DE102005021446B3 - Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid - Google Patents

Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid Download PDF

Info

Publication number
DE102005021446B3
DE102005021446B3 DE102005021446A DE102005021446A DE102005021446B3 DE 102005021446 B3 DE102005021446 B3 DE 102005021446B3 DE 102005021446 A DE102005021446 A DE 102005021446A DE 102005021446 A DE102005021446 A DE 102005021446A DE 102005021446 B3 DE102005021446 B3 DE 102005021446B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas turbine
grid
vane grille
guide vane
turbine according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102005021446A
Other languages
German (de)
Inventor
Uwe Prof. Gampe
Manfred Dipl.-Ing. Freimark
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Dresden
Original Assignee
Technische Universitaet Dresden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Dresden filed Critical Technische Universitaet Dresden
Priority to DE102005021446A priority Critical patent/DE102005021446B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102005021446B3 publication Critical patent/DE102005021446B3/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/50—Other types of ball or roller bearings
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • F01D25/162—Bearing supports
    • F01D25/164—Flexible supports; Vibration damping means associated with the bearing
    • 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
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/03—Annular blade-carrying members having blades on the inner periphery of the annulus and extending inwardly radially, i.e. inverted rotors
    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages
    • F02C3/067—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages having counter-rotating rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/321—Application in turbines in gas turbines for a special turbine stage
    • F05D2220/3212—Application in turbines in gas turbines for a special turbine stage the first stage of a turbine
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/40—Transmission of power
    • F05D2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05D2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/90—Braking
    • F05D2260/902—Braking using frictional mechanical forces
    • 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
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • 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
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/611—Coating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines

Landscapes

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

Abstract

The turbine has a guide vane grid (1) arranged between a combustion chamber and a moving blade grid, and equipped with guide vanes. The grid (1) is rotatably supported around a rotational axis of a gas turbine. A brake is provided for reducing the number of revolutions of the grid (1) lesser than 10 revolution per minute and engaged at the grid (1). The grid (1) is rotated by using hotgas flow, from the chamber, impinging on the vanes.

Description

Die Erfindung betrifft Gasturbinen, wie sie im stationären aber ggf. auch im mobilen Einsatz betrieben werden können.The The invention relates to gas turbines, as in stationary but possibly also be operated in mobile use.

Bei allen Gasturbinen entstehen mehr oder weniger ausgeprägte Inhomogenitäten im Niveau der Heißgastemperatur über dem Umfang am Brennkammeraustritt, die auch am Austritt aus der Turbine noch festgestellt werden. Sie sind besonders ausgeprägt bei Gasturbinen mit Einzelbrennkammern, betreffen aber auch Gasturbinen mit Ringbrennkammern.at All gas turbines generate more or less pronounced inhomogeneities in the level the hot gas temperature above that Extent at the combustion chamber exit, which also at the exit from the turbine still be determined. They are particularly pronounced in gas turbines with single combustion chambers, but also relate to gas turbines with annular combustion chambers.

Üblicherweise sind Leitschaufelgitter vor Laufschaufelgittern stationär angeordnet. Dabei sind die Leitschaufelgitter der Heißgasströmung aus Brennkammern ausgesetzt und in Folge der Temperaturdifferenzen über dem Umfang der Heißgasströmung treten an einzelnen Positionen an Leitschaufeln unterschiedliche Tem peraturen auf.Usually Leitschaufelgitter are arranged stationary before blade lattices. The guide vanes are exposed to the hot gas flow from combustion chambers and due to the temperature differences occur over the circumference of the hot gas flow different temperatures at individual positions on vanes on.

Auch mit üblicherweise eingesetzten Mitteln zur Kühlung von Leitschaufelgittern und Beschichtungen kann keine ausreichende Kompensation der unterschiedlichen Temperaturen an unterschiedlichen Positionen von Leitschaufelgittern erreicht werden.Also with usually used means for cooling of vane grids and coatings can not provide sufficient Compensation of the different temperatures at different Positions of vane grids are achieved.

Da das Heißgas, das aus Brennkammern austritt, Temperaturen von ca. 1000 °C und darüber hinaus aufweisen kann, sind die einzelnen Elemente von Leitschaufelgittern thermisch sehr hoch beansprucht, so dass sie eine entsprechend begrenzte Lebensdauer erreichen und dementsprechend nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht werden müssen.There the hot gas, which comes out of combustion chambers, temperatures of about 1000 ° C and beyond may be the individual elements of vane grids thermally highly stressed, so they have a correspondingly limited life reach and accordingly after a certain operating time need to be replaced.

So sind die Leitschaufeln aus hochtemperaturfesten Werkstoffen hergestellt, die dementsprechende Kosten verursachen.So the vanes are made of high temperature resistant materials, which cause corresponding costs.

Da auch der Austausch einzelner Leitschaufeln oder vollständiger Leitschaufelgitter aufwendig ist, müssen Stillstandszeiten in Kauf genommen werden, die die Verfügbarkeit einer Gasturbine negativ beeinflussen.There also the replacement of individual vanes or complete vane grille is expensive, must Downtime can be accepted, the availability negatively affect a gas turbine.

Bisher werden lediglich punktuelle Temperaturmessungen mit unterschiedlicher Messstellendichte über dem Umfang am Gasturbinenaustritt oder an den hinteren Gasturbinenstufen durchgeführt, mit denen nur näherungsweise die reale ungleichförmige Temperaturverteilung im Arbeitsfluid vor Turbineneintritt bestimmbar ist. Damit können thermische Ungleichbeanspruchungen insbesondere in den vorderen Laufschaufelgittern nur in begrenztem Maße erkannt, aber unter Betriebsbedingungen nicht beseitigt werden.So far are only punctual temperature measurements with different Measuring point density over the circumference at the gas turbine outlet or at the rear gas turbine stages carried out, with those only approximately the real uneven temperature distribution can be determined in the working fluid before turbine entry. This can be thermal Unequal stresses, especially in the front blade lattices only to a limited extent detected, but not eliminated under operating conditions.

Eine direkte Bestimmung der Heißgastemperaturen am Austritt von Brennkammern ist nur in sehr begrenztem Maß möglich. Damit können thermische Ungleichbeanspruchungen zwar erkannt, aber nicht beseitigt werden.A direct determination of the hot gas temperatures at the outlet of combustion chambers is possible only to a very limited extent. In order to can thermal unequal stresses recognized, but not eliminated become.

Die ungleichförmige Temperaturverteilung im Heißgas vor Turbineneintritt, die von Bauart, Betrieb und Zustand der Brennkammersektion und des zugehörigen Brennstoff-Verteilungssystems abhängig ist, kann nicht vermieden werden. Mit Anpassung der Schaufelkühlung und wärmedämmenden Schaufelbeschichtungen je nach Umfangsposition gelingt es nur zum Teil, die thermische Ungleichbeanspruchung der Leitschaufeln (1') im Bereich der Temperaturmaxima zu vermindern.The uneven temperature distribution in the hot gas before turbine entry, which depends on the type, operation and state of the combustion chamber section and the associated fuel distribution system, can not be avoided. With adjustment of the blade cooling and heat-insulating blade coatings depending on the circumferential position, it is only partially possible to reduce the thermal unequal stress on the guide blades (FIG. 1' ) in the range of temperature maxima.

Bereits eine geringfügige Erhöhung der Werkstofftemperatur führt zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer der Leitschaufelgitter und/oder ihrer Elemente.Already a minor one increase the material temperature leads to a significant shortening the lifetime of the vane grille and / or its elements.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die von der thermischen Beanspruchung abhängende Lebensdauer von Leitschaufelgittern und ihren Elementen durch Reduzierung des Einflusses lokaler Heißgastemperaturunterschiede zu vergleichmäßigen.It is therefore an object of the invention, by the thermal stress abhängende Life of vane grates and their elements by reduction the influence of local hot gas temperature differences to equalize.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Gasturbine, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.According to the invention this Task with a gas turbine having the features of claim 1, solved. Advantageous embodiments and developments of the invention can having the features indicated in the subordinate claims be achieved.

Die erfindungsgemäße Gasturbine ist dabei so ausgebildet, dass zwischen dem Brennkammeraustritt mindes tens einer Brennkammer und einem Laufschaufelgitter ein Leitschaufelgitter angeordnet ist, das mit Leitschaufeln bestückt ist, angeordnet und um die Rotationsachse der Gasturbine drehbar gelagert ist.The Gas turbine according to the invention is designed so that between the combustion chamber exit At least one combustion chamber and a blade grid a vane grille is arranged, which is equipped with vanes, arranged and order the axis of rotation of the gas turbine is rotatably mounted.

Die Rotation eines so drehbar angeordneten Leitschaufelgitters kann mittels der auf die einzelnen Leitschaufeln des Leitschaufelgitters auftreffenden Heißgasströmung aus der Brennkammer, also ohne einen zusätzlichen Antrieb erreicht werden.The Rotation of such a rotatably arranged Leitschaufelgitters can by means of the individual vanes of the vane grille impinging hot gas flow out the combustion chamber, so without an additional drive can be achieved.

Erfindungsgemäß soll dabei die jeweilige Drehzahl eines drehbar angeordneten Leitschaufelgitters auf maximal 10 Umdrehungen, bevorzugt auf eine, oder darunter liegende Drehzahl begrenzt werden.According to the invention is intended the respective speed of a rotatably arranged guide vane grille to a maximum of 10 revolutions, preferably to one or less Speed be limited.

Eine solche Drehzahl reicht ohne Weiteres aus, um eine Vergleichmäßigung der lokalen Temperaturverteilung an einem Leitschaufelgitter zu erreichen.Such a speed is readily sufficient to achieve homogenization of the local temperature distribution on a vane grille chen.

Eine Beeinträchtigung der Anströmung der Heißgasströmung, ausgehend von den Leitschaufeln eines auf diese Weise rotierenden Leitschaufelgitters auf ein in Strömungsrichtung nachfolgendes Laufschaufelgitter konnte nicht festgestellt werden.A impairment the flow the hot gas flow, starting from the vanes of a rotating vane grille in this way one in the flow direction Subsequent blade lattice could not be determined.

Die Lösung hebt sich dabei auch von an sich bekannten rotierenden Leitschaufelgittern, wie sie in Verdichtterstufen von Gasturbinen eingesetzt werden und in CH 418 733 beschrieben sind, deutlich ab, da sie zur Lösung eines anderen Problems benutzt werden und außerdem eine deutlich erhöhte Drehzahl, die bei 30 bis 40 der jeweiligen Verdichterdrehzahl liegen soll, aufweisen.The solution also distinguishes itself from known rotating vane grids, as they are used in compressor stages of gas turbines and in CH 418 733 are significantly different, as they are used to solve another problem and also have a significantly increased speed, which should be at 30 to 40 of the respective compressor speed.

Die erfindungsgemäß zu begrenzende Drehzahl eines ro tierenden Leitschaufelgitters kann mittels einer zusätzlichen Einrichtung, die am rotierenden Leitschaufelgitter angreift, erreicht werden.The to be limited according to the invention The speed of a rotating vane grille can be determined by means of a additional Means, which acts on the rotating vane grille reached become.

Dabei kann es sich bevorzugt um eine über ein Getriebe an das Leitschaufelgitter gekoppelte Bremse handeln.there it may preferably be one over one Transmission act on the vane grille coupled brake.

Das entsprechende Getriebe kann beispielsweise mit Schnecken- und/oder Kegelrädern ausgebildet sein.The appropriate gear can, for example, with screw and / or bevel gears be educated.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, mehr als eine solche Einrichtung zur Begrenzung der jeweiligen Drehzahl eines rotierenden Leitschaufelgitters vorzusehen.It but it is also possible more than one such device for limiting the respective speed to provide a rotating vane grille.

An einer Gasturbine sollte bevorzugt zumindest das Leitschaufelgitter der ersten Stufe einer Gasturbine, also das Leitschaufelgitter, das einer Brennkammer am Nächsten angeordnet ist, um die Rotationsachse der Gasturbine drehbar sein.At a gas turbine should preferably at least the vane grille the first stage of a gas turbine, ie the vane grille, the closest to a combustion chamber is arranged to be rotatable about the axis of rotation of the gas turbine.

Die Lagerung von drehbar ausgebildeten Leitschaufelgittern sollte bevorzugt mittels Wälzlagern, besonders bevorzugt mittels Rollenlagern realisiert sein. Dabei können Vorkehrungen getroffen werden, um Wärmeausdehnungen zu kompensieren und eine Blockierung der Drehbewegung zu vermeiden.The Storage of rotatable vane grids should be preferred by rolling bearings, be particularly preferably realized by means of roller bearings. there can Precautions are taken to compensate for thermal expansion and to avoid blocking the rotation.

Eine Lagerung eines rotierenden Leitschaufelgitters kann dabei innerhalb von zwei Halbringelementen, die die Lagerung in axialer Richtung beidseitig einschließen, angeordnet sein.A Storage of a rotating vane grille can be within of two half-ring elements, which support the storage in the axial direction enclose on both sides, be arranged.

Mittels der Halbringelemente oder auch bei einem anders ausgebildeten konstruktivem Aufbau ist es vor teilhaft einen umlaufenden Ringraum vorzusehen, über den ein Kühlmedium, z. B. Kühlluft, zugeführt und an die einzelnen Leitschaufeln eines erfindungsgemäß ausgebildeten Leitschaufelgitters verteilt wird. Dabei sollten die Leitschaufeln als Hohlschaufeln ausgebildet sein. Dabei kann eine zentrale einzige Zuführung des Kühlmediums zu einem solchen Ringraum vorgesehen werden und trotzdem annähernd gleiche Kühleffekte in Folge der Drehung des Leitschaufelgitters an den einzelnen Leitschaufeln durch die Rotation des Leitschaufelgitters erreicht werden, was bei stationären Leitschaufelgittern nicht ohne Weiteres möglich ist.through the half-ring elements or even in a differently designed constructive Structure is before geous to provide a circumferential annulus over the a cooling medium, z. B. cooling air, supplied and to the individual guide vanes of an inventively designed Leitschaufelgitters is distributed. It should be the vanes be designed as hollow blades. It can be a central single feed of the cooling medium be provided for such an annulus and still approximately the same cooling effects due to the rotation of the vane grille on the individual vanes be achieved by the rotation of the vane grille what at inpatient Leitschaufelgittern is not readily possible.

Die einzelnen Leitschaufeln können in Axialnuten eindeutig fixiert werden. Das entspricht der Befestigung von Laufschaufeln, allerdings mit dem Unterschied, dass die Schaufelfüße dann am äußeren Umfang angeordnet sind. Ebenso ist aber auch die Positionierung in einer Umfangsnut möglich.The individual vanes can Clearly fixed in axial grooves. This corresponds to the attachment of blades, but with the difference that the blade feet then on the outer circumference are arranged. Likewise, however, is the positioning in one Circumferential groove possible.

An den einzelnen Leitschaufeln können an den radialen Stirnseiten Deckplatten ausgebildet sein, die im montierten Zustand eines Leitschaufelgitters ein geschlossenes Deckband bilden. Ein solches Deckband ist ähnlich ausgebildet, wie dies an Laufschaufeln der Fall ist, ihre Anordnung liegt jedoch im Gegensatz dazu am Innenradius. Diese Deckplatten können zur Reduzierung von Spaltströmen mit Dichtungselementen ausgeführt sein.At the individual vanes can be formed on the radial end faces cover plates in the mounted state of a vane grille a closed shroud form. Such a shroud is similar, as this on blades is the case, but their arrangement is in contrast to the inner radius. These cover plates can be used to reduce crevasse flows Performed sealing elements be.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.following the invention will be explained in more detail by way of example.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 in schematischer Form einen Teil einer Gasturbine mit im Anschluss an eine Brennkammer angeordneten rotierenden Leitschaufel- und Laufschaufelgittern
und 1 in schematic form a part of a gas turbine with arranged after a combustion chamber rotating vane and blade grids
and

2 eine Schnittdarstellung im Teilschnitt eines drehbar angeordneten Leitschaufelgitters. 2 a sectional view in partial section of a rotatably arranged Leitschaufelgitters.

In der schematischen Darstellung nach 1 sind die Anordnung eines erfindungsgemäß drehbar angeordneten Leitschaufelgitters 1 in Strömungsrichtung nachfolgend an eine Brennkammer 3 und vor einem Laufschaufelgitter 2 an einer ersten Stufe einer Gasturbine gezeigt.In the schematic representation after 1 are the arrangement of a rotatably arranged according to the invention Leitschaufelgitters 1 in the flow direction following a combustion chamber 3 and in front of a blade grid 2 shown at a first stage of a gas turbine.

Die Teilschnittdarstellung nach 2 zeigt ein Beispiel für eine Realisierung eines drehbaren Leitschaufelgitters 1, das mit Leitschaufeln 1' bestückt ist. Die Leitschaufeln 1' sind aus einem hochtemperaturfesten Werkstoff, nämlich einer entsprechend hochtemperaturfesten Superlegierung hergestellt worden und können mit einer Wärmedämmschicht z. B. aus einer Keramik an ihren äußeren Oberflächen zusätzlich beschichtet sein.The partial section according to 2 shows an example of a realization of a rotatable vane grille 1 that with vanes 1' is equipped. The vanes 1' are made of a high temperature resistant material, namely a correspondingly high temperature resistant superalloy and can with a thermal barrier coating z. B. be additionally coated from a ceramic on their outer surfaces.

Innerhalb von zwei Halbringelementen 4 sind mehrere Lagerelemente 15 aufgenommen und ausgebildet, die auch einen Leitgitterring 5 positionieren. Der Leitgitterring kann als Vollring ausgeführt sein oder aus Segmenten bestehen. Die Halbringelemente sind im Leitgitterträger der Gasturbine fixiert.Within two half-ring elements 4 are several bearing elements 15 taken and trained, which also has a Leitgitterring 5 position. The Leitgitterring can be designed as a solid ring or consist of segments. The half-ring elements are fixed in the guide rail carrier of the gas turbine.

Dabei werden in jedem Lagerelement 15 zwei Rollenlager 10 eingesetzt, deren Laufrollen so ausgerichtet sind, dass ihre jeweiligen Drehachsen in einem schräg geneigten Winkel, beispielsweise 45° in Bezug zur Rotationsachse der Gasturbine ausgerichtet und die Laufrollen gegenüberliegend, symmetrisch um eine orthogonal zur Rotationsachse der Gasturbine ausgerichteten Achse angeordnet sind.It will be in each bearing element 15 two roller bearings 10 are used, whose rollers are oriented so that their respective axes of rotation are arranged at an obliquely inclined angle, for example 45 ° with respect to the axis of rotation of the gas turbine and the rollers opposite, are arranged symmetrically about an axis oriented orthogonal to the axis of rotation of the gas turbine axis.

Vorteilhaft ist für eine Temperaturkompensation eine Druckfeder 7 je Lagerelement 15 vorhanden, die auf das Lagerelement 15 eine Federkraft ausübt. Die Druckfeder 7 stützt sich auf der anderen Seite an den Halbringelementen 4 ab und dabei kann die Federkraft eingestellt werden, was mittels einer Schraube 9, bei diesem Beispiel realisiert worden ist.It is advantageous for a temperature compensation, a compression spring 7 per bearing element 15 present on the bearing element 15 exerts a spring force. The compression spring 7 rests on the other side on the half-ring elements 4 From and while the spring force can be adjusted, which means a screw 9 , has been realized in this example.

Des Weiteren ist am Leitgitterring 5 mindestens eine Außenverzahnung 11 ausgebildet, in die die Verzahnung eines Schneckenrades 16 eingreift. Das Schneckenrad 16 ist Bestandteil eines Schneckenradgetriebes, das mit einer hier nicht dargestellten Bremse verbunden ist, mit der die Einstellung der relativ kleinen Drehzahl für das Leitschaufelgitter 1 erreichbar ist.Furthermore, the Leitgitterring 5 at least one external toothing 11 formed, in which the teeth of a worm wheel 16 intervenes. The worm wheel 16 is part of a worm gear, which is connected to a brake, not shown, with the setting of the relatively small speed for the vane grille 1 is reachable.

Zwischen den Halbringelementen 4 und dem Leitgitterring 5 sind Dichtungen 12 angeordnet oder daran ausgebildet, die den Austritt von Kühlmedium minimieren und eine Kompensation unterschiedlicher Wärmeausdeh nungen sichern sollen.Between the half-ring elements 4 and the Leitgitterring 5 are seals 12 arranged or formed thereon, which minimize the escape of cooling medium and to secure a compensation of different Wärmeausdeh voltages.

Innerhalb der Halbringelemente 4 ist ein umlaufender Ringraum 13 für Kühlluft oder ein anderes Kühlmediumausgebildet, über den das Kühlmedium den innen hohlen Leitschaufeln 1' zugeführt wird, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits angesprochen worden ist.Within the half-ring elements 4 is a circumferential annulus 13 for cooling air or another cooling medium, via which the cooling medium to the inside hollow guide vanes 1' is fed, as has already been addressed in the general part of the description.

Die Leitschaufeln 1' sind, wie im Beispiel dargestellt, in Axialnuten am Leitgitterring 5 fixiert, können aber auch in einer Umfangsnut mit einer geeigneten Sicherung positioniert sein und weisen an ihren radialen Stirnseiten Deckplatten 14 mit Dichtelementen auf, die ein geschlossenes Deckband bilden.The vanes 1' are, as shown in the example, in axial grooves on Leitgitterring 5 fixed, but can also be positioned in a circumferential groove with a suitable fuse and have at their radial end faces cover plates 14 with sealing elements that form a closed shroud.

Claims (11)

Gasturbine, bei der zwischen mindestens einer Brennkammer und einem Laufschaufelgitter ein Leitschaufelgitter, dass mit Leitschaufeln bestückt ist, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitschaufelgitter (1) um die Rotationsachse der Gasturbine drehbar gelagert ist und eine Einrichtung zur Reduzierung der Drehzahl des Leitschaufelgitters (1) kleiner als 10 U/min am Leitschaufelgitter (1) angreift.Gas turbine, in which between at least one combustion chamber and a blade grid, a guide vane grille, which is equipped with vanes, is arranged, characterized in that the guide vane grille ( 1 ) is rotatably mounted about the axis of rotation of the gas turbine and means for reducing the speed of the guide vane grille ( 1 ) less than 10 rpm at the vane grille ( 1 ) attacks. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Drehzahl des Leitschaufelgitters (1) eine über ein Getriebe mit dem Leitschaufelgitter (1) verbundene Bremse ist.Gas turbine according to claim 1, characterized in that the means for reducing the speed of the guide vane grille ( 1 ) one via a gearbox with the vane grille ( 1 ) is connected brake. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitschaufelgitter (1) in einem Paar von Halbringelementen (4) mittels einer Wälzlagerung (10) drehbar gelagert ist.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the guide vane grille ( 1 ) in a pair of half-ring elements ( 4 ) by means of a roller bearing ( 10 ) is rotatably mounted. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerung (10) in radialer Richtung mit einer Federkraftbeaufschlagung zum Ausgleich von Relativdehnungen ausgebildet ist.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the roller bearing ( 10 ) is formed in the radial direction with a Federkraftbeaufschlagung to compensate for relative strains. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Halbringelemente (4) ein Ringraum (13) für eine Zufuhr und Verteilung eines Kühlmediums zu den Leitschaufeln (1') des Leitschaufelgitters (1) ausgebildet ist.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that within the half-ring elements ( 4 ) an annulus ( 13 ) for a supply and distribution of a cooling medium to the guide vanes ( 1' ) of the vane grille ( 1 ) is trained. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (1') am Leitschaufelgitter (1) in Axialnuten mit ihren Leitschaufelfüßen fixiert oder in einer Umfangsnut positioniert sind.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the guide vanes ( 1' ) on the vane grille ( 1 ) are fixed in axial grooves with their Leitschaufelfüßen or positioned in a circumferential groove. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen von Laufrollen der Wälzlagerung (10) sich gegenüberliegend und in jeweils in einem schräg geneigten Winkel im Bezug zur Rotationsachse der Gasturbine ausgerichtet sind.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the axes of rotation of rollers of the roller bearing ( 10 ) are aligned opposite each other and in each case at an obliquely inclined angle with respect to the axis of rotation of the gas turbine. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotierendes Leitschaufelgitter (1) mindestens an der ersten Stufe einer Gasturbine angeordnet ist.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that a rotating vane grille ( 1 ) is arranged at least at the first stage of a gas turbine. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (1') des/der Leitschaufelgitter (1) an ihren radialen Stirnseiten mit Deckplatten (14) verschlossen sind, die ein geschlossenes Deckband bilden.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that the guide vanes ( 1' ) of the vane grille (s) ( 1 ) at their radial end faces with cover plates ( 14 ) are closed, which form a closed shroud. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Deckplatten von Leitschaufeln Dichtelemente vorhanden sind.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the cover plates of vanes sealing elements available. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl eines rotierendes Leitschaufelgitters (1) kleiner gleich 1U/min eingehalten ist.Gas turbine according to one of the preceding claims, characterized in that a rotational speed of a rotating vane grille ( 1 ) smaller than 1U / min is maintained.
DE102005021446A 2005-05-04 2005-05-04 Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid Expired - Fee Related DE102005021446B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005021446A DE102005021446B3 (en) 2005-05-04 2005-05-04 Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005021446A DE102005021446B3 (en) 2005-05-04 2005-05-04 Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005021446B3 true DE102005021446B3 (en) 2006-06-29

Family

ID=36580390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005021446A Expired - Fee Related DE102005021446B3 (en) 2005-05-04 2005-05-04 Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005021446B3 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007003470A1 (en) * 2007-01-24 2008-07-31 Schaeffler Kg Bearing unit with adjustable friction torque to provide a braking function
EP2107219A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Vane ring segment and vane ring carrier for a horizontally split turbo engine casing
US20210156257A1 (en) * 2019-11-27 2021-05-27 General Electric Company Damper assemblies for rotating drum rotors of gas turbine engines
US20210156279A1 (en) * 2019-11-27 2021-05-27 General Electric Company Rotor support structures for rotating drum rotors of gas turbine engines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH418733A (en) * 1962-05-31 1966-08-15 Rolls Royce Bypass gas turbine engine
DE1426265B2 (en) * 1962-03-12 1970-04-09
EP1182339A2 (en) * 2000-08-16 2002-02-27 General Electric Company Clocked turbine airfoil cooling

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1426265B2 (en) * 1962-03-12 1970-04-09
CH418733A (en) * 1962-05-31 1966-08-15 Rolls Royce Bypass gas turbine engine
EP1182339A2 (en) * 2000-08-16 2002-02-27 General Electric Company Clocked turbine airfoil cooling

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAMPE, Uwe: Auswirkungen von Gastemperatur- Ungleichförmigkeiten am Turbineneintritt auf Bauteillebensdauer und Performance. VGB-Fachta- gung 11. Mai 2005 in Dresden, S. 1-19 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007003470A1 (en) * 2007-01-24 2008-07-31 Schaeffler Kg Bearing unit with adjustable friction torque to provide a braking function
EP2107219A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Vane ring segment and vane ring carrier for a horizontally split turbo engine casing
WO2009121653A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Siemens Aktiengesellschaft Device for a horizontally split turbomachine housing, guide disc segment and guide blade carrier for a horizontally split turbomachine housing
CN101983280A (en) * 2008-04-03 2011-03-02 西门子公司 Device for a horizontally split turbomachine housing, guide disc segment and guide blade carrier for a horizontally split turbomachine housing
JP2011516776A (en) * 2008-04-03 2011-05-26 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Horizontally split turbine casing stationary blade ring installation device, horizontally split turbine casing stationary blade ring segment and stator blade holder
CN101983280B (en) * 2008-04-03 2014-03-05 西门子公司 Device for horizontally split turbomachine housing, guide disc segment and guide blade carrier for horizontally split turbomachine housing
US8708648B2 (en) 2008-04-03 2014-04-29 Siemens Aktiengesellschaft Device for a horizontally split turbomachine housing, guide vane ring segment and guide vane carrier for a horizontally split turbomachine housing
US20210156257A1 (en) * 2019-11-27 2021-05-27 General Electric Company Damper assemblies for rotating drum rotors of gas turbine engines
US20210156279A1 (en) * 2019-11-27 2021-05-27 General Electric Company Rotor support structures for rotating drum rotors of gas turbine engines
CN112855275A (en) * 2019-11-27 2021-05-28 通用电气公司 Damper assembly for a rotating drum rotor of a gas turbine engine
US11274557B2 (en) * 2019-11-27 2022-03-15 General Electric Company Damper assemblies for rotating drum rotors of gas turbine engines
US11280219B2 (en) * 2019-11-27 2022-03-22 General Electric Company Rotor support structures for rotating drum rotors of gas turbine engines
CN112855275B (en) * 2019-11-27 2023-12-22 通用电气公司 Damper assembly for a rotating drum rotor of a gas turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011054468B4 (en) Variable turbine nozzle system
DE602005003510T2 (en) Gas turbine and method for cooling and sealing a gas turbine
EP2787168B1 (en) Rotor for a turbomachine with hollow shaft
DE112012005819B4 (en) gas turbine
EP1803902B1 (en) Device for supporting an adjusting ring encompassing at a certain distance a circular blade support
EP2379846B1 (en) Guide vane support system for a turbomachine
DE102005021446B3 (en) Gas turbine, has guide vane grid rotatably supported around rotational axis of gas turbine, and brake provided for reducing number of revolutions of guide vane grid lesser than ten revolution per minute and engaging at grid
EP1828648A1 (en) Device for sealing a space between first and second components
WO2013029911A1 (en) Cooling for a fluid flow machine
EP2078137B1 (en) Rotor for a turbo-machine
DE102012022199A1 (en) Combustor shingle of a gas turbine
EP1904717B1 (en) Hot gas-conducting housing element, protective shaft jacket, and gas turbine system
EP2342425B1 (en) Gas turbine with securing plate between blade base and disk
EP2344723B1 (en) Gas turbine with seal plates on the turbine disk
DE2934271A1 (en) RADIAL BEARING FOR HIGH-DOOR FLOWING MACHINES
WO2009109430A1 (en) Sealing arrangement and gas turbine
EP1507106A1 (en) Rotary seal
EP3423703A1 (en) Water turbine, in particular axial turbine, and hydroelectric power plant having said water turbine
DE1286333B (en) Ring-shaped guide device for gas turbine engines with axial flow
DE69818947T2 (en) SEALING DEVICE FOR SIDE SURFACES OF A GAS TURBINE
DE102006012363A1 (en) Rotary flow machine e.g. turbine, for power station plant, has inner housing supported at two diametrically opposite lying sides at outer housing along zero level, where longitudinal center line of inner housing extends in zero level
WO2018162306A1 (en) Turbine comprising adjustable guide vanes
AT526277B1 (en) Shaft turbine with ring generator as well as conveying and throttling devices
CH712811A2 (en) Axial turbine of a turbocharger and turbocharger.
DE102011005151A1 (en) Exhaust turbocharger for internal combustion engine, has water turbine distributor for variable turbine geometry, where water turbine distributor has two swiveling guide vanes between two parallel, annular slide walls

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee