DE102017112426A1 - Gas turbine machine with a countercurrent cooling system and method - Google Patents
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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.
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:
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
Der Turbinenabschnitt
Das Gehäuse
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform schließt die Turbomaschine
Der erste Kanalabschnitt
In Übereinstimmung mit einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform legt der innere Gehäuseabschnitt
Der Gegenstrom reduziert umfängliche thermische Gradienten innerhalb des inneren Gehäuseabschnitts
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform schließt die Turbomaschine
Die Menge an Kühlfluid, die in die zweite Raumzone
Ein Gegenstromkühlungssystem in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der beispielhaften Ausführungsform wird im Allgemeinen bei
Der erste Kanalabschnitt
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
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
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)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/175,576 | 2016-06-07 | ||
US15/175,576 US20160305281A1 (en) | 2012-05-01 | 2016-06-07 | Gas turbomachine including a counter-flow cooling system and method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017112426A1 true DE102017112426A1 (en) | 2017-12-07 |
Family
ID=60327817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017112426.8A Pending DE102017112426A1 (en) | 2016-06-07 | 2017-06-06 | Gas turbine machine with a countercurrent cooling system and method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017112426A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
-
2017
- 2017-06-06 DE DE102017112426.8A patent/DE102017112426A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC COMPANY, SCHENECTADY, N.Y., US |