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Hintergrund
der Erfindung
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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine, die mit
einer Abdichtstruktur versehen ist, die Verbrennungsgas oder ein
Kühlmedium davon
abhält,
zwischen den Rotorscheiben der Gasturbine zu entweichen.
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Ein
genereller Aufbau einer Gasturbine ist in 8 gezeigt.
Die Gasturbine komprimiert Luft in einem Kompressor 51 und
führt die
komprimierte Luft anschließend
zu einem Verbrenner 52. Der Verbrenner 52 erzeugt
durch Zuführen
von Brennstoffen zur komprimierten Luft ein Verbrennungsgas und
führt das
erzeugte Verbrennungsgas einer Turbine 53 zu. Die Turbine 53 dreht
sich durch das Verbrennungsgas und elektrische Energie wird von
einem Generator 54 erzeugt.
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Um
die Effizienz einer Gasturbine zu erhöhen ist es notwendig, ein Verbrennungsgas
mit höherer
Temperatur zu erzeugen. Daher wird ein Kühlmittel so wie Kühlluft oder
ein Kühldampf
oder dergleichen zum Zwecke der Abkühlung von rotierenden und stationären Klingen
verwendet. Beispielshaft wird im Anschluss ein Fall beschrieben,
bei dem ein Teil der komprimierten Luft aus dem Kompressor 51 als
Kühlmedium
verwendet wird.
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9 ist
eine Querschnittsansicht, die das Innere der Turbine 53 zeigt.
Die Turbine 53 ist mit einem Rotor versehen, der eine Vielzahl
von Rotorscheiben 60 aufweist, die um eine Rotorachse 58 installiert
sind. 10 ist eine perspektivische
Ansicht, die einen Teil eines Abdichtaufbaus benachbarter Rotorscheiben 60,
die einander gegenüberstehen, zeigt.
Die benachbarten Rotorscheiben 60 weisen einen Überhangabschnitt 3 (manchmal „Scheibenboden" bezeichnet) auf,
welcher an deren einander gegenüberstehenden
Oberflächen
ausgebildet sind. Die Überhangabschnitte 3 sind
in der Form eines Rings um die Rotorachse 58 ausgebildet,
die so hervorstehen, dass sie einander gegenüberstehen.
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Die
einander an der Kante der Überhangabschnitte 3 gegenüberstehenden
Oberflächen
weisen einen umfänglich
ausgebildeten Nutabschnitt 4 auf. Eine ringförmige Abdichtplatten-Anordnung 71 ist umfänglich in
die Nutabschnitte 4 eingeführt. Wenn sich die Rotorscheiben 60 drehen,
wird die Abdichtplatten-Anordnung 71 aufgrund der Zentrifugalkraft
in radialer Richtung der Nutabschnitte 4 nach außen gedrückt.
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Als
Ergebnis dessen werden die inneren Oberflächen der Nutabschnitte 4 und
die äußere Oberfläche der
Abdichtplatten-Anordnung 71 fest
aneinander angebracht. Infolgedessen wird, wie dies in 9 gezeigt
wird, eine in das Innere des Rotors eingeführte Kühlluft 57 davon abgehalten,
aus den Gaswegen 55 der Turbine 53 herauszuströmen. Darüber hinaus
wird das aus dem Verbrenner 52 einströmende und durch die Gaswege 55 hindurchtretende
Verbrennungsgas davon abgehalten, in das Innere des Rotors einzuströmen.
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Einkonkreter
Aufbau einer solchen Abdichtplatten-Anordnung 71, wie sie oben
beschrieben wurde, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. H11-247999 offenbart. 11 und 12 sind eine perspektivische
Ansicht sowie eine Querschnittsansicht, die jeweils die Abdichtplatten-Anordnung 71 zeigen.
Die Abdichtplatten-Anordnung 71 besteht
aus zweilagigen Abdichtplatten, die eine äußere Abdichtplatte 74 und
eine innere Abdichtplatte 75 sowie eine Blattfeder 72 beinhalten. Ein
Verriegelungsstift 73 ist fest durch Anschweißen an der äußeren Abdichtplatte 74 fixiert.
Die innere Abdichtplatte 75 ist mittels des Verriegelungsstifts 73 fixiert,
wodurch eine umfängliche
Falschausrichtung zwischen der äußeren Abdichtplatte 74 und
der inneren Abdichtplatte 75 verhindert wird.
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Zusätzlich sind
die äußere Abdichtplatte 74 und
die innere Abdichtplatte 75 umfänglich in eine große Anzahl
unterteilt. Eine ringförmige
Abdichtplatten-Anordnung 71 ist durch Aufweisen einer Blattfeder 72 aufgebaut,
die an der Innenseite der Innen-Abdichtplatte 75 installiert
ist. Wie in 10 gezeigt,
wird die wie oben beschrieben aufgebaute Abdichtplatten-Anordnung 71 derart
in das Innere der Nutabschnitte 4 der Überhangabschnitte 3 eingeführt, dass
sie mit den Rotorscheiben 60 zusammengesetzt ist.
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Bei
der wie oben beschriebenen konventionellen Abdichtplatten-Anordnung 71 werden
die äußere Abdichtplatte 74,
die innere Abdichtplatte 75 sowie die Blattfeder 72 durch
den Verriegelungsstift 73 von einer gegenseitigen relativen
Bewegung abgehalten. Jedoch ist die relative Bewegung in integraler Weise
innerhalb der Nutabschnitte 4 möglich, da die Abdichtplatten-Anordnung 71 nicht
an den Rotorscheiben 60 fixiert ist.
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Während des
gleichmäßigen Betriebs
einer Gasturbine werden die Rotorscheiben 60 bei gegebener
Geschwindigkeit betrieben. Daher werden die Abdichtplatten-Anordnungen 71 in
radialer Richtung der Nutenabschnitte 4 durch die Zentrifugalkraft
nach außen
gedrückt
und führen
keine relativen Bewegungen zu den Rotorscheiben 60 aus.
Wenn sich die Rotorscheiben 60 bei niedriger Geschwindigkeit
drehen, ist die Drückkraft
aufgrund der Zentrifugalkraft klein, was bewirkt, dass eine Loslösung eintritt,
da die Abdichtplatten-Anordnungen 71 umfänglich und
axial innerhalb der Nutenabschnitte 4 relative Bewegungen
ausführen.
Als Ergebnis hiervon entsteht ein Problem, dass die Abdichtplatten-Anordnungen 71 abgerieben
oder im Laufe der Zeit beschädigt
werden, was von Zeit zu Zeit einen Ersatz erfordert.
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Darüber hinaus
weist die Abdichtplatten-Anordnung 71 die durch den Verriegelungsstift 73,
der fest durch Verschweißen
an der Außen-Abdichtplatte 74 fixiert
ist, eine mit der Außen-Abdichtplatte 74 integrierte
Innen-Abdichtplatte 75 auf.
Daher ist es, um die Abdichtplatten-Anordnungen 71 während periodisch
durchgeführter
Inspektionen zu ersetzen notwendig, den Haupt-Gasturbinen-Korpus
zurück
zur Fabrik zu bringen, um die Turbine auseinander zu bauen. Als
Ergebnis hiervon steigen die Kosten einer periodischen Überholungs-Inspektion
an und die geplante Stillstandszeit der Einheit wird länger, was
ein Problem dahingehend bewirkt, dass die Instandhaltungskosten
weiter ansteigen werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, derartige Probleme, wie
sie oben beschrieben wurden, zu lösen, wobei die vorliegende
Erfindung sich zum Ziel setzt, die Ersatz-Frequenz der Abdichtplatten-Anordnungen
zu reduzieren und eine Gasturbine zur Verfügung zu stellen, die Abdichtplatten-Anordnungen aufweist,
die leicht am Ort ersetzt werden können.
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Um
das oben erwähnte
Ziel zu erreichen, umfasst eine Gasturbine in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung:
eine Vielzahl von Rotorscheiben, die Überhangabschnitte
beinhalten, die kreisförmig
um eine Rotorachse herum ausgebildet sind und gegenseitig benachbarten
Rotorscheiben gegenüberstehen,
sowie Nutabschnitte, die umfänglich
an den Oberflächen der Überhangabschnitte,
die einander gegenüberstehen,
ausgebildet sind;
Abdichtstrukturen, die in den Nutabschnitten
vorgesehen sind und ringförmig
ausgebildet sind; wobei eine Abdichtstruktur einen Scheiben-Eingriffsabschnitt
umfasst, der am Überhangabschnitt
vorgesehen ist, sowie eine Abdichtplatten-Anordnung, die eine Vielzahl
von ringförmigen
Abdichtplatten beinhaltet, die gegenseitig aneinander stoßen, und
Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte, die an den Abdichtplatten vorgesehen
sind; und
Rückhalteelemente,
die im Eingriff mit den Scheiben-Eingriffsabschnitten
und den Abdichtplatten-Eingriffsabschnitten
stehen, um so Abdichtplatten-Anordnungen aufzuweisen, die an den Überhangabschnitten
fixiert sind und hiervon entfernt werden können.
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Zusätzlich ist
in dem Gasturbinensystem in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde,
der Scheiben-Eingriffsabschnitt derart vorgesehen, dass er darin
ein Rückhalteelement
einhaust und der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt ist mit einer
Abdichtplatten-Anordnung in der Form eines Lochs versehen.
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Darüber hinaus
ist in der Gasturbine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde,
der Scheiben-Eingriffsabschnitt am Überhangabschnitt in der Form
eines Lochs vorgesehen und der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt
ist an der Grenze der Abdichtplatten-Anordnung in der Form eines
Bogens vorgesehen.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine
in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2A ist
eine Querschnittsansicht aus 1 entlang
der Linie A-A.
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2B ist
eine Querschnittsansicht aus 1 entlang
der Linie B-B.
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2C ist
eine Draufsicht, die eine Abdichtstruktur der Gasturbine in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung
der Gasturbine in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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4A ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine
in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4B ist
eine seitliche Querschnittsansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine
in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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5A ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine
in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5B ist
eine Querschnittsansicht aus 5A entlang
der Linie D-D.
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5C ist
eine Querschnittsansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine
in Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Rückhalteelement der Gasturbine
in Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Installationszustand eines Rückhalteelements
der Gasturbine in Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
ein schematisches Diagramm, das den generellen Aufbau einer Gasturbine
zeigt.
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9 ist
eine Querschnittsansicht, die das Innere einer Turbine einer konventionellen
Gasturbine zeigt.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer konventionellen
Gasturbine zeigt.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung
einer konventionellen Gasturbine zeigt.
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12 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung einer
konventionellen Gasturbine zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nunmehr im Folgenden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen
sind Beispiele der vorliegenden Erfindung und nicht dazu geeignet,
diese zu beschränken.
Eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung umfasst Überhangabschnitte,
die an den Rotorscheiben vorgesehen sind; Nutabschnitte, die an
den Überhangabschnitten
vorgesehen sind, eine Abdichtplatten-Anordnung, die in die Nutabschnitte
eingeführt
ist, sowie Rückhalteelemente;
wobei eine Abdichtplatten-Anordnung aus einer Außen-Abdichtplatte und einer
Innen-Abdichtplatte besteht.
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Zusätzlich sind
der Aufbau der Gasturbine in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung sowie der Aufbau der Rotorscheiben
die gleichen wie in den konventionellen Beispielen, die in den 8 bis 10 gezeigt
sind. Daher werden gleiche Symbole für gleiche Abschnitte wie in
den 8 bis 10 verwendet und deren detaillierte
Beschreibung wird vermieden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine
in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
zeigt. 2A und 2B sind
Querschnittsansichten aus 1 entlang
der Linien A-A bzw. B-B. Zusätzlich
ist 2C eine Draufsicht, die die Abdichtstruktur zeigt. Die
Abdichtstruktur 1 dichtet benachbarte Rotorscheiben 60 ab
und besteht aus Überhangabschnitten 3,
Scheiben-Eingriffsabschnitten 5, Nutabschnitten 4,
einer Abdichtplatten-Anordnung 2 sowie Rückhalteelementen 6.
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Der Überhangabschnitt 3 ist
ringförmig
vorgesehen und steht von der Rotorscheibe 60 aus ab. Der Überhangabschnitt 3 ist
mit dem Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 versehen. Der Nutabschnitt 4 ist ringförmig mit
dem Überhangabschnitt 3,
der die darin eingeführte
Abdichtplatten-Anordnung 2 aufweist, versehen. Der Überhangabschnitt 3 weist
ringförmige
hervorstehende Abschnitte 8 auf, die an beiden Seiten des
Nutabschnitts 4 ausgebildet sind. Eine Position, die dem Überhangabschnitt 3 gegenübersteht,
weist einen Überhangabschnitt 3 inklusive
eines ähnlichen
Nutabschnitts 4, der von einer benachbarten Rotorscheibe 60 aus
absteht, auf. Die Abdichtplatten-Anordnungen 2 wird in
einem Zustand verwendet, bei dem sie innen in den Nutabschnitten 4,
die an den Oberflächen
der Überhangabschnitte 3 an
beiden einander gegenüberstehenden
Seiten vorgesehen sind, eingehaust.
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Der Übhangabschnitt 3 der
Rotorscheibe 60 ist mit den Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 versehen, der
ein Rückhalteelement 6 einhausen
kann. Der Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 tritt
durch den Nutabschnitt 4 hindurch, der am Überhangabschnitt 3 in
radialer Richtung des Rotors vorgesehen ist und über eine vorab bestimmte Länge von
der Endoberfläche des Überhangabschnitts 3 derart
in radialer Richtung des Rotors begrenzt ist, dass er in der Form
einer Nut ausgebildet ist. Als Ergebnis dessen ist der Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 groß genug
für das
darin einzuführende
Rückhalteelement 6 gefertigt.
Zusätzlich ist
eine Vielzahl von Scheiben-Eingriffsabschnitten 5 umfänglich in Übereinstimmung
mit den Rückhalteelementen 6 vorgesehen.
Darüber
hinaus kann der Scheiben-Eingriffsabschnitt 5 an beiden Überhangabschnitten 3,
die einander gegenüberstehen,
vorgesehen sein, oder kann nur an einem Überhangabschnitt 3 vorgesehen
sein.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Abdichtplatten-Anordnung 2 zeigt.
Die Abdichtplatten-Anordnung 2 weist
eine äußere Abdichtplatte 11 sowie
eine innere Abdichtplatte 12 auf. Die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 sind in integraler Weise an
einer Vielzahl von umfänglichen
Positionen durch die Rückhalteelemente 6 fest
fixiert.
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Die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 umfassen eine Vielzahl von
Elementen, die umfänglich
unterteilt sind und zwischen den Elementen sind Unterteilungsabschnitte 13,
die aus Spalten bestehen, vorgesehen. Eine thermische Expansion
oder Schrumpfung der äußeren Abdichtplatte 11 sowie
der inneren Abdichtplatte 12 kann durch die Unterteilungsabschnitte 13 absorbiert
werden. Zusätzlich
sind die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 umfänglich üblicherweise in zwei oder vier
Teile unterteilt, jedoch nicht hierauf beschränkt.
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Darüber hinaus
sind die Verteilungsabschnitte 13 der äußeren Abdichtplatte 11 sowie
der inneren Abdichtplatte 12 zusammengesetzt und derart
verschoben, dass sie gegenseitig umfänglich mit einer Phasendifferenz
versehen sind. Daher kann eine Abdichtung auch dann erzielt werden,
wenn die Spalte der Unterteilungsabschnitte 13 der äußeren Abdichtplatte 11 aufgrund
thermischer Expansion und Schrumpfung etwas größer werden.
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Insbesondere
aufgrund einer durch die Rotation der Rotorscheiben 60 erzeugten
Zentrifugalkraft sind die sich drehende äußere Abdichtplatte 11 sowie die
innere Abdichtplatte 12 fest aneinander angebracht. Daher
wird ein von den Unterteilungsabschnitten 13 der äußeren Abdichtplatte 11 austretendes
Verbrennungsgas durch die Oberflächen
der äußeren Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12, die fest aneinander angebracht
sind, abgedichtet, wodurch die Besorgnis eliminiert wird, dass das
Verbrennungsgas in das Innere der Innen-Abdichtplatte 12 eintritt.
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Ähnlich besteht
auch dann, wenn die Unterteilungsabschnitte 13 der inneren
Abdichtplatte 12 größer werden,
keine Besorgnis, dass ein Kühlmedium
innerhalb des Rotors von der äußeren Abdichtplatte 13 heraus
zum Gas-Durchgang
strömt.
Dabei besteht keine Beschränkung
auf die relative Phasendifferenz (Versatz-Maß) zwischen der äußeren Abdichtplatte 11 und
der inneren Abdichtplatte 12, jedoch kann eine optionale
Phasendifferenz (Versatz-Maß)
so lange angepasst werden, wie die Abdichtung möglich ist. Zusätzlich kann
das Rückhalteelement 6 an
einem Ort vorgesehen sein oder an einer Vielzahl von Orten für jedes
unterteilte Element der äußeren Abdichtplatte 11 sowie
der inneren Abdichtplatte 12 vorgesehen sein.
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4A und 4B sind
perspektivische Ansichten sowie eine seitliche Querschnittsansicht, die
jeweils den Aufbau eines Rückhalteelements 6 zeigen.
Das Rückhalteelement 6 umfasst
ein Greifelement 15, ein Zwischen-Halteelement 18 sowie
einen Verriegelungsbolzen 19. Die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 weisen einen Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 7 (siehe 3)
auf, der darin eingebohrt ist und der sich in der Form eines Lochs
zur Einführung
des Verriegelungsbolzens 19 öffnet.
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Das
Greifelement 15 ist derart ausgebildet, dass es einen Querschnitt
in U-Form aufweist und die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 mit zwei Stücken der oberen und unteren
Greifabschnitte 16, die einander gegenüberstehen, in Sandwich-Weise
umgibt. Die oberen und unteren Greifabschnitte 16 weisen
ein Bolzenloch 17 auf, welches hierin ausgeformt ist, um
einen Verriegelungsbolzen 19 aufzunehmen. Ein Zwischen-Halteelement 18,
welches ein Durchgangsloch aufweist, ist zwischen den oberen und
unteren Greifabschnitten 16 vorgesehen und das Zwischen-Halteelement 18 wird in
die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 der äußeren Abdichtplatte 11 und
der inneren Abdichtplatte 12 eingeführt.
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Zusätzlich wird
ein Verriegelungsbolzen 19 von der Innenseite des Rotors
durch das Bolzenloch 17 und das Zwischen-Halteelement 18 hindurch
eingeführt,
um das Rückhalteelement 6 zusammen
mit der Abdichtplatten-Anordnung 2 in integrierter Weise zu
fixieren. Ebenso weist der Verriegelungsbolzen 19 einen
Gewindeabschnitt auf, der an einem Teil von dessen Länge über alles
vorgesehen ist, so das durch Drehen des Verriegelungsbolzens 19 die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 miteinander festgezogen werden
können.
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Darüber hinaus
kommen die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 nicht direkt in Kontakt mit
dem Verriegelungsbolzen 19, da die äußere Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12 mittels des Zwischen-Halteelements 18 fixiert
sind. Daher besteht kein Bedenken, dass der Gewindeabschnitt des
Verriegelungsbolzens 19 beschädigt wird, auch wenn die Abdichtplatten-Anordnung
gelöst
wird.
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Zusätzlich ist
eine Bearbeitung der Scheiben-Eingriffsabschnitte 5 am
Ort ohne Störung
der Maschinengenauigkeit möglich,
da die Scheiben-Eingriffsabschnitte 5 an
den Kanten der Überhangabschnitte 4 vorgesehen
sind. Daher macht eine zusätzliche
Bearbeitung am Ort es noch leichter, die Abdichtplatten-Anordnung 2 am
Ort zu ersetzen, auch wenn die existierende Turbine nicht mit Scheiben-Eingriffsabschnitten 5 versehen
ist.
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In Übereinstimmung
mit dem oben beschriebenen Aufbau wird durch Einführen des
Verriegelungsbolzens 19 in die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 die
Abdichtplatten-Anordnung 2 in
integrierter Weise durch die Rückhalteelemente 6 fest
fixiert. Zusätzlich
greifen die Rückhalteelemente 6 in die
Scheiben-Eingriffsabschnitte 5 ein, die an den Überhangabschnitten 3 vorgesehen
sind, was die Abdichtplatten-Anordnung 2 an den Überhangabschnitten 3 der
Rotorscheiben 60 abgestützt
belässt. Daher
ist es während
der Rotor sich bei niedriger Geschwindigkeit dreht möglich, die
Loslösung
aufgrund der Bewegungen der Abdichtplatten-Anordnung 2 in axialer und
umfänglicher
Richtung des Rotors zurückzuhalten.
Als Ergebnis dessen kann der Abrieb und die Frequenz des Ersatzes
der äußeren Abdichtplatte 11 und
der inneren Abdichtplatte 12 reduziert werden.
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Darüber hinaus
kann, obwohl die 1 bis 3 dies nicht
zeigen, eine vorab erwähnte
Blattfeder 72, die in 12 gezeigt
ist, weiterhin an der Innenseite der inneren Abdichtplatte 12 einer
Abdichtplatten-Anordnung 2 installiert sein. Hierdurch
nehmen die äußere Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12 eine radial nach außen vom
Rotor gerichtete Federkraft auf, wodurch die Abdichteffekte zwischen
der äußeren Abdichtplatte 11 und
der oberen Oberfläche
des Nutabschnitts 4 erhöht
werden.
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Zusätzlich weist
der hervorstehende Abschnitt 8 eines Überhangabschnitts an der Seite
des Rotor-Inneren eine Vielzahl von Öffnungen zur Einführung (nicht
dargestellt) auf, die umfänglich über eine
vorab bestimmte Länge
herausgeschnitten sind. Die äußere Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12 können in die Nutabschnitte 4 durch
umfängliches
Gleiten von den Öffnungen
zur Einführung eingeführt werden.
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Um
eine Abdichtplatten-Anordnung 2 zu ersetzen, werden die äußere Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12 durch Entfernen des Verriegelungsbolzens 19 vom
Rückhalteelement 6 auseinander
gebaut. Anschließend
werden die äußere Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12 durch einen Spalt zwischen
den Überhangabschnitten 3 und
durch die Öffnungen
für die
Einführung
herausgenommen.
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Eine
neue äußere Abdichtplatte 11 sowie eine
neue Abdichtplatte 12 werden einzeln von den Öffnungen
zur Einführung
in die Nutabschnitte 4 eingeführt. Die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 stoßen so an, dass die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7,
die sich in der Form eines Lochs öffnen, sich treffen und ein
Zwischen-Halteelement 18 des Rückhalteelements 6 wird
eingeführt und
greift in die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 ein.
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Danach
werden mit dem in die Scheiben-Eingriffsabschnitte 4 eingreifenden
Greifelement 15 des Rückhalteelements 6 die äußere Abdichtplatte 11 und
die innere Abdichtplatte 12 in einen Spalt zwischen den
Greifabschnitten 16 des Greifelements 15 eingeführt. Danach
wird ein Verriegelungsbolzen 19 in das Bolzenloch 17,
das am Greifelement 15 vorgesehen ist, von der Innenseite
des Rotors eingeschraubt.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung werden die äußere Abdichtplatte 11 sowie
die innere Abdichtplatte 12 durch Anziehen des Verriegelungsbolzens 19 durch
das Bolzenloch 17 sowie die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 7 angezogen und
die Abdichtplatten-Anordnung 2 wird
innerhalb der Nutabschnitte 4 der Rotorscheiben 16 fixiert.
In Übereinstimmung
mit einem solchen Aufbau der Abdicht-Struktur 1, wie sie
oben beschrieben wurde, ist ein Ersetzen der Abdichtplatten-Anordnung 2 am
Ort ohne Auseinanderbauen der Rotorscheiben möglich, was zu einer Reduktion
der Instandhaltungskosten einer Gasturbine führt.
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Im
Folgenden ist 5A eine perspektivische Ansicht,
die eine Abdichtstruktur einer Gasturbine in Übereinstimmung mit einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Zusätzlich ist 5B eine
Querschnittsansicht aus 5A entlang
der Linie D-D. Ebenso wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Abdichtstruktur 21 Überhangabschnitte 3,
die an den Rotorscheiben 60 vorgesehen sind; Nutabschnitte 4,
die an den Überhangabschnitten 3 vorgesehen sind;
eine Abdichtplatten-Anordnung 22,
die in die Nutabschnitte 4 eingeführt sind; sowie Rückhalteelemente 26.
Die Abdichtplatten-Anordnung 22 besteht aus einer äußeren Abdichtplatte 31 sowie
einer inneren Abdichtplatte 32.
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Die
Abdichtplatten-Anordnung 22 ist an der Innenseite der Nutabschnitte 4 vorgesehen,
die an den Überhangabschnitten 3 der
Rotorscheiben 60 vorgesehen sind (siehe 9),
wobei die äußere Abdichtplatte 31 sowie
die innere Abdichtplatte 32 aneinander stoßen. Die äußere Abdichtplatte 31 sowie die
innere Abdichtplatte 32 sind integral mit dem Rückhalteelement 26 fixiert.
Die Anzahl von umfänglichen
Unterteilungen der äußeren Abdichtplatte 31 sowie
der inneren Abdichtplatte 32 sowie die Positionsbeziehung
und dergleichen der Unterteilungsabschnitte 33 der äußeren Abdichtplatte 31 sowie
der inneren Abdichtplatte 32 sind die gleichen wie in der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die äußere Abdichtplatte 31 sowie
die innere Abdichtplatte 32 sind mit einem Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 27 am
Ort des Abdichtplatten-Eingriffsabschnitts 7 versehen,
der aus einem Durchgangsloch in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
zusammengesetzt ist (siehe 3). Der
Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 27 ist
als Bogen an den Grenzen der äußeren Abdichtplatte 31 und der
inneren Abdichtplatte 32 ausgebildet. Der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitt 27 kann
an nur einer Grenze oder beiden Grenzen der äußeren Abdichtplatte 31 und
der inneren Abdichtplatte 32 vorgesehen sein.
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Zusätzlich ist
am Ort des Scheiben-Eingriffsabschnitts 5 in der Form einer
Nut in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
(siehe 1) ein Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 in der Form
eines Lochs vorgesehen. Der Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 ist
ein Durchgangsloch, welches durch den Überhangabschnitt 3 radial
von der oberen Oberfläche
zur Bodenoberfläche
hindurch verläuft und
ein darin eingeführtes
Rückhalteelement 26 aufweisen
kann. Der Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 ist an einer Position
vorgesehen, an der die Bodenoberfläche des Nutabschnitts 4,
die der Öffnungsseite
gegenüberliegt,
nahezu in das Zentrum gelangt.
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Wie
in 5A gezeigt, wird eine Abdichtplatten-Anordnung 22 in
das Innere der Nutabschnitte 4 eingeführt, wobei die äußere Abdichtplatte 31 und
die innere Abdichtplatte 32 so aneinander stoßen, dass sich
deren Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 treffen. Die
Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 sind so platziert,
dass sie den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 überlappen.
Anschließend
wird ein Rückhalteelement 26 von
der Innenseite des Rotors in den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 eingeführt. Hierdurch
wird, wie dies in 5C gezeigt ist, die Abdichtplatten-Anordnung 22 dadurch
am Überhangabschnitt 3 fixiert, dass
das Rückhaltelement 26 in
die in einem Bogen ausgebildeten Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 eingreift.
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Dadurch
dass die Abdichtplatten-Anordnung 22 in der oben beschriebenen
Form aufgebaut ist, wird sie mittels des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, des
Rückhalteelements 26 sowie
der Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 an der Rotorscheibe 60 fixiert.
Zusätzlich
weist die Abdichtplatten-Anordnung 22 Bewegungen
in axialer und umfänglicher
Richtung des Rotors innerhalb der zurückgehaltenen Nutabschnitte 4 auf.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Rückhalteelement 26 zeigt.
Das Rückhalteelement 26 umfasst
einen Verriegelungsbolzen 35 sowie einen Rückhaltering 36.
Der Verriegelungsbolzen 35 hat einen Kragenabschnitt 38,
der einen größeren Durchmesser
aufweist als der Bolzenkörper 37,
der an einem Ende des zylindrischen Bolzenkörper 37 vorgesehen
ist. Das andere Ende des Bolzenkörpers 37 ist
mit einem Bolzen-Eingriffsabschnitt 39 versehen, der einen
Zahnradtyp-Aufbau aufweist, so dass er im Eingriff mit dem Rückhaltering 36 stehen
kann.
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Ein
niedergedrückter
Abschnitt 40 eines Bolzens, der einen geringeren Durchmesser
als der Bolzenkörper 37 aufweist,
ist zwischen dem Bolzenkörper 37 sowie
dem Bolzen-Eingriffsabschnitt 39 vorgesehen.
Um die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 aufzunehmen
ist der niedergedrückte
Abschnitt 40 des Verriegelungsbolzens 35 in einer
derartigen Weise ausgeformt, dass die Tiefe des niedergedrückten Abschnitts 40 des
Verriegelungsbolzens 35 größer als die Höhe der hervorstehenden
Abschnitte 41 ist.
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Der
Rückhaltering 36 ist
als Ring ausgebildet und dessen innere umfängliche Oberfläche ist
mit hervorstehenden Abschnitten 41 versehen, die den gleichen
Abstand aufweisen wie der Bolzen-Eingriffsabschnitt 39,
in den die hervorstehenden Abschnitte 41 eingreifen. Der
Innenseiten-Durchmesser der
Kanten der hervorstehenden Abschnitte 41 ist größer ausgeformt
als der Durchmesser des Bodens der Zahnradzähne des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39. Die
radiale Breite der hervorstehenden Abschnitte 41 ist kleiner
ausgebildet als die Breite der Nuten am Boden des Zahnradzahns des
Bolzen-Eingriffsabschnitts 39.
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Wie
in 7 gezeigt weist die innere umfängliche Oberfläche des
Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, der aus einem Durchgangsloch
besteht, einen abgestuften Abschnitt 42 auf, der axial
auf die Außenseite
des Rotors hin installiert ist. Durch den abgestuften Abschnitt 42 weist
der Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 einen
Innendurchmesser auf, der der Außenseite des Rotors gegenübersteht
und größer als
der Innendurchmesser des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25,
der der Innenseite des Rotors gegenübersteht, wird. Mit dem abgestuften
Abschnitt 42, der als Grenzfläche dient, kommt die innere
umfängliche
Oberfläche
des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25,
der den größeren Durchmesser
aufweist und an der Seite des Rotors außen platziert ist, intern in
Kontakt mit dem Rückhaltering 36.
Die innere umfängliche
Oberfläche
des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25, der an der Seite des
Rotors innen platziert ist und den kleineren Durchmesser aufweist, kommt
intern in Kontakt mit dem Bolzenkörper 37.
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Wenn
das Rückhalteelement 26 am
Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 installiert
ist, wird der Bolzen-Eingriffsabschnitt 39 des
Verriegelungsbolzens 35 von der Innenseite des Rotors in
den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 eingeführt. Zu
diesem Zeitpunkt wird die vorab an der Innenseite der Nutabschnitte 4 installierte
Abdichtplatten-Anordnung 22 in einer
Weise platziert, dass die Abdichtplatten-Eingriffsabschnitte 27 in
der Form eines Bogens den Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 überlappen.
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Der
Verriegelungsbolzen 35 wird eingeführt, bis dessen Kragenabschnitt 38 eng
den Rand des Scheiben-Eingriffabschnitts 25 berührt, und
ein Rückhaltering 36 wird
von der Außenseite
des Rotors, der mit dem Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 im Eingriff
stehen soll, eingeführt.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Rückhaltering 36 derart
gedreht, dass die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 nicht
mit den Graten der Zahnradkonstruktion des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39 in
Wechselwirkung treten. Hierdurch kommt der Rückhaltering 36 mit
einem vorab bestimmten Ort des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39 in
Eingriff.
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Wenn
der Rückhaltering 36 in
radialer Richtung des Rotors nach innen gedrückt wird und in engen Kontakt
mit dem abgestuften Abschnitt 42 kommt, erreichen die hervorstehenden
Abschnitte 41 den niedergedrückten Abschnitt 40 des
Bolzens, der den Rückhaltering 36 drehen
ließ.
Als Ergebnis hiervon kommen die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 unter
die Zähne
des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39, der überlappt wird, was den Rückhaltering 36 davon
abhält,
herauszukommen. Speziell durch Vorsehen der Zähne des Bolzen-Eingriffsabschnitts 39,
die die hervorstehenden Abschnitte 41 des Rückhalterings 36 überlappen,
wird das Rückhalteelement
26 im Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 gehalten.
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In Übereinstimmung
mit dem oben beschriebenen Aufbau wird während eines normalen Betriebs einer
Gasturbine der Kragenabschnitt 38 des Verriegelungsbolzens 35,
der aufgrund einer Zentrifugalkraft in engem Kontakt mit dem Umfang
des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25 steht, zurückgehalten.
Auf der anderen Seite kommt, wenn der Rotor seine Drehung stoppt,
der abgestufte Abschnitt 42, der an der inneren umfänglichen
Oberfläche
des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25 vorgesehen ist, in
engen Kontakt mit der unteren Oberfläche des Rückhalterings 36. Als
Ergebnis hiervon wird das Rückhalteelement 26 innerhalb
des Scheiben-Eingriffsabschnitts 25 gehalten,
wodurch das Rückhalteelement 26 davon
abgehalten wird, in die Innenseite des Rotors zu fallen.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird die Abdichtplatten-Anordnung 22 mittels des
Rückhalteelements 26 an
den Rotorscheiben 60 fixiert. Daher treten genauso wie
in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung relative Bewegungen der Abdichtplatten-Anordnung 22 nicht auf.
Als Ergebnis dessen kann die Loslösung der Abdichtplatten-Anordnung 22 innerhalb
der Nutabschnitte 4 auch dann reduziert werden, wenn sich
der Rotor bei niedriger Geschwindigkeit dreht. Zusätzlich ist
es genauso wie in der ersten Ausführungsform möglich, die
Abdichtplatten-Anordnung 22 am Ort leicht durch Entfernen
der Rückhalteelemente 26 auseinander
zu bauen und zu ersetzen.
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Darüber hinaus
wird die Zentrifugalkraft des Rückhalteelements 26 nicht
auf die Abdichtplatten-Anordnung 22 aufgebracht, da das
Rückhalteelement 26 im
Eingriff mit dem zur Zurückhaltung
in den Überhangabschnitt 3 eingebohrten
Scheiben-Eingriffsabschnitt 25 im Eingriff steht. Als Ergebnis
hiervon kann die Loslösung
des Rückhalteelements 26 unterbunden
werden, so dass die inneren Wände
der Nutabschnitte 4 und der Scheiben-Eingriffsabschnitte 25 nicht beschädigt werden.
Zusätzlich
ist verglichen mit der Abdichtstruktur in Übereinstimmung mit der ersten
Ausführungsform
die Struktur einfacher und die Anzahl der Komponenten ist geringer,
so dass eine Ersetzungsarbeit am Ort noch leichter wird.