rotor blades and are open to adjacent circular separating cavities, and serve to reduce the size of the bypass gas exiting the circular separating cavity into the main gas stream. However, there is a problem in conjunction with these by-pass steam channels, since it is essential to optimize the size of each by-pass steam channel so that each such by-pass steam channel performs its task with the desired efficiency. the difficulty and difficulty of providing such an optimization of the size of each bypass steam channel. The brush seals are located in intermediate stage sealing groups arranged between the individual stages of the rotor, close to the labyrinth seals. Also in conjunction with brush seals, there is a problem that these seals are not effective in eliminating the magnitude of the bypass gas exiting the annular separating cavity into the main gas stream.
V důsledku uvedených skutečností byla ·. tvůrci předloženého vynálezu navrženo a vyvinuto uspořádání ···· ·· ·» • · · · • · ·As a result, the following was:. The inventors of the present invention have designed and developed an arrangement.
příslušných součástí plynové turbíny, jehož účelem je redukce velikosti vedlejšího, proudu plynu vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu, a které poskytuje mnohem efektivnější vyřešení problému týkajícího se unikání plynu v plynových turbínách parního typu, aniž by toto řešení představovalo vnášení jakýchkoliv nových nežádoucích problémů namísto odstraněných.corresponding gas turbine components designed to reduce the size of the bypass stream of gas exiting the circular separation cavity into the main gas stream and provide a much more efficient solution to the problem of gas leakage in steam-type gas turbines without introducing any new undesirable problems instead of eliminated.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
V souladu s předloženým vynálezem se poskytuje dílčí sestava plynové turbíny parního typu a způsob zvýšení výkonu plynové turíny, které jsou navržené tak, aby splňovaly shora zmiňovaný požadavek. Dílčí sestava a způsob, navrhované podle předloženého vynálezu, zvyšující výkon plynové turbíny parního typu představují, ve srovnání s opatřeními známými za stávajícího stavu techniky, z hlediska vyřešení problému týkajícího se netěsnosti plynových turbín parního typu mnohem účinnější řešení, kteréžto řešení kromě toho redukuje požadavek optimalizace rozměrové velikosti vedlejších obtokových kanálů páry. Dílčí sestava a způsob zvyšování výkonu plynové turbíny parního typu poskytují specifické uspořádání jednotlivých součástí za účelem redukce objemu vedlejšího proudu plynu vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny do hlavního proudu plynu v plynové turbíně parního typu.In accordance with the present invention, there is provided a steam-type gas turbine subassembly and method for increasing the power of a gas turbine that is designed to meet the above requirement. The subassembly and method proposed in accordance with the present invention, increasing the performance of a steam-type gas turbine, is a much more effective solution to solve the problem of steam-type gas turbine leakage compared to prior art measures, which in addition reduces the optimization requirement. dimensional sizes of the bypass steam channels. The subassembly and method for increasing the power of a steam-type gas turbine provide a specific arrangement of the components to reduce the volume of the by-stream of gas exiting the annular separation cavity into the main gas stream in the steam-type gas turbine.
Podle prvního provedení předloženého vynálezu zahrnuje navrhovaná dílčí sestava plynové turbíny parního typu:According to a first embodiment of the present invention, the proposed steam turbine gas turbine subassembly comprises:
stator vykazující podélně se rozkládající osu;a stator having a longitudinally extending axis;
rotor, uspořádaný koaxiálně s a přiléhající, v radiálním odsazení, k uvedenému statoru, kterýžto rotor zahrnuje alespoň dva stupně, vzájemně propojené a vůči sobě navzájem umístěné, v uvedeném pořadí, na přední a na zadní straně ve směru průchodu proudu, přičemž každý z uvedených stupňů vykazuje množství ve věncovém uspořádání upravených patních hlav a lopatek, připevněných k uvedeným patním hlavám tak, . že se hlavní proud plynu pohybuje po dráze nacházející se radiálně ve vzdálenosti od a kopírující směr uvedené podélně se rozkládající osy statoru a rotoru, a v jediném směru mezi lopatkami navzájem sousedících, předního a zadního, stupňů rotoru, a přičemž uvedený stator a uvedené, přední a zadní, stupně rotoru společně, jako celek, mezi sebou definují alespoň jednu kruhovou oddělovací dutinu vykazující navzájem protilehlé, vstupní a výstupní, konce, které jsou otevřené do hlavního proudu plynu uvedených, předního a zadního, stupňů rotoru tak, že alespoň jeden vedlejší proud plynu se pohybuje po další dráze procházející skrze uvedenou kruhovou oddělovací dutinu, vymezenou mezi předním a zadním stupněm rotoru, od vstupního konce této kruhové oddělovací dutiny k jejímu výstupnímu konci a odtud do hlavního proudu plynu; · alespoň jedno věncové kartáčové těsnění a alespoň jedno věncové labyrintové těsnění, uspořádané mezi statorem a rotorem a napříč přes dráhu vedlejšího proudu plynu tak, že alespoň jedno z uvedených těsnění blokuje alespoň část vedlejšího proudu plynu;a rotor arranged coaxially adjacent, in a radial offset, to said stator, the rotor comprising at least two stages interconnected and positioned relative to one another, respectively, on the front and rear sides in the direction of current flow, each of said stages it has a plurality of crown-shaped heel heads and vanes attached to said heel heads such that. wherein the main gas stream moves along a path radially spaced from and following the direction of said longitudinally extending axis of the stator and rotor, and in a single direction between the blades of adjacent, forward and rear rotor stages, and wherein said stator and said forward and the rear rotor stages together, as a whole, define at least one circular separating cavity therebetween having opposing, inlet and outlet ends that are open to the main gas stream of said forward and rear rotor stages such that at least one secondary flow the gas moves along a further path passing through said annular separating cavity defined between the forward and rearward stages of the rotor, from an inlet end of said annular separating cavity to its outlet end and from there to the main gas stream; At least one ring brush seal and at least one ring labyrinth seal arranged between the stator and the rotor and across the secondary gas path so that at least one of said seals blocks at least a portion of the secondary gas stream;
první deflektor pro odklánění proudu plynu, vytvořený prostřednictvím okrajové hrany statoru přilehlé k patní hlavě lopatky zadního z uvedených stupňů rotoru; a • · ' 0 0 0 0a first deflector for deflecting the gas flow formed by the edge of the stator adjacent the foot of the blade of the rear of said rotor stages; and • 0 0 0 0
- 7 druhý deflektor pro odklánění proudu plynu, vytvořený prostřednictvím okrajové hrany patní hlavy lopatky zadního z uvedených stupňů rotoru tak, že první deflektor pro odklánění proudu plynu je umístěný nad a ve vzdálenosti od druhého deflektoru pro odklánění proudu plynu, přičemž se vystupující z kruhové oddělovací prvním a druhým deflektorem pro odklánění proudu plynu, do hlavního proudu plynu natáčí směrem k zadnímu z uvedených stupňů rotoru a do hlavního proudu plynu v tečné relaci vzhledem k tomuto hlavnímu proudu plynu a k patní hlavě zadního z uvedených stupňů vedlejší proud plynu, dutiny, vymezené mezi rotoru,7 a second deflector for deflecting the gas stream formed by the peripheral edge of the heel of the blades of the rear of said rotor stages such that the first deflector for deflecting the gas stream is located above and at a distance from the second deflector for deflecting the gas stream; a first and a second deflector for diverting the gas stream, into the main gas stream rotating towards the rear of said rotor stages and into the main gas stream in tangential relation to said main gas flow and to the foot of the rear of said stages rotor,
Dílčí sestava plynové turbíny dále zahrnuje alespoň patní hlavu zadního z uvedených stupňů rotoru vymezující skrze ní procházející vedlejší obtokový ,kanál páry, který je otevřený do kruhové oddělovací dutiny a vykazuje rozměrovou velikost přizpůsobenou k odklánění alespoň části vedlejšího proudu plynu od jejího vstupu do hlavního proudu plynu. Věncové kartáčové těsnění vykazuje připevňovací konec a volný konec. Připevňovací konec kartáčového těsnění je uložený v a připevněný ke statoru, zatímco jeho volný konec vystupuje do kruhové oddělovací dutiny .směrem k rotoru. Věncové labyrintové těsnění je vzhledem ke statoru a rotoru uspořádané koaxiálně, a je vytvořené na alespoň jednom ze statoru a rotoru, přičemž toto labyrintové těsnění slouží k blokování alespoň části vedlejšího proudu plynu.The gas turbine subassembly further comprises at least a foot of the rear of said rotor stages defining a bypass steam passage extending therethrough, which is open to a circular separation cavity and has a dimensional size adapted to divert at least a portion of the bypass gas from its inlet to the main gas stream. . The ring seal has a fastening end and a free end. The fastening end of the brush seal is housed in and attached to the stator, while its free end extends into a circular separation cavity toward the rotor. The ring-shaped labyrinth seal is coaxial to the stator and rotor, and is formed on at least one of the stator and rotor, the labyrinth seal serving to block at least a portion of the secondary gas stream.
Podle druhého provedení předloženého vynálezu zahrnuje navrhovaný způsob zvyšování výkonu plynové turbíny následující kroky:According to a second embodiment of the present invention, the proposed method of increasing the performance of a gas turbine comprises the following steps:
opatření shora zmiňovaného statoru a shora zmiňovaného *·· ·· Μ ► · · 4providing the above-mentioned stator and the above-mentioned stator * ·· ·· Μ ► · · 4
opatření alespoň jednoho věncového kartáčového těsnění nebo alespoň jednoho věncového labyrintového těsnění, uspořádaných mezi statorem a rotorem; a opatření shora zmiňovaných, prvního deflektorů pro odklánění proudu plynu.providing at least one ring brush seal or at least one ring labyrinth seal arranged between the stator and the rotor; and providing the aforesaid first deflectors to divert the gas stream.
a druhého,and the other,
Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím podrobného popisu příkladů jeho konkrétních provedení ve spojení s připojenou výkresovou dokumentací, ve které představuje:The present invention will be explained in more detail by way of a detailed description of examples of specific embodiments thereof in connection with the accompanying drawings, in which:
obr. 1 schématicky znázorněný pohled na dílčí sestavu plynové turbíny parního typu podle stávajícího stavu techniky;FIG. 1 is a schematic view of a prior art gas turbine subassembly;
obr. 2 schématicky znázorněný deflektor pro odklánění na patní hlavě lopatky typu podle obr. 1, vedlejšího proudu plynu, oddělovací dutiny, do detailní pohled na proudu plynu, upravený plynové turbíny parního plodící příčný vstup vystupujícího z kruhové hlavního proudu plynu *«FIG. 2 shows a schematic deflector for deflection at the heel of the blade of the type of FIG. 1, a side gas stream, a separating cavity, into a detailed view of the gas stream, a modified steam turbine spawning a transverse inlet extending from a circular main gas stream.
-9-.-9-.
«4 «· * i v · • · · • · · • » · ·* ···· turbíny;"4" · in the turbines;
schématicky znázorněný pohled na plynové turbíny parního typu výkonu plynové turbíny podle vynálezu;a schematic view of gas turbines of the steam type power of a gas turbine according to the invention;
dílčí sestavu pro zvyšování předloženého obr. 4 schématicky znázorněný, detailní pohled na deflektor pro odklánění proudu plynu, upravený na patní hlavě lopatky plynové turbíny parního typu podle obr. 3, zajišťující docílení tečného vstupu vedlejšího proudu plynu, vystupujícího z kruhové oddělovací dutiny, do hlavního proudu plynu turbíny’.FIG. 4 is a schematic, detailed view of the deflector for deflecting the gas stream provided on the foot of the vane type gas turbine of FIG. 3 to provide tangential inlet of the bypass gas flowing from the circular separation cavity into the main turbine gas stream.
Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dále bude ve větších detailech, s odvoláním na znázornění v připojených výkresech a především na obr. 3, popsaná dílčí sestava plynové. turbíny parního typu podle předloženého vynálezu, která je v uvedených výkresech obecně označená vztahovou značkou 22, pro zvýšení výkonu turbíny. Uvedená dílčí sestava 22 zahrnuje stator 24, rotor 26, alespoň jedno věncové kartáčové těsnění 28, a dále, první a druhý, deflektory 30, 32 pro odklánění proudu plynu.Next, a gas subassembly will be described in greater detail with reference to the drawing in the accompanying drawings, and in particular to Figure 3. a steam-type turbine according to the present invention, generally designated 22 in the drawings, to increase turbine performance. Said subassembly 22 comprises a stator 24, a rotor 26, at least one ring brush seal 28, and further, first and second deflectors 30, 32 for deflecting the gas stream.
Stator 24 vykazuje obecně v podélném směru se rozkládající osu 34. Rotor 26 je uspořádaný koaxiálně s a přiléhá, v radiálním odsazení , k uvedenému statoru 24. Uvedený rotor 26 zahrnuje alespoň dva stupně 36, 38, které jsou vzájemně propojené a vůči sobě navzájem umístěné, v uvedeném pořadí, na přední a zadní straně ve směruThe stator 24 has a generally longitudinally extending axis 34. The rotor 26 is arranged coaxially and abuts, in a radial offset, to said stator 24. The rotor 26 comprises at least two stages 36, 38 which are interconnected and positioned relative to one another, respectively, on the front and back in the direction
- 10 průchodu proudu, ve směru podélné osy 34. Každý z těchto stupňů 36, 38 rotoru 26 je opatřený množstvím patních hlav 40 a k těmto patním hlavám 40 připevněných lopatek 42, upravených ve věncovém uspořádání. Hlavní proud 44 .plynu se pohybuje po dráze nacházející se radiálně ve vzdálenosti od a kopírující směr podélně se rozkládající osy 34 statoru 24 a rotoru 26 a v jednom směru mezi lopatkami 42 sousedících, předního a zadního, stupňů 36, 38 rotoru 26. Hlavní proud 44 plynu je pod tlakem a způsobuje otáčení lopatek 42 jednotlivých stupňů 36, 38 rotoru 26 kolem podélné osy 34.Each of these stages 36, 38 of the rotor 26 is provided with a plurality of foot heads 40 and blades 42 attached thereto in a crown configuration. The main gas stream 44 moves along a path radially spaced from and following the direction of the longitudinally extending axis 34 of the stator 24 and the rotor 26 and in one direction between the blades 42 of the adjacent, front and rear stages 36, 38 of the rotor 26. 44 of the gas is pressurized and causes the blades 42 of the individual stages 36, 38 of the rotor 26 to rotate about the longitudinal axis 34.
Stator 24 a uvedené, přední a zadní, stupně 36, 38 rotoru 26 společně, jako celek, mezi sebou definují alespoň jednu kruhovou oddělovací dutinu 46 vykazující navzájem protilehlé, vstupní a výstupní, konce 46a, 46b, které' jsou otevřené do hlavního proudu 44 plynu. Vedlejší proud 48 plynu se pohybuje po další dráze, oddělené od dráhy hlavního proudu 44 plynu a procházející skrze kruhovou oddělovací dutinu 46, přičemž vystupuje z hlavního proudu 44 plynu na vstupním konci 46a kruhové oddělovací dutiny 46 přilehlém k přednímu stupni 36 rotoru 26 a vrací se zpátky do hlavního proudu 44 plynu na. výstupním konci 46b kruhové oddělovací dutiny 46 přilehlém k zadnímu stupni 38 rotoru 26.The stator 24 and said front and rear stages 36, 38 of the rotor 26 together as a whole define at least one annular separating cavity 46 having opposing, inlet and outlet ends 46a, 46b that are open to the mainstream 44 gas. The secondary gas stream 48 moves along a further path separated from the main gas path 44 and passing through the annular separating cavity 46, exiting the main gas stream 44 at the inlet end 46a of the annular separating cavity 46 adjacent the forward stage 36 of the rotor 26 and returning back to main gas stream 44 at. the outlet end 46b of the circular separating cavity 46 adjacent the rear stage 38 of the rotor 26.
Mezi statorem 24 a rotorem 26 je nainstalovaná mezistupňová těsnicí skupina 50, která se rozkládá napříč přes kruhovou oddělovací dutinu 46 a. dráhu vedlejšího proudu 48 plynu mezi předním a zadním stupněm 36, 38 rotoru 26. Jak může být ze shora zmiňovaného obrázku seznatelné, zahrnuje mezistupňová těsnicí skupina 50 věncové kartáčové těsnění 28 dílčí sestavy 28, které je uspořádané mezi statorem 24 a rotorem 26 a napříč, přes dráhu vedlejšího proudu' 48 plynu, nicméně uspořádaní takového kartáčového • 9An intermediate stage seal group 50 is installed between the stator 24 and the rotor 26, which extends transversely across the annular separating cavity 46 and the path of the secondary gas stream 48 between the front and rear stages 36, 38 of the rotor 26. As can be seen from the above figure an intermediate stage seal group 50 a ring brush seal 28 of the subassembly 28 that is disposed between the stator 24 and the rotor 26 and across, across the side gas path 48, however, such brush arrangement 9
- 11 těsnění není závazné. Uvedené kartáčové těsnění 28 vykazuje připevňovací konec 28a a volný konec 28b. Připevňovací konec 28a kartáčového těsnění 28 je uložený ve a připevněný ke statoru 24, zatímco volný konec 28b tohoto kartáčového těsnění 28 se vystupuje do kruhové oddělovací dutiny 46 směrem k rotoru 26. Kartáčové těsnění 28 vykazuje množství štětinových svazků 52. Tyto štětinové svazky 52 vymezují volný konec 28b kartáčového těsnění 28 a vystupují do kruhové oddělovací dutiny 46 směrem k rotoru 26 tak, že blokují,· během jeho procházení přes takto uspořádanou mezistupňovou těsnicí skupinu 50, průtok alespoň části vedlejšího proudu 48 plynu skrze uvedenou kruhovou oddělovací dutinu 46.- 11 seals are not binding. Said brush seal 28 has a fastening end 28a and a free end 28b. The fastening end 28a of the brush seal 28 is housed in and attached to the stator 24, while the free end 28b of the brush seal 28 extends into the circular separation cavity 46 toward the rotor 26. The brush seal 28 has a plurality of bristle bundles 52. the end 28b of the brush seal 28 and exit into the annular separating cavity 46 towards the rotor 26 so as to block, while passing through the intermediate stage sealing group 50 thus arranged, the flow of at least a portion of the secondary gas stream 48 through said annular separating cavity 46.
S odvoláním na obr. 3 a 4 připojených výkresů může být seznatelné, že první deflektor 30 pro odklánění proudu plynu tvoří okrajová hrana 24a statoru 24, nacházející se proti k ní přilehlé patní hlavě 40 zadního stupně 38 rotoru 26. Naproti tomu, druhý deflektor 32 pro odklánění proudu plynu tvoří okrajová hrana 40a patní hlavy 40 zadního stupně 38 rotoru 26, nacházející se proti a napříč vzhledem k okrajové hraně 24a statoru 24 a uspořádaná tak, že první deflektor 30 pro odklánění proudu plynu je umístěný nad a ve vzdálenosti od druhého deflektoru 32 pro odklánění proudu plynu, přičemž tento druhý deflektor 32 pro odklánění proudu plynu je vzhledem ke směru podélné osy 34 mírně zešikmený tak, že se vedlejší proud 48 plynu, vystupující z kruhové oddělovací dutiny 46 do hlavního proudu 44 plynu, mezi prvním a druhým deflektorem 30, 32 pro odklánění proudu plynu natáčí směrem k zadnímu stupni 38 rotoru 26 a do hlavního proudu 44 plynu tak, že je v tečné relaci vzhledem k hlavnímu proudu 44 plynu a patní hlavě 40 zadního stupně 38 rotoru 26. Přesněji řečeno, uvedené, první a druhý, deflektory 30, 32 pro ·Referring to Figs. 3 and 4, it may be seen that the first deflector 30 for deflecting the gas stream forms the edge edge 24a of the stator 24 opposite the foot head 40 of the rear stage 38 of the rotor 26. for deflecting the gas stream, an edge 40a of the foot head 40 of the rear stage 38 of the rotor 26 is opposed and transverse to the edge edge 24a of the stator 24 and arranged such that the first deflector 30 for deflecting the gas stream is located above and at a distance from the second deflector 32 for deflecting the gas stream, wherein the second deflector 32 for deflecting the gas stream is slightly inclined relative to the direction of the longitudinal axis 34 such that the secondary gas stream 48 exiting the annular cavity 46 into the main gas stream 44 between the first and second deflectors 30, 32 to divert the gas stream toward the rear stage 38 the rotor 26 and into the main gas stream 44 such that it is in tangential relation to the main gas stream 44 and the foot head 40 of the rear stage 38 of the rotor 26. More precisely, said first and second deflectors 30, 32 for
- 12 odklánění proudu plynu jsou v radiálním směru posunuté a vůči sobě navzájem odsazené tak, že druhý deflektor 32 pro odklánění proudu plynu je uspořádaný, ve směru proti průchodu proudu, ve vzdálenosti od prvního deflektoru 30 pro odklánění proudu plynu a umístěný blíže k podélné ose 34 než první deflektor 30. Tečná relace mezi vedlejším proudem 48 plynu a hlavním proudem 44, zajištěná prostřednictvím popsaného uspořádání, umožňuje, ve srovnání s příčnou relací, tj . se stavem, ve kterém vedlejší proud 48 plynu vstupuje do hlavního proudu 44 plynu kolmo, docilovat vstup vedlejšího proudu 48 plynu do hlavního proudu 44 plynu s redukovaným rozsahem přerušování hlavního proudu 44 plynu. Tento redukovaný rozsah přerušování hlavního, proudu 44 plynu ve svém důsledku zajišťuje zvýšení výkonu a účinnosti plynové turbíny.The 12 diversions of the gas stream are displaced in a radial direction and offset from each other such that the second diversion deflector 32 is arranged, upstream of the first deflector 30, and located closer to the longitudinal axis. 34 than the first deflector 30. The tangential relation between the secondary gas stream 48 and the main stream 44, provided by the described arrangement, enables, compared to the transverse relation, i.e., the transverse relation. with the state in which the secondary gas stream 48 enters the main gas stream 44 perpendicularly, to achieve the entry of the secondary gas stream 48 into the main gas stream 44 with a reduced interruption range of the main gas stream 44. This reduced interruption range of the main gas stream 44 results in increased gas turbine power and efficiency.
S odvoláním na obr. 3 může’ být seznatelné, že dílčí sestava 10 dále. zahrnuje alespoň jednu patní hlavu 40 zadního stupně 38 rotoru 26 vymezující skrze ní procházející vedlejší obtokový kanál 54 páry. Tento vedlejší obtokový kanál 54 páry je otevřený do kruhové oddělovací dutiny 46 a slouží k odklánění alespoň části vedlejšího proudu 48 plynu od jejího vstupu do hlavního proudu 44 plynu. Rozměrová velikost tohoto vedlejšího obtokového kanálu 54 je přizpůsobená k uvedenému odklánění části vedlejšího •proudu 48 plynu od jejího vstupu do hlavního proudu 44 plynu. Vedlejší obtokový kanál 54 páry může být opatřený v patní hlavě 40 každého ze stupňů 36, 38 rotoru 26. Každý takový vedlejší obtokový kanál ' 54 vykazuje navzájem protilehlé, vstupní a výstupní, konce 54a, 54b, které jsou otevřené do přilehlých kruhových oddělovacích dutin 46. Část vedlejšího proudu 48 plynu může procházet z jedné kruhové oddělovací dutiny 46 do další, sousedící kruhové oddělovací dutiny 46 skrze příslušné vedlejší obtokové kanály 54 páry, což ve svém důsledku zabraňuje procházení této části vedlejšího proudu do hlavního proudu 44 plynu a takto dále redukuje rozsah přerušování hlavního proudu 44 plynu.Referring to Fig. 3, it may be seen that subassembly 10 is further. it comprises at least one foot head 40 of the rear stage 38 of the rotor 26 defining a secondary bypass passage 54 passing therethrough. This by-pass steam by-pass channel 54 is open to the annular separating cavity 46 and serves to divert at least a portion of the by-pass gas 48 from its inlet to the main gas stream 44. The size of this bypass passage 54 is adapted to divert a portion of the bypass gas 48 from its inlet to the main gas stream 44. A secondary steam bypass channel 54 may be provided in the foot head 40 of each of the stages 36, 38 of the rotor 26. Each such by-pass channel 54 has opposing, inlet and outlet ends 54a, 54b that are open to adjacent circular separating cavities 46 A portion of the by-pass gas 48 may pass from one annular separating cavity 46 to another adjacent annular separating cavity 46 through respective by-pass steam by-pass channels 54, thereby preventing this portion of the by-pass from passing into the main gas stream 44 thereby further reducing the range. interrupting the main gas stream 44.
Jak může být z uvedeného obrázku dále seznatelné, mezistupňová těsnicí, skupina 50 dílčí sestavy 22 zahrnuje také alespoň jedno věncové labyrintové těsnění 56, kteréžto věncové labyrintové těsnění 56 je vzhledem ke statoru 24 a rotoru 26 uspořádané koaxiálně. Labyrintové těsnění 56 je upravené na alespoň jednom ze statoru 24 a rotoru 26, a vystupuje do kruhové oddělovací dutiny 46, vymezené mezi statorem 24 a rotorem 26. Labyrintové těsnění 56 slouží k blokování průtoku alespoň části vedlejšího proudu 48 plynu. 'As can further be seen from the figure, the intermediate stage seal assembly 50 of subassembly 22 also includes at least one ring labyrinth seal 56, which ring labyrinth seal 56 is coaxially arranged with respect to stator 24 and rotor 26. The labyrinth seal 56 is provided on at least one of the stator 24 and the rotor 26, and extends into the annular separation cavity 46 defined between the stator 24 and the rotor 26. The labyrinth seal 56 serves to block the flow of at least a portion of the secondary gas stream 48. '
Vzhledem ke shora uvedenému se předpokládá, že předložený vynález a jeho výhody jsou dostatečně objasněné, v důsledku čehož musí být současně zřejmé, že je možné vytvořit jeho různé další obměny a modifikace, aniž by došlo k odchýlení se z podstaty a nárokovaného rozsahu tohoto vynálezu a nebo krácení jeho veškerých výhod, s tím, že shora popsané uspořádání představuje pouze jeho přednostní, respektive příkladné provedení.In view of the foregoing, it is believed that the present invention and its advantages are sufficiently clarified, so that it must be understood at the same time that various other variations and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention and or to reduce its full advantages, provided that the above-described arrangement is merely a preferred or exemplary embodiment thereof.
Zastupuj e:Represented by:
- tféZ'- tféZ '
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US66546500A | 2000-09-20 | 2000-09-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20021732A3 true CZ20021732A3 (en) | 2002-10-16 |
Family
ID=24670210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20021732A CZ20021732A3 (en) | 2000-09-20 | 2001-08-17 | Steam-type gas turbine subassembly and method for enhancing turbine performance |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004510089A (en) |
| KR (1) | KR20020045618A (en) |
| CN (1) | CN1392917A (en) |
| AU (1) | AU2001285074A1 (en) |
| CZ (1) | CZ20021732A3 (en) |
| DE (1) | DE10194332T1 (en) |
| RU (1) | RU2002113105A (en) |
| WO (1) | WO2002025066A1 (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6779972B2 (en) * | 2002-10-31 | 2004-08-24 | General Electric Company | Flowpath sealing and streamlining configuration for a turbine |
| US7549834B2 (en) * | 2006-06-19 | 2009-06-23 | General Electric Company | Actuation pressure control for adjustable seals in turbomachinery |
| DE102008011746A1 (en) | 2008-02-28 | 2009-09-03 | Mtu Aero Engines Gmbh | Device and method for diverting a leakage current |
| AU2009296200B2 (en) * | 2008-09-29 | 2014-07-31 | Andrew L. Bender | High efficiency turbine |
| JP5591042B2 (en) | 2010-09-17 | 2014-09-17 | 三菱重工業株式会社 | Turbine |
| JP5951534B2 (en) * | 2013-03-13 | 2016-07-13 | 株式会社東芝 | Steam turbine |
| CN103541776B (en) * | 2013-10-15 | 2015-12-30 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | Axial seal structure between a kind of gas turbine wheel disk |
| CN104329125B (en) * | 2014-09-04 | 2016-08-31 | 中国南方航空工业(集团)有限公司 | Gas turbine |
| FR3029960B1 (en) * | 2014-12-11 | 2021-06-04 | Snecma | BLADDER WHEEL WITH RADIAL SEAL FOR A TURBOMACHINE TURBINE |
| FR3029961B1 (en) * | 2014-12-11 | 2021-06-11 | Snecma | BLADDER WHEEL WITH SPOILERS FOR A TURBOMACHINE TURBINE |
| CN104632413B (en) * | 2015-01-30 | 2018-05-01 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | A kind of gas turbine combustion cylinder pressure turns static seal structure |
| JP6638938B2 (en) | 2016-03-25 | 2020-02-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Rotating machinery |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3291447A (en) * | 1965-02-15 | 1966-12-13 | Gen Electric | Steam turbine rotor cooling |
| US5749584A (en) * | 1992-11-19 | 1998-05-12 | General Electric Company | Combined brush seal and labyrinth seal segment for rotary machines |
| US5613829A (en) | 1996-05-03 | 1997-03-25 | General Electric Company | Gas turbine subassembly having a brush seal |
| US5980204A (en) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | General Electric Co. | Method of establishing hook diameters on diaphragm packing ring dovetails |
-
2001
- 2001-08-17 JP JP2002529645A patent/JP2004510089A/en not_active Withdrawn
- 2001-08-17 RU RU2002113105/06A patent/RU2002113105A/en not_active Application Discontinuation
- 2001-08-17 KR KR1020027006341A patent/KR20020045618A/en not_active Application Discontinuation
- 2001-08-17 CZ CZ20021732A patent/CZ20021732A3/en unknown
- 2001-08-17 AU AU2001285074A patent/AU2001285074A1/en not_active Abandoned
- 2001-08-17 DE DE10194332T patent/DE10194332T1/en not_active Withdrawn
- 2001-08-17 CN CN01802784A patent/CN1392917A/en active Pending
- 2001-08-17 WO PCT/US2001/025915 patent/WO2002025066A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1392917A (en) | 2003-01-22 |
| JP2004510089A (en) | 2004-04-02 |
| AU2001285074A1 (en) | 2002-04-02 |
| WO2002025066A1 (en) | 2002-03-28 |
| KR20020045618A (en) | 2002-06-19 |
| RU2002113105A (en) | 2003-11-27 |
| DE10194332T1 (en) | 2003-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1764484B1 (en) | Turbine cooling air sealing with associated turbine engine and method for reengineering a gas turbine engine | |
| US5464322A (en) | Cooling circuit for turbine stator vane trailing edge | |
| JP3811502B2 (en) | Gas turbine blades with cooling platform | |
| CA2528668C (en) | Rotor assembly with cooling air deflectors and method | |
| EP1074695B1 (en) | Method for cooling of a turbine vane | |
| JP4958736B2 (en) | Double interstage cooling engine | |
| CN106968724B (en) | Compressor stage, compressor assembly and end wall treatment device for a gas turbine engine | |
| EP0801208B1 (en) | Cooled rotor assembly for a turbine engine | |
| CA2491619C (en) | Bifurcated outlet guide vanes | |
| US5193975A (en) | Cooled gas turbine engine aerofoil | |
| US9238970B2 (en) | Blade outer air seal assembly leading edge core configuration | |
| EP1526251A1 (en) | Turbine nozzle cooling configuration | |
| EP1921292A2 (en) | Compound tubine cooled engine | |
| US8573925B2 (en) | Cooled component for a gas turbine engine | |
| JP2003065299A (en) | Compressor assembly of gas turbine engine | |
| GB1600721A (en) | Turbine shroud support | |
| US20190284946A1 (en) | Inter-stage cavity purge ducts | |
| US20060275107A1 (en) | Combined blade attachment and disk lug fluid seal | |
| CZ20021732A3 (en) | Steam-type gas turbine subassembly and method for enhancing turbine performance | |
| GB1601422A (en) | Tip cooling for turbomachinery blades | |
| US20090293495A1 (en) | Turbine airfoil with metered cooling cavity | |
| EP1052373A2 (en) | Pressure compensated turbine nozzle | |
| EP1225304A2 (en) | Nozzle fillet backside cooling | |
| US4302148A (en) | Gas turbine engine having a cooled turbine | |
| CN215633160U (en) | Turbine cooling seal air supply structure and aircraft engine |