DE102017112426A1 - Gas turbine machine with a countercurrent cooling system and method - Google Patents

Gas turbine machine with a countercurrent cooling system and method Download PDF

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Henry Grady Jr. Ballard
Kenneth Damon Black
John David Memmer
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Abstract

Eine Gasturbomaschine (2) schließt eine Gehäusebaugruppe (50) ein, die einen Abschnitt der Gasturbomaschine (2) umgibt. Die Gehäusebaugruppe (50) schließt einen inneren Gehäuseabschnitt (64), der ein Gehäusevolumen VC festlegt, und ein Gegenstromkühlungssystem (100) ein, das innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts (64) angeordnet ist. Das Gegenstromkühlungssystem (100) schließt eine Vielzahl von Kanälen (111, 196, 204, 207, 220) ein, die zusammen ein Kanalvolumen VCh festlegen. Die Vielzahl von Kanälen (111, 196, 204, 207, 220) ist dazu eingerichtet und angeordnet, Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer ersten axialen Richtung zu leiten und Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer zweiten axialen Richtung zurückzuleiten, die entgegengesetzt der ersten axialen Richtung ist. Das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen bilden ein Volumenverhältnis von ungefähr 0,0002 < VCh < VC < 0,9.A gas turbine engine (2) includes a housing assembly (50) surrounding a portion of the gas turbine engine (2). The housing assembly (50) includes an inner housing portion (64) defining a housing volume V C and a countercurrent cooling system (100) disposed within the inner housing portion (64). The counterflow cooling system (100) includes a plurality of channels (111, 196, 204, 207, 220) which together define a channel volume V Ch . The plurality of channels (111, 196, 204, 207, 220) are configured and arranged to direct cooling fluid through the housing assembly (50) in a first axial direction and to return cooling fluid through the housing assembly (50) in a second axial direction. which is opposite to the first axial direction. The housing volume and channel volume form a volume ratio of approximately 0.0002 <V Ch <V C <0.9.

Figure DE102017112426A1_0001
Figure DE102017112426A1_0001

Description

Querbezug zu in Beziehung stehender AnmeldungCross reference to related application

Diese Anmeldung ist eine Continuation-In-Part der US-Anmeldung Nr. 13/461,035, die am 01. Mai 2012 eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. This application is a continuation-in-part of US Application No. 13 / 461,035, filed May 1, 2012, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Hintergrund der OffenbarungBackground of the Revelation

Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich auf das Gebiet der Turbomaschinen und spezieller auf eine Gasturbomaschine mit einem Gegenstromkühlungssystem.The subject matter disclosed herein relates to the field of turbomachinery, and more particularly to a gas turbine engine having a countercurrent cooling system.

Viele Turbomaschinen schließen einen Kompressorabschnitt ein, der mit einem Turbinenabschnitt durch einen gemeinsamen Kompressor/Turbinenschaft oder -rotor und eine Brennkammerbaugruppe verbunden sind. Der Kompressorabschnitt leitet eine komprimierte Luftströmung durch eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Stufen zu der Brennkammerbaugruppe. In der Brennkammerbaugruppe mischt sich die komprimierte Luftströmung mit einem Brennstoff, um eine brennbare Mischung zu bilden. Die brennbare Mischung wird in der Brennkammerbaugruppe verbrannt, um heiße Gase zu bilden. Die heißen Gase werden zu dem Turbinenabschnitt durch ein Übergangsstück geleitet. Die heißen Gase expandieren durch den Turbinenabschnitt unter rotierendem Antreiben von Turbinenschaufeln, um Arbeit zu erzeugen, die ausgegeben wird, beispielsweise, um einen Generator, eine Pumpe anzutreiben oder ein Fahrzeug mit Leistung zu versorgen. Zusätzlich zur Bereitstellung von komprimierter Luft zur Verbrennung wird ein Teil der komprimierten Luftströmung durch den Turbinenabschnitt zum Zwecke der Kühlung geführt. Many turbomachines include a compressor section connected to a turbine section by a common compressor / turbine shaft or rotor and a combustor assembly. The compressor section directs a compressed airflow through a number of successive stages to the combustor assembly. In the combustor assembly, the compressed airflow mixes with a fuel to form a combustible mixture. The combustible mixture is combusted in the combustor assembly to form hot gases. The hot gases are directed to the turbine section through a transition piece. The hot gases expand through the turbine section while rotationally driving turbine blades to produce work that is output, for example, to power a generator, pump, or power a vehicle. In addition to providing compressed air for combustion, a portion of the compressed airflow is directed through the turbine section for cooling.

Kurze Beschreibung der OffenbarungBrief description of the disclosure

Gemäß einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform schließt eine Gasturbomaschine eine Gehäusebaugruppe ein, die einen Abschnitt der Gasturbomaschine umgibt. Die Gehäusebaugruppe schließt einen inneren Gehäuseabschnitt ein, der ein Gehäusevolumen VC und ein Gegenstromkühlungssystem bildet. Das Gegenstromkühlungssystem schließt eine Vielzahl von Kanälen ein, die zusammen ein Kanalvolumen VCh bilden. Die Vielzahl von Kanälen ist dazu eingerichtet und angeordnet, dass Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe in einer ersten axialen Richtung zu führen und das Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe in einer zweiten axialen Richtung zurückzuführen, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist. Das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen bilden ein Volumenverhältnis von etwa 0,0002 < VCh/VC < 0,9.In one aspect of the exemplary embodiment, a gas turbine engine includes a housing assembly surrounding a portion of the gas turbine engine. The housing assembly includes an inner housing portion forming a housing volume V C and a countercurrent cooling system. The countercurrent cooling system includes a plurality of channels that together form a channel volume V Ch . The plurality of channels are configured and arranged to direct cooling fluid through the housing assembly in a first axial direction and return the cooling fluid through the housing assembly in a second axial direction opposite the first axial direction. The housing volume and channel volume form a volume ratio of about 0.0002 <V Ch / V C <0.9.

In der Gasturbomaschine können die Vielzahl von Kanalabschnitten einen ersten Kanalabschnitt, der sich axial durch die Gehäusebaugruppe erstreckt, einen zweiten Kanalabschnitt, der von dem ersten Kanalabschnitt beabstandet ist und sich im Wesentlichen parallel zu dem ersten Kanalabschnitt erstreckt und wenigstens einen Querstromkanal einschließen, der die ersten und zweiten Kanalabschnitte miteinander verbindet. Der wenigstens eine Querstromkanal kann einen Stromumlenkungsabschnitt einschließen. Der Stromumlenkungsabschnitt kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen. In the gas turbine engine, the plurality of channel sections may include a first channel section extending axially through the housing assembly, a second channel section spaced from the first channel section and extending substantially parallel to the first channel section and including at least one cross-flow channel and second channel sections together. The at least one cross-flow channel may include a flow diverting section. The current deflection section may have a curved surface.

In der Gasturbomaschine kann der wenigstens eine Querstromkanal einen ersten Querstromkanal und einen zweiten Querstromkanal einschließen, wobei sowohl der erste als auch der zweite Querstromkanal die ersten und zweiten Kanalabschnitte miteinander verbindet. In the gas turbine engine, the at least one cross-flow channel may include a first cross-flow channel and a second cross-flow channel, wherein both the first and second cross-flow channels interconnect the first and second channel sections.

Die Gasturbomaschine kann einen Kreuzungskanal aufweisen, der die ersten und zweiten Querstromkanäle miteinander strömungsmäßig verbindet.The gas turbine engine may include an intersection channel fluidly interconnecting the first and second cross-flow channels.

In der Gasturbomaschine kann die Gehäusebaugruppe einen äußeren Gehäuseabschnitt und einen inneren Gehäuseabschnitt einschließen, wobei das Gegenstromkühlungssystem innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts angeordnet ist.In the gas turbine engine, the housing assembly may include an outer housing portion and an inner housing portion, with the countercurrent cooling system disposed within the inner housing portion.

In der Gasturbomaschine kann der innere Gehäuseabschnitt eine Vielzahl von Deckbandhalteelementen einschließen, wobei sich das Gegenstromkühlungssystem durch wenigstens zwei der Vielzahl von Deckbandhalteelementen erstreckt. In the gas turbine engine, the inner housing portion may include a plurality of shroud retaining members, the countercurrent cooling system extending through at least two of the plurality of shroud retaining members.

Die Gasturbomaschine kann eine Kühlfluidversorgungsleitung aufweisen, die strömungsmäßig mit dem Gegenstromkühlungssystem verbunden ist, wobei die Kühlfluidversorgungsleitung ein Kühlfluidversorgungsventil einschließt, das ausgewählt betätigt wird, um Kühlfluid an das Gegenstromkühlungssystem zu liefern. Zusätzlich kann die Gasturbomaschine des Weiteren eine Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung aufweisen, die parallel mit dem Kühlfluidversorgungsventil verbunden ist, wobei die Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung dazu eingerichtet und angeordnet ist, es einer Menge von Kühlfluid zu gestatten, durch das Gegenstromkühlungssystem zu strömen, wenn das Kühlfluidversorgungsventil geschlossen ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Gasturbomaschine des Weiteren eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die betreibend mit dem Kühlfluidversorgungsventil verbunden ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet und angeordnet ist, das Kühlfluidversorgungsventil ausgewählt zu öffnen, um eine Menge von Kühlfluid in das Gegenstromkühlungssystem zu liefern. The gas turbine engine may include a cooling fluid supply line fluidly connected to the countercurrent cooling system, the cooling fluid supply line including a cooling fluid supply valve selectively actuated to supply cooling fluid to the countercurrent cooling system. In addition, the gas turbine engine may further include a cooling fluid supply valve bypass passage connected in parallel with the cooling fluid supply valve, the cooling fluid supply valve bypass passage configured and arranged to allow a quantity of cooling fluid to flow through the countercurrent cooling system when the cooling fluid supply valve is closed. Additionally or alternatively, the gas turbine engine may further include control means operatively connected to the cooling fluid supply valve, the control means being arranged and arranged to selectively open the cooling fluid supply valve to deliver a quantity of cooling fluid into the countercurrent cooling system.

In der Gasturbomaschine kann das Gegenstromkühlungssystem innerhalb eines Turbomaschinenabschnitts angeordnet sein. In the gas turbine engine, the countercurrent cooling system may be located within a turbomachinery section.

Die Gasturbomaschine kann einen externen Wärmetauscher aufweisen, der strömungsmäßig mit dem Gegenstromkühlungssystem verbunden ist. The gas turbine engine may include an external heat exchanger fluidly connected to the countercurrent cooling system.

Das Volumenverhältnis kann etwa 0,01 < VCh/VC < 0,74 sein. The volume ratio may be about 0.01 <V Ch / V C <0.74.

Gemäß einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform schließt ein Verfahren zur Lieferung von Kühlfluid durch eine Gasturbomaschine das Leiten von Kühlfluid in eine Gehäusebaugruppe des Turbinenabschnitts der Gasturbomaschine ein. Die Gehäusebaugruppe schließt einen inneren Gehäuseabschnitt ein, der ein Gehäusevolumen VC festlegt. Das Verfahren schließt auch das Leiten des Kühlfluids in einen ersten Kanalabschnitt, der sich axial durch die Gehäusebaugruppe in einer ersten Richtung erstreckt, das Leiten des Kühlfluids durch einen Querstromkanal, der strömungsmäßig mit dem ersten Kanalabschnitt gekoppelt ist, in einer zweiten Richtung, das Liefern des Kühlfluids von dem Querstromkanal in einen zweiten Kanalabschnitt, der sich im Wesentlichen parallel zu dem ersten Kanalabschnitt erstreckt, ein. Der erste Kanalabschnitt, der Gegenstromkanal und der zweite Kanalabschnitt legen ein Kanalvolumen VCh fest. Das Kühlfluid wird durch den zweiten Kanalabschnitt in einer dritten Richtung geleitet, die im Wesentlichen entgegengesetzt der ersten Richtung ist. Das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen legen ein Volumenverhältnis von etwa 0,0002 < VCh < VC < 0,9 fest.In another aspect of the exemplary embodiment, a method of providing cooling fluid through a gas turbine engine includes directing cooling fluid into a housing assembly of the turbine section of the gas turbine engine. The housing assembly includes an inner housing portion defining a housing volume V C. The method also includes directing the cooling fluid into a first channel portion extending axially through the housing assembly in a first direction, directing the cooling fluid through a cross-flow channel fluidly coupled to the first channel portion, in a second direction, delivering the Cooling fluid from the cross-flow channel in a second channel portion which extends substantially parallel to the first channel portion, a. The first channel portion, the countercurrent channel and the second channel portion define a channel volume V Ch . The cooling fluid is directed through the second channel portion in a third direction that is substantially opposite the first direction. The housing volume and channel volume define a volume ratio of about 0.0002 <V Ch <V C <0.9.

In dem Verfahren kann das Leiten des Kühlfluids in die Gehäusebaugruppe das Leiten des Kühlfluid in einen inneren Gehäuseabschnitt der Gehäusebaugruppe einschließen.In the method, directing the cooling fluid into the housing assembly may include directing the cooling fluid into an inner housing portion of the housing assembly.

In dem Verfahren kann das Leiten des Kühlfluids durch den ersten Kanalabschnitt das Leiten des Kühlfluids durch wenigstens zwei Deckbandhalteelemente einschließen. In the method, directing the cooling fluid through the first channel portion may include directing the cooling fluid through at least two shroud retaining members.

In dem Verfahren kann das Leiten des Kühlfluids in die Gehäusebaugruppe das Öffnen eines Kühlfluidversorgungsventils einschließen. Das Verfahren kann weiter das Umströmen des Kühlfluidlieferungsventils mit einer Menge von Kühlfluid aufweisen, wenn das Kühlfluidversorgungsventil geschlossen ist, um eine Rückflussspanne innerhalb einer Düse des Turbinenabschnitts aufrecht zu erhalten.In the method, directing the cooling fluid into the housing assembly may include opening a cooling fluid supply valve. The method may further include flowing the cooling fluid delivery valve with an amount of cooling fluid when the cooling fluid supply valve is closed to maintain a reflux margin within a nozzle of the turbine section.

Das Verfahren kann das Leiten eines Teils des Kühlfluids von dem einen der ersten und zweiten Kanalabschnitte und dem Querstromkanal in eine Düse des Turbinenabschnitts aufweisen. The method may include directing a portion of the cooling fluid from the one of the first and second channel sections and the crossflow channel into a nozzle of the turbine section.

In dem Verfahren kann das Leiten eines Kühlfluids in die Gehäusebaugruppe das Liefern des Kühlfluids von einer Kompressorabschnittentnahme in einen Turbinenabschnitt der Gasturbomaschine einschließen. In the method, directing a cooling fluid into the housing assembly may include supplying the cooling fluid from a compressor section removal into a turbine section of the gas turbine engine.

In dem Verfahren kann das Leiten eines Kühlfluids in die Gehäusebaugruppe das Liefern des Kühlfluids in eine Gehäusebaugruppe einschließen, die einen Kompressorabschnitt der Gasturbomaschine einhaust. In the method, directing a cooling fluid into the housing assembly may include supplying the cooling fluid into a housing assembly that houses a compressor section of the gas turbine engine.

In dem Verfahren kann das Leiten des Kühlfluids in die Gehäusebaugruppe das Durchführen des Kühlfluids von einem externen Wärmetauscher in die Gehäusebaugruppe einschließen.In the method, directing the cooling fluid into the housing assembly may include passing the cooling fluid from an external heat exchanger into the housing assembly.

In Übereinstimmung mit noch einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform schließt eine Gasturbomaschine einen Kompressorabschnitt, eine Brennkammerbaugruppe, die strömungsmäßig mit dem Kompressorabschnitt verbunden ist und einen Turbinenabschnitt ein, der strömungsmäßig mit der Brennkammerbaugruppe und mechanisch mit dem Kompressorabschnitt verbunden ist. Einer der Kompressor- und Turbinenabschnitte schließt eine Gehäusebaugruppe ein, die einen inneren Gehäuseabschnitt aufweist, der ein Gehäusevolumen VC festlegt. Das Gegenstromkühlungssystem ist in einem der Kompressor- und Turbinenabschnitte angeordnet. Das Gegenstromkühlungssystem schließt eine Vielzahl von Kanälen ein, die zusammen ein Kanalvolumen VCh festlegen. Die Vielzahl von Kanälen ist dazu eingerichtet und angeordnet, das Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe in einer ersten axialen Richtung zu leiten und Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe in einer zweiten axialen Richtung zurückzuleiten, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist. Das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen bilden ein Volumenverhältnis von etwa 0,0002 < VCh/VC < 0,9. In accordance with yet another aspect of the exemplary embodiment, a gas turbine engine includes a compressor section, a combustor assembly fluidly connected to the compressor section, and a turbine section fluidly connected to the combustor assembly and mechanically connected to the compressor section. One of the compressor and turbine sections includes a housing assembly having an inner housing portion defining a housing volume V C. The countercurrent cooling system is disposed in one of the compressor and turbine sections. The counterflow cooling system includes a plurality of channels that together define a channel volume V Ch . The plurality of channels are configured and arranged to direct the cooling fluid through the housing assembly in a first axial direction and to return cooling fluid through the housing assembly in a second axial direction opposite the first axial direction. The housing volume and channel volume form a volume ratio of about 0.0002 <V Ch / V C <0.9.

In der Gasturbomaschine kann das Gegenstromkühlungssystem einen ersten Kanalabschnitt, der sich axial durch die Gehäusebaugruppe erstreckt, einen zweiten Kanalabschnitt, der von dem ersten Kanalabschnitt beabstandet ist und sich im Wesentlichen parallel zu diesem erstreckt, und einen Querstromkanal einschließen, der die ersten und zweiten Kanalabschnitte miteinander verbindet. In the gas turbine engine, the countercurrent cooling system may include a first channel portion extending axially through the housing assembly, a second channel portion spaced from and substantially parallel to the first channel portion, and a cross-flow channel interconnecting the first and second channel portions combines.

In der Gasturbomaschine kann der Querstromkanal einen Stromumlenkungsabschnitt einschließen.In the gas turbine engine, the crossflow channel may include a flow diverter section.

In der Gasturbomaschine kann der Stromumlenkungsabschnitt eine gekrümmte Oberfläche einschließen.In the gas turbine engine, the flow diverting section may include a curved surface.

In der Gasturbomaschine kann die Gehäusebaugruppe einen äußeren Gehäuseabschnitt und einen inneren Gehäuseabschnitt einschließen, wobei das Gegenstromkühlungssystem innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts angeordnet ist. In the gas turbine engine, the housing assembly may include an outer housing portion and an inner housing portion, with the countercurrent cooling system disposed within the inner housing portion.

Die Gasturbomaschine kann eine Kühlfluidversorgungsleitung aufweisen, die strömungsmäßig mit dem Gegenstromkühlungssystem verbunden ist, wobei die Kühlfluidversorgungsleitung ein Kühlfluidversorgungsventil einschließt, das ausgewählt betrieben wird, um Kühlfluid zu dem Gegenstromkühlungssystem zu liefern; und eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die betreibend mit dem Kühlfluidversorgungsventil verbunden ist, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet und angeordnet ist, das Kühlfluidversorgungsventil ausgewählt zu öffnen, um eine Menge von Kühlfluid in das Gegenstromkühlungssystem zu liefern. The gas turbine engine may include a cooling fluid supply line fluidly connected to the countercurrent cooling system, the cooling fluid supply line including a cooling fluid supply valve selectively operated to supply cooling fluid to the countercurrent cooling system; and a controller operatively connected to the cooling fluid supply valve, the controller being configured and arranged to selectively open the cooling fluid supply valve to deliver a quantity of cooling fluid into the countercurrent cooling system.

In der Gasturbomaschine kann das Gegenstromkühlungssystem in dem Turbinenabschnitt angeordnet sein. In the gas turbine engine, the counterflow cooling system may be disposed in the turbine section.

Die Gasturbomaschine kann einen externen Wärmetauscher aufweisen, der strömungsmäßig mit dem Gegenstromkühlungssystem verbunden ist. The gas turbine engine may include an external heat exchanger fluidly connected to the countercurrent cooling system.

In der Gasturbomaschine kann das Volumenverhältnis etwa 0,01 < VCh/VC < 0,74 sein. In the gas turbine engine, the volume ratio may be about 0.01 <V Ch / V C <0.74.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden offenbarer durch die folgende Beschreibung zusammengenommen mit den Zeichnungen.These and other advantages and features will become more apparent from the following description taken in conjunction with the drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist speziell in den Ansprüchen herausgestellt und klar in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung beansprucht. Die vorhergehenden und anderen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen: The object contemplated as the invention is pointed out with particularity in the claims and clearly claimed in the claims at the end of the description. The foregoing and other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Ansicht einer Gasturbomaschine mit einem Turbinenabschnitt ist, der ein Gegenstromkühlungssystem in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform aufweist; 1 FIG. 3 is a schematic view of a gas turbine engine with a turbine section having a countercurrent cooling system in accordance with an exemplary embodiment; FIG.

2 eine teilweise, querschnittliche Ansicht des Turbinenabschnitts der Gasturbomaschinen der 1 ist; 2 a partial, cross-sectional view of the turbine section of the gas turbine engines of 1 is;

3 eine teilweise, perspektivische Ansicht des Gegenstromkühlungssystems in Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist; 3 Figure 3 is a partial, perspective view of the countercurrent cooling system in accordance with an aspect of the exemplary embodiment;

4 eine ebene Ansicht des Gegenstromkühlungssystems gemäß 3 ist, die einen Stromumlenkungsabschnitt in Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht; 4 a planar view of the countercurrent cooling system according to 3 which illustrates a current redirecting section in accordance with an aspect of the exemplary embodiment;

5 eine Seitenansicht eines Querstromkanals in Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist; 5 Figure 5 is a side view of a cross-flow channel in accordance with an aspect of the exemplary embodiment;

6 eine Endansicht des Querstromkanals der 5 ist; 6 an end view of the cross-flow channel of 5 is;

7 eine ebene Ansicht des Gegenstromkühlungssystems der 3 ist, das einen Stromumlenkungsabschnitt einschließt in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform; und 7 a planar view of the countercurrent cooling system of 3 which includes a current redirecting section in accordance with another aspect of the exemplary embodiment; and

8 eine ebene Ansicht des Gegenstromkühlungssystems in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform ist. 8th Figure 12 is a plan view of the countercurrent cooling system in accordance with another aspect of the exemplary embodiment.

Die detaillierte Beschreibung erläutert beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit Vorteilen und Merkmalen mit Bezug auf die Zeichnungen. The detailed description exemplifies embodiments of the invention together with advantages and features with reference to the drawings.

Detaillierte Beschreibung der OffenbarungDetailed description of the disclosure

Mit Bezug auf die 1 und 2 wird eine Gasturbomaschine in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform generell bei 2 gezeigt. Die Turbomaschine 2 schließt einen Kompressorabschnitt 4 und einen Turbinenabschnitt 6 ein. Der Kompressorabschnitt 4 ist strömungsmäßig mit dem Turbinenabschnitt 6 durch eine Brennkammerbaugruppe 8 verbunden. Die Brennkammerbaugruppe 8 schließt eine Vielzahl von Brennkammern ein, bei denen eine bei 10 gezeigt ist. Die Brennkammer 10 kann in einer Hülse-Ring-Anordnung um die Turbomaschine 2 angeordnet sein. Es sollte natürlich verstanden werden, dass andere Anordnungen von Brennkammern 10 auch verwendet werden können. Kompressorabschnitt 4 ist auch mechanisch mit dem Turbinenabschnitt 6 durch einen gemeinsamen Kompressor/Turbinenschaft 12 verbunden. Es gibt auch Entnahmen, die aus verschiedenen Kompressorstufen genommen sein können und die strömungsmäßig mit Turbinenkomponenten verbunden sind, ohne durch die Brennkammer 10 zu treten. Diese Entnahmen werden verwendet, um Turbinenkomponenten sowie Deckbänder und Düsen an dem Stator zusammen mit Schaufeln, Scheiben und Abstandhaltern auf dem Rotor zu kühlen. With reference to the 1 and 2 For example, a gas turbine engine in accordance with an exemplary embodiment will generally be included 2 shown. The turbo machine 2 closes a compressor section 4 and a turbine section 6 one. The compressor section 4 is fluid with the turbine section 6 through a combustion chamber assembly 8th connected. The combustion chamber assembly 8th includes a variety of combustion chambers, in which one at 10 is shown. The combustion chamber 10 can be in a sleeve-ring arrangement around the turbomachine 2 be arranged. It should be understood, of course, that other arrangements of combustion chambers 10 can also be used. compressor section 4 is also mechanical with the turbine section 6 through a common compressor / turbine shaft 12 connected. There are also withdrawals that may be taken from different compressor stages and which are fluidly connected to turbine components without passing through the combustion chamber 10 to step. These withdrawals are used to cool turbine components as well as shrouds and nozzles on the stator along with vanes, discs and spacers on the rotor.

Der Turbinenabschnitt 6 schließt ein Gehäuse 18 ein, das eine Vielzahl von Turbinenstufen 25 umschließt. Die Turbinenstufen 25 schließen eine erste Turbinenstufe 26, eine zweite Turbinenstufe 27, eine dritte Turbinenstufe 28 und eine vierte Turbinenstufe 29 ein. Die erste Turbinenstufe 26 schließt eine Vielzahl von Leitschaufeln oder Düsen 33 und eine Vielzahl von rotierenden Komponenten in Form von Blättern oder Schaufeln 34 ein. Die Schaufeln 34 sind an einem ersten Rotorteil (nicht gezeigt) befestigt, der mit dem Schaft 12 gekoppelt ist. Die zweite Turbinenstufe 27 schließt eine zweite Vielzahl von Schaufeln oder Düsen 37 und eine zweite Vielzahl von Blättern oder Schaufeln 38 ein. Die Schaufeln 38 sind an ein zweites Rotorteil (nicht gezeigt) gekoppelt. Die dritte Turbinenstufe 28 schließt eine dritte Vielzahl von Schaufeln oder Düsen 41 und eine zweite Vielzahl von Blättern oder Schaufeln 42 ein, die mit einem dritten Rotorteil (nicht gezeigt) gekoppelt sind. Die vierte Turbinenstufe 29 schließt eine vierte Vielzahl von Schaufeln oder Düsen 45 und eine vierte Vielzahl von Blättern oder Schaufeln 46 ein, die mit einem vierten Rotorteil (nicht gezeigt) gekoppelt sind. Es sollte natürlich verstanden werden, dass die Anzahl von Turbinenstufen verschieden sein kann. The turbine section 6 closes a housing 18 one that has a variety of turbine stages 25 encloses. The turbine stages 25 close a first turbine stage 26 , a second turbine stage 27 . a third turbine stage 28 and a fourth turbine stage 29 one. The first turbine stage 26 includes a variety of vanes or nozzles 33 and a plurality of rotating components in the form of blades or blades 34 one. The shovels 34 are attached to a first rotor part (not shown) connected to the shaft 12 is coupled. The second turbine stage 27 includes a second plurality of blades or nozzles 37 and a second plurality of blades or blades 38 one. The shovels 38 are coupled to a second rotor part (not shown). The third turbine stage 28 includes a third plurality of blades or nozzles 41 and a second plurality of blades or blades 42 which are coupled to a third rotor part (not shown). The fourth turbine stage 29 includes a fourth plurality of blades or nozzles 45 and a fourth plurality of blades or blades 46 which are coupled to a fourth rotor part (not shown). It should of course be understood that the number of turbine stages may be different.

Das Gehäuse 18 schließt eine Gehäusebaugruppe 50 mit einem äußeren Gehäuseabschnitt 60 und einem inneren Gehäuseabschnitt 64 ein. Eine Anschlagschulter 65 erstreckt sich von dem äußeren Gehäuseabschnitt 60 zu dem inneren Gehäuseabschnitt 64. Die Anschlagschulter 65 begrenzt die axiale Bewegung des inneren Gehäuseabschnitts 64 während des Betriebs der Turbomaschine 2. Eine ersten Raumzone 67 ist zwischen dem äußeren Gehäuseabschnitt 60 und dem inneren Gehäuseabschnitt 64 stromaufwärts der Anschlagschulter 65 gebildet. Eine zweite Raumzone 69 ist zwischen dem äußeren Gehäuseabschnitt 60 und dem inneren Gehäuseabschnitt 64 stromabwärts der Anschlagschulter 65 gebildet. Die ersten und zweiten Raumzonen 67 und 69 sind strömungsmäßig mit einem oder mehreren Kompressorentnahmen (nicht gezeigt) verbunden. Der innere Gehäuseabschnitt 64 schließt einen Vorsprung 75 ein, der mit der Anschlagschulter 65 in Anlage geraten kann und eine Vielzahl von Deckbandhalteelementen 8083. Jedes Deckbandhalteelement 8083 schließt ein Paar von Hakenelementen, so wie bei 84 gezeigt, an dem Deckbandhalteelement 80 ein, die eine entsprechende Vielzahl von stationären Deckbandelementen 8689 halten. Die Deckbandelemente 8689 stellen einen gewünschten Abstand zwischen dem inneren Gehäuseabschnitt 64 und zugehörigen spitzen Abschnitten (nicht gesondert bezeichnet) von Schaufeln 34, 38, 42 und 46 bereit. In vielen Fällen schließen Deckbandelemente 8689 verschiedene Dichtungskomponenten ein, die das Arbeitsfluid gegen Überströmen der Spitzenabschnitte der Schaufeln 34, 38, 42 und 46 begrenzen. The housing 18 closes a housing assembly 50 with an outer housing section 60 and an inner housing portion 64 one. A stop shoulder 65 extends from the outer housing portion 60 to the inner housing section 64 , The stop shoulder 65 limits the axial movement of the inner housing portion 64 during operation of the turbomachine 2 , A first room zone 67 is between the outer housing section 60 and the inner housing section 64 upstream of the stop shoulder 65 educated. A second room zone 69 is between the outer housing section 60 and the inner housing section 64 downstream of the stop shoulder 65 educated. The first and second room zones 67 and 69 are fluidly connected to one or more compressor draws (not shown). The inner housing section 64 closes a lead 75 one with the stop shoulder 65 can come into contact and a variety of shroud retaining elements 80 - 83 , Each shroud retaining element 80 - 83 includes a pair of hook elements, as in 84 shown on the shroud retaining element 80 including a corresponding plurality of stationary shroud elements 86 - 89 hold. The shroud elements 86 - 89 Make a desired distance between the inner housing section 64 and associated tip portions (not separately indicated) of blades 34 . 38 . 42 and 46 ready. In many cases, shroud elements close 86 - 89 various sealing components that the working fluid against overflow of the tip portions of the blades 34 . 38 . 42 and 46 limit.

In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform schließt die Turbomaschine 2 ein Gegenstromkühlungssystem 100 ein, das in dem inneren Gehäuseabschnitt 64 bereitgestellt ist. Wie am besten in den 3 und 4 gezeigt, schließt das Gegenstromkühlungssystem 100 einen ersten Kanalabschnitt 108 ein, der strömungsmäßig mit einem zweiten Kanalabschnitt 109 durch einen Querstromkanal 111 verbunden ist, der eine Stromumlenkungskappe oder -abschnitt 112 mit einer im Wesentlichen linearen inneren Oberfläche 113 aufweist. Erste und zweite Kanalabschnitte 108 und 109 erstrecken sich axial durch innere Gehäuseabschnitte 64. Zusätzlich erstreckt sich ein erster Kanalabschnitt 108 im Wesentlichen parallel zu dem zweiten Kanalabschnitt 109 innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64. Das Durchleiten von Kühlungsströmung durch die Kanalabschnitte 108 und 109, die in der Weise wie oben beschrieben angeordnet sind, reduziert umfängliche thermische Gradienten innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64. Zusätzlich reduziert eine tiefe Konvektionsströmung, die innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64 hindurchtritt, thermische Gradienten bei den Deckbandhalteelementen 8083. Das Hindurchtreten von Kühlungsfluss durch die Kanalabschnitte 108 und 109 in dieser speziellen Weise reduziert die mittlere Temperatur einer Vielzahl der Turbinenstufen 25, um einen gewünschten Nutzen aus dem Abstand zu ziehen. In accordance with an exemplary embodiment, the turbomachine completes 2 a countercurrent cooling system 100 in the inner housing section 64 is provided. How best in the 3 and 4 shown closes the countercurrent cooling system 100 a first channel section 108 in fluidly communicating with a second channel section 109 through a cross-flow channel 111 connected to a Stromumlenkungskappe or section 112 with a substantially linear inner surface 113 having. First and second channel sections 108 and 109 extend axially through inner housing sections 64 , In addition, a first channel section extends 108 substantially parallel to the second channel section 109 within the inner housing section 64 , The passage of cooling flow through the channel sections 108 and 109 , which are arranged in the manner as described above, reduces circumferential thermal gradients within the inner housing portion 64 , In addition, a deep convection flow reduces within the inner housing section 64 passes, thermal gradients in the shroud retaining elements 80 - 83 , The passage of cooling flow through the channel sections 108 and 109 In this particular way, the average temperature reduces a plurality of turbine stages 25 to draw a desired benefit from the distance.

Der erste Kanalabschnitt 108 schließt einen ersten Endabschnitt 114 ein, der sich zu einem zweiten Endabschnitt 115 durch einen Zwischenabschnitt 116 erstreckt. Der erste Endabschnitt 114 legt einen Eingangsabschnitt 118 fest, der strömungsmäßig mit der zweiten Raumzone 69 verbunden ist, während der zweite Endabschnitt 115 mit dem Querstromkanal 111 verbunden ist. Der zweite Kanalabschnitt 109 schließt einen ersten Abschnitt 127 ein, der sich von dem Querstromkanal 111 zu einem zweiten Endabschnitt 128 durch einen Zwischenabschnitt 129 erstreckt. Der zweite Endabschnitt 128 ist an einen Ausgangskanalabschnitt 130 gekoppelt, der einen Auslassabschnitt 131 aufweist. Der Auslassabschnitt 131 führt durch den inneren Gehäuseabschnitt 64 und ist strömungsmäßig mit den einen oder mehreren der Schaufeln 33, 37, 41 und 45 verbunden. Das Kühlfluid tritt von einer Kompressorentnahme (nicht gezeigt) in die zweite Raumzone 69 ein. Das Kühlfluid fließt in den Eingangsabschnitt 118 und entlang des ersten Kanalabschnitts 108. Das Kühlfluid tritt dann in den Querstromkanal 111 ein und wird über die im Wesentlichen gerade innere Oberfläche 113 des Stromumlenkungsabschnitts 112 in den zweiten Kanalabschnitt 109 vor dem Eintreten in, und dem Bereitstellen von Kühlung für diese, die dritte Vielzahl von Düsen 41 geleitet. Das Hindurchführen von Kühlfluid durch den ersten Kanalabschnitt 108 in einer ersten Richtung und durch den zweiten Kanalabschnitt 109 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung, schafft einen Gegenstrom innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform, die in den 5 und 6 veranschaulicht ist, kann der Querstromkanal 111 mit einem vergrößerten Hohlraumbereich 140 und mit einer Ausflussplatte 145 ausgestattet sein, die eine Vielzahl von Öffnungen 147 aufweist, die einen gewünschten Druckabfall zwischen dem Kühlungsstrom, der den zweiten Endabschnitt 115 des ersten Kanalabschnitts 108 verlässt, und Kühlfluid, das in den ersten Endabschnitt 127 des zweiten Kanalabschnitts 109 eintritt, schaffen.The first channel section 108 closes a first end section 114 a, leading to a second end section 115 through an intermediate section 116 extends. The first end section 114 sets an input section 118 fixed, the flow with the second room zone 69 is connected while the second end portion 115 with the crossflow channel 111 connected is. The second channel section 109 closes a first section 127 a, extending from the cross-flow channel 111 to a second end portion 128 through an intermediate section 129 extends. The second end section 128 is to an output channel section 130 coupled, which has an outlet section 131 having. The outlet section 131 leads through the inner housing section 64 and is fluid with the one or more of the blades 33 . 37 . 41 and 45 connected. The cooling fluid passes from a compressor discharge (not shown) to the second space zone 69 one. The cooling fluid flows into the inlet section 118 and along the first channel section 108 , The cooling fluid then enters the crossflow channel 111 one and is about the essentially straight inner surface 113 of the power diverting section 112 in the second channel section 109 prior to entering and providing refrigeration for these, the third plurality of nozzles 41 directed. Passing cooling fluid through the first channel section 108 in a first direction and through the second channel section 109 in a second, opposite direction creates a counterflow within the inner housing portion 64 , In accordance with an aspect of the exemplary embodiment, which is disclosed in US the 5 and 6 is illustrated, the cross-flow channel 111 with an enlarged cavity area 140 and with an outlet plate 145 Be equipped with a variety of openings 147 having a desired pressure drop between the cooling flow, the second end portion 115 of the first channel section 108 leaves, and cooling fluid, in the first end portion 127 of the second channel section 109 enter, create.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform legt der innere Gehäuseabschnitt 64 ein Gehäusevolumen VC fest. In weiterer Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform legen der erste Kanalabschnitt 108, der zweite Kanalabschnitt 109 und der Querstromkanal 111 zusammen ein Kanalvolumen VCh fest. In Übereinstimmung mit Aspekten einer beispielhaften Ausführungsform bilden das Gehäusevolumen VC und das Kanalvolumen VCh ein Volumenverhältnis von etwa 0,0002 < VCh/VC < 0,9. In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform bildet das Gehäusevolumen VC und das Kanalvolumen VCh ein Volumenverhältnis von etwa 0,01 < VCh/VC < 0,74. Das Volumenverhältnis stellt eine gewünschte Kühlung für den inneren Gehäuseabschnitt 64 und eine gewünschte Abstandslücke über den Spitzenabschnitten der rotierenden Komponenten sicher, die eine gewünschte Betriebseffizienz der Turbomaschine 2 aufrecht erhalten können. Die thermische Masse des inneren Gehäuseabschnitts 64 kann durch Ändern des Kanalvolumens VCh eingestellt werden, wobei eine relativ geringere thermische Masse des Gehäuses durch ein relativ höheres Kanalvolumen Vch eingestellt wird. Eine relativ geringere thermische Masse des Gehäuses kann es dem Gehäuse erlauben, sich radial während vorübergehenden Betriebs schneller auszudehnen oder zu kontrahieren. Dies kann der Gehäuseexpansion oder -kontraktion erlauben, besser an die Ausdehnung oder Kontraktion der rotierenden Komponente angepasst zu sein, wodurch eine gewünschte Abstandslücke aufrechterhalten wird. Die zuvor erwähnten Verhältnisse von VCh/VC können die gewünschte Charakteristik der thermischen Ausdehnung oder Kontraktion des Gehäuses bereitstellen. In accordance with one aspect of an exemplary embodiment, the inner housing portion defines 64 a housing volume V C firmly. In further accordance with an exemplary embodiment, the first channel portion 108 , the second channel section 109 and the crossflow channel 111 together a channel volume V Ch fixed. In accordance with aspects of an exemplary embodiment, the housing volume V C and the channel volume V Ch form a volume ratio of about 0.0002 <V Ch / V C <0.9. In accordance with another aspect of an exemplary embodiment, the housing volume V C and the channel volume V Ch forms a volume ratio of about 0.01 <V Ch / V C <0.74. The volume ratio provides a desired cooling for the inner housing section 64 and a desired clearance gap over the tip portions of the rotating components, which is a desired operating efficiency of the turbomachine 2 can maintain. The thermal mass of the inner housing section 64 can be adjusted by changing the channel volume V Ch , with a relatively lower thermal mass of the housing being set by a relatively higher channel volume V ch . A relatively lower thermal mass of the housing may allow the housing to expand or contract radially more rapidly during transient operation. This may allow the housing expansion or contraction to better conform to the expansion or contraction of the rotating component, thereby maintaining a desired clearance gap. The aforementioned ratios of V Ch / V C can provide the desired characteristic of thermal expansion or contraction of the housing.

Der Gegenstrom reduziert umfängliche thermische Gradienten innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64 durch Bereitstellen von Wärmeübertragung zwischen dem Kühlungsstrom, der durch den ersten Kanalabschnitt 108 tritt und dem Kühlungsstrom, der durch den zweiten Kanalabschnitt 109 tritt. Auch stellt das eingebettete Gegenstromkühlungssystem 100 innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64 tiefes Konvektionskühlen bereit, das thermische Gradienten reduziert, die in Deckbandhalteelementen 8083 auftreten können und das die mittleren Temperaturen der Vielzahl von Turbinenstufen 25 reduziert, was einen gewünschten Nutzen aus einem Abstand schafft. An diesem Punkt sollte verstanden werden, dass der Gegenstromkanal 111 mit einer Stromumlenkungskappe oder -abschnitt 148 zur Verfügung gestellt werden kann, die eine im Wesentlichen gekrümmte Oberfläche 149 aufweist, so wie in 7 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile in den entsprechenden Ansichten darstellen. Die im Wesentlichen gekrümmte Oberfläche 149 kann eingestellt werden, eine gewünschte Strömungscharakteristik innerhalb des Gegenstromkühlungssystems 100 zu schaffen.The counterflow reduces circumferential thermal gradients within the inner housing section 64 by providing heat transfer between the cooling stream passing through the first channel section 108 occurs and the cooling flow through the second channel section 109 occurs. Also provides the embedded countercurrent cooling system 100 within the inner housing section 64 deep convection cooling, which reduces thermal gradients present in shroud retaining elements 80 - 83 can occur and that the average temperatures of the variety of turbine stages 25 reduced, which creates a desired benefit from a distance. At this point, it should be understood that the counterflow channel 111 with a power diverter cap or section 148 can be provided which has a substantially curved surface 149 has, as in 7 shown, wherein like reference numerals represent corresponding parts in the respective views. The essentially curved surface 149 can be adjusted, a desired flow characteristics within the countercurrent cooling system 100 to accomplish.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform schließt die Turbomaschine 2 eine Kühlfluidversorgungsleitung 150 ein, die strömungsmäßig mit der zweiten Raumzone 69 verbunden ist. Die Kühlfluidversorgungsleitung 150 schließt einen Einlass 151 ein, der strömungsmäßig mit einer Kompressorentnahme (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Kühlfluidversorgungsleitung 150 ist auch ein Kühlfluidversorgungsventil 157 und eine Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung 160 aufweisend gezeigt. Die Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung 160 schließt eine Dosierstromöffnung (nicht gesondert mit Bezugszeichen versehen) ein, die es dem Kühlfluid erlaubt, in die zweite Raumzone 69 einzutreten, wenn das Kühlfluidversorgungsventil 157 geschlossen ist. Auf diese Weise erhält die Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung 160 gewünschte Rückflussdruckspannen innerhalb der dritten Vielzahl von Düsen 41 aufrecht. In weiterer Übereinstimmung mit dem beispielhaften Aspekt ist das Kühlfluidversorgungsventil 157 wirksam mit einer Steuerungseinrichtung 164 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 164 ist auch mit verschiedenen Temperatursensoren (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Steuerungseinrichtung 164 öffnet das Kühlfluidversorgungsventil 157 ausgewählt, um einen gewünschten Fluss Kühlfluid in die zweite Raumzone 69 zu lassen.In accordance with one aspect of the exemplary embodiment, the turbomachine completes 2 a cooling fluid supply line 150 in fluid communication with the second room zone 69 connected is. The cooling fluid supply line 150 closes an inlet 151 which is fluidly connected to a compressor discharge (not shown). The cooling fluid supply line 150 is also a cooling fluid supply valve 157 and a cooling fluid supply valve bypass passage 160 having shown. The cooling fluid supply valve bypass line 160 includes a metering flow orifice (not separately labeled) that allows the cooling fluid to enter the second space zone 69 when the cooling fluid supply valve 157 closed is. In this way, the cooling fluid supply valve bypass line is maintained 160 desired reflux pressure spans within the third plurality of nozzles 41 upright. In further accordance with the exemplary aspect, the cooling fluid supply valve 157 effective with a controller 164 connected. The control device 164 is also coupled to various temperature sensors (not shown). The control device 164 opens the cooling fluid supply valve 157 selected to a desired flow of cooling fluid in the second space zone 69 allow.

Die Menge an Kühlfluid, die in die zweite Raumzone 69 tritt und, spezieller, in das Gegenstromkühlungssystem 100, kann dazu verwendet werden, einen Abstand zwischen Spitzenabschnitten (nicht separat mit Bezugszeichen versehen) von Schaufeln 34, 38, 42 und 46 und entsprechenden der Deckbandelemente 8689 zu steuern. Spezieller sind während der Startphase der Turbomaschine 2 Abstände zwischen Spitzenabschnitten (nicht gesondert mit Bezugszeichen versehen) der Schaufeln 34, 38, 42 und 46 und entsprechenden der Deckbandelemente 8689 größer, als wenn die Turbomaschine 2 bei voller Geschwindigkeit und im volle Geschwindigkeit-volle Last-Betrieb läuft. Zwischen der Startphase und der vollen Geschwindigkeit und zwischen der vollen Geschwindigkeit und dem volle Geschwindigkeit-volle Last-Betrieb dehnen sich rotierende Komponenten der Turbomaschine 2 mit einer Rate aus, die schneller als eine Ausdehnungsrate von stationären Komponenten, so wie dem inneren Gehäuseabschnitt 64 und Deckbandelementen 8689, ist. Verschiedene Raten der thermischen Ausdehnung führen zu ungewünschten Abständen zwischen den rotierenden und stationären Komponenten. Das Steuern von Fluidströmung in das Gegenstromkühlungssystem 100 gleicht Ausdehnungsraten von rotierenden Komponenten und stationären Komponenten mehr an, während die Turbomaschine 2 zwischen Betriebsbedingungen in der Startphase und der Phase mit voller Geschwindigkeit und zwischen der Phase mit voller Geschwindigkeit und der Phase mit voller Geschwindigkeit und voller Last übergeht. Das Angleichen der Ausdehnungsraten der rotierenden Komponenten und der stationären Komponenten stellt engere Abstandslücken bei vorübergehendem und stationärem Betrieb der Turbomaschine 2 bereit. Die engeren Abstandslücken führen zu einer Reduktion von Arbeitsfluidverlusten über Spitzenabschnitten der rotierenden Komponenten, was die Leistung und Effizienz der Turbomaschine 2 verbessert. The amount of cooling fluid entering the second space zone 69 occurs and, more specifically, in the countercurrent cooling system 100 , may be used to provide clearance between tip portions (not separately labeled) of blades 34 . 38 . 42 and 46 and corresponding ones of the shroud elements 86 - 89 to control. More specific are during the starting phase of the turbomachine 2 Spaces between tip portions (not separately labeled) of the blades 34 . 38 . 42 and 46 and corresponding ones of the shroud elements 86 - 89 bigger than when the turbomachine 2 running at full speed and at full speed-full load operation. Between the starting phase and the full speed and between the full speed and the full speed-full load operation, rotating components of the turbomachine expand 2 at a rate that's faster than one Expansion rate of stationary components, such as the inner housing section 64 and shroud elements 86 - 89 , is. Various rates of thermal expansion lead to undesirable distances between the rotating and stationary components. Controlling fluid flow into the countercurrent cooling system 100 equalizes expansion rates of rotating components and stationary components more while the turbomachinery 2 between operating conditions in the starting phase and the phase at full speed and between the phase at full speed and the phase at full speed and full load passes. Adjusting the expansion rates of the rotating components and the stationary components provides closer clearance gaps in transient and steady state turbomachinery operation 2 ready. The narrower clearance gaps result in a reduction in working fluid losses over tip portions of the rotating components, which improves the performance and efficiency of the turbomachine 2 improved.

Ein Gegenstromkühlungssystem in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform wird im Allgemeinen bei 175 in 8 gezeigt. Das Gegenstromkühlungssystem 175 schließt einen ersten Kanalabschnitt 180 mit einem ersten Endabschnitt 182 ein, der sich zu einem zweiten Endabschnitt 183 durch einen Zwischenabschnitt 184 erstreckt. Das Gegenstromkühlungssystem 175 schließt auch einen zweiten Kanalabschnitt 190 ein, der sich im Wesentlichen parallel zu dem ersten Kanalabschnitt 180 innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64 erstreckt. Der zweite Kanalabschnitt 190 schließt einen ersten Endabschnitt 192 ein, der sich zu einem zweiten Endabschnitt 193 durch einen Zwischenabschnitt 194 erstreckt. Der zweite Endabschnitt 193 ist strömungsmäßig mit einem Ausgangskanal 196 verbunden, der strömungsmäßig mit der dritten Vielzahl von Düsen 41 in Verbindung steht.A countercurrent cooling system in accordance with another aspect of the exemplary embodiment is generally included 175 in 8th shown. The countercurrent cooling system 175 closes a first channel section 180 with a first end portion 182 a, leading to a second end section 183 through an intermediate section 184 extends. The countercurrent cooling system 175 also includes a second channel section 190 a, which is substantially parallel to the first channel section 180 within the inner housing section 64 extends. The second channel section 190 closes a first end section 192 a, leading to a second end section 193 through an intermediate section 194 extends. The second end section 193 is fluid with an output channel 196 connected in fluid communication with the third plurality of nozzles 41 communicates.

Der erste Kanalabschnitt 180 ist mit dem zweiten Kanalabschnitt 190 durch einen ersten Querstromkanal 204 und einen zweiten Querstromkanal 207 verbunden. Der erste Querstromkanal 204 schließt einen ersten Einlass 210 ein, der strömungsmäßig mit dem Zwischenabschnitt 184 des ersten Kanalabschnitts 180 und einem ersten Auslass 211 gekoppelt ist, der strömungsmäßig mit dem ersten Endabschnitt 192 des zweiten Kanalabschnitts 190 verbunden ist. Der zweite Querstromkanal 207 schließt einen zweiten Einlass 214 ein, der strömungsmäßig mit dem zweiten Endabschnitt 183 des ersten Kanalabschnitts 180 und einem zweiten Auslass 215 verbunden ist, der strömungsmäßig mit einem Zwischenabschnitt 194 des zweiten Kanalabschnitts 190 verbunden ist. Der erste Querstromkanal 204 ist mit dem zweiten Querstromkanal 207 durch einen Kreuzungskanal 220 verbunden. Der Kreuzungskanal 220 schafft eine Mischzone 225 zum Kühlen von Fluid, das durch den ersten Querstromkanal 204 und den zweiten Querstromkanal 207 tritt. Die Mischzone 225 unterstützt bei dem Angleichen von Temperaturen des Kühlfluids, das durch den ersten Querstromkanal 204 und den zweiten Querstromkanal 207 tritt, um thermische Gradienten innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64 zu reduzieren, was thermische Gradienten und mittlere Temperaturen in dem Gegenstromkühlungssystem 175 reduziert. The first channel section 180 is with the second channel section 190 through a first cross-flow channel 204 and a second cross-flow channel 207 connected. The first cross-flow channel 204 closes a first inlet 210 a, which is fluidly with the intermediate section 184 of the first channel section 180 and a first outlet 211 coupled in fluid communication with the first end portion 192 of the second channel section 190 connected is. The second cross-flow channel 207 closes a second inlet 214 in fluidly with the second end portion 183 of the first channel section 180 and a second outlet 215 fluidly connected to an intermediate section 194 of the second channel section 190 connected is. The first cross-flow channel 204 is with the second cross-flow channel 207 through a crossing canal 220 connected. The crossing canal 220 creates a mixing zone 225 for cooling fluid passing through the first cross-flow channel 204 and the second crossflow channel 207 occurs. The mixing zone 225 assists in matching temperatures of the cooling fluid passing through the first crossflow channel 204 and the second crossflow channel 207 occurs to thermal gradients within the inner housing section 64 to reduce what are thermal gradients and mean temperatures in the countercurrent cooling system 175 reduced.

An diesem Punkt sollte verstanden werden, dass die beispielhafte Ausführungsform ein Gegenstromkühlungssystem zur Reduzierung von mittleren Metalltemperaturen und thermischen Gradienten innerhalb eines Turbonenabschnitts einer Turbomaschine bereitstellt. Dieses System stellt auch tiefe Konvektionskühlung für stationäre Komponenten sowie innere Gehäuse, Deckbandelemente und dergleichen bereit, die entlang eines Gaspfades der Turbine angeordnet sind. Auf diese Weise kann das Gegenstromkühlungssystem die thermische Ausdehnung von stationären Turbinenkomponenten und rotierenden Turbinenkomponenten enger abstimmen oder angleichen. Außerdem kann Kühlfluss durch das Gegenstromkühlungssystem ausgewählt gesteuert werden, um die thermischen Ausdehnungsraten von den stationären Komponenten und den rotierenden Komponenten in den verschiedenen Betriebsphasen der Turbine anzugleichen. Die Angleichung von thermischen Ausdehnungsraten reduziert Abstandslücken zwischen den stationären Komponenten und den rotierenden Komponenten, speziell beim Übergang von einer Betriebsphase zu einer anderen Betriebsphase. Die Reduktion von Abstandslücken führt zu einer Reduktion von Verlusten von Arbeitsfluid entlang des Heißgaspfades, was die Leistung und die Effizienz verbessert.At this point, it should be understood that the exemplary embodiment provides a countercurrent cooling system for reducing mean metal temperatures and thermal gradients within a turbomachine section of a turbomachine. This system also provides deep convection cooling for stationary components as well as inner casings, shroud elements and the like arranged along a gas path of the turbine. In this way, the countercurrent cooling system can more closely tune or equalize the thermal expansion of stationary turbine components and rotating turbine components. In addition, cooling flow through the countercurrent cooling system may be selectively controlled to adjust the thermal expansion rates of the stationary components and the rotating components in the various phases of operation of the turbine. The approximation of thermal expansion rates reduces spacing gaps between the stationary components and the rotating components, especially during the transition from one operating phase to another phase of operation. The reduction of gap gaps results in a reduction of working fluid losses along the hot gas path, which improves performance and efficiency.

Es wird verstanden, dass gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein oder mehrere Gegenstromkühlsysteme, die hierin beschrieben sind, als ein passives Abstandssteuerungssystem ausgebildet sein können. Durch „passiv“ sollte verstanden werden, dass Abstände autonom eingestellt werden können, basierend nur auf Turbomaschinenbetriebsparametern ohne jeglichen Eingriff von externen programmierten Steuerungssystemen und/oder Personal.It is understood that according to various embodiments, one or more countercurrent cooling systems described herein may be configured as a passive proximity control system. By "passive" it should be understood that distances can be autonomously adjusted based only on turbo machine operating parameters without any intervention from external programmed control systems and / or personnel.

Es sollte auch verstanden werden, dass, während es als mit dem Turbinenabschnitt 6 zusammengehörig beschrieben ist, ein Gegenstromkühlungssystem 300 auch in den Kompressorabschnitt 4 integriert sein kann, um Abstände für Kompressorstufen 310 zu verbessern. Es sollte weiter verstanden werden, dass das Gegenstromkühlungssystem 300 in Übereinstimmung mit den beispielhaften Ausführungsformen mit externen Wärmetauschern 320 und 330 gekoppelt sein kann, die strömungsmäßig mit dem Kompressorabschnitt 4 und dem Turbinenabschnitt 6 verbunden sind. Externe Wärmetauscher 320 und 330 können auch in Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform miteinander strömungsmäßig gekoppelt sein, um Kühlungsfluss von dem Kompressorabschnitt 4 zu dem Gegenstromkühlungssystem 300 in dem Turbinenabschnitt 6 zu leiten. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform könnte das Gegenstromkühlungssystem 300 Gase von einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt (hinter beispielsweise einer sechsten Stufe) (nicht gesondert mit Bezugszeichen versehen) des Kompressorabschnitts 4 extrahieren, die Gase durch den externen Wärmetauscher 320 und dann einen Gehäuseabschnitt (nicht gesondert mit Bezugszeichen versehen) des Kompressorabschnitts 4 und auf den Turbinenabschnitt 6 leiten. Die Gase, die durch den Kompressorabschnitt 4 strömen, werden die Gleichförmigkeit der thermischen Expansion verbessern, was es Entwicklern erlaubt, engere Spitzenabstandstoleranzen anzuwenden, um die Kompressoreffizienz zu verbessern. Das Vorhandensein von einem oder mehreren externen Wärmetauschern stellt zusätzliche Aufbereitung des Kühlflusses bereit, um die Abstandssteuerung mit der Turbomaschine 2 weiter zu verbessern.It should also be understood that while it is with the turbine section 6 is described together, a countercurrent cooling system 300 also in the compressor section 4 can be integrated to intervals for compressor stages 310 to improve. It should be further understood that the countercurrent cooling system 300 in accordance with the exemplary embodiments with external heat exchangers 320 and 330 can be coupled, the flow with the compressor section 4 and the turbine section 6 are connected. External heat exchangers 320 and 330 may also be fluidly coupled to one another in accordance with an aspect of the exemplary embodiment to provide cooling flow from the compressor section 4 to the countercurrent cooling system 300 in the turbine section 6 to lead. In accordance with one aspect of the exemplary embodiment, the countercurrent cooling system could 300 Gases from an upstream portion (behind, for example, a sixth stage) (not separately labeled) of the compressor section 4 Extract the gases through the external heat exchanger 320 and then a housing portion (not separately provided with reference numerals) of the compressor section 4 and on the turbine section 6 conduct. The gases passing through the compressor section 4 will improve the uniformity of thermal expansion, allowing developers to apply tighter tip pitch tolerances to improve compressor efficiency. The presence of one or more external heat exchangers provides additional conditioning of the cooling flow to the distance control with the turbomachine 2 continue to improve.

Der Begriff „etwa“ ist beabsichtigt, einen Fehlergrad, der einer Messung einer bestimmten Größe zugewiesen ist, basierend auf der zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung verfügbaren Ausstattung einzuschließen. Beispielsweise kann „etwa“ einen Bereich von +/–8% oder 5 % oder 2 % eines gegebenen Wertes einschließen.The term "about" is intended to include an amount of error assigned to a measurement of a particular size based on the equipment available at the time of filing the application. For example, "about" may include a range of +/- 8% or 5% or 2% of a given value.

Die Terminologie, die hierin zum Zwecke der Beschreibung von nur speziellen Ausführungsformen verwendet wird, ist nicht dazu gedacht, die Offenbarung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein(e)“ und „der“, „die“, „das“ dazu gedacht, die Pluralformen auch einzuschließen, es sei denn, der Zusammenhang zeigt anderes an. Es wird ferner verstanden werden, dass die Begriffe „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn diese in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente und/oder Komponenten anzeigen, aber nicht die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehreren anderen Elementen, Zahlen, Schritten, Betriebsarten, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.The terminology used herein for the purpose of describing only specific embodiments is not intended to limit the disclosure. As used herein, the singular forms "a" and "the", "the", "the" are also intended to include the plural forms unless the context indicates otherwise. It will further be understood that the terms "pointing at" and / or "having" as used in this specification indicate the presence of the specified features, numbers, steps, operations, elements and / or components, but not the Preclude the presence or addition of one or more other elements, numbers, steps, modes, components, and / or groups thereof.

Während die Offenbarung im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen bereitgestellt ist, sollte leicht verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf solche offenbarte Ausführungsformen begrenzt ist. Eher kann die Offenbarung modifiziert werden, um jede Anzahl von Variationen, Änderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen einzuschließen, die nicht vorstehend beschrieben sind, die aber entsprechend dem Geist und dem Umfang der Offenbarung sind. Zusätzlich soll es verstanden werden, dass, während verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben wurden, die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen nur manche der beschriebenen beispielhaften Aspekte einschließen können. Entsprechend ist die Offenbarung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern wird nur durch den Umfang der angefügten Ansprüche beschränkt.While the disclosure is provided in detail in connection with only a limited number of embodiments, it should be readily understood that the disclosure is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the disclosure may be modified to encompass any number of variations, changes, substitutions, or equivalent arrangements, not previously described, but which are consistent with the spirit and scope of the disclosure. In addition, it should be understood that while various embodiments of the disclosure have been described, the exemplary embodiment or embodiments may include only some of the described exemplary aspects. Accordingly, the disclosure should not be construed as limited by the above description, but is limited only by the scope of the appended claims.

Eine Gasturbomaschine 2 schließt eine Gehäusebaugruppe 50 ein, die einen Abschnitt der Gasturbomaschine 2 umgibt. Die Gehäusebaugruppe 50 schließt einen inneren Gehäuseabschnitt 64, der ein Gehäusevolumen VC festlegt, und ein Gegenstromkühlungssystem 100 ein, das innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts 64 angeordnet ist. Das Gegenstromkühlungssystem 100 schließt eine Vielzahl von Kanälen 111, 196, 204, 207, 220 ein, die zusammen ein Kanalvolumen VCh festlegen. Die Vielzahl von Kanälen 111, 196, 204, 207, 220 ist dazu eingerichtet und angeordnet, Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe 50 in einer ersten axialen Richtung zu leiten und Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe 50 in einer zweiten axialen Richtung zurückzuleiten, die entgegengesetzt der ersten axialen Richtung ist. Das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen bilden ein Volumenverhältnis von ungefähr 0,0002 < VCh < VC < 0,9.A gas turbine machine 2 closes a housing assembly 50 one that has a section of the gas turbine engine 2 surrounds. The housing assembly 50 closes an inner housing section 64 defining a housing volume V C and a countercurrent cooling system 100 one inside the inner housing section 64 is arranged. The countercurrent cooling system 100 includes a variety of channels 111 . 196 . 204 . 207 . 220 which together define a channel volume V Ch . The variety of channels 111 . 196 . 204 . 207 . 220 is configured and arranged, cooling fluid through the housing assembly 50 in a first axial direction and cooling fluid through the housing assembly 50 in a second axial direction, which is opposite to the first axial direction. The housing volume and channel volume form a volume ratio of approximately 0.0002 <V Ch <V C <0.9.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Turbomaschine turbomachinery
44
Kompressorabschnitt compressor section
66
Turbinenabschnitt turbine section
88th
Brennkammerbaugruppe combustion chamber assembly
1010
Brennkammern combustors
1212
gemeinsamer Kompressor/Turbinenschaft common compressor / turbine shaft
1818
Gehäuse casing
2525
Turbinenstufen turbine stages
2626
erste Turbinenstufe first turbine stage
2727
zweite Turbinenstufe second turbine stage
2828
dritte Turbinenstufe third turbine stage
2929
vierte Turbinenstufe fourth turbine stage
3333
Vielzahl von Flügeln oder Düsen Variety of wings or nozzles
3434
Schaufeln shovel
3737
Vielzahl von Flügeln oder Düsen Variety of wings or nozzles
3838
zweite Vielzahl von Blättern oder Schaufeln second variety of leaves or blades
4141
dritte Vielzahl von Flügeln oder Düsen third variety of wings or nozzles
4242
zweite Vielzahl von Blättern oder Schaufeln second variety of leaves or blades
4545
vierte Vielzahl von Flügeln oder Düsen fourth variety of wings or nozzles
4646
vierte Vielzahl von Blättern oder Schaufeln fourth variety of leaves or shovels
5050
Gehäusebaugruppe housing assembly
6060
äußerer Gehäuseabschnitt outer housing section
6464
innerer Gehäuseabschnitt inner housing section
65 65
Anschlagschulterstop shoulder
6767
erste Raumzone first room zone
6969
zweite Raumzone second room zone
7575
Vorsprung head Start
8080
Deckbandhalteelement Shroud retaining element
8181
Deckbandhalteelement Shroud retaining element
8282
Deckbandhalteelement Shroud retaining element
8383
Deckbandhalteelement Shroud retaining element
8484
Hakenelement hook element
8686
stationäres Deckbandelement stationary shroud element
8787
stationäres Deckbandelement stationary shroud element
8888
stationäres Deckbandelement stationary shroud element
8989
stationäres Deckbandelement stationary shroud element
100100
Gegenstromkühlungssystem Reverse flow cooling system
108108
erster Kanalabschnitt  first channel section
109109
zweiter Kanalabschnitt second channel section
111111
erster Querstromkanal first crossflow channel
112112
Flussumlenkungskappe oder -abschnitt River diversion cap or section
113113
im Wesentlichen gerade innere Oberfläche essentially straight inner surface
114114
erster Endabschnitt first end section
115115
zweiter Endabschnitt second end section
116116
Zwischenabschnitt intermediate section
118118
Einlassabschnitt inlet section
127127
erster Endabschnitt first end section
128128
zweiter Endabschnitt second end section
129129
Zwischenabschnitt  intermediate section
130130
Ausgangskanalabschnitt Exit channel section
131131
Auslassabschnitt outlet
140140
Hohlraumbereich cavity region
145145
Ausströmplatte Ausströmplatte
147147
Vielzahl von Öffnungen  Variety of openings
148148
Stromumlenkungskappe oder -element Power diverter cap or element
149149
im Wesentlichen gekrümmte Oberfläche essentially curved surface
150150
Kühlfluidversorgungsleitung Cooling fluid supply line
151151
Einlass inlet
157157
Kühlfluidversorgungsventil Cooling fluid supply valve
160160
Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung Kühlfluidversorgungsventilumströmungsleitung
164164
Steuerungseinrichtung control device
175175
Gegenstromkühlungssystem Reverse flow cooling system
180180
erster Kanalabschnitt first channel section
182182
erster Endabschnitt first end section
183183
zweiter Endabschnitt second end section
184184
Zwischenabschnitt intermediate section
190190
zweiter Kanalabschnitt second channel section
192192
erster Endabschnitt first end section
193193
zweiter Endabschnitt second end section
194194
Zwischenabschnitt intermediate section
196196
Auslasskanal exhaust port
204204
Querstromkanal Cross-flow channel
207207
zweiter Querstromkanal second cross-flow channel
210210
erster Einlass first inlet
211211
erster Auslass first outlet
214214
zweiter Einlass second inlet
215215
zweiter Auslass second outlet
220220
Kreuzungskanal crossover passage
225225
Mischzone mixing zone
300300
Kühlsystem cooling system
310310
Kompressorstufen compressor stages
320320
Wärmetauscher heat exchangers
330330
Wärmetauscher heat exchangers

Claims (10)

Gasturbomaschine (2) aufweisend: eine Gehäusebaugruppe (50), die einen Abschnitt der Gasturbomaschine umgibt, wobei die Gehäusebaugruppe (50) einen inneren Gehäuseabschnitt (64) einschließt, der ein Gehäusevolumen VC festlegt; und ein Gegenstromkühlungssystem (100), das innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts (64) angeordnet ist, wobei das Gegenstromkühlungssystem (100) eine Vielzahl von Kanälen (108, 109, 180, 190) einschließt, die zusammen ein Kanalvolumen VCh bilden, wobei die Vielzahl von Kanälen (108, 109, 180, 190) dazu eingerichtet und angeordnet ist, Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer ersten axialen Richtung zu leiten und Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer zweiten axialen Richtung zurückzuleiten, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, wobei das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen ein Volumenverhältnis von etwa 0,0002 < VCh/VC < 0,9 bilden. Gas turbine machine ( 2 ) comprising: a housing assembly ( 50 ) surrounding a portion of the gas turbine engine, the housing assembly ( 50 ) an inner housing section ( 64 ) defining a housing volume V C ; and a countercurrent cooling system ( 100 ), which within the inner housing section ( 64 ), wherein the countercurrent cooling system ( 100 ) a plurality of channels ( 108 . 109 . 180 . 190 ), which together form a channel volume V Ch , wherein the plurality of channels ( 108 . 109 . 180 . 190 ) is arranged and arranged, cooling fluid through the housing assembly ( 50 ) in a first axial direction and cooling fluid through the housing assembly ( 50 ) in a second axial direction opposite the first axial direction, wherein the housing volume and the channel volume form a volume ratio of about 0.0002 <V Ch / V C <0.9. Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Kanalabschnitten (108, 109, 180, 190) einen ersten Kanalabschnitt (108, 180), der sich axial durch die Gehäusebaugruppe (50) erstreckt, einen zweiten Kanalabschnitt (109, 190), der beabstandet von dem ersten Kanalabschnitt (108, 180) ist und sich im Wesentlichen parallel zu diesem erstreckt, und wenigstens einen Querstromkanal (111, 204, 207) einschließt, der die ersten und zweiten Kanalabschnitte (108, 109) verbindet. Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 1, wherein said plurality of channel sections ( 108 . 109 . 180 . 190 ) a first channel section ( 108 . 180 ) extending axially through the housing assembly ( 50 ), a second channel section ( 109 . 190 ) spaced from the first channel section (FIG. 108 . 180 ) and extends substantially parallel thereto, and at least one cross-flow channel ( 111 . 204 . 207 ) comprising the first and second channel sections ( 108 . 109 ) connects. Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Querstromkanal (111, 204, 207) einen Stromumlenkungsabschnitt einschließt.Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 2, wherein the at least one cross-flow channel ( 111 . 204 . 207 ) includes a current redirecting section. Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 3, wobei der Stromumlenkungsabschnitt eine gekrümmte Oberfläche (149) einschließt.Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 3, wherein the current deflection section has a curved surface ( 149 ). Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Querstromkanal (111, 204, 207) einen ersten Querstromkanal (111) und einen zweiten Querstromkanal (207) einschließt, wobei jeder der ersten und zweiten Querstromkanäle (111, 207) die ersten und zweiten Kanalabschnitte (108, 109, 180, 190) verbindet. Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 2, wherein the at least one cross-flow channel ( 111 . 204 . 207 ) a first cross-flow channel ( 111 ) and a second cross-flow channel ( 207 ), wherein each of the first and second cross-flow channels ( 111 . 207 ) the first and second channel sections ( 108 . 109 . 180 . 190 ) connects. Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 5, weiter aufweisend: einen Kreuzungskanal (220), der den ersten und den zweiten Querstromkanal (111, 207) strömungsmäßig miteinander verbindet. Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 5, further comprising: a crossing channel ( 220 ), the first and the second cross-flow channel ( 111 . 207 ) fluidly interconnects. Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 1, wobei die Gehäusebaugruppe (50) einen äußeren Gehäuseabschnitt (60) und einen inneren Gehäuseabschnitt (64) einschließt, wobei das Gegenstromkühlungssystem (100) innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts (64) angeordnet ist. Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 1, wherein the housing assembly ( 50 ) an outer housing section ( 60 ) and an inner housing section ( 64 ), wherein the countercurrent cooling system ( 100 ) within the inner housing section ( 64 ) is arranged. Gasturbomaschine (2) nach Anspruch 7, wobei der innere Gehäuseabschnitt (64) eine Vielzahl von Deckbandhalteelementen (80, 81, 82, 83) einschließt, wobei sich das Gegenstromkühlungssystem (100) durch wenigstens zwei der Vielzahl von Deckbandhalteelementen (80, 81, 82, 83) erstreckt.Gas turbine machine ( 2 ) according to claim 7, wherein the inner housing section ( 64 ) a plurality of shroud retaining elements ( 80 . 81 . 82 . 83 ), wherein the countercurrent cooling system ( 100 ) by at least two of the plurality of shroud retaining elements ( 80 . 81 . 82 . 83 ). Verfahren zum Liefern von Kühlfluid durch eine Gasturbomaschine (2), das Verfahren aufweisend: Leiten von Kühlfluid in eine Gehäusebaugruppe (50) der Gasturbomaschine (2), wobei die Gehäusebaugruppe (50) einen inneren Gehäuseabschnitt (64) einschließt, der ein Gehäusevolumen VC festlegt; Leiten des Kühlfluids in einen ersten Kanalabschnitt (108), der sich axial durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer ersten Richtung erstreckt; Leiten des Kühlfluids durch einen Querstromkanal (111, 204, 207), der strömungsmäßig mit dem ersten Kanalabschnitt (108) gekoppelt ist, in einer zweiten Richtung; Liefern des Kühlfluids von dem Querstromkanal (111, 204, 207) in einen zweiten Kanalabschnitt (109), der sich im Wesentlichen parallel zu dem ersten Kanalabschnitt (108) erstreckt, wobei der erste Kanalabschnitt (108), der Querstromkanal (204) und der zweite Kanalabschnitt (109) ein Kanalvolumen VCh bilden; und Leiten des Kühlfluids durch den zweiten Kanalabschnitt (109) in einer dritten Richtung, die im Wesentlichen entgegengesetzt der ersten Richtung ist, wobei das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen ein Volumenverhältnis von ungefähr 0,0002 < VCh/VC < 0,9 bilden. Method for supplying cooling fluid through a gas turbine engine ( 2 ), the method comprising: passing cooling fluid into a housing assembly ( 50 ) of the gas turbine engine ( 2 ), wherein the housing assembly ( 50 ) an inner housing section ( 64 ) defining a housing volume V C ; Directing the cooling fluid into a first channel section ( 108 ) extending axially through the housing assembly ( 50 ) extends in a first direction; Passing the cooling fluid through a cross-flow channel ( 111 . 204 . 207 ), which is in fluid communication with the first channel section ( 108 ) is coupled, in a second direction; Supplying the cooling fluid from the crossflow channel ( 111 . 204 . 207 ) into a second channel section ( 109 ) substantially parallel to the first channel section (FIG. 108 ), wherein the first channel section ( 108 ), the crossflow channel ( 204 ) and the second channel section ( 109 ) form a channel volume V Ch ; and passing the cooling fluid through the second channel section (FIG. 109 ) in a third direction that is substantially opposite the first direction, wherein the housing volume and the channel volume form a volume ratio of approximately 0.0002 <V Ch / V C <0.9. Gasturbomaschine (2), aufweisend: einen Kompressorabschnitt (4); eine Brennkammerbaugruppe (8), die strömungsmäßig mit dem Kompressorabschnitt (4) verbunden ist; und einen Turbinenabschnitt (6), der strömungsmäßig mit der Brennkammerbaugruppe (8) und mechanisch mit dem Kompressorabschnitt (4) verbunden ist, wobei einer der Kompressor(4)- und Turbinenabschnitte (6) eine Gehäusebaugruppe (50) einschließt, die einen inneren Gehäuseabschnitt (64) aufweist, die ein Gehäusevolumen VC festlegt; und ein Gegenstromkühlungssystem (100), das in einem der Kompressor(4)- und Turbinenabschnitte (6) angeordnet ist, wobei das Gegenstromkühlungssystem (100) eine Vielzahl von Kanälen (108, 109, 180, 190) einschließt, die zusammen ein Kanalvolumen VCh bilden, wobei die Vielzahl von Kanälen (108, 109, 180, 190) dazu eingerichtet und angeordnet ist, Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer ersten axialen Richtung zu leiten und Kühlfluid durch die Gehäusebaugruppe (50) in einer zweiten axialen Richtung zurückzuleiten, die der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, wobei das Gehäusevolumen und das Kanalvolumen ein Volumenverhältnis von etwa 0,0002 < VCh/VC < 0,9 bilden. Gas turbine machine ( 2 ), comprising: a compressor section ( 4 ); a combustion chamber assembly ( 8th ) in fluid communication with the compressor section ( 4 ) connected is; and a turbine section ( 6 ) in fluid communication with the combustor assembly ( 8th ) and mechanically with the compressor section ( 4 ), one of the compressors ( 4 ) and turbine sections ( 6 ) a housing assembly ( 50 ), which has an inner housing section ( 64 ) defining a housing volume V C ; and a countercurrent cooling system ( 100 ), which is in one of the compressor ( 4 ) and turbine sections ( 6 ), wherein the countercurrent cooling system ( 100 ) a plurality of channels ( 108 . 109 . 180 . 190 ), which together form a channel volume V Ch , wherein the plurality of channels ( 108 . 109 . 180 . 190 ) is arranged and arranged, cooling fluid through the housing assembly ( 50 ) in a first axial direction and cooling fluid through the housing assembly ( 50 ) in a second axial direction opposite the first axial direction, wherein the housing volume and the channel volume form a volume ratio of about 0.0002 <V Ch / V C <0.9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3587748A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-01 MTU Aero Engines GmbH Housing structure for a turbo engine, turbo engine and method for cooling a housing section of a structure of a turbo engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3587748A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-01 MTU Aero Engines GmbH Housing structure for a turbo engine, turbo engine and method for cooling a housing section of a structure of a turbo engine
US11125163B2 (en) 2018-06-28 2021-09-21 MTU Aero Engines AG Housing structure for a turbomachine, turbomachine and method for cooling a housing portion of a housing structure of a turbomachine

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