DE102005052819A1 - Turbomaschine, insbesondere Gasturbine - Google Patents

Turbomaschine, insbesondere Gasturbine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine mit wenigstens einem Verdichter, einer Brennkammer und wenigstens einer Turbine, wobei die Turbomaschine mehrere Laufschaufeln (18, 31) umfassende Rotorscheiben (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 30) aufweist, von denen zumindest ein Teil mit einem Zuganker (21) miteinander verspannt ist. Erfindungsgemäß ist der Zuganker (21) mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest zwei Zughülsen (22, 23) und eine Druckhülse (24).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Turbomaschine, insbesondere eine Gasturbine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Turbomaschinen, wie z. B. Gasturbinenflugtriebwerke, verfügen über mindestens einen Verdichter, eine Brennkammer sowie mindestens eine Turbine. So sind Gasturbinenflugtriebwerke bekannt, die zwei Verdichter, nämlich einen Niederdruckverdichter und einen Hochdruckverdichter, sowie zwei Turbinen, nämlich eine Hochdruckturbine sowie eine Niederdruckturbine, umfassen. Ebenso sind Gasturbinenflugtriebwerke mit drei Verdichtern, nämlich einem Niederdruckverdichter, einem Mitteldruckverdichter und einem Hochdruckverdichter, sowie drei Turbinen, nämlich einer Hochdruckturbine, einer Mitteldruckturbine sowie einer Niederdruckturbine, bekannt. Der oder jeder Verdichter sowie die oder jede Turbine verfügen jeweils über einen Rotor, nämlich einen Verdichterrotor bzw. einen Turbinenrotor, wobei z. B. ein Hochdruckverdichterrotor mit einem Hochdruckturbinenrotor über eine Hochdruckwelle und ein Niederdruckverdichterrotor mit einem Niederdruckturbinenrotor über eine Niederdruckwelle gekoppelt ist. Ebenso ist gegebenenfalls ein Mitteldruckverdichterrotor mit einem Mitteldruckturbinenrotor über eine Mitteldruckwelle gekoppelt.
  • Insbesondere der Verdichterrotor des Hochdruckverdichters ist aus mehreren Rotorscheiben zusammengesetzt, wobei jede Rotorscheibe mehrere über den Umfang derselben verteilte Laufschaufeln umfasst. Der Turbinenrotor der Hochdruckturbine verfügt über mindestens eine Rotorscheibe mit entsprechenden Laufschaufeln. Die Rotorscheiben eines Verdichterrotors sowie gegebenenfalls eines Turbinenrotors müssen miteinander verbunden bzw. miteinander verspannt werden, wobei nach dem Stand der Technik entweder die Rotorscheiben eines Verdichterrotors für sich alleine miteinander verspannt oder zusammen mit den Rotorscheiben des jeweiligen Turbinenrotors insgesamt verbunden bzw. verspannt sind. Aus der Praxis sind eine Vielzahl von Möglichkeiten bekannt, die Rotorscheiben eines Verdichterrotors sowie gegebenenfalls eines Turbinenrotors miteinander zu verbinden bzw. zu verspannen, so z. B. über Schraubverbindungen bzw. Schweißverbindungen an Vorsprüngen von benachbarten Rotorscheiben, oder über die Rotorscheiben radial außen durchdringende Spannbolzen, oder über radial verzahnte Kupplungen wie z. B. Curvic-Kupplungen, oder auch über einen sich durch zentrale Bohrungen der Rotorscheiben erstreckenden, zentralen Zuganker.
  • Die Verbindung bzw. Verspannung der Rotorscheiben mit Hilfe eines zentralen Zugankers verfügt gegenüber den anderen Optionen über eine Vielzahl von Vorteilen. So müssen bei Verwendung eines Zugankers die Scheiben radial außen nicht durchbohrt werden, wodurch Kerbstellen in den Scheiben, die oftmals die Lebensdauer beeinträchtigen, vermieden werden. Des Weiteren kann bei Verwendung eines Zugankers auf Schweißnähte zwischen benachbarten Rotorscheiben verzichtet werden, wodurch eine Nacharbeit an Schweißnähten überflüssig wird. Durch den Verzicht auf Schweißnähte zwischen benachbarten Rotorscheiben setzt sich ein Verdichterrotor sowie Turbinenrotor aus Einzelstufen zusammen, wodurch sich die Montage und Wartung vereinfacht. Dies ist insbesondere bei Rotoren in Blisk-Bauweise von Vorteil. Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Turbomaschine, bei welcher zumindest die Rotorscheiben eines Verdichterrotors oder Turbinenrotors durch einen Zuganker miteinander verbunden bzw. miteinander verspannt sind.
  • Aus der US 5,537,814 ist ein Gasturbinenflugtriebwerk mit einem Verdichter, einer Brennkammer und einer Turbine bekannt, wobei ein Verdichterrotor fünf Rotorscheiben und ein Turbinenrotor zwei Rotorscheiben umfasst. Die Rotorscheiben des Verdichterrotors sowie die Rotorscheiben des Turbinenrotors sind insgesamt miteinander über einen Zuganker verbunden bzw. verspannt, wobei sich der Zuganker jeweils durch eine zentrale Bohrung der Rotorscheiben erstreckt. Der Zuganker der US 5,537,814 ist einteilig ausgebildet und verspannt die Rotorscheiben des Verdichters sowie der Turbine mit einer statischen Vorspannkraft. Während des Betriebs werden dieser statischen Vorspannkraft im Betrieb auftretende Kräfte überlagert, wodurch sich über den Betrieb ein sich verändernder, dynamischer Verlauf von im Zuganker auftretenden Kräften ergibt, nämlich ein sogenannter Verspannkraftverlauf.
  • 6 zeigt einen sich für das Triebwerk gemäß US 5,537,814 im Betrieb einstellenden, zeitlichen Verspannkraftverlauf F(t), wobei F1 die statische Vorspannkraft des Zugankers, F2 die sich im Betrieb einstellende, minimale Verspannkraft und F3 die sich im Betrieb einstellende, maximale Verspannkraft des Zugankers ist. Die Differenz zwischen F3 und F2 stellt die sich im Betrieb des Gasturbinenflugtriebwerks einstellende Variation der Verspannkraft ΔF dar. Der Zeitabschnitt t1 in 6 verdeutlicht den sich bei einer Drehzahlerhöhung des Gasturbinenflugtriebwerks einstellenden zeitlichen Verspannkraftverlauf, wobei 6 entnommen werden kann, dass sich bei einer Drehzahlerhöhung ausgehend von der statischen Vorspannkraft F1 die Verspannkraft erhöht.
  • Weiterhin zeigt 6 im Zeitabschnitt t2 den zeitlichen Verspannkraftverlauf bei Verringerung der Drehzahl des Gasturbinenflugtriebwerks, wobei 6 entnommen werden kann, dass bei einer Drehzahlverringerung die dynamische Verspannkraft kleiner werden kann als die statische Vorspannkraft F1.
  • Der sich im Betrieb einstellende, in 6 visualisierte Verspannkraftverlauf F(t) im Zuganker ergibt sich aus dem unterschiedlichen thermischen Dehnungsverhalten zwischen Zuganker und einer einen Strömungskanal radial innen begrenzenden Rotorschale, wobei bei einer Drehzahlvergrößerung (siehe Zeitspanne t1) sich die Rotorschale schneller erhitzt und ausdehnt als der Zuganker, wodurch die Verspannkraft zunimmt. Bei Drehzahlverringerung kühlt hingegen die Rotorschale schneller ab als der Zuganker, wodurch sich die Verringerung der Verspannkraft ergibt. Aus Festigkeits- und rotordynamischen Gesichtspunkten ist sowohl eine deutliche Erhöhung der Verspannkraft gegenüber der statischen Vorspannkraft bei einer Drehzahlerhöhung als auch eine deutliche Verringerung der Verspannkraft gegenüber der statischen Vorspannkraft bei einer Drehzahlverringerung von Nachteil. So kann eine zu starke Erhöhung der Verspannkraft zu einem Bruch des Zugankers führen. Bei einem zu starken Absinken der Verspannkraft gegenüber der statischen Vorspannkraft kann sich gegebenenfalls der Verband aus den Rotorscheiben lösen, weshalb stets ein minimaler Wert der Verspannkraft eingehalten werden muss. Es ist wünschenswert, dass die Verspannkraft des Zugankers während des Betriebs geringer von der Vorspannkraft abweicht, als bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Turbomaschine, insbesondere eine neuartige Gasturbine, zu schaffen. Dieses Problem wird durch eine Turbomaschine im Sinne von Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Zuganker mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest zwei Zughülsen und eine Druckhülse.
  • Der Zuganker der erfindungsgemäßen Turbomaschine ist mehrteilig ausgeführt und umfasst zumindest zwei Zughülsen und eine Druckhülse. Hierdurch kann die effektive Dehnlänge des Zugankers gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten, einteiligen Zugankern deutlich vergrößert werden, ohne dass die axiale Erstreckung des Zugankers merklich vergrößert wird. Der aus zumindest zwei Zughülsen und einer Druckhülse zusammengesetzte Zuganker bewirkt eine verringerte zeitliche Veränderung des zeitlichen Verspannkraftverlaufs gegenüber der statischen Vorspannkraft. Da die Verspannkraft bei einer Drehzahlerhöhung weniger stark gegenüber der stati schen Vorspannkraft ansteigt, kann eine höhere statische Vorspannkraft gewählt werden. Eine erhöhte statische Vorspannkraft erhöht die Sicherheit gegenüber Ereignissen wie einer Unsicherheit hinsichtlich des thermischen Verhaltens von Rotor und Zuganker, hinsichtlich eines möglichen Vorspannungsverlusts durch Frettingverschleiß an Kontaktstellen benachbarter Rotorscheiben sowie hinsichtlich von Unwuchten bei Schaufelbrüchen des Verdichters bzw. der Turbine. Trotz einer möglichen Erhöhung der statischen Vorspannkraft bei Verwendung des mehrteiligen Zugankers ist der Maximalwert der sich im Betrieb einstellenden Verspannkraft geringer als bei einteiligen Zugankern, wodurch das Spannungsniveau im Zuganker sowie die LCF-Belastung des Zugankers verringert wird.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verbindet bzw. verspannt der mehrteilige Zuganker ausschließlich die Rotorscheiben des Verdichterrotors miteinander, wobei eine erste Zughülse an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Verdichterrotors und eine zweite Zughülse an einem stromabwärtigen Abschnitt des Verdichterrotors angreift, und wobei die Druckhülse zwischen die erste Zughülse und die zweite Zughülse geschaltet ist.
  • Nach einer zweiten, alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verbindet bzw. verspannt der mehrteilige Zuganker die Rotorscheiben des Verdichterrotors und die oder jede Rotorscheibe des Turbinerotors insgesamt miteinander, wobei eine erste Zughülse an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Verdichterrotors und eine zweite Zughülse an einem stromabwärtigen Abschnitt des Turbinenrotors angreift, und wobei die Druckhülse zwischen die erste Zughülse und die zweite Zughülse geschaltet ist.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 einen schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen, als Gasturbinenflugtriebwerk ausgebildeten Turbomaschine im Bereich eines Verdichters nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 einen schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen, als Gasturbinenflugtriebwerk ausgebildeten Turbomaschine im Bereich eines Verdichters und einer Turbine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 ein Detail des Ausführungsbeispiels der 2;
  • 4 einen schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen, als Gasturbinenflugtriebwerk ausgebildeten Turbomaschine im Bereich eines Verdichters und einer Turbine nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5 ein Detail des Ausführungsbeispiels der 5;
  • 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung der in einem Zuganker einer aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschine wirkenden Kräfte; 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung der in einem Zuganker einer erfindungsgemäßen Turbomaschine wirkenden Kräfte.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 in größerem Detail beschrieben.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen, als Gasturbinenflugtriebwerk ausgebildeten Turbomaschine im Bereich eines Verdichterrotors 10 eines Verdichters, wobei der Verdichterrotor 10 aus sieben Rotorscheiben 11, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 gebildet ist, und wobei jede der Rotorscheiben 11 bis 17 mehrere Laufschaufeln 18 trägt. Die Rotorscheiben 11 bis 13 sowie 15 bis 17 verfügen jeweils über sich in axialer Richtung erstreckende Vorsprünge 19, wobei die Vorsprünge 19 als Träger für Dichtfins 20 dienen.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind die Rotorscheiben 11 bis 17 des Verdichterrotors 10 durch einen mehrteiligen Zuganker 21 miteinander verspannt, wobei der Zuganker 21 zwei Zughülsen 22 und 23 sowie eine Druckhülse 24 umfasst. Eine erste Zughülse 22 des Zugankers 21 greift an einem stromaufwärtigen Abschnitt 25 des Verdichterrotors 10, nämlich der in Strömungsrichtung gesehen vordersten Rotorscheibe 11, an. Die erste Zughülse 22 ist mit diesem Abschnitt 25 des Verdichterrotors 10 gekoppelt. Eine zweite Zughülse 23 greift an einem stromabwärtigen Abschnitt 27 des Verdichterrotors 10, stromabwärts der in Strömungsrichtung gesehen hintersten Rotorscheibe 17, an. Über eine mit der zweiten Zughülse 23 zusammenwirkende Mutter 28 kann eine statische Vorspannkraft des Zugankers 21 eingestellt werden kann. Je fester die Mutter 28 angezogen wird, desto größer ist die statische Vorspannkraft des Zugankers 21. Neben den beiden Zughülsen 22 und 23 umfasst der Zuganker 21 die Druckhülse 24, die zwischen die beiden Zughülsen 22 und 23 geschaltet ist. So stützt sich die Druckhülse 24 an beiden Zughülsen 22 und 23 ab.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Abschnitt des Zugankers 21, in welchem die beiden Zughülsen 22 und 23 sowie die Druckhülse 24 miteinan der verschachtelt sind, im Bereich des Verdichterrotors 10 angeordnet, nämlich in den Bohrungen der Rotorscheiben. Hierdurch ist es gegebenenfalls notwendig, einen Außendurchmesser einer ebenfalls sich durch die Bohrungen der Scheibe erstreckenden Niederdruckwelle sowie gegebenenfalls Mitteldruckwelle zu verringern.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel einer als Gasturbinenflugtriebwerk ausgebildeten Turbomaschine zeigen 2 und 3, wobei im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 zusätzlich zum Verdichterrotor 10, nämlich zum Hochdruckverdichterrotor, ein einstufiger Turbinenrotor 29, nämlich ein Hochdruckturbinenrotor, dargestellt ist. Der Hochdruckturbinenrotor 29 ist einstufig, verfügt demnach über lediglich eine Rotorscheibe 30 mit entsprechenden Laufschaufeln 31. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet, und es wird nachfolgend nur auf die Details eingegangen, durch die sich das Ausführungsbeispiel der 2 und 3 vom Ausführungsbeispiel der 1 unterscheidet.
  • Im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 dient der Zuganker 21 wiederum ausschließlich der Verbindung bzw. Verspannung der Rotorscheiben 11 bis 17 des Verdichterrotors 10. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist jedoch der Abschnitt des Zugankers 21, in welchem die beiden Zughülsen 22 und 23 sowie die Druckhülse 24 miteinander verschachtelt sind, in Axialrichtung gesehen stromabwärts des Verdichterrotors 10 positioniert. In diesem Fall erstreckt sich demnach dieser verschachtelte Abschnitt des Zugankers 21 in einem Bereich zwischen dem Verdichterrotor 10 und dem Turbinenrotor 29, in welchem eine nicht-dargestellte Brennkammer der Turbomaschine positioniert ist. Durch die Verlagerung dieses verschachtelten Abschnitts des Zugankers 21 in einen Bereich stromabwärts des Verdichterrotors 10 ist es möglich, dass eine Niederdruckwelle 32 sowie gegebenenfalls eine nicht-dargestellte Mitteldruckwelle in ihrem Außendurchmesser nicht verringert werden müssen.
  • Ein weiterer Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel der 2, 3 und dem Ausführungsbeispiel der 1 ist darin zu sehen, dass beim Ausführungsbeispiel der 1 die am stromaufwärtigen Abschnitt 25 des Verdichterrotors 10 angreifende erste Zughülse 22 über die am stromabwärtigen Abschnitt 27 des Verdichterrotors 10 angreifende zweite Zughülse 23 geschoben ist. Im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 ist hingegen die am stromabwärtigen Ende 27 angreifende zweite Zughülse 23 über die am stromaufwärtigen Ende 25 angreifende erste Zughülse 22 geschoben, so dass im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 die Mutter 28 zur Bereitstellung der statischen Vorspannkraft des Zugankers 21 nicht wie im Ausführungsbeispiel der 1 an der zweiten Zughülse 23 angreift, sondern vielmehr an der ersten Zughülse 22.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbomaschine zeigen 4 und 5, wobei auch hier für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Nachfolgend wird wiederum nur auf die Details eingegangen, durch die sich das Ausführungsbeispiel der 4 und 5 vom Ausführungsbeispiel der 2 und 3 unterscheidet.
  • Im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 dient der mehrteilige Zuganker 21 sowohl der Verspannung bzw. Verbindung der Rotorscheiben 11 bis 17 des Verdichterrotors 10 als auch der Verspannung der Rotorscheibe 30 des Turbinenrotors 29 mit denselben. So greift im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 die erste Zughülse 22 an dem stromaufwärtigen Abschnitt 25 des Verdichterrotors 10 an, die zweite Zughülse 23 greift hingegen an einem stromabwärtigen Abschnitt 33 des Turbinenrotors 29 an. Im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 sind zwei Muttern 28 am Zuganker 21 vorhanden, wobei eine erste Mutter 28, die am Verdichterrotor 10 bzw. der in Strömungsrichtung gesehen letzten Rotorscheibe 17 desselben angreift, der Vormontage des Verdichterrotors 10 ohne Turbinenrotor 29 dient. Über die am Turbinenrotor 30 angreifende Mutter 28 wird der Gesamtverband aus den Rotorscheiben 11 bis 17 des Verdichterrotors 10 und der Rotorscheibe 30 des Turbinenrotors 29 verspannt, und dadurch die stromaufwärtige Mutter 28 an der ersten Zughülse 22 lastfrei.
  • Wie insbesondere 5 entnommen werden kann, erstrecken sich die beiden Zughülsen 22 und 23 des Zugankers 21 in einen Bereich hinein, der in Strömungsrichtung gesehen zwischen dem Verdichterrotor 10 und dem Turbinenrotor 29 und damit im Bereich einer Brennkammer positioniert ist. Der Abschnitt des Zugankers, in welchem die beiden Zughülsen 22 und 23 sowie die Druckhülse 24 miteinander verschachtelt sind, ist demnach im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 ebenso wie im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 stromabwärts des Verdichterrotors 10 und stromaufwärts des Turbinenrotors 29 und damit im Bereich der Brennkammer positioniert.
  • Allen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Zuganker 21 mehrteilig, nämlich mindestens dreiteilig, aus zumindest zwei Zughülsen und einer Druckhülse zusammengesetzt ist. Hierdurch kann die effektive Dehnlänge des Zugankers gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten, einteiligen Zugankern deutlich vergrößert werden.
  • 7 zeigt in einem Diagramm den sich bei den erfindungsgemäßen Turbomaschinen einstellenden, zeitlichen Verspannkraftverlauf F(t) im Zuganker, wobei F4 die statische Vorspannkraft, F5 die sich minimal ausbildenden Verspannkraft und F6 die sich maximal ausbildende Verspannkraft im Zuganker darstellt. In der Zeitspanne t1 erfolgt eine Drehzahlerhöhung der Turbomaschine, in der Zeitspanne t2 eine Verringerung der Drehzahl. Wie einem Vergleich der 6 und 7 entnommen werden kann, unterliegt bei den erfindungsgemäßen Turbomaschinen der zeitliche Verspannkraftverlauf F(t) einer geringeren Schwankung bzw. Veränderung ΔF als bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen. So ist bei den erfindungsgemäßen Turbomaschinen eine minimal auftretende Verspannkraft F5 möglich, die größer ist als die bei bekannten Turbomaschinen auftretende minimale Verspannkraft F2, selbst wenn bei den erfindungsgemäßen Turbomaschinen die maximal auftretende Verspannkraft F6 kleiner ist als die bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen auftretende maximale Verspannkraft F3. Insgesamt ist also die Schwankungsbreite ΔF der Verspannkraft im Betrieb bei den erfindungsgemäßen Turbomaschinen geringer ist als bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen. Dies resultiert in einer verringerten LCF-Belastung.
  • Wie bereits erwähnt, ist bei der Erfindung die sich im Betrieb einstellende minimale Verspannkraft F5 größer als die minimale Verspannkraft F2 der aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen, wobei eine diesbezügliche Differenz ΔS1 eine Sicherheitsreserve darstellt. Eine weitere Sicherheitsreserve ΔS2 ergibt sich dadurch, dass bei der Erfindung die maximal auftretende Verspannkraft F6 geringer ist als die bei aus dem Stand der Technik bekannten Turbomaschinen auftretende maximale Verspannkraft F3. Bedingt durch die gegenüber dem Stand der Technik verringerte, maximal auftretende Verspannkraft und die hierdurch resultierte Sicherheitsreserve kann bei der Erfindung die statische Vorspannkraft F4 gegenüber der nach dem Stand der Technik realisierbaren Vorspannkraft F1 erhöht werden.
  • Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung können die beiden Zughülsen 22 und 23 sowie die Druckhülse 24 des Zugankers 21 aus gleichen Werkstoffen oder aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere aus unterschiedlichen Werkstoffen mit voneinander abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, hergestellt sein. Die Längen der einzelnen Hülsen, also der Zughülsen 22 und 23 sowie der Druckhülse 24, können an die jeweiligen mechanischen Anforderungen von Turbomaschinen angepasst werden. Die Zughülsen 22 und 23 und Druckhülsen 24 können ineinander eingesteckt sein oder mitein ander verschraubt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der erfindungsgemäße Zuganker auch Lagersitze beinhalten kann.
  • 10
    Verdichterrotor
    11
    Rotorscheibe
    12
    Rotorscheibe
    13
    Rotorscheibe
    14
    Rotorscheibe
    15
    Rotorscheibe
    16
    Rotorscheibe
    17
    Rotorscheibe
    18
    Laufschaufel
    19
    Vorsprung
    20
    Dichtfin
    21
    Zuganker
    22
    Zughülse
    23
    Zughülse
    24
    Druckhülse
    25
    Abschnitt
    27
    Abschnitt
    28
    Mutter
    29
    Turbinenrotor
    30
    Rotorscheibe
    31
    Laufschaufel
    32
    Welle
    33
    Abschnitt

Claims (16)

  1. Turbomaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einem Verdichter, einer Brennkammer und wenigstens einer Turbine, wobei die Turbomaschine mehrere Laufschaufeln (18, 31) umfassende Rotorscheiben (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 30) aufweist, von denen zumindest ein Teil mit einem Zuganker (21) miteinander verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker (21) mehrteilig ausgebildet ist und zumindest zwei Zughülsen (22, 23) und eine Druckhülse (24) umfasst.
  2. Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Druckhülse (24) zwischen jeweils zwei Zughülsen (22, 23) positioniert ist.
  3. Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2 in Ausführung als Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrteilige Zuganker (21) ausschließlich die Rotorscheiben (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) des Verdichterrotors (10) miteinander verbindet bzw. miteinander verspannt.
  4. Turbomaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zughülse (22) an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Verdichterrotors (10) und eine zweite Zughülse (23) an einem stromabwärtigen Abschnitt des Verdichterrotors (10) angreift, wobei die Druckhülse (24) zwischen die erste Zughülse (22) und die zweite Zughülse (23) geschaltet ist.
  5. Turbomaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abschnitt des Zugankers (21), in welchem die beiden Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) ineinander verschachtelt sind, die Druckhülse (24) radial innerhalb der Zughülse (22), die Zughülse (23) radial innerhalb der Druckhülse (24) angeordnet ist.
  6. Turbomaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Zugankers (21), in welchem die beiden Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) miteinander verschachtelt sind, in axialer Richtung gesehen stromabwärts des Verdichterrotors (10) angeordnet ist.
  7. Turbomaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Zugankers (21), in welchem die beiden Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) miteinander verschachtelt sind, im Bereich der Brennkammer angeordnet ist.
  8. Turbomaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrteilige Zuganker (21) die Rotorscheiben (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) des Verdichterrotors (10) und die oder jede Rotorscheibe (30) des Turbinenrotors (29) insgesamt miteinander verbindet bzw. miteinander verspannt.
  9. Turbomaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zughülse (22) an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Verdichterrotors (10) und eine zweite Zughülse (23) an einem stromabwärtigen Abschnitt des Turbinenrotors (29) angreift, wobei die Druckhülse (24) zwischen die erste Zughülse (22) und die zweite Zughülse (23) geschaltet ist.
  10. Turbomaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Zugankers (21), in welchem die beiden Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) miteinander verschachtelt sind, in axialer Richtung gesehen stromabwärts des Verdichterrotors (10) und stromaufwärts des Turbinenrotors (29) angeordnet ist.
  11. Turbomaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Zugankers (21), in welchem die beiden Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) miteinander verschachtelt sind, im Bereich der Brennkammer angeordnet ist.
  12. Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) des Zugankers (21) aus gleichen Werkstoffen hergestellt sind.
  13. Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) des Zugankers (21) aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere aus unterschiedlichen Werkstoffen mit voneinander abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten, hergestellt sind.
  14. Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker Lagersitze beinhaltet.
  15. Turbomaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, stromaufwärtige Zughülse (22) des Zugankers (21) die Rotorscheiben (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) des Verdichterrotors (10) unter axialer Verspannung (Mutter 28) zusammenhält, bis der Verdichterrotor (10) und der Turbinenrotor (29) miteinander verbunden und über den gesamten Zuganker (21) gegeneinander sowie jeweils in sich axial verspannt sind.
  16. Turbomaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zughülsen (22, 23) und die Druckhülse (24) des Zugankers (21) relativ zueinander direkt und/oder über angrenzende Bauteile indirekt mittels formschlüssigem Kontakt verdrehgesichert sind.
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