DE102008044424A1

DE102008044424A1 - Method and apparatus for controlling the play of a turbine blade tip

Info

Publication number: DE102008044424A1
Application number: DE102008044424A
Authority: DE
Inventors: Ian David Wilson; Bradley James Miller; Eric Scicchitano; Christopher Sean Bowes; Kenneth Damon Black
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-02-26
Also published as: JP2009047171A; CN101372898A; US20090053042A1; CH697804A2

Abstract

Eine Gasturbine enthält ein Gehäuse und einen Mantelring, wobei die Gasturbine eine Befestigungsvorrichtung enthält, die an dem Gehäuse und wenigstens entweder an dem Mantelring und/oder an einem an dem Mantelring angebrachten Kanal starr befestigt ist, wobei die Vorrichtung dem Mantelring erlaubt, sich unabhängig von dem Gehäuse auszudehnen und zusammenzuziehen und eine begrenzte rein axiale Ausbreitung des Mantelrings zulässt.A gas turbine includes a housing and a shroud, the gas turbine including a mounting device rigidly secured to the housing and at least one of the shroud and / or a channel attached to the shroud, the device allowing the shroud to be independent of the shroud the housing expand and contract and allows a limited purely axial expansion of the shroud.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die hier beschriebene Erfindung betrifft das Gebiet von Gasturbinen. Insbesondere wird die Erfindung dazu verwendet, eine Steuerung der Spaltbreite an einer Turbinenschaufelspitze zu erzielen.The The invention described herein relates to the field of gas turbines. In particular, the invention is used to control the Gap width to achieve a turbine blade tip.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE STATE OF THE TECHNOLOGY

Eine Gasturbine enthält viele Teile, von denen jedes sich ausdehnen oder zusammenziehen kann, wenn sich die Betriebsbedingungen verändern. Eine Turbine wirkt mit aus einer Brennkammer ausströmenden Heißgasen zusammen, um eine Welle zu drehen. Die Welle ist im Allgemeinen mit einem Verdichter und in einigen Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Aufnahme von Energie, beispielsweise einem elektrischen Generator, gekoppelt. Die Turbine befindet sich im Allgemeinen neben der Brennkammer. Die Turbine verwendet Laufschaufeln, die einfach als „Schaufeln" bezeichnet werden, um die Energie der Heißgase zum Drehen der Welle zu nutzen.A Gas turbine contains many parts, each of which can expand or contract, when the operating conditions change. A turbine is involved flowing out of a combustion chamber hot gases together to turn a shaft. The wave is in general with a compressor and in some embodiments of a device for receiving energy, for example an electric generator, coupled. The turbine is generally located next to the combustion chamber. The turbine uses blades that are simply called "blades" about the energy of the hot gases to use for turning the shaft.

Die Schaufeln laufen innerhalb eines Mantelrings um. Wenn die Heißgase auf die Schaufeln auftreffen, wird die Welle gedreht. Der Mantelring wird dazu verwendet, die Heißgase daran zu hindern, rings um die Laufschaufeln zu entweichen und folglich die Welle nicht zu drehen.The Shovels rotate within a shroud. When the hot gases are on the blades hit, the shaft is rotated. The sheath ring is used to the hot gases to prevent it from escaping around the blades and therefore not to turn the shaft.

Der Abstand zwischen dem Ende einer Schaufel und dem Mantelring wird als „Spaltbreite" bzw. „Spiel" bezeichnet. Wenn die Spaltbreite steigt, nimmt die Effizienz der Turbine ab, da Heißgase durch den Spalt austreten. Folglich kann die Spaltbreite bzw. die Menge des Spiels den gesamten Wirkungsgrad der Gasturbine beeinflussen.Of the Distance between the end of a blade and the shroud becomes referred to as "gap width" or "game". If the gap width increases, the efficiency of the turbine decreases as hot gases pass through exit the gap. Consequently, the gap width or the amount of the game affect the overall efficiency of the gas turbine.

Wenn die Spaltbreite zu klein ist, können die Wärmeeigenschaften der Laufschaufeln, des Mantelrings und anderer Komponenten bewirken, dass die Schaufeln an dem Mantelring anstreifen bzw. reiben. Wenn die Schaufeln an dem Mantelring anstreifen, kann eine Beschädigung an den Schaufeln, dem Mantelring und der Turbine auftreten. Es ist deshalb wichtig, unter vielfältigen Betriebsbedingungen eine minimale Spaltbreite aufrechtzuerhalten.If the gap width is too small can the thermal properties of the blades, shroud and other components, that the blades rub or rub against the jacket ring. If The blades on the shroud may be damaged the blades, the shroud and the turbine occur. It is therefore important, among many Operating conditions maintain a minimum gap width.

Was benötigt wird, sind folglich Methoden zur Reduktion der Spaltbreite zwischen Laufschaufeln und einem Mantelring in einer Gasturbine. Die Methoden sollten für vielfältige Betriebsbedingungen nützlich sein.What needed Thus, methods for reducing the gap width are between Blades and a shroud in a gas turbine. The methods should for diverse Operating conditions useful be.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Es ist eine Ausführungsform einer Gasturbine offenbart, die ein Gehäuse und einen Mantelring enthält, wobei die Gasturbine eine Befestigungsvorrichtung enthält, die an dem Gehäuse und wenigstens entweder an dem Mantelring und/oder an einem an dem Mantelring angebrachten Kanal starr befestigt ist, wobei die Vorrichtung dem Mantelring erlaubt, sich unabhängig von dem Gehäuse auszudehnen und zusammenzuziehen, und eine begrenzte axiale Nettoausbreitung des Mantelrings ermöglicht.It is an embodiment discloses a gas turbine containing a housing and a shroud, wherein the gas turbine includes a fastening device attached to the housing and at least either on the shroud ring and / or on one of the shroud ring attached channel is rigidly fixed, the device is the Sheath ring allowed to be independent from the case expand and contract, and a limited net axial spread allows the shroud.

Ferner ist eine Ausführungsform einer Gasturbine offenbart, die ein Gehäuse und einen Mantelring enthält, wobei die Gasturbine mehrere Federn enthält, die allgemein in Form eines „C" gestaltet sind, das an dem Gehäuse und wenigstens entweder an dem Mantelring und/oder an einem an dem Mantelring angebrachten Kanal starr befestigt ist, wobei die Vorrichtung dem Mantelring erlaubt, unabhängig von dem Gehäuse zu expandieren und zu kontrahieren, und eine begrenzte rein axiale Ausbreitung bzw. Erweiterung des Mantelrings ermöglicht.Further is an embodiment discloses a gas turbine containing a housing and a shroud, wherein the gas turbine contains several springs, which are generally shaped in the shape of a "C", that on the case and at least either on the shroud and / or on one of the shroud Shroud mounted channel is rigidly fixed, the device allowed the shroud, regardless of the housing to expand and contract, and a limited purely axial Spreading or extension of the shroud allows.

Ferner ist ein Beispiel eines Verfahrens zur Steuerung einer Abmessung eines Mantelrings in einer Gasturbine, die ein Gehäuse enthält, offenbart, wobei das Verfahren enthält, dass die Abmessung für den Mantelring geschaffen wird und eine Größe des Mantelrings zur Aufrechterhaltung der Abmessung unter Verwendung einer Befestigungsvorrichtung kontrolliert bzw. gesteuert wird, die an dem Gehäuse und wenigstens entweder an dem Mantelring und/oder an einem Kanal starr befestigt ist, der an dem Mantelring angebracht ist, wobei die Vorrichtung dem Mantelring ermöglicht, sich unabhängig von dem Gehäuse auszudehnen und zusammenzuziehen, und eine begrenzte rein axiale Ausbreitung bzw. Erweiterung des Mantelrings zulässt.Further is an example of a method for controlling a dimension discloses a shroud in a gas turbine containing a housing, wherein contains the method that the dimension for the Shroud is created and a size of the shroud to maintain the dimension controlled using a fastening device or controlled on the housing and at least either is rigidly attached to the shroud and / or on a channel, the attached to the shroud, the device being the shroud allows independent from the case expand and contract, and a limited purely axial Spreading or expansion of the shroud allows.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen im Anschluss an die Beschreibung speziell dargelegt und klar und deutlich beansprucht. Das Vorstehende und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen angegeben ist:Of the The subject matter considered as being the invention is defined in the claims in Following the description specifically set out and clear claimed. The foregoing and other features and advantages of Invention open up from the following detailed description, in conjunction with the attached Drawings indicated:

1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform einer Gasturbine; 1 illustrates an exemplary embodiment of a gas turbine;

2 zeigt eine Endansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Turbinenstufe; 2 shows an end view of an exemplary embodiment of a turbine stage;

3A und 3B, die gemeinsam als 3 bezeichnet werden, veranschaulichen eine beispielhafte Ausführungsform eines Kanalsystems, der mit einem Mantelring gekoppelt ist; 3A and 3B that together as 3 are designated, illustrate a exemplary embodiment of a channel system coupled to a shroud ring;

4A und 4B, die gemeinsam als 4 bezeichnet werden, veranschaulichen eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Kanalsystems; 4A and 4B that together as 4 are illustrative of another exemplary embodiment of the channel system;

5 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Regelsystems; und 5 illustrates an exemplary embodiment of a control system; and

6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung einer Abmessung des Mantelrings. 6 shows an exemplary method for controlling a dimension of the shroud.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION

Die Lehre liefert Ausführungsformen von Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung einer Spaltbreite bzw. eines Spiels zwischen mehreren Laufschaufeln und einem Mantelring in einer Gasturbine. Die Lehre sieht eine Steuerung einer Temperatur des Mantelrings vor, um eine richtige Größe der Spaltbreite bzw. des Spiels aufrechtzuerhalten. Im Allgemeinen kann der Mantelring aus Metall hergestellt sein. Das Metall kann sich entsprechend seinem Wärmeausdehnungskoeffizienten ausdehnen und zusammenziehen. Es ist eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen, die dem Mantelring erlaubt, sich in Bezug auf ein Gehäuse der Gasturbine auszudehnen und zusammenzuziehen. Bevor die Ausführungsformen in Einzelheiten erläutert werden, werden bestimmte Definitionen angegeben.The Teaching provides embodiments of devices and methods for controlling a gap width or a game between several blades and a shroud in a gas turbine. The gauge sees a control of a temperature of the shroud before to a proper size of the gap width and the Upkeep game. In general, the shroud ring off Be made of metal. The metal can be according to his CTE expand and contract. It is a fastening device provided, which allows the shroud, with respect to a housing of the Gas turbine to expand and contract. Before the embodiments explained in detail will be given certain definitions.

Der Ausdruck „Gasturbine" betrifft eine kontinuierlich arbeitende Verbrennungsmaschine. Die Gasturbine enthält allgemein einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Die Brennkammer gibt heiße Gase ab, die zu der Turbine geleitet werden. Der Ausdruck „Schaufel" betrifft eine Laufschaufel, die in der Turbine enthalten ist. Jede Schaufel weist allgemein eine Schaufelblatt- bzw. Tragflügelgestalt auf, die für eine Umwandlung der heißen Gase, die auf die Schaufel auftreffen, in Dreharbeit sorgt. Der Ausdruck „Turbinenstufe" bezieht sich auf mehrere Schaufeln, die über einem Abschnitt einer Turbinenwelle längs deren Umfangs angeordnet sind. Die Schaufeln der Turbinenstufe sind über der Welle in einem kreisringförmigen Muster angeordnet. Der Ausdruck „Mantelring" bezeichnet eine Struktur, die dazu vorgesehen ist zu verhindern, dass die Heißgase ungehindert rings um die Schaufeln der Turbinenstufe entweichen bzw. austreten. Die Struktur kann wenigstens entweder zylindrisch und/oder konisch gestaltet sein. Im Allgemeinen ist ein einzelner Mantelring für jede Turbinenstufe vorhanden. Der Ausdruck „Spaltbreite" bzw. „Spiel" bezeichnet eine Größe eines Abstands zwischen einer Spitze der Schaufel und dem Mantelring. Der Ausdruck „Gehäuse" bezeichnet eine Struktur zur Halterung des Mantelrings. Der Ausdruck „Befestigungsvorrichtung" bezeichnet eine Vorrichtung, die verwendet wird, um den Mantelring an dem Gehäuse zu haltern. Der Ausdruck „starr befestigt" betrifft eine Art der Verbindung mit der Befestigungsvorrichtung. Die Befestigungsvorrichtung, die an einer Struktur starr befestigt ist, bewegt oder verschiebt sich nicht an dem Punkt der Befestigung an der Struktur. Der Ausdruck „axiale Nettoausbreitung" bzw. „rein axiale Ausbreitung" bezeichnet eine Verlagerung des Mantelrings entlang der Längsachse der Gasturbine. Der Ausdruck „Anstreifen" bezieht sich darauf, dass wenigstens eine Schaufel mit dem Mantelring in Kontakt tritt. Ein Anstreifen ruft im Allgemeinen eine Beschädigung an der Gasturbine hervor. Der Ausdruck „Entnahmewärme" bezeichnet Luft, die dem Verdichter entnommen wird, bevor die Luft der Brennkammer zugeführt wird.Of the Expression "gas turbine" refers to a continuous working internal combustion engine. The gas turbine contains general a compressor, a combustion chamber and a turbine. The combustion chamber gives name is Gases discharged to the turbine. The term "bucket" refers to a bucket, which is contained in the turbine. Each shovel points in general an airfoil or airfoil shape on that for a transformation of the hot ones Gases impinging on the blade, turning it around. Of the Term "turbine stage" refers to several Shovels over a portion of a turbine shaft are arranged along the circumference thereof. The blades of the turbine stage are above the shaft in an annular pattern arranged. The term "shroud" denotes a Structure that is designed to prevent the hot gases unhindered escape or escape around the blades of the turbine stage. The structure may be at least either cylindrical and / or conical be designed. Generally, there is a single shroud for each turbine stage. The term "gap width" or "game" denotes a size of a Distance between a tip of the blade and the shroud. The term "housing" denotes a Structure for holding the sheath ring. The term "attachment device" refers to a Device used to support the shroud ring on the housing. The term "rigid attached "concerns a kind of connection with the fastening device. The fastening device, which is rigidly attached, moved or displaced to a structure not at the point of attachment to the structure. The term "axial net propagation" or "purely axial Spread " a displacement of the shroud along the longitudinal axis of the gas turbine. Of the Expression "rubbing" refers to that at least one blade comes into contact with the shroud. Scrubbing generally causes damage to the gas turbine. The term "extraction heat" means air, which is taken from the compressor before the air of the combustion chamber supplied becomes.

1 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform einer Gasturbine 1. Die Gasturbine 1 enthält einen Verdichter 2, eine Brennkammer 3 und eine Turbine 4. Der Verdichter 2 ist mit der Turbine 4 über eine Turbinenwelle 5 gekoppelt. In der Ausführungsform nach 1 ist die Turbinenwelle 5 ferner mit einem Generator 6 gekoppelt. Die Turbine 4 enthält Turbinenstufen 7, zugehörige Mantelringe 8 und ein Gehäuse 9. Die Turbine 4 wird als nächstes detaillierter beschrieben. Ferner sind in 1 eine zu der Welle 5 parallele axiale Richtung 11 und eine radiale Richtung 12 dargestellt, die radiale Richtungen senkrecht zu der Welle 5 kennzeichnet. 1 illustrates an exemplary embodiment of a gas turbine 1 , The gas turbine 1 contains a compressor 2 , a combustion chamber 3 and a turbine 4 , The compressor 2 is with the turbine 4 over a turbine shaft 5 coupled. In the embodiment according to 1 is the turbine shaft 5 further with a generator 6 coupled. The turbine 4 contains turbine stages 7 , associated shrouds 8th and a housing 9 , The turbine 4 will be described in more detail next. Furthermore, in 1 one to the wave 5 parallel axial direction 11 and a radial direction 12 shown, the radial directions perpendicular to the shaft 5 features.

2 veranschaulicht eine Endansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Turbinenstufe 7 der Turbine 4. Bezugnehmend auf 2 ist dort ein Spalt bzw. Spiel 20 veran schaulicht. Der Mantelring 8, wie er in 2 veranschaulicht ist, umschließt mehrere Laufschaufeln 27 über etwa 360 Grad hinweg. In einigen Ausführungsformen ist der Mantelring 8 aus mehreren Mantelringsegmenten aufgebaut, die mehrere Bogensegmente enthalten, wobei jedes Segment sich über weniger als 360 Grad erstreckt. Durch Steuerung der Temperatur des Mantelrings 8 kann der Spalt 20 minimiert werden, ohne dass das Risiko eines Anstreifens steigt. Der Mantelring 8 wird von mehreren Befestigungsvorrichtungen gehaltert. 2 FIG. 12 illustrates an end view of an exemplary embodiment of a turbine stage. FIG 7 the turbine 4 , Referring to 2 is there a gap or game 20 illustrated. The sheath ring 8th as he is in 2 is illustrated encloses several blades 27 over about 360 degrees. In some embodiments, the shroud is 8th composed of multiple shroud segments containing a plurality of arc segments, each segment extending over less than 360 degrees. By controlling the temperature of the shroud 8th can the gap 20 be minimized without increasing the risk of grazing. The sheath ring 8th is supported by several fasteners.

Bezugnehmend auf 2, ist der Mantelring 8 veranschaulicht, wie er von dem Gehäuse 9 mittels mehrerer Vorrichtungen 22 getragen ist. Ein Ende jeder Befestigungsvorrichtung 22 ist an dem Mantelring 8 starr befestigt. Das andere Ende der Befestigungsvorrichtung 22 ist an dem Gehäuse 9 starr befestigt. Die Befestigungsvorrichtungen 22 sorgen dafür, dass der Mantelring 8 abgestützt wird und dem Mantelring 8 ermöglicht wird, sich unter Aufrechterhaltung der Rundheit unabhängig von dem Gehäuse 9 wärmebedingt auszudehnen und zusammenzuziehen. Die mehreren Befestigungsvorrichtungen 22 sind allgemein längs des Umfangs an dem Mantelring 8 angeordnet. Eine beispielhafte Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 22 ist durch eine Feder gebildet. Es kann ein Kanal- bzw. Leitungssystem verwendet werden, um Luft wenigstens entweder zur Kühlung und/oder zur Erwärmung des Mantelrings 8 zuzuführen, um die Spaltbreite 20 zu steuern bzw. zu kontrollieren.Referring to 2 , is the sheath ring 8th Illustrates how he got from the case 9 by means of several devices 22 worn. One end of each fastening device 22 is on the shroud ring 8th rigidly attached. The other end of the fastening device 22 is on the case 9 rigidly attached. The fastening devices 22 make sure that the shroud ring 8th is supported and the shroud 8th allowing it to maintain its roundness regardless of the housing 9 to expand and contract due to heat. The several fastening devices 22 are generally along the circumference of the shroud 8th arranged. An exemplary embodiment of the fastening device 22 is formed by a spring. A ducting system may be used to supply air at least either for cooling and / or heating the shroud 8th feed to the gap width 20 to control or to control.

3 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform des Mantelrings 8, wie er mit einem Kanalsystem 30 gekoppelt ist. In der Ausführungsform nach 3 ist das Kanalsystem 30 an dem Gehäuse 9 mittels mehreren Befestigungsvorrichtungen 22 gehaltert. Bezugnehmend auf 3A enthält das Kanalsystem 30 einen Einlass 33 zur Einleitung von Luft in das Kanalsystem 30. In ähnlicher Weise enthält das Kanalsystem 30 einen Aus lass 34 zur Abführung der Luft. Das Kanalsystem 21 kann entweder erwärmte Luft zur Erwärmung oder abgekühlte Luft zur Kühlung leiten. Aufgrund des Wärmeübergangs zwischen der Luft in dem Kanalsystem 30 und dem Mantelring 8 kann sich die Temperatur der Luft an dem Einlass 33 von der Temperatur der Luft an dem Auslass 34 unterscheiden. Unterschiedliche Temperaturen der Luft an dem Einlass 33 und an dem Auslass 34 können zu einem Verzug des Mantelrings 8 führen. 3 illustrates an exemplary embodiment of the shroud 8th as he with a channel system 30 is coupled. In the embodiment according to 3 is the channel system 30 on the housing 9 by means of several fastening devices 22 supported. Referring to 3A contains the channel system 30 an inlet 33 for introducing air into the duct system 30 , Similarly, the channel system contains 30 leave an outlet 34 to exhaust the air. The channel system 21 can conduct either heated air for heating or cooled air for cooling. Due to the heat transfer between the air in the duct system 30 and the jacket ring 8th can the temperature of the air at the inlet 33 from the temperature of the air at the outlet 34 differ. Different temperatures of the air at the inlet 33 and at the outlet 34 can cause a distortion of the shroud 8th to lead.

Ein Verzug des Mantelrings 8 kann eine Unrundheit herbeiführen. Wenn der Mantelring 8 unrund ist, kann die Spaltbreite 20 längs eines Umfangs des Mangelrings 8 variieren. Wenn der Verzug steigt, wird ein Punkt erreicht, an dem es zu einem Anstreifen kommt. Um den Verzug zu begrenzen, sind in dem Kanalsystem 30 zwei Strömungswege vorgesehen.A delay of the sheath ring 8th can cause out-of-roundness. If the shroud ring 8th is out of round, the gap width can be 20 along a circumference of the defect ring 8th vary. When the delay increases, a point is reached at which it comes to a rub. To limit the delay, are in the channel system 30 provided two flow paths.

Ein erster Strömungsweg 31 und ein zweiter Strömungsweg 32 sind in 3B veranschaulicht. Zur Minimierung von Temperaturschwankungen an dem Mantelring 8 strömt die Luft in dem zweiten Strömungsweg 32 in einer Richtung 37, die zu der Richtung 36 der Luftströmung in dem ersten Strömungsweg 31 entgegengesetzt gerichtet ist. Ferner wird eine Leitplatte 35, wie sie in 3B veranschaulicht ist, dazu verwendet, Wärme zwischen dem ersten Strömungsweg 31 und dem zweiten Strömungsweg 32 zu übertragen. Die Verwendung der Gegenströmung und der Leitplatte 35 dient dazu, jegliche Temperaturschwankungen an dem Mantelring 8 auf ein Minimum zu reduzieren. Während die Ausführungsform nach 3B zwei Strömungswege veranschaulicht, können mehrere Strömungswege verwendet werden. Der erste Strömungsweg 31 und der zweite Strömungsweg 32 sind im Wesentlichen senkrecht zu der Welle 5 ausgerichtet. Das Kanalsystem 30 nach 3 wird als ein „Gegenstrom-Doppelkanalsystem (mit Querübertragung der Wärme)" bezeichnet.A first flow path 31 and a second flow path 32 are in 3B illustrated. To minimize temperature fluctuations on the shroud 8th the air flows in the second flow path 32 in one direction 37 leading to the direction 36 the air flow in the first flow path 31 is directed opposite. Furthermore, a guide plate 35 as they are in 3B is illustrated used to heat between the first flow path 31 and the second flow path 32 transferred to. The use of the countercurrent and the guide plate 35 serves to any temperature fluctuations on the shroud 8th to a minimum. While the embodiment according to 3B illustrates two flow paths, multiple flow paths can be used. The first flow path 31 and the second flow path 32 are substantially perpendicular to the shaft 5 aligned. The channel system 30 to 3 is referred to as a "countercurrent double channel system (with transverse transfer of heat)".

4 veranschaulicht eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Kanalsystems 30. Bezugnehmend auf 4A und 4B enthält das Kanalsystem 30 Zacken bzw. Rasten zur Ankopplung an die Segmente, die zum Aufbau des Mantelrings 8 verwendet werden. In der Ausführungsform nach 4 sind die Befestigungsvorrichtungen 22 durch Federn gebildet. Bezugnehmend auf 4A enthält jede Befestigungsvorrichtung 22 eine Befestigungsschiene 41 zur starren Befestigung jeder Befestigungsvorrichtung 22 an dem Gehäuse 9. Jede Befestigungsvorrichtung 22 ist ferner an dem Kanalsystem 30 starr befestigt. Zur Steuerung einer Abmessung des Mantelrings 8 wird allgemein ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis verwendet. Bei den Ausführungsformen gemäß den 3 und 4 wird der Luftstrom zu sowohl dem ersten Strömungsweg 31 als auch dem zweiten Strömungsweg 32 durch ein zugehöriges Regelsystem geregelt. 4 illustrates another exemplary embodiment of the channel system 30 , Referring to 4A and 4B contains the channel system 30 Serrations or detents for coupling to the segments, the structure of the shroud 8th be used. In the embodiment according to 4 are the fastening devices 22 formed by springs. Referring to 4A contains every attachment device 22 a mounting rail 41 for rigid attachment of each fastening device 22 on the housing 9 , Every attachment device 22 is also on the duct system 30 rigidly attached. For controlling a dimension of the shroud 8th In general, a closed-loop control system is used. In the embodiments according to the 3 and 4 the air flow becomes both the first flow path 31 as well as the second flow path 32 regulated by an associated control system.

5 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Durchflussregelsystems 50. Die Beschreibung des Durchflussregelsystems 50 erfolgt im Zusammenhang mit dem ersten Strömungsweg 31. Jedoch gilt die Beschreibung auch für den zweiten Strömungsweg 32 und alle sonstigen Strömungswege. Das Durchflussregelsystem 50 enthält ein Regelventil 51 zur Regelung des Luftzustroms zu dem ersten Strömungsweg 31. Das Durchflussregelsystem 50 enthält ferner einen Durchflussregler 52 und wenigstens einen Sensor 53. Der Sensor 53 kann wenigstens entweder ein Durchflusssensor, ein Temperatursensor, ein Drucksensor, ein Entfernungssensor und/oder ein Sensor einer anderen Bauart sein. Beispielsweise kann der Sensor 53 die Temperatur des Mantelrings 8 messen. Unter Verwendung der Temperatur des Mantelrings 8 kann der Durchflussregler 52 den Luftdurchfluss durch das Regelventil 51 regulieren, um die Temperatur es Mantelrings 8 zu regeln. Eine Quelle 54 der dem Regelventil 51 zugeführten Luft kann wenigstens entweder Ent nahmewärme für erwärmte Luft, Belüftungsluft für gekühlte Luft oder irgendeine andere Quelle sein. Luft aus der Quelle 54 steht im Allgemeinen unter einem Druck, der größer ist als der atmosphärische Druck, um für eine Strömung durch den ersten Strömungsweg 31 zu sorgen. Wenn der Druck nicht ausreichend groß ist, um den erforderlichen Durchfluss zu erzielen, kann ein Gebläse zur Bereitstellung der erforderlichen Strömung eingesetzt werden. Während dies in 5 nicht dargestellt ist, kann die Quelle 54 durch den Durchflussregler 52 ausgewählt werden, um Luft bei einer Temperatur zuzuführen, die zur Steuerung der Spaltbreite 20 erforderlich ist. Das Durchflussregelsystem 50 enthält ferner die Befestigungsvorrichtungen 22, die dem Kanalsystem 30 ermöglichen, sich unabhängig von dem Gehäuse 9 auszudehnen und zusammenzuziehen. 5 illustrates an exemplary embodiment of a flow control system 50 , The description of the flow control system 50 takes place in connection with the first flow path 31 , However, the description also applies to the second flow path 32 and all other flow paths. The flow control system 50 contains a control valve 51 for controlling the flow of air to the first flow path 31 , The flow control system 50 also includes a flow regulator 52 and at least one sensor 53 , The sensor 53 may be at least one of a flow sensor, a temperature sensor, a pressure sensor, a distance sensor and / or a sensor of another type. For example, the sensor 53 the temperature of the shroud 8th measure up. Using the temperature of the shroud ring 8th can the flow regulator 52 the air flow through the control valve 51 Regulate to the temperature of it's sheath ring 8th to regulate. A source 54 the control valve 51 supplied air may be at least either Ent warming for the heated air, ventilation air for cooled air or any other source. Air from the source 54 is generally under a pressure greater than the atmospheric pressure to flow through the first flow path 31 to care. If the pressure is not sufficient to achieve the required flow, a blower can be used to provide the required flow. While this is in 5 not shown, the source 54 through the flow regulator 52 be selected to supply air at a temperature which is used to control the gap width 20 is required. The flow control system 50 also includes the fastening devices 22 that the channel system 30 enable yourself regardless of the case 9 expand and contract.

Im Allgemeinen werden umfassende Analysen und Tests durchgeführt, um einen Sollwert zu bestimmen. Beispielsweise können die umfassenden Analysen und Tests in Situationen, in denen die Luftquelle 54 näherungsweise eine konstante Temperatur aufweist, wenigstens einen Luftdurchsatz sowohl für das Anfahren, die Abschaltung, den stabilen Betrieb bei voller Leistung als auch den Betrieb bei weniger als voller Leistung bestimmen. Für ein anderes Beispiel kann ein Sensor verwendet werden, um die Spaltbreite 20 zu messen, während die Luftströmungsgeschwindigkeit und die Temperatur der Quelle 54 eingestellt werden, um einen Sollwert für die Spaltbreite 20 aufrechtzuerhalten.In general, comprehensive Analy sen and tests performed to determine a setpoint. For example, the comprehensive analysis and testing in situations where the air source 54 approximately constant temperature, determine at least one air flow rate for both startup, shutdown, stable operation at full power, and operation at less than full power. For another example, a sensor may be used to determine the gap width 20 to measure while the air flow velocity and the temperature of the source 54 be set to a setpoint for the gap width 20 maintain.

6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 60 zur Steuerung der Spaltbreite 20. Die Spaltbreite 20 kann durch Steuerung bzw. Regelung einer Abmessung, beispielsweise eines Durchmessers, des Mantelrings 8 gesteuert bzw. kontrolliert werden. Das Verfahren 60 verlangt ein Einrichten 61 einer Abmessung des Mantelrings 8. Ferner verlangt das Verfahren 60 eine Steu erung bzw. Regelung 62 einer Größe des Mantelrings 8, um die Abmessung aufrechtzuerhalten. Das Verfahren 60 wird unter Verwendung der Befestigungsvorrichtung 22 ausgeführt. 6 shows an exemplary method 60 for controlling the gap width 20 , The gap width 20 can by controlling a dimension, such as a diameter, of the shroud 8th be controlled or controlled. The procedure 60 requires a set up 61 a dimension of the shroud 8th , Furthermore, the process requires 60 a control or regulation 62 a size of the shroud 8th to maintain the dimension. The procedure 60 is done using the attachment device 22 executed.

Das Verfahren 60 kann durch ein Computerprogrammprodukt implementiert sein, das in dem Regelsystem 50 enthalten ist. Das Computerprogrammprodukt ist im Allgemeinen auf einem Maschinen lesbaren Medium gespeichert und enthält Maschinen ausführbare Instruktionen zur Steuerung einer Abmessung des Mantelrings 8 in der Gasturbine 1.The procedure 60 may be implemented by a computer program product included in the control system 50 is included. The computer program product is generally stored on a machine-readable medium and includes machine-executable instructions for controlling a dimension of the shroud 8th in the gas turbine 1 ,

Der technische Effekt des Computerprogrammproduktes besteht darin, den Wirkungsgrad der Gasturbine 1 durch Steuerung der Spaltbreite 20 zu steigern.The technical effect of the computer program product is the efficiency of the gas turbine 1 by controlling the gap width 20 to increase.

Die vorstehende Beschreibung ist im Zusammenhang mit der Durchströmung von Luft durch das Kanalsystem 30 zur Übertragung von Wärme angegeben. Es ist zu erkennen, dass andere Formen von Medien, wie beispielsweise Flüssigkeiten und Gase, ebenfalls dazu verwendet werden können, Wärme in dem Kanalsystem 30 zu übertragen. Beispielhafte Ausführungsformen für sonstige Medien umfassen Wasser und Dampf. Es ist ferner zu erkennen, dass den Medien Zusatzstoffe, wie beispielsweise Korrosionsschutzmittel, zugegeben werden können.The above description is related to the flow of air through the duct system 30 indicated for the transfer of heat. It will be appreciated that other forms of media, such as liquids and gases, may also be used to generate heat in the channel system 30 transferred to. Exemplary embodiments for other media include water and steam. It will also be appreciated that additives, such as corrosion inhibitors, may be added to the media.

Die Befestigungsvorrichtungen 22 können unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen. Die Ausführungsformen erlauben dem Mantelring 8, sich in der radialen Richtung 12 unabhängig von dem Gehäuse 9 auszudehnen und zusammenzuziehen. Die Befestigungsvorrichtungen 22 halten ferner den Mantelring 8 in der axialen Richtung 11 in Stellung. Die Befestigungsvorrichtungen 22 lassen eine rein axiale Ausbreitung bzw. Erweiterung zu, die wenigstens entweder begrenzt ist und/oder ungefähr null beträgt.The fastening devices 22 may have different embodiments. The embodiments allow the shroud 8th , in the radial direction 12 regardless of the case 9 expand and contract. The fastening devices 22 also keep the shroud ring 8th in the axial direction 11 in position. The fastening devices 22 allow for a purely axial expansion that is at least either limited and / or approximately zero.

Wie vorstehend erläutert, ist eine Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 22 die Feder. Die Feder kann unterschiedliche Gestalten aufweisen. Eine Gestalt enthält im Wesentlichen eine „C"-förmige Gestalt. Eine weitere Gestalt kann im Wesentlichen eine „W"-förmige Gestalt enthalten. Eine weitere Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 22 ist eine mechanische Verbindung. Die Bewegung der mechanischen Verbindung kann durch eine Feder beschränkt sein.As explained above, one embodiment of the fastening device 22 the feather. The spring may have different shapes. A shape substantially contains a "C" -shaped shape, and another shape may substantially contain a "W" -shaped shape. Another embodiment of the fastening device 22 is a mechanical connection. The movement of the mechanical connection may be limited by a spring.

Die Lehre sieht vor, dass die Befestigungsvorrichtungen 22 verschiedene Bogensegmente enthalten können, die anhand einer Gradzahl gemessen werden können. Beispielsweise kann die Gasturbine 1 eine einzelne Befestigungsvorrichtung 22 enthalten, die ein Bogensegment von 360 Grad aufweist. Als ein weiteres Beispiel kann die Gasturbine 1 mehrere Befestigungsvorrichtungen 22 enthalten. Wenn mehrere Befestigungsvorrichtungen 22 eingesetzt werden, weist jede Befestigungsvorrichtung 22 im Allgemeinen ein Bogensegment von weniger als 180 Grad auf.The teaching provides that the fastening devices 22 may contain different arc segments that can be measured by a degree number. For example, the gas turbine 1 a single fastening device 22 containing an arc segment of 360 degrees. As another example, the gas turbine 1 several fastening devices 22 contain. If several fasteners 22 used, has each fastening device 22 generally an arc segment of less than 180 degrees.

Es können verschiedene Komponenten eingefügt und benutzt werden, um verschiedene Aspekte der hier angegebenen Lehre zu erzielen. Beispielsweise kann der Durchflussregler 52 wenigstens entweder ein analoges System und/oder ein digitales System enthalten. Das digitale System kann wenigstens entweder einen Prozessor, einen Programmspeicher, einen Datenspeicher, eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle, Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen und eine Kommunikationsschnittstelle enthalten. Im Allgemeinen kann das auf dem Maschinen lesbaren Medium gespeicherte Computerprogrammprodukt dem Digitalsystem zugeführt werden. Das Computerprogrammprodukt enthält Anweisungen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um die Spaltbreite 20 zu steuern. Die verschiedenen Komponenten können zur Unterstützung der verschiedenen hier erläuterten Aspekte oder zur Unterstützung von sonstigen Funktionen enthalten sein, die über diese Offenbarung hinausgehen.Various components may be incorporated and used to achieve various aspects of the teachings herein. For example, the flow regulator 52 at least either an analog system and / or a digital system included. The digital system may include at least one of a processor, a program memory, a data memory, an input / output interface, input / output devices, and a communication interface. In general, the computer program product stored on the machine-readable medium may be supplied to the digital system. The computer program product contains instructions that can be executed by the processor to determine the gap width 20 to control. The various components may be included to assist with the various aspects discussed herein or to support other functions beyond this disclosure.

Es ist ohne Weiteres zu erkennen, dass die verschiedenen Komponenten oder Technologien bestimmte erforderliche oder vorteilhafte Funktionalitäten oder Merkmale ergeben können. Demgemäß ist zu erkennen, dass diese Funktionen und Merkmale, wie sie zur Stütze der beigefügten Ansprüche und deren Variationen erforderlich sein können, als Teil der hier angegebenen Lehre und als ein Teil der offenbarten Erfindung inhärent enthalten sind.It It is easy to see that the different components or technologies certain required or advantageous functionalities or technologies Characteristics can result. Accordingly, it is too recognize that these features and characteristics as they support the attached claims and whose variations may be required, as part of those specified herein And inherently included as part of the disclosed invention are.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und deren Elemente durch äquivalente Mittel ersetzt werden können, ohne dass von dem Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Außerdem erschließen sich für einen Fachmann viele Modifikationen, die dazu dienen, ein bestimmtes Mittel, eine bestimmte Situation oder einen bestimmten Werkstoff an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Rahmen abzuweichen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform, die als die angedachte beste Art und Weise zur Ausführung dieser Erfindung offenbart ist, beschränkt sein, sondern sämtliche Ausführungsformen mit umfassen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.While the invention is described with reference to exemplary embodiments It should be understood that various changes may be made and equivalents thereof may be substituted for elements thereof without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications will be apparent to those skilled in the art to serve to adapt a particular agent, situation, or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Accordingly, the invention should not be limited to the specific embodiment disclosed as the best mode contemplated for carrying out this invention, but encompass all embodiments falling within the scope of the appended claims.

Eine Gasturbine enthält ein Gehäuse und einen Mantelring, wobei die Gasturbine eine Befestigungsvorrichtung enthält, die die an dem Gehäuse und wenigstens entweder an dem Mantelring und/oder an einem an dem Mantelring angebrachten Kanal starr befestigt ist, wobei die Vorrichtung dem Mantelring erlaubt, sich unabhängig von dem Gehäuse auszudehnen und zusammenzuzie hen und eine begrenzte rein axiale Ausbreitung des Mantelrings zulässt.A Gas turbine contains a housing and a shroud, the gas turbine having a mounting device contains the ones on the case and at least either on the shroud ring and / or on one of the shroud ring attached channel is rigidly attached, the device the shroud allowed to be independent from the case expand and contract and a limited purely axial Spreading of the sheath ring allows.

11: Gasturbinegas turbine
22: Verdichtercompressor
33: Brennkammercombustion chamber
44: Turbineturbine
55: Turbinenwelleturbine shaft
66: Generatorgenerator
77: Turbinenstufenturbine stages
88th: Mantelringeshrouds
99: Gehäusecasing
1111: Axialrichtungaxially
1212: Radialrichtungradial direction
2020: Spaltbreite, SpielGap width, game
2727: Laufschaufelnblades
2222: Befestigungsvorrichtungfastening device
30, 2130 21: Kanalsystemchannel system
3333: Einlassinlet
3434: Auslassoutlet
3131: Erster Strömungswegfirst flow
3232: Zweiter Strömungswegsecond flow
36, 3736 37: Richtungdirection
3535: Leitplattebaffle
4040: ZackenPink
4141: Befestigungsschienemounting rail
5050: DurchflussregelsystemFlow control system
5151: Regelventilcontrol valve
5252: DurchflussreglerFlow Controllers
5353: Sensorsensor
5454: Quellesource
6060: Verfahrenmethod
6161: EinrichtenSet up
6262: Steuern/RegelnControl / regulate

Claims

Gas turbine ( 1 ), which is a housing ( 9 ) and a sheath ring ( 8th ), wherein the gas turbine ( 1 ): a fastening device ( 22 ) attached to the housing ( 9 ) and at least either on the outer ring ( 8th ) and / or on one of the shroud ( 8th ) channel is rigidly mounted, wherein the device the shroud ( 8th ), regardless of the housing ( 9 ) and contract, and a limited purely axial expansion of the shroud ( 8th ) allows.

Gas turbine ( 1 ) according to claim 1, wherein the purely axial propagation is approximately zero.

Gas turbine ( 1 ) according to claim 1, wherein the device comprises a spring.

Gas turbine ( 1 ) according to claim 3, wherein the spring has a substantially "C" -shaped shape.

Gas turbine ( 1 ) according to claim 3, wherein the spring has a substantially "W" -shaped shape.

Gas turbine ( 1 ) according to claim 3, wherein the spring has a rail for connection to the housing ( 9 ) having.

Gas turbine ( 1 ) according to claim 1, wherein the device has a segment of 360 degrees.

Gas turbine ( 1 ), which is a housing ( 9 ) and a sheath ring ( 8th ), wherein the gas turbine ( 1 ) comprises: a plurality of springs, which are substantially shaped into a "C" shape, which on the housing ( 9 ) and at least either on the outer ring ( 8th ) and / or on one of the shroud ( 8th ) channel is rigidly mounted, wherein the device the shroud ( 8th ), regardless of the housing ( 9 ) and contract, and a limited purely axial expansion of the shroud ( 8th ) allows.

Procedure ( 60 ) for controlling ( 62 ) one dimension of a shroud ( 8th ) in a gas turbine ( 1 ), which is a housing ( 9 ), the method ( 60 ) comprises: device ( 61 ) of the dimension for the outer ring ( 8th ); and control ( 62 ) a size of the shroud ring ( 8th ) to maintain the dimension using a fastening device ( 22 ) attached to the housing ( 9 ) and at least either on the outer ring ( 8th ) and / or on one of the shroud ( 8th ) attached channel is rigidly fixed, the pros direction of the jacket ring ( 8th ), regardless of the housing ( 9 ) and contract, and a limited purely axial expansion of the shroud ( 8th ) allows.

Procedure ( 60 ) according to claim 9, wherein the method ( 60 ) is implemented by a computer program product stored on a machine readable medium and machine executable instructions for control ( 62 ) a dimension of a shroud ( 8th ) in a gas turbine ( 1 ), which has a housing ( 9 ), the product having instructions to: measure the dimension of the shroud ( 8th ) ( 61 ); and a size of the shroud ring ( 8th ) to maintain the dimension using a fastening device ( 22 ) to be attached to the housing ( 9 ) and at least either on the outer ring ( 8th ) and / or on one of the shroud ( 8th ) channel is rigidly mounted, wherein the device the shroud ( 8th ), regardless of the housing ( 9 ) expand and contract, and a limited purely axial extension of the shroud ( 8th ) allows.