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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft allgemein Dampfturbinen mit Trommelrotoren und insbesondere die Kühlung für den Trommelrotor.
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Moderne Kombinationszyklus-Stromerzeugungsanlagen beruhen auf höheren Dampftemperaturen, um bei einem Spitzenwirkungsgrad zu arbeiten. Schnell reagierende Konstruktionen, die einen Trommelrotoraufbau nutzen, müssen in der Lage sein, höheren Dampftemperaturen ohne Beeinträchtigung der Rotorlebensdauer zu widerstehen. Eine Lösungsmöglichkeit besteht in der Verwendung von temperaturbeständigeren Rotormaterialien. Eine weniger teuere Lösung kann darin bestehen, den Rotor mit Niedertemperaturdampf zu kühlen.
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1 stellt eine Längsquerschnittsansicht einer Dampfturbine 5 mit einem Trommelrotor 10 und einem Turbinengehäuse 15 mit mehreren Stufen 16, 17, 18, 19, 20 dar, die aus abwechselnden Reihen von Statorleitschaufeln 25, die sich von dem Turbinengehäuse 15 aus radial nach innen erstrecken, und Rotorlaufschaufeln 26 von Rotoren 24 bestehen, bei denen sich die Laufschaufeln radial von Schwalbenschwanzsteckfüßen 27 nach außen erstrecken, die in tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen 30 montiert sind, die um den Umfang des Trommelrotors 10 herum ausgeschnitten sind. Arbeitsdampf 21 strömt aus dem Dampfeinlass 22 sequentiell durch die Stufen 16, 17, 18, 19 und 20 der sich abwechselnden Statorleitschaufeln 25 und Rotorlaufschaufeln 26, was einen Abfall der Dampftemperatur und des Druckes bewirkt. Die Anfangsstufen des Trommelrotors 10 sind somit dem Dampf mit der höchsten Temperatur und dem höchsten Druck ausgesetzt. Ein Packungskopf 28 dichtet das Ende des Trommelrotors 10 mit Packungselementen 29 ab.
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In einem herkömmlichen Lösungsansatz wird externer Kühldampf 35 an den Trommelrotor 10 aus einer externen Quelle 36 gemäß Darstellung in 2 geliefert. Hier kann die externe Quelle 36 von einer Schnauze 37 Gebrauch machen, welche das Turbinengehäuse 15 durchdringt. Die Schnauze ist hier bei ihrem Eintritt in den Packungskopf 28 dargestellt. Es können eine oder mehrere Schnauzen verwendet werden. Der externe Kühldampf 35 wird durch einen Durchlass geführt. Der Packungskopf 28 könnte so ausgelegt sein, dass der Durchlass ein gerades radiales Loch ist. Alternativ könnte der Packungskopf 28 als eine Baugruppe ausgelegt sein, um einen komplizierteren Durchlass zu ermöglichen. Der Kühldampf 35 wird an einen Auslass 39 geliefert und füllt einen Ring 40. Eine Labyrinthdichtung, Bürstendichtung oder anderer Dichtungstyp oder eine Kombination von Dichtungen wird an den Stellen 41A und/oder 41B eingesetzt, um den Austritt von Kühldampf 35 in den Arbeitsdampfstrom 21 zu unterbinden. 17 stellt eine vergrößerte Ansicht der Dichtungsanordnungen 41 dar, die den Austritt des Kühldampfs in den Arbeitsdampfstrompfad unterbinden.
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Obwohl der in 2 dargestellte Pfad Kühlmittel an die vordere Seite der ersten Stufe 16 liefert, ist es oft erforderlich, mehrere Stufen zu kühlen. Ein axialer Dampfdurchfluss durch den Trommelrotor 10 kann durch Durchlässe ermöglicht werden, die durch axiale Nuten 44 in den Füßen der Schaufeln 24 gemäß Darstellung in 3 erzeugt werden.
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Frühere Konzepte beinhalteten axiale Löcher 45 in dem Trommelrotor gemäß Darstellung in 4. Kühldampf 46 passiert die axialen Löcher 45 um den Umfangsraum 48 zwischen den tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen 30 und den Schwalbenschwanzsteckfüßen 27 zum Verringern der Rotortemperatur zu fluten. Leider sind lange axiale Löcher 45 in dem Rotor derzeit schwierig herzustellen.
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Demzufolge gibt es einen Bedarf einen effektiven Kühldampfstrompfad für mehrere vordere Stufen eines Trommelrotors in einer Art und Weise herzustellen, die mit einer derzeitigen Technologie angewendet werden kann, und welche den Rotor nicht schwächt.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Kurz gesagt, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine mehrstufige Dampfturbine mit einem Dampfkühlkreis für mehrere vordere Stufen eines Trommelrotors bereitgestellt. Die Dampfturbine enthält einen Trommelrotor mit einer Kühldampfquelle. Ein tangentialer Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz ist um einen äußeren radialen Umfang von einer oder mehreren Stufen des Trommelrotors herum ausgeschnitten. Einer oder mehrere axiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze sind in wenigstens einen Trommelrotorvorsprung quer zu Stufen des Trommelrotors eingeschnitten. Einer oder mehrere axiale schwalbenschwanzförmige Steckeinsätze sind gleichförmig zum Einsetzen in die axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze ausgebildet. Ein axialer Dampfkühldurchlass ist entweder durch den oder um den axialen schwalbenschwanzförmigen Steckeinsatz herum ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlkreis für eine mehrstufige Dampfturbine mit einem Trommelrotor, der in tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen montierte Schaufeln für eine oder mehrere Stufen enthält, bereitgestellt. Der Kühlkreis beinhaltet eine externe Quelle für einen einem Trommelrotor zugeführten Kühldampf. Ein interner Durchlass führt den externen Kühldampf zu einem Raum in der Nähe der ersten Stufe des Dampfturbinentrommelrotors. Ein tangentialer Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz ist um einen äußeren radialen Umfang für eine oder mehrere Stufen des Trommelrotors ausgeschnitten. Rotorschaufeln mit Steckschwalbenschwänzen sind in Umfangsrichtung in dem tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz um wenigstens eine Stufe des Rotorrades herum angeordnet. Eine Leitschaufelplattform auf jeder Schaufel unterstützt eine radial angeordnete Leitschaufel. Ein Spalt zwischen einer Außenoberfläche der Steckschwalbenschwänze der Schaufeln und der Innenoberfläche der tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze stellt einen Umfangskühlpfad um die Trommelrotorvorsprünge herum bereit. Einer oder mehrere axiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze sind in den Trommelrotorvorsprung über Stufen des Trommelrotors hinweg eingeschnitten. Einer oder mehrere axiale schwalbenschwanzförmige Steckeinsätze sind gleichförmig zum Einsetzen in die axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze ausgebildet. Ein axialer Dampfkühldurchlass ist durch den oder um den axialen Steckschwalbenschwanzeinsatz ausgebildet. Der axiale Dampfkühldurchlass liefert Kühldampf an einen Umfangskühlpfad um die Trommelrotorvorsprünge herum. Eine Leitschaufelplattform auf den Schaufeln kann einen Kühldurchlass enthalten, der durch die Leitschaufelplattform hindurch zwischen dem Umfangskühlpfad und einem Arbeitsdampfraum über der Schaufel angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein axialer Einsatz für einen Kühlkreis für vordere Stufen einer Dampfturbine mit einem Trommelrotor bereitgestellt. Hier enthält der Trommelrotor eine tangentiale Schwalbenschwanzaufnahme, die um einen Umfang wenigstens einer Trommelrotorstufe herum ausgeschnitten ist und wenigstens einen axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz, der durch wenigstens eine Trommelrotorstufe hindurch ausgeschnitten ist. Der Einsatz beinhaltet einen axialen schwalbenschwanzförmigen Steckeinsatz, der gleichförmig zum Einsetzen in die axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze ausgebildet ist, die durch eine oder mehrere Trommelrotorstufen hindurch ausgeschnitten sind. Ein axialer Dampfkühldurchlass ist durch den oder um den axialen schwalbenschwanzförmigen Steckeinsatz herum ausgebildet. Der axiale Dampfkühldurchlass liefert Kühldampf an einen Umfangskühlpfad um die Trommelrotorvorsprünge herum. Der axiale schwalbenschwanzförmige Steckeinsatz könnte mehrere axiale in einer Reihe angeordnete Einsätze, die in mehreren axialen in einer Reihe angeordneten Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen von den mehreren Trommelrotorvorsprüngen montiert sind, beinhalten, oder nur ein axialer Schwalbenschwanzeinsatz kann sich axial entlang mehrerer in einer Reihe angeordneter Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze erstrecken, die auf mehreren Rotorvorsprüngen angeordnet sind.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
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1 eine Längsquerschnittsansicht einer herkömmlichen Dampfturbine mit einem Trommelrotor darstellt;
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2 eine herkömmliche Zuführung von externem Kühldampf zu einer vorderen Seite für eine erste Stufe einer herkömmlichen Dampfturbine mit einem Trommelrotor darstellt;
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3 axiale Kühlmitteldurchlässe durch Schaufelfüße darstellt;
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4 lange axiale Durchlässe darstellt, die durch den Trommelrotor geschnitten sind, um eine Kühlung für stromabwärts liegende Stufen des Trommelrotors bereitzustellen;
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5 axiale Kühlschlitze darstellt, die in dem Rotor durch schwalbenschwanzförmige Einsätze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Anwendung mit Umfangsschwalbenschwänzen ausgebildet sind, die in den Rotor für Tangentialeintrittsschaufeln geschnitten sind;
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6 axiale Kühlschlitze darstellt, die in dem Rotor durch schwalbenschwanzförmige Einsätze gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Anwendung mit Umfangsschwalbenschwänzen ausgebildet sind, die in den Rotor für Tangentialeintrittsschaufeln geschnitten sind;
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7 darstellt, dass der Zusammenbau der axialen Schwalbenschwanzeinsätze durch den kleinsten Zwischenraum ”d” zwischen benachbarten Rotorkörpervorsprüngen eingeschränkt ist;
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8 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, der nur einen einzigen axialen Einsatz enthält, der mehrere Stufen überspannt;
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9 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines axialen Einsatzes darstellt, der mehrere Stufen überspannt;
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10 eine perspektivische Ansicht eines nicht eingebauten axialen Einsatzes zum Überspannen mehrerer Stufen darstellt;
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11 eine isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines mehrstufigen axialen Einsatzes mit radialen Kühllöchern darstellt, der keine Bohrung von langen axialen Löchern in dem Einsatz für den axialen Kühldurchlass enthält;
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12 eine Stirnansicht der alternativen Ausführungsform des mehrstufigen axialen Einsatzes von 10 darstellt;
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13 radiale Kühllöcher zu dem Arbeitsdampfraum durch eine äußere radiale Fläche des axialen Einsatzes darstellt;
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14 eine Draufsicht auf eine Schaufelplattform und eine Leitschaufel mit einem Kühldampfausgabeloch bereitstellt;
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15 den radialen Kühldampfausgabepfad zwischen Umfangsschwalbenschwanzhohlräumen in den Arbeitsdampfdurchflussraum darüber darstellt;
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16 einen von einer externen Quelle an Stellen in dem Trommelrotor gelieferten Kühldampfstrom darstellt; und
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17 eine vergrößerte Ansicht verschiedener Dichtungen darstellt, die dazu verwendet werden können, den Austritt von Kühldampf in den Arbeitsdampfstrompfad zu verhindern.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die nachstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben viele Vorteile einschließlich der Bereitstellung eines Kühlkreises für einen Trommelrotor einer mehrstufigen Dampfturbine, der tangentiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze in dem Trommelrotor für mit Schwalbenschwänzen versehene Tangentialeintrittsschaufeln enthält. Axiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze sind in Trommelrotorvorsprünge quer zu Stufen der Tangentialeintrittsschaufeln zur Befestigung axialer Einsätze geschnitten. Die axialen Einsätze können axiale und radiale Kühlkanäle enthalten, die es kühlerem externen Dampf ermöglichen, den Trommelrotordurchfluss durch tangentiale Kühlungsräume zwischen den tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen und den mit Schwalbenschwänzen versehenen Tangentialeintrittsschaufeln zu kühlen.
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5 stellt axiale Kühlschlitze dar, die in dem Rotor durch schwalbenschwanzförmige Einsätze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Anwendung mit Umfangsschwalbenschwänzen ausgebildet sind, die in den Rotor für Tangentialeintrittsschaufeln geschnitten sind. Ein axialer Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 50 wird zuerst in Rotorkörpervorsprünge 51 zwischen benachbarten Umfangsschwalbenschwänzen 30 geschnitten, die zur Befestigung der (nicht dargestellten) Tangentialeintrittsrotorschaufeln ausgebildet sind. Ein Verriegelungsabschnitt 52 des axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzes kann in einem Kopfabschnitt 53 des Rotorkörpervorsprungs 51 ausgebildet sein. Ein Einsatz 60 kann durch mechanische Bearbeitung oder andere Standardtechniken so hergestellt werden, dass er einen zu dem axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 50 komplementären axialen Steckschwalbenschwanz 61 enthält, aber einen ausgeschnittenen Abschnitt 62 an einem unteren Ende 63 enthält, um einen axialen Kühlkanal 56 durch den Rotorkörpervorsprung hindurch bereitzustellen, wenn der Einsatz 60 in den axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 50 eingesetzt ist. In einer Variante können einer oder mehrere axiale Kühlungslöcher 64 durch den axialen Einsatz 60 hindurch während dessen Herstellung anstelle von oder zusätzlich zu dem axialen Kühlkanal 56 geschnitten werden, der zwischen dem Einsatz 60 und dem axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 50 ausgebildet ist.
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Alternativ kann gemäß Darstellung in 6 der Verriegelungsabschnitt 52 des axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzes 55 in dem Halsabschnitt 54 des Rotorkörpervorsprungs 51 ausgebildet sein. Der Einsatz 65 kann einen zu dem axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 55 komplementären axialen Steckschwalbenschwanz 61 enthalten, aber einen ausgeschnittenen Abschnitt 66 an einem unteren Ende 63 enthalten, um einen axialen Kühlkanal 56 durch den Rotorkörpervorsprung 51 hindurch bereitstellen, wenn der Einsatz 65 in dem axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 55 eingebaut ist. Einer oder mehrere axiale Kühlungslöcher 64 können durch den axialen Einsatz 60 hindurch während dessen Herstellung anstelle von oder zusätzlich zu dem axialen Kühlkanal 56 geschnitten werden, der zwischen dem Einsatz 60 und dem axialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 50 ausgebildet ist.
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7 stellt Einschränkungen bezüglich der axialen Länge der einzelnen axialen Schwalbenschwanzeinsätze 60 dar. Ein erster axialer Schwalbenschwanzeinsatz 69 ist in der Länge durch den Raum zwischen den Rotorvorsprüngen nicht eingeschränkt, da der Einsatz 69 vom stromaufwärts liegenden Raum 75 aus eingebaut werden kann. Der Einbau von stromabwärts liegenden axialen Schwalbenschwanzeinsätzen 70 ist durch den kleinsten Zwischenraum ”d” 68 zwischen benachbarten Rotorkörpervorsprüngen 51 begrenzt. Jeder stromabwärts liegende axiale Einsatz mit einer Längenabmessung länger als ”d” kann nicht eingebaut werden. Ferner ist die Fähigkeit, den Schwalbenschwanz maschinell zu bearbeiten, ebenfalls durch die Abmessung ”d” begrenzt. Eine axiale Anordnung 67 dieser axialen Schwalbenschwanzeinsätze 60 in einer Linie kann diese Probleme lösen. Dieses erfordert einen ersten Einsatzschlitz 71, durch welchen stromabwärts liegende Einsätze 70 hindurch axial durch Einsatzschlitze 72 und 73 hindurch oder in diese geschoben werden. (Der axiale Kühldurchlass durch den ersten Rotorkörpervorsprung könnte andererseits direkt gebohrt worden sein). Dieser Lösungsansatz funktioniert für Einsatztypen mit axialen Kühlkanälen 56 sowohl von 5 als auch 6. Der Lösungsansatz funktioniert auch für voll anliegende Einsätze mit axialen Kühlungslöchern 64 (5, 6). Um den Einbau zu erleichtern, kann jeder Einsatz und zugehörige Schlitz etwas kleiner als der davor liegende Einsatz und der zugehörige Schlitz sein.
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8 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, der nur einen einzigen axialen Einsatz enthält, der mehrere Stufen überspannt. In dieser Ausführungsform überspannt der axiale Einsatz 80 drei Rotorkörpervorsprünge 51 und zwei tangentiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze 30. Der axiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitz 81 ist durch jeden der Rotorkörpervorsprünge 51 hindurch und unterhalb des tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzes 30 geschnitten. Der Einsatz 80 kann einen unteren Ausschnitt 83 enthalten, der einen Kühldurchlass durch die Rotorkörpervorsprünge 51 hindurch ausbildet. Alternativ können Kühllöcher 84 durch den axialen Einsatz 80 geschnitten werden oder irgendeine Kombination eines im unteren Bereich ausgeschnittenen Kühldurchlasses 83 und von Kühllöchern 84 kann verwendet werden. Kühldampf strömt axial durch den Durchlass oder die Löcher, um die Umfangsschwalbenschwänze gemäß Darstellung in 9 zu fluten.
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9 stellt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines axialen Einsatzes dar, der mehrere Stufen überspannt. Es versteht sich, dass eine derartige Darstellung exemplarisch ist und der axiale Einsatz nicht auf das Überspannen von drei Stufen beschränkt ist. Der mehrstufige Einsatz 80 erstreckt sich wie dargestellt durch die Trommelrotorvorsprünge 51 von der Stufe eins 16 bis zur Stufe drei 18. Wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen kann eine Dichtung 41 vorgesehen sein. 9 stellt eine Schneiddichtung 41 dar. Andere Dichtungen, wie zum Beispiel eine Überlappungsdichtung oder Bürstendichtung können ebenfalls verwendet werden. Ein erster axialer Kühldurchlass 83 in dem axialen Einsatz kann der Bodenschlitztyp zwischen dem Boden 85 des Einsatzes 80 und dem Boden 86 des axialen Schwalbenschwanzes 81 sein und sich von einem vorderen Ende 87 bis zu einem hinteren Ende 88 erstrecken. Ein zweiter axialer Kühldurchlass 84 kann sich entlang einer Länge des axialen Einsatzes 80 in einer radialen Höhe des Vorsprungs 54 des Umfangsschwalbenschwanzaufnahmeschlitzes 30 erstrecken und dadurch mit den Umfangsschwalbenschwanzhohlräumen 89 in Verbindung stehen. Der axiale Einsatz 80 kann auch radiale Durchlässe 91 enthalten, um dadurch einen Durchfluss zwischen dem ersten axialen Kühldurchlass 83 und dem zweiten axialen Kühldurchlass 84 zu ermöglichen. Jedoch sind die axialen Kühldurchlässe nicht auf eine Zwischenverbindung irgendeiner spezifischen Anzahl von Stufen beschränkt. 10 stellt eine isometrische Ansicht eines nicht eingebauten axialen Einsatzes 80 mit tangentialen Schwalbenschwanzschlitzen 30, axialen Kühldurchlässen 83, 84 und einem radialen Kühldurchlass 91 dar.
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11 stellt eine isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines mehrstufigen axialen Einsatzes 100 dar, der kein Bohren langer axialer Löcher in dem Einsatz für den axialen Kühldurchlass beinhaltet. 12 stellt eine Querschnittsansicht der alternativen Ausführungsform des mehrstufigen axialen Einsatzes von 11 dar. Der axiale Einsatz 100 kann eine axiale Aussparung 101 enthalten, die den ersten axialen Kühldurchlass 102 ausbildet, der entlang der Unterseitenoberfläche 103 geschnitten ist. Der axiale Einsatz 100 enthält tangentiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze 30, die Körpervorsprünge 104 ausbilden. Eine axiale Aussparung 105 kann entlang tangentialer Seiten 106 ausgebildet sein, die zweite tangentiale Kühldurchlässe 107 bereitstellt. Eine Fluidverbindung zwischen den Kühldurchlässen 102 und 107 kann durch einen Innenkanal 108 bereitgestellt werden. Die Kühldurchlässe können durch Fräsen oder andere geeignete Mittel erzeugt werden. Dort, wo sich die zweiten axialen Kühldurchlässe 107 mit den tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen 30 schneiden, kann eine tangentiale Kühlung entlang den Schlitzen wie vorstehend für 9 (89) dargestellt und beschrieben bereitgestellt werden.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Auslasspfad in dem Arbeitsdampfstrom vorgesehen sein. 13 stellt radiale Kühllöcher 98 dar, die durch die äußere radiale Fläche 99 des axialen Einsatzes 80 an der radialen Stelle des Rotorkörpervorsprungs 51 gebohrt sind. Diese radialen Kühllöcher 98 können fluidmäßig mit dem Kühldurchlass 83 oder 84 und mit dem in 9 beschriebenen Umfangskühlkanal 89 in Verbindung stehen. Um einen korrekten Durchfluss sicherzustellen, kann es erforderlich sein, einige axiale Einsätze 80 nur mit unteren Kanalschlitzen und andere Einsätze (an anderen Umfangspositionen) nur mit Auslasslöchern 92 zu haben.
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14 und 15 stellen einen weiteren Aspekt des Kühlpfades für den Trommelrotor dar, in welchem jede Schaufelplattform eine Öffnung enthält, durch welche Kühldampf in den Arbeitsdampfdurchflusspfad ausgegeben wird. 14 stellt eine Draufsicht auf die Schaufelplattform 93 und die Leitschaufel 94 mit einem Kühldampfauslassloch 95 dar. Das Auslassloch 95 ist radial durch die Hinterkante 96 der Schaufelplattform geschnitten. 14 stellt das radiale Auslassloch 95 zwischen Umfangsschwalbenschwanzhohlräumen 89 durch die Schaufelplattform 93 und in den Arbeitsdampfdurchflussraum 97 darüber dar.
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Die axialen Kühlschlitze der 9 bis 13 können in Verbindung mit axialen Kühllöchern verwendet werden, die zwischen benachbarten Schaufeln für den axialen Pfad des Kühldampfes ausgebildet sind. Eine Umfangsströmung des Kühldampfes kann durch Umfangsschlitze zwischen der vorderen Seite Schaufelfußes und der hinteren Seite des Rotorkörpervorsprungs und zwischen der hinteren Fläche und dem Schaufelfuß und der vorderen Fläche und dem Rotorkörpervorsprung bereitgestellt werden. Die axialen Kühlschlitze durch die Rotorkörpervorsprünge und die axialen Kühllöcher zwischen benachbarten Schaufeln können in Umfangsrichtung um das Rotorrad in Größen und Lagen abhängig von den Anforderungen für den Kühlstrom in spezifischen Anwendungen angeordnet werden. Die durch die axialen Schwalbenschwanzeinsätze erzeugten axialen Kühlschlitze oder Kühllöcher können wahrscheinlich die einschränkende Strömungsquerschnittsfläche für das Kühlsystem sein. Die Anzahl und Größe der Einsätze und/oder Löcher kann so gewählt werden, dass ein ausreichender Durchfluss für eine effektive Kühlung ermöglicht wird. Die ideale Größe und Anzahl von Einsätzen und/oder Löchern wird von den thermischen Belastungen des Rotors, den mechanischen Belastungen des Rotors und dem Druckabfall durch den Durchlass abhängen.
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16 stellt einen Kühldampfstrom dar, der von einer externen Quelle an Stellen in dem Trommelrotor geliefert wird. Der externe Kühldampf 36 kann durch die Schnauze 37 und einen internen Durchlass 38, der sich in einen Ring 40 im Trommelrotor 10 öffnet, strömen. Der Kühldampf kann durch eine Überlappungsdichtung 41 blockiert und durch axiale Löcher 84 im Trommelrotor zu Umfangskühldurchlässen 89 zwischen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen und Steckschwalbenschwanzschaufelfüßen geführt werden. Axiale Kühldurchlässe 44 zwischen benachbarten Schaufeln vervollständigen den axialen Kühlpfad.
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben sind, dürfte aus der Beschreibung erkennbar sein, dass verschiedenen Kombinationen von Elementen, Variationen oder Verbesserungen darin vorgenommen werden können und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen.
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Es wird ein Kühlkreis für einen Trommelrotor einer mehrstufigen Dampfturbine bereitgestellt, die tangentiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze in den Trommelrotor für Tangentialeintritts-Schwalbenschwanzschaufeln enthält. Axiale Schwalbenschwanzaufnahmeschlitze sind in Trommelrotorvorsprünge zwischen Stufen der Tangentialeintritts-Schaufeln zum Befestigen axialer Einsätze geschnitten. Die axialen Einsätze können axiale und radiale Kühldurchlässe enthalten, die es kühlerem externen Dampf ermöglichen, den Trommelrotordurchfluss durch tangentiale Kühlzwischenräume zwischen den tangentialen Schwalbenschwanzaufnahmeschlitzen und den Tangentialeintritts-Schwalbenschwanzschaufeln zu kühlen.
