DE102020120782A1 - Rotor, der eine austauschbare selbstverriegelnde Dichtungsanordnung enthält, Turbine und damit ausgerüstete Gasturbine - Google Patents

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Yong Hyun Lim
Geon Hwan CHO
Ali Ihsan Yurddas
Alpcan Uckan
Bora Yazgan
Ercan Akcan
Erdem Gorgun
Ertugrul Tolga Duran
Sadik Hazer
Serdar Taze
Serhan Güler
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Abstract

Es werden ein Rotor, eine Turbine und eine damit ausgerüstete Gasturbine geschaffen. Der Rotor enthält ein Paar von Scheiben, die sich um eine imaginäre Mittelachse drehen und in einer axialen Richtung parallel zueinander angeordnet sind, eine austauschbare selbstverriegelnde Dichtungsanordnung, die zwischen dem Paar von Scheiben angeordnet ist; und einen Befestigungsabschnitt, der an der Dichtungsanordnung angeordnet ist, um die Dichtungsanordnung an den Scheiben zu befestigen. Die Scheibe enthält einen Dichtungsschlitz, der auf einer einer weiteren benachbarten Scheibe gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, und einen Kopfschlitz, der bezüglich einer radialen Richtung der Scheibe nach außen vom Dichtungsschlitz angeordnet ist. Die Dichtungsanordnung enthält einen Hauptkörper mit einem Ende, das von einer Außenseite der Scheibe durch den Kopfschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, und einen Dichtungskopf, der an einem weiteren Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, so dass er auf einer Innenwand des Kopfschlitzes sitzt, um es einzuschränken, dass der Hauptkörper bewegt wird.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2019-0098241 , eingereicht am 12. August 2019.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet
  • Vorrichtungen und Verfahren, die mit den beispielhaften Ausführungsformen konsistent sind, beziehen sich auf einen Rotor, eine Turbine und eine Gasturbine und insbesondere auf einen Rotor, der durch eine von einem Verdichter einer Gasturbine zugeführte Druckluft gekühlt und durch ein von einer Brennkammer der Gasturbine zugeführtes Verbrennungsgas gedreht wird, und eine Turbine, die Leistung erzeugt, um durch den Rotor Elektrizität zu erzeugen, und eine Gasturbine, die den Verdichter, die Brennkammer und die Turbine enthält.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine Gasturbine ist eine Leistungs-Kraftmaschine, die in einem Verdichter verdichtete Luft mit einem Brennstoff zur Verbrennung mischt und eine Turbine unter Verwendung des durch die Verbrennung erzeugten Hochtemperaturgases dreht. Die Gasturbine wird verwendet, um einen Generator, ein Luftfahrzeug, ein Schiff, einen Zug usw. anzutreiben.
  • Die Gasturbine enthält einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Der Verdichter enthält mehrere Verdichterleitschaufeln und mehrere Verdichterschaufeln, die abwechselnd in einem Verdichtergehäuse mit einem Lufteinlass angeordnet sind, durch den Luft eingeleitet wird. Die eingeleitete Luft wird durch die Verdichterleitschaufeln und die Verdichterschaufeln verdichtet, während sie durch ein Inneres des Verdichters strömt.
  • Die Brennkammer mischt die durch den Verdichter verdichtete Druckluft mit Brennstoff und zündet ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit einem Zünder, um ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas zu erzeugen. Das erzeugte Verbrennungsgas wird der Turbine zugeführt.
  • Die Turbine enthält mehrere Turbinenleitschaufeln und mehrere Turbinenschaufeln, die in einem Turbinengehäuse in mehreren Stufen entlang einer Strömungsrichtung des von der Brennkammer zugeführten Verbrennungsgases abwechselnd angeordnet sind. Die Turbinenschaufeln werden durch das Verbrennungsgas gedreht, um Leistung zu erzeugen, wobei das Verbrennungsgas durch einen Turbinendiffusor nach außen abgelassen wird.
  • Ein Teil der durch den Verdichter verdichteten Druckluft wird aus dem Verdichter entnommen und der Turbine zugeführt, um die Komponenten der Turbine zu kühlen. Die aus dem Verdichter entnommene Druckluft wird einer Innenseite einer Turbinenscheibe zugeführt und innerhalb der Turbinenscheibe und der Turbinenschaufeln zirkuliert, um diese zu kühlen. Weil, wie oben beschrieben worden ist, die Druckluft dem Inneren der Turbinenscheibe zugeführt wird und das Verbrennungsgas der Außenseite der Turbinenscheibe zugeführt wird, sollte zwischen benachbarten Turbinenscheiben eine separate Dichtungskomponente befestigt sein.
  • Eine Komponente zum Abdichten eines Raums zwischen benachbarten Turbinenscheiben enthält ein Dichtungselement vom Metalltafeltyp und ein Dichtungselement vom Befestigungstyp. Das Dichtungselement vom Metalltafeltyp weist insofern ein Problem auf, als das Dichtungselement die Schwingungen und die Stöße, die während der Drehung der Turbinenscheibe auftreten, aufgrund der Dicke und der Steifigkeit des Dichtungselements nicht wirksam dämpfen kann, wobei es beschädigt wird. Zusätzlich ergibt sich insofern ein weiteres Problem, als das Dichtungselement, nachdem es einmal zwischen den benachbarten Turbinenscheiben installiert ist, nicht entfernt und ersetzt werden kann, wenn nicht die Turbinenscheiben demontiert werden. Ferner weist das Dichtungselement vom Befestigungstyp insofern ein Problem auf, als der Befestigungsabschnitt aufgrund der Wärmeausdehnung des Dichtungselements einer übermäßigen Beanspruchungskonzentration oder Defekten ausgesetzt ist, weil das Dichtungselement vom Befestigungstyp so entworfen ist, dass es eine Struktur aufweist, in der das Dichtungselement durch eine Befestigungskomponente, wie z. B. eine Schraube, direkt befestigt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Aspekte einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen schaffen einen Rotor mit einem Dichtungselement, das ohne Demontage innerer Komponenten einer Turbine getrennt und ausgetauscht werden kann, die Vibrationen oder die Stöße, die durch die Drehung eines Turbinenrotors verursacht werden, wirksam dämpfen kann und das Auftreten von einer Beanspruchungskonzentration oder Defekten an einem Befestigungsabschnitt desselben mit der Struktur verhindern kann, in der das Dichtungselement nicht direkt durch eine Befestigungskomponente, wie z. B. eine Schraube, befestigt ist, eine Turbine und eine damit ausgerüstete Gasturbine.
  • Zusätzliche Aspekte werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch die Praxis der beispielhaften Ausführungsformen erlernt werden.
  • Gemäß einem Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Rotor geschaffen, der enthält: ein Paar von Scheiben, die sich um eine imaginäre Mittelachse drehen und in einer axialen Richtung parallel zueinander angeordnet sind; eine austauschbare selbstverriegelnde Dichtungsanordnung, die zwischen dem Paar von Scheiben angeordnet ist; und einen Befestigungsabschnitt, der an der Dichtungsanordnung angeordnet ist, um die Dichtungsanordnung an den Scheiben zu befestigen, wobei die Scheibe einen Dichtungsschlitz, der auf einer einer weiteren benachbarten Scheibe gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, und einen Kopfschlitz, der bezüglich einer radialen Richtung der Scheibe nach außen vom Dichtungsschlitz angeordnet ist, enthalten kann und die Dichtungsanordnung einen Hauptkörper mit einem Ende, das von einer Außenseite der Scheibe durch den Kopfschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, und einen Dichtungskopf, der an einem weiteren Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, so dass er auf einer Innenwand des Kopfschlitzes sitzt, um es einzuschränken, dass der Hauptkörper bewegt wird, enthalten kann.
  • Der Dichtungsschlitz kann eine Ringform aufweisen, die sich entlang einer Umfangsrichtung der Scheibe erstreckt, die Scheibe kann einen Verbindungsschlitz enthalten, der in einer geneigten Richtung von dem Dichtungsschlitz in Richtung der Außenseite der Scheibe angeordnet ist, wobei der Verbindungsschlitz mit dem Dichtungsschlitz und dem Kopfschlitz in Verbindung steht, und der Hauptkörper kann sequentiell durch den Kopfschlitz und den Verbindungsschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt sein.
  • Die Scheibe kann enthalten: eine Einsetznut, die in einer Außenseite des Verbindungsschlitzes ausgebildet ist, so dass ein Werkzeug von der Außenseite der Scheibe in die Einsetznut eingesetzt wird; und eine Auslassnut, die basierend auf dem Kopfschlitz auf einer gegenüberliegenden Seite des Verbindungsschlitzes angeordnet ist, um den Dichtungsschlitz und den Kopfschlitz zu verbinden, wobei die Auslassnut in einer Richtung entgegengesetzt zu einer geneigten Richtung des Verbindungsschlitzes zum Dichtungsschlitz zum Dichtungsschlitz geneigt ist.
  • Eine Breite des Kopfschlitzes kann basierend auf einer axialen Richtung der Scheibe größer als eine Breite des Verbindungsschlitzes sein, wobei der Dichtungskopf an einer Innenwand des Kopfschlitzes auf einer Seite des Verbindungsschlitzes angeordnet sein kann.
  • Eine Anti-Freigabestufe kann so ausgebildet sein, dass sie von einer Innenwand des Kopfschlitzes auf einer Seite der Einsetznut vorsteht, wobei der Dichtungskopf auf einer Innenseite der Anti-Freigabestufe angeordnet sein kann.
  • Ein Schraubenloch kann in einer Innenwand des Kopfschlitzes auf einer Seite des Dichtungsschlitzes entlang einer radialen Richtung der Scheibe ausgebildet sein, wobei der Dichtungskopf in einem Raum zwischen dem Verbindungsschlitz und dem Schraubenloch in dem Kopfschlitz angeordnet sein kann, wobei der Befestigungsabschnitt enthalten kann: eine Befestigungskappe, die von der Außenseite der Scheibe in den Kopfschlitz eingesetzt ist, um den Dichtungskopf nach innen zu drücken; und eine Befestigungsschraube, die durch die Befestigungskappe in das Schraubenloch eingesetzt ist, um die Befestigungskappe an der Scheibe zu befestigen.
  • Eine Anti-Freigabestufe kann so ausgebildet sein, dass sie von einer Innenwand des Kopfschlitzes an einer Außenseite des Dichtungskopfes in Richtung der Befestigungskappe vorsteht, und wobei der Befestigungsabschnitt ferner eine Befestigungsstufe enthalten kann, die so ausgebildet ist, dass sie von der Befestigungskappe in Richtung einer Innenseite der Anti-Freigabestufe vorsteht und zwischen der Anti-Freigabestufe und dem Dichtungskopf eingesetzt ist.
  • Der Hauptkörper kann enthalten: eine Dichtungsplatte; ein Paar von Dichtkanten, die so ausgebildet sind, dass sie basierend auf einer Umfangsrichtung der Scheibe von beiden Seiten der Dichtungsplatte jeweils radial nach außen von der Scheibe gewandt sind; und eine Pufferplatte, die an der Außenseite der Dichtungsplatte so angeordnet ist, dass sich ihre gegenüberliegenden Seiten jeweils mit dem Paar von Dichtkanten in Kontakt befinden.
  • Der Hauptkörper kann ferner eine Hilfsplatte enthalten, die auf einer Innenseite der Dichtungsplatte angeordnet ist, wobei deren gegenüberliegende Seiten eine konvex gekrümmte Form aufweisen.
  • Der Hauptkörper kann enthalten: eine Pufferplatte; eine erste Dichtkante und eine zweite Dichtkante, die so angeordnet sind, dass sie sich basierend auf einer Umfangsrichtung der Scheibe mit jeweils gegenüberliegenden Seiten der Pufferplatte in Kontakt befinden; eine erste Dichtungsplatte, die so ausgebildet ist, dass sie basierend auf einer radialen Richtung der Scheibe von einer Innenseite der ersten Dichtkante der zweiten Dichtkante zugewandt ist, so dass eine Breite davon entlang einer axialen Richtung der Scheibe kleiner als eine Breite der Pufferplatte ist; und eine zweite Dichtungsplatte, die so ausgebildet ist, dass sie von einer Innenseite der zweiten Dichtkante der ersten Dichtkante zugewandt ist, so dass sich die zweite Dichtungsplatte mit einer Innenseite der ersten Dichtungsplatte in Kontakt befindet.
  • Der Dichtungsschlitz kann so konfiguriert sein, dass die Breite entlang der axialen Richtung der Scheibe basierend auf der radialen Richtung der Scheibe von einer Innenseite in Richtung einer Außenseite allmählich zunimmt, und wobei die erste und die zweite Dichtkante so ausgebildet sein können, dass Abschnitte davon, die mit der ersten und der zweiten Dichtungsplatte verbunden sind, sich basierend auf einer Umfangsrichtung der Scheibe mit gegenüberliegenden Innenwänden des Dichtungsschlitzes in Kontakt befinden.
  • Der Dichtungsschlitz kann so konfiguriert sein, dass die Breite entlang der axialen Richtung der Scheibe basierend auf der radialen Richtung der Scheibe von einer Innenseite in Richtung einer Außenseite allmählich zunimmt, und wobei die erste und die zweite Dichtkante so ausgebildet sein können, dass ihre Oberflächen auf einer gegenüberliegenden Seite der Pufferplatte basierend auf der Umfangsrichtung der Scheibe in vollständigen Kontakt mit den gegenüberliegenden Innenwänden des Dichtungsschlitzes kommen.
  • Die Dichtungsanordnung kann mehrere Dichtungsanordnungen enthalten, so dass deren jeweilige Enden einer ersten Seite in den Dichtungsschlitz eingesetzt sind, so dass sie einander zugewandt sind, wobei die Befestigungsabschnitte jeweils an den Enden einer zweiten Seite der mehreren Dichtungsanordnungen angeordnet sein können, die so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind.
  • Die Dichtungsanordnung kann mehrere Dichtungsanordnungen enthalten, so dass ein erstes Ende einer der Dichtungsanordnungen in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, der einem zweiten Ende einer weiteren benachbarten Dichtungsanordnung benachbart ist, wobei der Befestigungsabschnitt mehrere Befestigungsabschnitte enthalten kann, die jeweils an den Enden der zweiten Seite der mehreren Dichtungsanordnungen angeordnet sind.
  • Gemäß einem Aspekt einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Turbine geschaffen, die enthält: einen Stator, der ein Gehäuse und mehrere Leitschaufeln enthält, die auf einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses in mehreren Stufen entlang einer Strömungsrichtung eines von einer Brennkammer einer Gasturbine zugeführten Verbrennungsgases angeordnet sind; und einen Rotor, der mehrere Scheiben enthält, die in dem Gehäuse in mehreren Stufen in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases angeordnet sind, mehrere Schaufeln, die auf einer radial äußeren Seite der mehreren Scheiben zwischen den mehreren Leitschaufeln angeordnet sind, eine Dichtungsanordnung, die auf der Scheibe angeordnet ist, und einen Befestigungsabschnitt, der konfiguriert ist, die Dichtungsanordnung an der Scheibe zu befestigen, wobei die Scheibe einen Hauptscheibenabschnitt, an dem die Schaufeln angeordnet sind, und einen Zwischenstufenscheibenabschnitt, der zwischen benachbarten Hauptscheibenabschnitten angeordnet ist, enthalten kann, wobei die Scheibe einen Dichtungsschlitz, der auf einer einer weiteren benachbarten Scheibe gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, und einen Kopfschlitz, der bezüglich der radialen Richtung der Scheibe nach außen von dem Dichtungsschlitz angeordnet ist, enthalten kann, wobei der Dichtungsschlitz und der Kopfschlitz auf gegenüberliegenden Oberflächen des Hauptscheibenabschnitts und des Zwischenstufenscheibenabschnitts angeordnet sind, und wobei die Dichtungsanordnung zwischen dem Hauptscheibenabschnitt und dem Zwischenstufenscheibenabschnitt angeordnet sein kann, die einander benachbart sind, und einen Hauptkörper mit einem Ende, das von einer Außenseite der Scheibe durch den Kopfschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, und einen Dichtungskopf, der an einem weiteren Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, um auf einer Innenwand des Kopfschlitzes zu sitzen, um es einzuschränken, dass der Hauptkörper bewegt wird, enthalten kann.
  • Der Dichtungsschlitz kann eine Ringform aufweisen, die sich entlang einer Umfangsrichtung der Scheibe erstreckt, die Scheibe kann einen Verbindungsschlitz enthalten, der in einer geneigten Richtung von dem Dichtungsschlitz in Richtung der Außenseite der Scheibe angeordnet ist, wobei der Verbindungsschlitz mit dem Dichtungsschlitz und dem Kopfschlitz in Verbindung steht und der Hauptkörper sequentiell durch den Kopfschlitz und den Verbindungsschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt sein kann.
  • Die Scheibe kann enthalten: eine Einsetznut, die in einer Außenseite des Verbindungsschlitzes ausgebildet ist, so dass ein Werkzeug von der Außenseite der Scheibe in die Einsetznut eingesetzt wird; und eine Auslassnut, die basierend auf dem Kopfschlitz in einer gegenüberliegenden Seite des Verbindungsschlitzes angeordnet ist, um den Dichtungsschlitz und den Kopfschlitz zu verbinden, wobei die Auslassnut in einer Richtung entgegengesetzt zu einer geneigten Richtung des Verbindungsschlitzes zum Dichtungsschlitz zum Dichtungsschlitz geneigt ist.
  • Gemäß einem Aspekt einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird eine Gasturbine geschaffen, die enthält: einen Verdichter, der konfiguriert ist, von einer Außenseite in ihn gesaugte Luft zu verdichten; eine Brennkammer, die konfiguriert ist, die vom Verdichter zugeführte Druckluft mit Brennstoff zu mischen und das Luft-Brennstoff-Gemisch zu verbrennen; und eine Turbine, die konfiguriert ist, durch das von der Brennkammer zugeführte Verbrennungsgas gedreht zu werden, um Leistung zum Erzeugen von Elektrizität zu erzeugen, wobei die Turbine enthalten kann: einen Stator, der ein Gehäuse und mehrere Leitschaufeln enthält, die auf einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses in mehreren Stufen entlang einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases angeordnet sind; und einen Rotor, der mehrere Scheiben, die in dem Gehäuse in mehreren Stufen in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases angeordnet sind, mehrere Schaufeln, die auf einer radial äußeren Seite der mehreren Scheiben zwischen den mehreren Leitschaufeln angeordnet sind, eine Dichtungsanordnung, die auf der Scheibe angeordnet ist, und einen Befestigungsabschnitt, der konfiguriert ist, die Dichtungsanordnung an der Scheibe zu befestigen, enthält, wobei die Scheibe einen Hauptscheibenabschnitt, an dem die Schaufeln angeordnet sind, und einen Zwischenstufenscheibenabschnitt, der zwischen benachbarten Hauptscheibenabschnitten angeordnet ist, enthalten kann, wobei die Scheibe einen Dichtungsschlitz, der auf einer einer weiteren benachbarten Scheibe gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, und einen Kopfschlitz, der bezüglich der radialen Richtung der Scheibe nach außen vom Dichtungsschlitz angeordnet ist, enthalten kann, wobei der Dichtungsschlitz und der Kopfschlitz auf gegenüberliegenden Oberflächen des Hauptscheibenabschnitts und des Zwischenstufenscheibenabschnitts angeordnet sind und wobei die Dichtungsanordnung zwischen dem Hauptscheibenabschnitt und dem Zwischenstufenscheibenabschnitt, die einander benachbart sind, angeordnet sein kann und einen Hauptkörper mit einem Ende, das von einer Außenseite der Scheibe durch den Kopfschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, und einen Dichtungskopf, der an einem weiteren Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, um auf einer Innenwand des Kopfschlitzes zu sitzen, um es einzuschränken, dass der Hauptkörper bewegt wird, enthalten kann.
  • Der Dichtungsschlitz kann eine Ringform aufweisen, die sich entlang einer Umfangsrichtung der Scheibe erstreckt, die Scheibe kann einen Verbindungsschlitz enthalten, der in einer geneigten Richtung von dem Dichtungsschlitz in Richtung der Außenseite der Scheibe angeordnet ist, wobei der Verbindungsschlitz mit dem Dichtungsschlitz und dem Kopfschlitz in Verbindung steht und der Hauptkörper sequentiell durch den Kopfschlitz und den Verbindungsschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt sein kann.
  • Die Scheibe kann enthalten: eine Einsetznut, die in einer Außenseite des Verbindungsschlitzes ausgebildet ist, so dass ein Werkzeug von der Außenseite der Scheibe in die Einsetznut eingesetzt ist; und eine Auslassnut, die basierend auf dem Kopfschlitz in einer gegenüberliegenden Seite des Verbindungsschlitzes angeordnet ist, um den Dichtungsschlitz und den Kopfschlitz zu verbinden, wobei die Auslassnut in einer Richtung entgegengesetzt zu einer geneigten Richtung des Verbindungsschlitzes zum Dichtungsschlitz zum Dichtungsschlitz geneigt ist.
  • Gemäß dem Rotor, der Turbine und der damit ausgerüsteten Gasturbine ist die Dichtungsanordnung mit dem Hauptkörper, dessen eines Ende durch den in der Turbinenscheibe ausgebildeten Kopfschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, und dem am anderen Ende des Hauptkörpers angeordneten Dichtungskopf, der auf der Innenwand des Kopfschlitzes sitzt, um die Bewegung des Hauptkörpers zu verhindern, so vorgesehen, dass, falls die Dichtungsanordnung an der Turbinenscheibe installiert ist, ein Ende der Dichtungsanordnung in den Kopfschlitz und den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, während, falls die Dichtungsanordnung von der Turbinenscheibe getrennt ist, das andere Ende der Dichtungsanordnung herausgezogen ist und dadurch die Dichtungsanordnung ersetzt wird. Gemäß dem Rotor, der Turbine und der damit ausgerüsteten Gasturbine kann deshalb die Dichtungsanordnung leicht von der Turbinenscheibe getrennt und ausgetauscht werden, ohne die Turbinenscheibe zu demontieren.
  • Zusätzlich enthält der Hauptkörper gemäß dem Rotor, der Turbine und der damit ausgerüsteten Gasturbine die Dichtungsplatte, das Paar von Dichtkanten, die auf beiden Seiten der Dichtungsplatte ausgebildet sind, und die Pufferplatte, die zwischen dem Paar von Dichtkanten angeordnet ist, wodurch nicht nur der Raum zwischen den benachbarten Turbinenscheiben wirksam abgedichtet ist, sondern außerdem die Schwingungen oder die Stöße, die aufgrund der Drehung des Rotors auftreten, wirksam gedämpft werden.
  • Weiterhin ist der Rotor gemäß dem Rotor, der Turbine und der damit ausgerüsteten Gasturbine so konfiguriert, dass der Dichtungskopf in dem Raum zwischen dem Verbindungsschlitz und dem Schraubenloch angeordnet ist und die Befestigungsschraube durch das Schraubenloch durch die an der Außenseite des Dichtungskopfes sitzende Befestigungskappe hindurchgeht, wodurch vermieden wird, dass der Dichtungskopf mit einem direktem Durchdringen der Befestigungsschraube durch den Dichtungskopf an der Turbinenscheibe befestigt ist. Deshalb ist es gemäß dem Rotor, der Turbine und der damit ausgerüsteten Gasturbine möglich, das Auftreten einer Beanspruchungskonzentration und von Defekten im Befestigungsabschnitt zu verhindern, die auftreten können, wenn die Befestigungsschraube den Dichtungskopf direkt durchdringt.
  • Figurenliste
  • Die obigen und andere Aspekte werden aus der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, offensichtlicher; es zeigen:
    • 1 eine Querschnittsansicht, die eine Gasturbine einer ersten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
    • 2 eine vergrößerte Ansicht, die einen Abschnitt A nach 1 veranschaulicht;
    • 3 eine perspektivische Ansicht einer Dichtungsanordnung, die zwischen einem Paar von Turbinenscheiben nach 2 angeordnet ist;
    • 4 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B nach 2, die einen äußeren Abschnitt einer gegenüberliegenden Oberfläche einer des Paars von Turbinenscheiben veranschaulicht;
    • 5 eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Dichtungsanordnung in eine Dichtungsnut der Turbinenscheibe im Zustand nach 4 eingesetzt ist;
    • 6 eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Befestigungselement am anderen Ende der Dichtungsanordnung im Zustand nach 5 installiert ist;
    • 7 eine Ansicht, die eine weitere Turbinenscheibe veranschaulicht, die auf der Turbinenscheibe nach 6 installiert ist;
    • 8 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Paar von Turbinenscheiben entlang der Linie X-X im Zustand nach 7 geschnitten ist;
    • 9 eine entlang der Linie Z-Z in 8 genommene Ansicht;
    • 10 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Paar von Turbinenscheiben entlang der Linie Y-Y im Zustand nach 7 geschnitten ist;
    • 11 eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptkörper einer Gasturbine gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
    • 12 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 11 in die Dichtungsnut nach 10 eingesetzt ist;
    • 13 eine perspektivische Ansicht, die den Hauptkörper einer Gasturbine gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
    • 14 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 13 in die Dichtungsnut nach 10 eingesetzt ist;
    • 15 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 13 in die Dichtungsnut einer Gasturbine gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform eingesetzt ist;
    • 16 eine perspektivische Ansicht, die den Hauptkörper einer fünften beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht;
    • 17 eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 16 in die Dichtungsnut nach 15 eingesetzt ist;
    • 18 eine schematische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Dichtungsanordnung in eine Turbinenscheibe eingesetzt ist;
    • 19 eine schematische Darstellung, die einen Zustand veranschaulicht, in dem zwei Dichtungsanordnungen in eine Turbinenscheibe eingesetzt sind;
    • 20 eine schematische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem vier Dichtungsanordnungen in eine Turbinenscheibe eingesetzt sind, und einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Ende einer der Dichtungsanordnungen so eingesetzt ist, dass es einem Ende einer weiteren benachbarten Dichtungsanordnung zugewandt ist; und
    • 21 eine schematische Darstellung, die einen Zustand veranschaulicht, in dem vier Dichtungsanordnungen in eine Turbinenscheibe eingesetzt sind, und einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Ende einer der Dichtungsanordnungen dem anderen Ende einer weiteren benachbarten Dichtungsanordnung benachbart eingesetzt ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • An den Ausführungsformen der Offenbarung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, wobei es verschiedene Typen von Ausführungsformen geben kann. Folglich sind spezifische Ausführungsformen in Zeichnungen veranschaulicht, wobei die Ausführungsformen in der Beschreibung ausführlich beschrieben werden. Es sollte jedoch angegeben werden, dass die verschiedenen Ausführungsformen nicht zum Einschränken des Schutzumfangs der Offenbarung auf eine spezifische Ausführungsform sind, sondern dass sie so interpretiert werden sollten, dass sie alle Modifikationen, Äquivalente oder Alternativen der Ausführungsformen enthalten, die in den hier offenbarten Ideen und technischen Schutzumfängen enthalten sind. Falls unterdessen bestimmt wird, dass beim Beschreiben der Ausführungsformen eine ausführliche Erklärung in Beziehung stehender bekannter Techniken den Hauptpunkt der Offenbarung unnötig undeutlich machen könnte, wird die ausführliche Erläuterung weggelassen.
  • Die hier verwendete Terminologie ist nur für den Zweck des Beschreibens spezieller Ausführungsformen und ist nicht vorgesehen, den Schutzumfang der Offenbarung einzuschränken. Es ist vorgesehen, dass die Einzahlformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“, wie sie hier verwendet werden, ebenso die Mehrzahlformen enthalten, wenn es nicht der Kontext eindeutig anders angibt. In dieser Beschreibung sollten Begriffe, wie z. B. „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen/weist auf‟ so ausgelegt werden, dass sie bezeichnen, dass es derartige Merkmale, ganze Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder eine Kombination daraus in der Beschreibung gibt, das Vorhandensein oder die Möglichkeit des Hinzufügens eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Kombinationen daraus nicht ausschließen.
  • Ferner können Begriffe, wie z. B. „erster“, „zweiter“ usw., verwendet werden, um verschiedene Elemente zu beschreiben, wobei aber die Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Die Begriffe werden einfach verwendet, um ein Element von anderen Elementen zu unterscheiden. Die Verwendung derartiger Ordnungszahlen sollte nicht als die Bedeutung des Begriffs einschränkend ausgelegt werden. Die Komponenten, denen eine derartige Ordnungszahl zugeordnet ist, sollten z. B. nicht in der Reihenfolge der Verwendung, der Anordnungsreihenfolge oder dergleichen eingeschränkt werden. Gegebenenfalls kann jede Ordnungszahl austauschbar verwendet werden.
  • Im Folgenden werden ein Rotor, eine Turbine und eine damit ausgerüstete Gasturbine gemäß beispielhaften Ausführungsformen bezüglich der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Um die Offenbarung in den Zeichnungen deutlich zu veranschaulichen, können einige der Elemente, die für das vollständige Verständnis der Offenbarung nicht wesentlich sind, weggelassen sein, wobei sich gleiche Bezugszeichen überall in der Beschreibung auf ähnliche Elemente beziehen.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Gasturbine gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. In 1 enthält die Gasturbine 1 einen Verdichter 2, eine Brennkammer 3 und eine Turbine 10. In Strömungsrichtung des Gases ist der Verdichter 2 auf einer stromaufwärts gelegenen Seite der Gasturbine 1 angeordnet und ist die Turbine 10 auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Gasturbine 1 angeordnet. Die Brennkammer 3 ist zwischen dem Verdichter 2 und der Turbine 10 angeordnet.
  • Der Verdichter 2 enthält die Verdichterleitschaufeln und einen Verdichterrotor einschließlich einer Verdichterscheibe und der Verdichterschaufeln in einem Verdichtergehäuse. Die Turbine 10 enthält die Turbinenleitschaufeln 13 und einen Turbinenrotor 100 einschließlich einer Turbinenscheibe und der Turbinenschaufeln in einem Turbinengehäuse 12. Die Verdichterleitschaufeln und die Verdichterschaufeln sind in mehreren Stufen entlang einer Strömungsrichtung der Druckluft angeordnet, wobei die Turbinenleitschaufeln 13 und die Turbinenschaufeln außerdem in mehreren Stufen entlang einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases angeordnet sind. Der Verdichter 2 weist einen Innenraum auf, dessen Volumen von einer vorderen Stufe in Richtung einer hinteren Stufe abnimmt, so dass die eingeleitete Luft verdichtet werden kann. Im Gegensatz weist die Turbine 10 einen Innenraum auf, dessen Volumen von einer vorderen Stufe zu einer hinteren Stufe zunimmt, so dass sich das von der Brennkammer 3 zugeführte Verbrennungsgas ausdehnen kann.
  • Andererseits ist zwischen dem Verdichterrotor, der sich an einer hinteren Stirnseite des Verdichters 2 befindet, und dem Turbinenrotor 100, der sich an einer vorderen Stirnseite der Turbine 10 befindet, ein Drehmomentrohr als ein Drehmomentübertragungselement angeordnet, um ein durch die Turbine 10 erzeugtes Drehmoment zu dem Verdichter 2 zu übertragen. Obwohl das Drehmomentrohr mehrere Drehmomentrohrscheiben enthalten kann, die insgesamt in drei Stufen angeordnet sind, wie in 1 veranschaulicht ist, ist dies nur ein Beispiel, wobei das Drehmomentrohr mehrere Drehmomentrohrscheiben enthalten kann, die in vier oder mehr Stufen oder in zwei oder weniger Stufen angeordnet sind.
  • Der Verdichterrotor enthält eine Verdichterscheibe und mehrere Verdichterschaufeln. Im Verdichtergehäuse können mehrere Verdichterscheiben vorgesehen sein, wobei jede der Verdichterscheiben durch eine Zugstange 4 so befestigt ist, dass sie in einer axialen Richtung nicht voneinander beabstandet sind. Das heißt, jede der Verdichterscheiben ist entlang der axialen Richtung auf die Zugstange 4 ausgerichtet, die durch ihren zentralen Abschnitt hindurchgeht. Zusätzlich sind benachbarte Verdichterscheiben so angeordnet, dass gegenüberliegende Oberflächen der benachbarten Verdichterscheiben durch die Zugstange 4 zusammengedrückt werden, so dass sich die benachbarten Verdichterscheiben nicht relativ zueinander drehen können.
  • Die mehreren Verdichterschaufeln sind in mehreren Stufen radial an eine äußere Umfangsfläche der Verdichterscheibe gekoppelt. Ferner sind die mehreren Verdichterleitschaufeln in mehreren Stufen an einer inneren Umfangsfläche des Verdichtergehäuses so angeordnet, dass jede Stufe der Verdichterleitschaufeln zwischen benachbarten Stufen der Verdichterschaufeln angeordnet ist. Während sich die Verdichterrotorscheiben zusammen mit einer Drehung der Zugstange 4 drehen, drehen sich die am Verdichtergehäuse befestigten Verdichterleitschaufeln nicht. Die Verdichterleitschaufeln führen die Strömung der Druckluft, der sich von den Verdichterschaufeln der vorderen Stufe zu den Verdichterschaufeln der hinteren Stufe bewegt. Hier können das Verdichtergehäuse und die Verdichterleitschaufeln als ein Verdichterstator definiert werden, um sie vom Verdichtungsrotor zu unterscheiden.
  • Die Zugstange 4 ist so angeordnet, dass sie die Mitte der mehreren Verdichterscheiben und Turbinenscheiben durchdringt, so dass ein Ende von ihr an der Verdichterscheibe befestigt ist, die sich an der vordersten Stirnseite des Verdichters befindet, und ihr anderes Ende durch eine Befestigungsmutter befestigt ist.
  • Weil die Zugstange 4 abhängig von der Gasturbine in verschiedenen Strukturen ausgebildet sein kann, ist eine Form der Zugstange 4 nicht auf die in 1 veranschaulichte Form eingeschränkt. Das heißt, eine Zugstange 4 kann eine Form, in der der Zugstange durch den mittleren Abschnitt der Verdichterscheiben und der Turbinenscheiben hindurchgeht, eine Form, in der die mehreren Zugstangen 4 in einer Umfangsweise angeordnet sind, oder eine Kombination daraus aufweisen.
  • Die Verdichter kann außerdem einen „Deswirler“ enthalten, der als eine Führungs-Leitschaufel dient, die konfiguriert ist, einen tatsächlichen Einströmwinkel des in einen Einlass der Brennkammer eintretenden Fluids zu steuern, so dass der tatsächliche Einströmwinkel einem geplanten Einströmwinkel entspricht.
  • Die Brennkammer 3 mischt die eingeleitete Druckluft mit Brennstoff und verbrennt das Luft-Brennstoff-Gemisch, um ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas mit hoher Energie zu erzeugen, wodurch die Temperatur des Verbrennungsgases durch einen isothermen Verbrennungsprozess auf eine Temperatur erhöht wird, bei der die Brennkammer und die Turbine wärmebeständig sein können.
  • Es können mehrere Brennkammern, die die Brennkammer 3 bilden, in einer Form einer Zelle in einem Brennkammergehäuse angeordnet sein. Jede Brennkammer enthält eine Düse zum Einspritzen von Brennstoff, eine Auskleidung, die eine Brennkammer definiert, und ein Übergangsstück, das als ein Verbinder zwischen der Brennkammer und der Turbine dient.
  • Die Auskleidung schafft einen Brennraum, in dem der von einer Brennstoffdüse eingespritzte Brennstoff mit der vom Verdichter gelieferten Druckluft vermischt und verbrannt wird. Die Auskleidung enthält eine Brennkammer, die den Brennraum bereitstellt, in dem das Brennstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, und einen ringförmigen Strömungsweg, der die Brennkammer umgibt, um einen Ringraum zu schaffen. Die Brennstoffeinspritzdüse ist an eine Vorderseite der Auskleidung gekoppelt, wobei eine Zündvorrichtung an eine Seitenwand der Auskleidung gekoppelt ist.
  • Im ringförmigen Strömungsweg strömt die durch mehrere in einer Außenwand der Auskleidung vorgesehene Löcher eingeleitete Druckluft, wobei außerdem die Druckluft, die das Übergangsstück gekühlt hat, strömt. Da die Druckluft entlang einer Außenwand der Auskleidung strömt, ist es deshalb möglich zu verhindern, dass die Auskleidung durch das Hochtemperatur-Verbrennungsgas thermisch geschädigt wird.
  • Das Übergangsstück ist mit einer Rückseite der Auskleidung verbunden, um das Verbrennungsgas in Richtung der Turbine zuzuführen. Das Übergangsstück enthält einen ringförmigen Strömungsweg, der einen inneren Raum des Übergangsstücks umgibt. Da die Druckluft entlang dem ringförmigen Strömungsweg strömt, wird eine Außenwand des Übergangsstücks durch die Druckluft gekühlt, um einen Schaden durch das Hochtemperatur-Verbrennungsgas zu verhindern.
  • Das der Turbine 10 zugeführte Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas dehnt sich aus, während es durch die Turbine 10 strömt, wobei entsprechend Impulse und Reaktionskräfte auf die Turbinenschaufeln 120 ausgeübt werden, um ein Drehmoment zu erzeugen. Das resultierende Rotationsdrehmoment wird durch das oben beschriebene Drehmomentrohr zu dem Verdichter 2 übertragen, wobei ein Überschuss der Leistung, die erforderlich ist, um den Verdichter 2 anzutreiben, verwendet wird, um einen Generator oder dergleichen anzutreiben.
  • Die Turbine 10 ist im Prinzip in der Struktur dem Verdichter 2 ähnlich. Das heißt, die Turbine 10 kann mehrere Turbinenrotoren 100 ähnlich dem Verdichterrotor des Verdichters 2 enthalten. Der Turbinenrotor 100 enthält eine Turbinenscheibe 110 und mehrere Turbinenschaufeln 120, die radial um die Turbinenscheibe 110 angeordnet sind. Die Turbinenscheibe 110 und die mehreren Turbinenschaufeln 120 sind in einer Struktur entworfen, in der sie in mehreren Stufen so angeordnet sind, dass sie entlang einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases voneinander beabstandet sind. Die mehreren Turbinenleitschaufeln 13 sind in mehreren Stufen auf einer inneren Umfangsfläche des Turbinengehäuses 12 ringförmig angeordnet, so dass jede Stufe der Turbinenleitschaufeln 13 zwischen benachbarten Stufen der Turbinenschaufeln 120 angeordnet ist, um eine Strömungsrichtung der durch die Turbinenschaufeln 120 strömenden Druckluft zu führen. Hier können das Turbinengehäuse 12 und die Turbinenleitschaufeln 13 als ein Turbinenstator 11 definiert werden, um sie vom Turbinenrotor 100 zu unterscheiden.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Abschnitt A nach 1 veranschaulicht. In 2 enthält die Turbinenscheibe 110 einen Hauptscheibenabschnitt 110a und einen Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b. Die Turbinenschaufeln 120 sind um eine äußere Umfangsfläche des Hauptscheibenabschnitts 110a gekoppelt. Der Hauptscheibenabschnitt 110a ist in einer Scheibenform ausgebildet. Zusätzlich sind die in mehreren Stufen angeordneten Turbinenschaufeln 120 so angeordnet, dass sie basierend auf derselben Stufe entlang einer Umfangsrichtung des Hauptscheibenabschnitts 110a voneinander beabstandet sind.
  • Der Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b ist zwischen benachbarten Hauptscheibenabschnitten 110a angeordnet. Zusätzlich dient der Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b dazu, eine Drehkraft, die erzeugt wird, wenn der Hauptscheibenabschnitt 110a durch das durch die Turbinenschaufeln 120 strömende Verbrennungsgas gedreht wird, zu einem weiteren benachbarten Hauptscheibenabschnitt 110a zu übertragen. Der Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b ist außerdem in einer Scheibenform ausgebildet. Die Turbinenleitschaufeln 13 sind auf einer radial äußeren Seite des Zwischenstufenscheibenabschnitts 110b angeordnet. Der Hauptscheibenabschnitt 110a und der Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b drehen sich bezüglich der durch ihren Mittelabschnitt verlaufenden Zugstange 4 in der Umfangsrichtung. Dies bedeutet jedoch, dass eine virtuelle Drehachse des Hauptscheibenabschnitts 110a und des Zwischenstufenscheibenabschnitts 110b mit der axialen Richtung (oder einer Längsrichtung) der Zugstange 4 zusammenfällt, aber es bedeutet nicht, dass der Hauptscheibenabschnitt 110a und der Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b an der äußeren Umfangsfläche der Zugstange 4 befestigt sind, so dass sie sich zusammen mit der Zugstange 4 drehen.
  • Andererseits befinden sich die Turbinenschaufeln 120 im Gegensatz zu den Verdichterschaufeln mit dem Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas in direkten Kontakt. Weil die Temperatur des Verbrennungsgases hoch genug ist, um 1700 °C zu erreichen, ist ein Kühler erforderlich. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Verdichter 2 und der Turbine 10 ein Entnahmeströmungsweg zum Entnehmen und Zuführen der Druckluft zu den Turbinenschaufeln 120 vorgesehen.
  • Der Entnahmeströmungsweg kann um das Verdichtergehäuse verlaufen (d. h., ein externer Strömungsweg), kann durch das Innere der Verdichterscheibe verlaufen (d. h., ein interner Strömungsweg) oder kann sowohl den externen als auch den internen Strömungsweg verwenden. Die dem Inneren der Turbinenscheibe 110 durch den Entnahmeströmungsweg zugeführte Druckluft strömt in der radialen Richtung nach außen und wird dem Inneren der Turbinenschaufeln 120 zugeführt, um die Turbinenschaufeln 120 zu kühlen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Druckluft innerhalb der Turbinenscheibe 110 vorhanden und ist das Verbrennungsgas außerhalb der Turbinenscheibe 110 vorhanden. Um einen Raum zwischen den benachbarten Turbinenscheiben 110 abzudichten, enthält die Gasturbine 1 deshalb ferner eine Dichtungsanordnung 1000 und einen Befestigungsabschnitt 1300.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Dichtungsanordnung veranschaulicht, die zwischen einem Paar von Turbinenscheiben nach 2 angeordnet ist, 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B nach 2, 5 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Dichtungsanordnung in eine Dichtungsnut der Turbinenscheibe eingesetzt ist, 6 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Befestigungselement am anderen Ende der Dichtungsanordnung im Zustand nach 5 installiert ist, 7 ist eine Ansicht, die eine weitere Turbinenscheibe veranschaulicht, die an der Turbinenscheibe nach 6 installiert ist, 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Paar von Turbinenscheiben entlang der Linie X-X im Zustand nach 7 geschnitten ist, 9 ist eine entlang der Linie Z-Z in 8 genommene Ansicht und 10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Paar von Turbinenscheiben entlang der Linie Y-Y im Zustand nach 7 geschnitten ist. Basierend auf einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases ist hier die stromaufwärts gelegene Seite als eine Vorderseite definiert und ist die stromabwärts gelegene Seite als eine Rückseite definiert. Unterdessen kann die hier definierte Vorwärts-Rückwärts-Richtung eine seitliche Richtung (d. h., eine Links-Rechts-Richtung) bezüglich der Umfangsrichtung der Turbinenscheibe 110 sein. Ferner ist basierend auf der radialen Richtung der Turbinenscheibe 110 eine Seite weg von der Turbinenscheibe 110 als eine Außenseite definiert und ist eine Seite näher an der Turbinenscheibe 110 als eine Innenseite definiert. Andererseits wird ein Paar von Turbinenscheiben 110 als ein Hauptscheibenabschnitt 110a und ein Zwischenstufenscheibenabschnitt 110b bezeichnet, die einander benachbart sind.
  • In den 3 bis 10 enthält der Turbinenrotor 100 der Gasturbine 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform ferner eine Dichtungsanordnung 1000 und einen Befestigungsabschnitt 1300. Die Dichtungsanordnung 1000 ist zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 angeordnet und ist so angeordnet, dass sie in Umfangsrichtung um die Turbinenscheibe 110 gewickelt ist. Weil die Druckluft vom Verdichter 2 der Innenseite der Turbinenscheibe 110 zugeführt wird, weist in 2 die Innenseite der Turbinenscheibe 110 einen höheren Druck als die Außenseite der Turbinenscheibe 110 auf. Um zu verhindern, dass die Druckluft von der Innenseite der Turbinenscheibe 110 zu Außenseite entweicht, ist deshalb die Dichtungsanordnung 1000 zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 installiert. Der Befestigungsabschnitt 1300 ist an der Dichtungsanordnung 1000 installiert, um die Dichtungsanordnung 1000 an dem Paar von Turbinenscheiben 110 zu befestigen.
  • In den 3 und 4 enthält die Dichtungsanordnung 1000 einen Hauptkörper 1100 und einen Dichtungskopf 1200. Der Hauptkörper 1100 ist in einer Streifenform ausgebildet, so dass ein Ende 1001 durch einen Kopfschlitz 112 der Turbinenscheibe 110 in einen Dichtungsschlitz 111 eingesetzt ist. Zusätzlich ist der Hauptkörper 1100 zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 in einer Ringform angeordnet, während er entlang dem Weg des Dichtungsschlitzes 111 gewickelt ist. Entsprechend trennt der Hauptkörper 1100 basierend auf dem Hauptkörper 1100 die Außen- und Innenseite räumlich, wobei er den Raum zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 ebenfalls abdichtet.
  • In den 3 und 10 enthält der Hauptkörper 1100 eine Dichtungsplatte 1110, ein Paar von Dichtkanten 1120 und eine Pufferplatte 1130. Die Dichtungsplatte 1110 ist in einer langen Streifenform mit einer dünnen Dicke ausgebildet. Das Paar von Dichtkanten 1120 ist so ausgebildet, dass es von einer vorderen und einer hinteren Stirnseite der Dichtungsplatte 1110 nach außen gewandt ist. 10 veranschaulicht einen Querschnitt der Scheibe 110, wenn die Scheibe 110 in einer Ebene geschnitten ist, die eine virtuelle Achse der Turbinenscheibe 110 enthält, wobei das Paar von Dichtkanten 1120 so ausgebildet ist, dass es von gegenüberliegenden Seiten (d. h., von der linken und der rechten Seite) der Dichtungsplatte 1100 bezüglich der Umfangsrichtung der Turbinenscheibe 110 nach außen gewandt ist.
  • Weil die Innenseite des Paars von Turbinenscheiben 110 (d. h. eine Unterseite des Paars von Turbinenscheiben 110 in 10) einen höheren Druck als die Außenseite des Paars von Turbinenscheiben 110 (d. h., eine Oberseite des Paars von Turbinenscheiben 110 in 10) aufweist, wird der Hauptkörper 1100 durch die Druckluft, die in einen Spalt zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 eingeleitet wird, nach außen gezwungen. Weil sich das Paar von Turbinenscheiben 110 während des Betriebs der Gasturbine 1 dreht, empfängt der Hauptkörper 1100 zusätzlich eine Zentrifugalkraft zur Außenseite. Falls das Paar von Dichtkanten 1120 so ausgebildet ist, dass es von der Dichtungsplatte 1110 nach außen anstatt nach innen gewandt ist, können sich deshalb die äußeren Enden des Paars von Dichtkanten 1120 mit dem äußeren Abschnitt einer Innenwand des Dichtungsschlitzes 111 fester in engen Kontakt befinden, da der Hauptkörper 1100 nach außen gedrückt wird. Zusätzlich tritt in diesem Fall ein Drosseln zwischen den äußeren Enden des Paars von Dichtkanten 1120 und einem äußeren Abschnitt einer Innenwand des Dichtungsschlitzes 111 auf, um zu verhindern, dass die Druckluft dazwischen entweicht. Da das Paar von Dichtkanten 1120 so ausgebildet ist, dass es nach außen gewandt ist, kann deshalb der Hauptkörper 1100 den Raum zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 wirksamer abdichten. Andererseits kann der Dichtungsschlitz 111 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das heißt, die Innenwand des Dichtungsschlitzes 111 kann so ausgebildet sein, dass ein vorderer Abschnitt 111a und ein hinterer Abschnitt 111b senkrecht zu einem inneren Abschnitt 111c bzw. einem äußeren Abschnitt 111d sind.
  • Die Pufferplatte 1130, die auf einer Außenseite der Dichtungsplatte 1110 sitzt, ist zwischen dem Paar von Dichtkanten 1120 angeordnet. Zusätzlich ist die Pufferplatte 1130 so angeordnet, dass ein vorderes Ende und ein hinteres Ende jeweils mit dem Paar von Dichtkanten 1120 in Kontakt gebracht ist. Die Pufferplatte 1130 kann aus einem Gewebematerial mit einer Kette, die ein Seiden- oder Baumwollgarn enthält, und einem Schuss, der ein Gold- oder Silbergam enthält, ausgebildet sein. Die Pufferplatte 1130 ist an der Dichtungsplatte 1110 installiert, um die Elastizität und Flexibilität des Hauptkörpers 1100 zu verbessern und dadurch die Schwingungen oder die Stöße zu dämpfen, die während der Drehung der Turbinenscheibe 110 auftreten können. Deshalb ist die Gasturbine 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform so entworfen, dass der Hauptkörper 1100 mit der auf der Dichtungsplatte 1110 angeordneten Pufferplatte 1130 versehen ist, wodurch eine Ansprechempfindlichkeit (d.h., eine Nachgiebigkeit) der Dichtungsanordnung 1000 gemäß dem Betrieb des Turbinenrotors 100 verbessert ist, so dass die Dichtleistung der Dichtungsanordnung 1000 entsprechend verbessert sein kann.
  • Die Dichtungsplatte 1110 und die Pufferplatte 1130 sind durch mehrere Schweißnähte 1101 aneinandergekoppelt. Es wird erkannt, dass, obwohl die mehreren Schweißnähte 1101 in 3 kreisförmig sind, dies aber nur ein Beispiel ist, wobei die mehreren Schweißnähte 1101 in einem Linienmuster angeordnet sein können, in dem die Linien parallel zueinander angeordnet sind oder die Linien versetzt zueinander angeordnet sind.
  • Der Dichtungskopf 1200 ist so vorgesehen, dass ein Ende davon am anderen Ende des Hauptkörpers 1100 installiert ist. Falls ein Ende des Hauptkörpers 1100 durch den Kopfschlitz 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt ist, sitzt der Dichtungskopf 1200 auf einer Innenwand des Kopfschlitzes 112, um eine Bewegung des Hauptkörpers 1100 zu stoppen. Das heißt, nachdem der Hauptkörper 1100 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt worden ist, ermöglicht es der Dichtungskopf 1200, dass der Hauptkörper 1100 in dem Dichtungsschlitz 111 fest bleibt, ohne weiter entlang dem Weg des Dichtungsschlitzes 111 bewegt zu werden. Hier kann ein Ende 1001 der Dichtungsanordnung 1000 ein Ende des Hauptkörpers 1100 sein, während das andere Ende 1002 der Dichtungsanordnung 1000 das andere Ende des Dichtungskopfes 1200 sein kann. Zusätzlich kann das andere Ende des Hauptkörpers 1100 ein Abschnitt sein, an den ein Ende des Dichtungskopfes 1200 gekoppelt ist.
  • Der Dichtungskopf 1200 ist mit einem Hilfsbetriebsloch 1210 versehen. Die Dichtungsanordnung 1000 kann, nachdem sie zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 installiert worden ist, leichter aus den Turbinenscheiben 110 genommen werden, indem ein separates Werkzeug in das Hilfsbetriebsloch 1210 eingesetzt wird und das separate Werkzeug herausgezogen wird, so dass der Dichtungskopf 1200 herausgezogen wird.
  • Andererseits ist der Dichtungskopf 1200 so vorgesehen, dass seine Breite in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung größer als eine Breite des Hauptkörpers 1100 ausgebildet ist. Zusätzlich ist, wie in 4 veranschaulicht ist, der Kopfschlitz 112 so vorgesehen, dass seine Breite in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung größer als eine Breite des Dichtungsschlitzes 111 und eines Verbindungsschlitzes 113 ausgebildet ist. Wenn ein Ende 1001 der Dichtungsanordnung 1000 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt ist, sitzt folglich der Dichtungskopf 1200 an der Innenwand des Kopfschlitzes 112, so dass der Hauptkörper 1100 eingeschränkt ist, bewegt zu werden.
  • In 4 ist jede des Paars von Turbinenscheiben 110 mit einem Dichtungsschlitz 111, einem Kopfschlitz 112, einem Verbindungsschlitz 113, einer Einsetznut 114, einer Auslassnut 115, einem Schraubenloch 116 und einer Anti-Freigabestufe 117 auf einander zugewandten gegenüberliegenden Oberflächen versehen. Der Dichtungsschlitz 111 ist in einer Ringform ausgebildet, die sich entlang der Umfangsrichtung der Turbinenscheibe 110 erstreckt. Obwohl 4 einen Abschnitt der Turbinenscheibe 110 veranschaulicht, bildet er eine Ringform als Ganzes, da der Abschnitt des Dichtungsschlitzes 111 entlang seiner Formungsrichtung verläuft. Der Kopfschlitz 112 ist in der Außenseite des Dichtungsschlitzes 111 so ausgebildet, dass sich der Kopfschlitz 112 in Richtung der Außenseite der Turbinenscheibe 110 öffnet. In einer Turbinenscheibe 110 kann nur ein einzelner Kopfschlitz 112 oder können mehrere Kopfschlitze 112 ausgebildet sein.
  • Der Verbindungsschlitz 113 ist so ausgebildet, dass er sich in einer schrägen Richtung von dem Dichtungsschlitz 111 nach außen erstreckt. Zusätzlich ist der Verbindungsschlitz 113 mit dem Kopfschlitz 112 verbunden, so dass der Dichtungsschlitz 111 und der Kopfschlitz 112 miteinander in Verbindung stehen. Die Dichtungsanordnung 1000 ist zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 so angeordnet, dass ein Ende davon sequentiell von der Außenseite der Turbinenscheibe 110 in den Kopfschlitz 112, den Verbindungsschlitz 113 und den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt ist.
  • Der Kopfschlitz 112 ist so vorgesehen, dass seine Breite in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung so ausgebildet ist, dass sie größer als eine Breite des Verbindungsschlitzes 113 ist. In diesem Fall sitzt, wie in 5 veranschaulicht ist, der Dichtungskopf 1200 an der Innenwand des Kopfschlitzes 112 auf der Seite des Verbindungsschlitzes 113. Entsprechend schränkt der Dichtungskopf 1200 den Hauptkörper 1100 sein, sich in dem Dichtungsschlitz 111 zu bewegen.
  • Falls die Dichtungsanordnung 1000 zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 installiert werden soll, wird ein Ende der Dichtungsanordnung 1000 durch den Kopfschlitz 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt, während, falls die Dichtungsanordnung 1000 von dem Paar von Turbinenscheiben 110 getrennt werden soll, das andere Ende der Dichtungsanordnung 1000 nach außen gezogen wird. Durch diesen Prozess kann die Dichtungsanordnung 1000 ersetzt werden. Deshalb kann gemäß dem Turbinenrotor 100, der Turbine 10 und der Gasturbine 1, die dieselbe enthält, die Dichtungsanordnung 1000 für den Austausch der Dichtungsanordnung 1000 leicht von den Turbinenscheiben 110 getrennt werden, ohne das Paar von Turbinenscheiben 110 zu demontieren.
  • In den 4 und 7 ist die in der Außenseite des Verbindungsschlitzes 113 ausgebildete Einsetznut 114 so ausgebildet, dass sie von den Turbinenscheiben 110 nach außen offen ist. Deshalb kann selbst dann, wenn sich die gegenüberliegenden Oberflächen des Paars von Turbinenscheiben 110 miteinander in Kontakt befinden, ein separates Werkzeug von der Außenseite der Turbinenscheiben 110 durch die Einsetznut 114 in die Innenseite des Paars von Turbinenscheiben 110 eingesetzt werden. Die Auslassnut 115, die bezüglich des Kopfschlitzes 112 auf einer gegenüberliegenden Seite des Verbindungsschlitzes 113 ausgebildet ist, ist so ausgebildet, dass sie in eine Richtung, die vom Verbindungsschlitz 113 nach außen geneigt ist, aber in eine Richtung entgegengesetzt zur Ausbildungsrichtung des Verbindungsschlitzes 113 gewandt ist. Zusätzlich ist die Auslassnut 115 mit dem Kopfschlitz 112 verbunden, so dass der Kopfschlitz 112 und der Dichtungsschlitz 111 auf der dem Verbindungsschlitz 113 gegenüberliegenden Seite miteinander in Verbindung stehen.
  • In einem Fall, in dem ein Abschnitt des Hauptkörpers 1100 während des Betriebs der Gasturbine 1 beschädigt wird, kann es Fälle geben, in denen einige der beschädigten Teile im Dichtungsschlitz 111 zurückgelassen werden, selbst nachdem der Dichtungskopf 1200 herausgenommen worden ist, so dass die Dichtungsanordnung 1000 herausgezogen wird. Um einen Abschnitt des beschädigten Teils nach außen herauszuziehen, sind in der Turbinenscheibe 110 die Einsetznut 114 und die Auslassnut 115 ausgebildet. Eine Bedienungsperson kann ein separates Werkzeug durch die Einsetznut 114 einsetzen und auf einen Abschnitt des beschädigten Teils, der im Dichtungsschlitz 111 verbleibt, unter Verwendung des separaten Werkzeug drücken. In diesem Fall wird ein Abschnitt des beschädigten Teils durch die Auslassnut 115 zum Kopfschlitz 112 freigelegt, während er sich entlang dem Dichtungsschlitz 111 bewegt. Entsprechend kann die Bedienungsperson die Dichtungsanordnung 1000 durch das Herausziehen des Abschnitts des beschädigten Teils, der durch die Auslassnut 115 ausgetreten ist, vollständig von der Turbinenscheibe 110 entfernen.
  • In den 4 bis 9 ist das Schraubenloch 116 in der Innenwand des Kopfschlitzes 112 auf der Seite des Dichtungsschlitzes 111 entlang der radialen Richtung der Turbinenscheibe 110 ausgebildet. Hier ist der Dichtungskopf 1200 zwischen dem Verbindungsschlitz 113 und dem Schraubenloch 116 angeordnet. Die Anti-Freigabestufe 117 ist so ausgebildet, dass sie von der Außenseite der Innenwand des Kopfschlitzes 112 an dem Verbindungsschlitzes 113 vorsteht. Der Befestigungsabschnitt 1300 ist in den Kopfschlitz 112 eingesetzt, um von der Außenseite der Turbinenscheibe 110 auf den Dichtungskopf 1200 zu drücken. Der Befestigungsabschnitt 1300 befestigt den Dichtungskopf 1200 an der Turbinenscheibe 110, so dass verhindert wird, dass die Dichtungsanordnung 1000 während des Betriebs der Gasturbine 1 von dem Paar von Turbinenscheiben 110 nach außen abweicht.
  • Zu diesem Zweck enthält der Befestigungsabschnitt 1300 eine Befestigungskappe 1310, eine Befestigungsstufe 1311 und eine Befestigungsschraube 1320. Die Befestigungskappe 1310 ist von der Außenseite der Turbinenscheibe 110 in den Kopfschlitz 112 eingesetzt und drückt den Dichtungskopf 1200 nach innen. Die Befestigungsstufe 1311 steht von der Oberfläche auf der Seite des Verbindungsschlitzes 113 in Richtung der Seite des Verbindungsschlitzes 113 vor. Zusätzlich ist die Befestigungsstufe 1311 zwischen der Anti-Freigabestufe 117 und dem Dichtungskopf 1200 angeordnet. Entsprechend sichert die Befestigungsstufe 1311 den Dichtungskopf 1200 fester an der Turbinenscheibe 110, wobei sie mit einer Innenseite der Anti-Freigabestufe 117 in Kontakt kommt, so dass verhindert wird, dass die Befestigungskappe 1310 nach außen austritt. Die Befestigungsschraube 1320 dringt von der Außenseite der Befestigungskappe 1310 durch die Befestigungskappe 1310 hindurch und in das Schraubenloch 116 ein. Entsprechend sichert die Befestigungsschraube 1320 die Befestigungskappe 1310 an der Turbinenscheibe 110.
  • Weil der Dichtungskopf 1200 zwischen dem Verbindungsschlitz 113 und dem Schraubenloch 116 angeordnet ist, dringt hier die Befestigungsschraube 1320 nicht durch den Dichtungskopf 1200. Folglich wird verhindert, dass der Dichtungskopf 1200 durch direktes Durchdringen der Befestigungsschraube 1320 an der Turbinenscheibe 110 befestigt wird, wodurch ein Auftreten von einer Beanspruchungskonzentration und Defekten im Befestigungsabschnitt, die aufgrund des direkten Durchdringens der Befestigungsschraube 1320 durch den Dichtungskopf 1200 auftreten, grundsätzlich blockiert wird.
  • Ein Prozess des Installierens der Dichtungsanordnung 1000 und des Befestigungsabschnitts 1300 zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 wird bezüglich der 5 bis 7 beschrieben. Zuerst wird ein Ende der Dichtungsanordnung 1000 in den Kopfschlitz 112 und dann durch den Verbindungsschlitz 113 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt. In diesem Fall wird der Hauptkörper 1100 zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 entlang dem Weg des Dichtungsschlitzes 111, d. h., entlang der Umfangsrichtung der Turbinenscheibe 110, in eine Ringform gebogen. Die Dichtungsanordnung 1000 wird eingesetzt, bis der Dichtungskopf 1200 auf der Innenwand des Kopfschlitzes 112 sitzt, wobei dann die Befestigungskappe 1310 auf die Außenseite des Dichtungskopfes 1200 gesetzt wird. Dann wird der Befestigungsschraube 1320 durch die Befestigungskappe 1310 in das Schraubenloch 116 eingesetzt, um die Befestigungskappe 1310 an der Turbinenscheibe 110 zu befestigen. Durch diesen Prozess wird die Dichtungsanordnung 1000 zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 installiert, um den Spalt dazwischen abzudichten.
  • Der Prozess des Trennens der Dichtungsanordnung 1000 von dem Paar von Turbinenscheiben 110 kann in Umkehrung des oben beschriebenen Prozesses ausgeführt werden. Das heißt, nachdem die Befestigungsschraube 1320 losgeschraubt und gelöst worden ist, wird die Befestigungskappe 1310 vom Dichtungskopf 1200 getrennt. Dann wird ein separates Werkzeug in das Hilfsbetriebsloch 1210 des Dichtungskopfes 1200 eingesetzt und herausgezogen, so dass der Dichtungskopf 1200 nach außen gezogen wird. In diesem Fall wird der Hauptkörper 1100 zusammen mit dem Dichtungskopf 1200 aus der Scheibe 110 nach außen gezogen, so dass die Dichtungsanordnung 1000 vollständig von der Turbinenscheibe 110 getrennt wird. Andererseits wird in dem Prozess des Herausziehens der Dichtungsanordnung 1000, wenn der beschädigte Abschnitt des Hauptkörpers 1100 als Stücke in dem Dichtungsschlitz 111 verbleibt, ein separates Werkzeug in die Einsetznut 114 eingesetzt, um die in dem Dichtungsschlitz 111 verbliebenen Stücke herauszuschieben, so dass die Stücke durch die Austrittsnut 115 nach außen aus den Turbinenscheiben 110 ausgestoßen werden können.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann die Dichtungsanordnung 1000 durch einfaches Einsetzen der Dichtungsanordnung 1000 zwischen das Paar von Turbinenscheiben 110 oder durch Herausziehen der Dichtungsanordnung 1000 aus dem Paar von Turbinenscheiben 110 ersetzt werden. Gemäß dem Turbinenrotor 100, der Turbine 10 und der Gasturbine 1 kann die Dichtungsanordnung 1000 folglich bezüglich des Paars von Turbinenscheiben 110 leichter getrennt und ersetzt werden, ohne das Paar von Turbinenscheiben 110 zu demontieren.
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptkörper einer Gasturbine gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht, und 12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 11 in die Dichtungsnut nach 10 eingesetzt ist. Eine Beschreibung von Konfigurationen, die sich mit der ersten beispielhaften Ausführungsform überschneiden, wird hier weggelassen. Die Komponenten, die im Vergleich zur ersten beispielhaften Ausführungsform eine unveränderte Form oder Struktur aufweisen, verwenden z. B. die gleichen Bezugszeichen, während die Komponenten, die im Vergleich zur ersten beispielhaften Ausführungsform eine veränderte Form oder Struktur aufweisen, Bezugszeichen verwenden, bei denen die Grundelemente x, y und z sequentiell als ein Suffix zu dem Ende der Bezugszeichen hinzugefügt sind.
  • In den 11 und 12 enthält ein Hauptkörper 1100x gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform ferner eine Hilfsplatte 1140. Die Hilfsplatte 1140, die von der Dichtungsplatte 1110 nach innen angeordnet ist, ist so vorgesehen, dass die Enden einer Vorderseite und einer Rückseite davon jeweils konvex gekrümmte Formen aufweisen. In diesem Fall kann die Hilfsplatte 1140 aus einem Gewebematerial mit einer Kette, die ein Seiden- oder Baumwollgarn enthält, und einem Schuss, der ein Gold- oder Silbergam enthält, ausgebildet sein. Folglich verbessert die Hilfsplatte 1140 zusammen mit der Pufferplatte 1130 die Gesamtelastizität und -flexibilität des Hauptkörpers 1100, wobei sie die Schwingungen, die Stöße usw., die während einer Drehung des Turbinenrotors 100 auftreten, dämpft. Entsprechend dichtet die Hilfsplatte 1140 den Spalt zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 wirksamer ab. Unterdessen verhindert die Hilfsplatte 1140 eine übermäßige Wärmeübertragung von der Druckluft, die der Innenseite des Paars von Turbinenscheiben 110 zugeführt wird, zur Dichtungsplatte 1110.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptkörper einer Gasturbine gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht, und 14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 13 in die Dichtungsnut nach 10 eingesetzt ist. In den 13 und 14 enthält ein Hauptkörper 1100y eine erste Dichtungsplatte 1111, eine zweite Dichtungsplatte 1112, eine erste Dichtkante 1121 und eine zweite Dichtkante 1122. Die erste Dichtkante 1121 und die zweite Dichtkante 1122 sind mit den Enden der Vorderseite und der Rückseite der Pufferplatte 1130 in Kontakt angeordnet. Hier können die erste Dichtkante 1121 und die zweite Dichtkante 1122 so angeordnet sein, dass sie die Positionen voneinander ändern.
  • Die erste Dichtungsplatte 1111 ist so ausgebildet, dass sie von einem inneren Ende der ersten Dichtkante 1121 der zweiten Dichtkante 1122 zugewandt ist. Die zweite Dichtungsplatte 1112 ist so ausgebildet, dass sie von einem inneren Ende der zweiten Dichtkante 1122 der ersten Dichtkante 1121 zugewandt ist. Hier ist die erste Dichtungsplatte 1111 so ausgebildet, dass ihre Breite in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung kleiner als eine Breite der Pufferplatte 1130 ist. Zusätzlich ist die zweite Dichtungsplatte 1112 so ausgebildet, dass ihre Breite in Vorwärts-Rückwärts-Richtung kleiner als die Breite der Pufferplatte 1130 ist und sich eine Außenfläche von ihr mit einer Innenfläche der ersten Dichtungsplatte 1111 in Kontakt befindet. Folglich ist ein Spalt zwischen der Pufferplatte 1130 und der zweiten Dichtungsplatte 1112 ausgebildet. Unterdessen sind die erste Dichtungsplatte 1111 und die zweite Dichtungsplatte 1112 jeweils an die Pufferplatte 1130 geschweißt und gekoppelt.
  • Hier werden die erste Dichtungsplatte 1111 und die erste Dichtkante 1121 und die zweite Dichtungsplatte 1112 und die zweite Dichtkante 1122 jeweils in einem Zustand mit einer Vorbelastung an die Pufferplatte 1130 geschweißt. In diesem Fall können die jeweiligen äußeren Enden der ersten Dichtkante 1121 und der zweiten Dichtkante 1122 in engeren Kontakt mit einem äußeren Abschnitt einer Innenwand des Dichtungsschlitzes 111 gebracht werden. Folglich kann die Dichtleistung der Dichtungsanordnung 1000y verbessert werden und können die Schwingungen der Dichtungsanordnung 1000y gedämpft werden, wodurch verhindert wird, dass die Dichtungsanordnung 1000y und die Innenwand des Dichtungsschlitzes 111 aufgrund mechanischer Reibung abgenutzt werden.
  • 15 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 13 in eine Dichtungsnut einer Gasturbine gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform eingesetzt ist. In 15 weist eine Dichtungsnut 111x eine veränderte Querschnittsform auf.
  • Der Dichtungsschlitz 111x ist so vorgesehen, dass seine Breite in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung von einer Innenseite in Richtung einer Außenseite allmählich zunimmt. Das heißt, unter den Innenwänden des Dichtungsschlitzes 111x sind ein vorderer Seitenabschnitt 111ax und ein hinterer Seitenabschnitt 111bx so ausgebildet, dass sie einen stumpfen Winkel bezüglich eines inneren Abschnitts 111cx der Innenwände des Dichtungsschlitzes 111x aufweisen, und so ausgebildet, dass sie einen spitzen Winkel bezüglich eines äußeren Abschnitts 111dx der Innenwände des Dichtungsschlitzes 111x aufweisen. Hier ist ein Winkel, der durch die erste Dichtkante 1121 und die erste Dichtungsplatte 1111 definiert ist, so ausgebildet, dass er kleiner als ein Winkel ist, der durch den vorderen Seitenabschnitt 111ax und den inneren Abschnitt 111cx der Innenwände des Dichtungsschlitzes 111x ausgebildet ist. Zusätzlich ist ein Winkel, der durch die zweite Dichtkante 1122 und die zweite Dichtungsplatte 1112 ausgebildet ist, so ausgebildet, dass er kleiner als ein Winkel ist, der durch den hinteren Seitenabschnitt 111bx und den inneren Abschnitt 111cx der Innenwände des Dichtungsschlitzes 111x ausgebildet ist. Das heißt, der Winkel, der zwischen der ersten Dichtkante 1121 und der ersten Dichtungsplatte 1111 ausgebildet ist, kann 90 Grad betragen, wobei der Winkel, der zwischen der zweiten Dichtkante 1122 und der zweiten Dichtungsplatte 1112 ausgebildet ist, außerdem 90 Grad betragen kann.
  • Wenn der Dichtungsschlitz 111x in einer derartigen Struktur entworfen ist, weist die erste Dichtkante 1121 eine Struktur auf, bei der ihre Vorderseite mit der Vorderseiten-Innenwand 111ax des Dichtungsschlitzes 111x nicht in vollen Kontakt kommt, sondern nur ein mit der ersten Dichtungsplatte 1111 verbundener Abschnitt mit der Vorderseiten-Innenwand 111ax des Dichtungsschlitzes 111x in Kontakt kommt. Zusätzlich weist die zweite Dichtkante 1122 eine Struktur auf, bei der ihre Rückseite nicht mit der Rückseiten-Innenwand 111bx des Dichtungsschlitzes 111x in vollen Kontakt kommt, sondern nur ein mit der zweiten Dichtungsplatte 1112 verbundener Abschnitt mit der Rückseiten-Innenwand 111bx des Dichtungsschlitzes 111x in Kontakt kommt.
  • In diesem Fall kann zusätzlich zum Auftreten einer Drosselung zwischen den äußeren Enden der ersten und der zweiten Dichtkante 1121 und 1122 und den äußeren Enden 111dx des Dichtungsschlitzes 111x außerdem an einem Abschnitt, in dem die erste Dichtkante 1121 und die erste Dichtungsplatte 1111 verbunden sind, und an einem Abschnitt, in dem die zweite Dichtkante 1122 und die zweite Dichtungsplatte 1112 verbunden sind, eine Drosselung auftreten. Folglich kann die Dichtleistung des Dichtungsschlitzes 111x durch die Dichtungsanordnung 1000 weiter verbessert werden.
  • 16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Hauptkörper gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht, und 17 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Hauptkörper nach 16 in die Dichtungsnut nach 15 eingesetzt ist. In den 16 und 17 weist ein Hauptkörper 1100z im Vergleich zum Hauptkörper 1100y nach 15 eine veränderte Form auf.
  • In den 16 und 17 ist ein Winkel, der durch eine erste Dichtkante 1121x und die erste Dichtungsplatte 1111 ausgebildet ist, so entworfen, dass er den gleichen Winkel wie ein Winkel aufweist, der durch den Vorderseitenabschnitt 111ax und den inneren Abschnitt 111cx an den Innenwänden der Dichtungsnut 111x ausgebildet ist. Ferner ist ein Winkel, der durch eine zweite Dichtkante 1122x und die zweite Dichtungsplatte 1112 ausgebildet ist, so entworfen, dass er den gleichen Winkel wie ein Winkel aufweist, der durch den Rückseitenabschnitt 111bx und den inneren Abschnitt 111cx an den Innenwänden des Dichtungsschlitzes 111x ausgebildet ist. Das heißt, eine vordere Seitenfläche der ersten Dichtkante 1121x kommt in vollen Kontakt mit einer Vorderseiten-Innenwand 111ax des Dichtungsschlitzes 111x, während eine hintere Seitenfläche der zweiten Dichtkante 1122x in vollen Kontakt mit einer Rückseiten-Innenwand 111bx des Dichtungsschlitzes 111x kommt. Zusätzlich ist eine Pufferplatte 1130x so ausgebildet, dass deren Enden der Vorder- und der Rückseite mit der ersten Dichtkante 1121x bzw. der zweiten Dichtkante 1122x in Kontakt kommen. Unterdessen sind die erste Dichtungsplatte 1111 und die zweite Dichtungsplatte 1112 jeweils durch die Schweißnähte 1102 an die Pufferplatte 1130x geschweißt und gekoppelt.
  • Wenn der Hauptkörper 1100z in einer derartigen Struktur entworfen ist, kann eine Kontaktfläche des Hauptkörpers 1100z mit der Innenwand des Dichtungsschlitzes 111x maximiert sein. Folglich kann gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform die Dichtleistung des Dichtungsschlitzes 111x durch die Dichtungsanordnung 1000 weiter verbessert werden.
  • 18 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Dichtungsanordnung in eine Turbinenscheibe eingesetzt ist, 19 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem zwei Dichtungsanordnungen in eine Turbinenscheibe eingesetzt sind, und die 20 und 21 sind schematische Ansichten, die einen Zustand veranschaulichen, in dem vier Dichtungsanordnungen in eine Turbinenscheibe eingesetzt sind. Die 18 bis 21 sind z. B. schematische Querschnittsansichten, die eine Turbinenscheibe 110, einen Dichtungsschlitz 111 und eine Dichtungsanordnung 1000 veranschaulichen, wenn die Turbinenscheibe 110 in einer imaginären Ebene senkrecht zur Achse der Turbinenscheibe 110 geschnitten ist. In den 18 bis 21 bezeichnet das Bezugszeichen D1 eine Richtung, in der die Dichtungsanordnung 1000 eingesetzt ist, und bezeichnet das Bezugszeichen D2 einen Ort, an dem der Befestigungsabschnitt 1300 befestigt ist.
  • In 18 kann nur eine Dichtungsanordnung 1000 in einer Turbinenscheibe 110 vorgesehen sein. In diesem Fall weist die Dichtungsanordnung 1000 ein Ende 1001 und das andere Ende 1002 auf, die einander benachbart angeordnet sind, wobei der in einer Dichtungsanordnung 1000 enthaltene Hauptkörper 1100 alle Teile zwischen dem Paar von Turbinenscheiben 110 abdichtet, wie in 5 veranschaulicht ist.
  • In 19 können zwei Dichtungsanordnungen 1000 an einer Turbinenscheibe 110 vorgesehen sein. Hier kann jede der Dichtungsanordnungen 1000a und 1000b in entgegengesetzten Richtungen durch einen Kopfschlitz 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt sein. In diesem Fall sind die beiden Dichtungsanordnungen 1000 so angeordnet, dass ihre jeweiligen Enden in dem Zustand, in dem sie in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt sind, einander zugewandt sind. In diesem Fall ist der Befestigungsabschnitt 1300 in einem Dichtungsschlitz 111 installiert, in den die beiden Dichtungsanordnungen 1000 eingesetzt sind, wodurch die beiden Dichtungsanordnungen 1000 an der Turbinenscheibe 110 befestigt sind. Andererseits ist der in dem einen Dichtungsschlitz 111 zu installierende Befestigungsabschnitt 1300 außerdem mit zwei Befestigungsabschnitten versehen, so dass entsprechende Befestigungsabschnitte in den Dichtungsköpfen 1200 der Dichtungsanordnungen 1000 installiert sein können. Wenn zwei Dichtungsanordnungen 1000 als solche an einer Turbinenscheibe 110 installiert sind, führen die beiden Dichtungsanordnungen 1000 jeweils eine Dichtwirkung auf zwei Halbabschnitte der Turbinenscheibe 110 aus.
  • In 20 können an einer Turbinenscheibe 110 vier Dichtungsanordnungen 1000 vorgesehen sein. Hier können unter den vier Dichtungsanordnungen 1000 eine erste Dichtungsanordnung 1000a und eine zweite Dichtungsanordnung 1000b in entgegengesetzten Richtungen durch den ersten Kopfschlitz 112a in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt sein. Außerdem können unter den vier Dichtungsanordnungen 1000 eine dritte Dichtungsanordnung 1000c und eine vierte Dichtungsanordnung 1000d in entgegengesetzten Richtungen durch den zweiten Kopfschlitz 112b in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt sein. Zusätzlich können der erste Kopfschlitz 112a und der zweite Kopfschlitz 112b auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich der Mitte der Turbinenscheibe 110 ausgebildet sein.
  • In diesem Fall sind die vier Dichtungsanordnungen 1000 so angeordnet, dass ein Ende der ersten Dichtungsanordnung 1000a und ein Ende der dritten Dichtungsanordnung 1000c einander zugewandt sind und ein Ende der zweiten Dichtungsanordnung 1000b und ein Ende der vierten Dichtungsanordnung 1000d einander zugewandt sind. Das heißt, die vier Dichtungsanordnungen 1000 sind so angeordnet, dass das andere Ende der ersten Dichtungsanordnung 1000a und das andere Ende der zweiten Dichtungsanordnung 1000b einander zugewandt sind und das andere Ende der dritten Dichtungsanordnung 1000c und das andere Ende der vierten Dichtungsanordnung 1000d einander zugewandt sind. Die Befestigungsabschnitte 1300 sind in dem ersten Kopfschlitz 112a bzw. dem zweiten Kopfschlitz 112b installiert, um die ersten bis vierten Dichtungsanordnungen 1000a bis 1000d jeweils an der Turbinenscheibe 110 zu befestigen. Wenn der Turbinenrotor 100 so entworfen ist, dass er die oben beschriebene Struktur aufweist, üben folglich die ersten bis vierten Dichtungsanordnungen 1000a bis 1000d jeweils eine Dichtwirkung auf vier Viertelabschnitte der Turbinenscheibe 110 aus.
  • In 21 können in einer Turbinenscheibe 110 vier Kopfschlitze 112 ausgebildet sein und können vier Dichtungsanordnungen 1000 installiert sein. Hier ist die erste Dichtungsanordnung 1000a der vier Dichtungsanordnungen 1000 durch den ersten Kopfschlitz 112a der vier Kopfschlitze 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt. Die zweite Dichtungsanordnung 1000b der vier Dichtungsanordnungen 1000 ist durch den zweiten Kopfschlitz 112b der vier Kopfschlitze 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt. Die dritte Dichtungsanordnung 1000c der vier Dichtungsanordnungen 1000 ist durch den dritten Kopfschlitz 112c der vier Kopfschlitze 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt. Die vierte Dichtungsanordnung 1000b der vier Dichtungsanordnungen 1000 ist durch den vierten Kopfschlitz 112d der vier Kopfschlitze 112 in den Dichtungsschlitz 111 eingesetzt.
  • Die ersten bis vierten Kopfschlitze 112a bis 112d sind an Positionen ausgebildet, die entlang der Umfangsrichtung der Turbinenscheibe 110 voneinander beabstandet sind. Zusätzlich sind die ersten bis vierten Dichtungsanordnungen 1000a bis 1000d in die ersten bis vierten Kopfschlitze 112a bis 112d so eingesetzt, dass sie jeweils in der gleichen Richtung in die Dichtungsschlitze 111 eingesetzt sind. In diesem Fall ist ein Ende einer der Dichtungsanordnungen 1000 so angeordnet, dass es dem anderen Ende einer weiteren benachbarten Dichtungsanordnung 1000 benachbart ist. Zusätzlich sind die Befestigungsabschnitte 1300 jeweils in den ersten bis vierten Kopfschlitzen 112a bis 112d installiert. Durch das Entwerfen des Rotors 100 gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen führen die ersten bis vierten Dichtungsanordnungen 1000a bis 1000d jeweils eine Dichtwirkung an vier Viertelabschnitten der Turbinenscheibe 110 aus.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020190098241 [0001]

Claims (10)

  1. Rotor, der Folgendes umfasst: ein Paar von Scheiben, die sich um eine imaginäre Mittelachse drehen und in einer axialen Richtung parallel zueinander angeordnet sind; eine austauschbare selbstverriegelnde Dichtungsanordnung, die zwischen dem Paar von Scheiben angeordnet ist; und einen Befestigungsabschnitt, der an der Dichtungsanordnung angeordnet ist, um die Dichtungsanordnung an den Scheiben zu befestigen, wobei die Scheibe einen Dichtungsschlitz, der auf einer einer weiteren benachbarten Scheibe gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, und einen Kopfschlitz, der bezüglich einer radialen Richtung der Scheibe nach außen vom Dichtungsschlitz angeordnet ist, enthält und wobei die Dichtungsanordnung einen Hauptkörper mit einem Ende, das von einer Außenseite der Scheibe durch den Kopfschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist, und einen Dichtungskopf, der an einem weiteren Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, so dass er auf einer Innenwand des Kopfschlitzes sitzt, um es einzuschränken, dass der Hauptkörper bewegt wird, enthält.
  2. Rotor nach Anspruch 1, wobei der Dichtungsschlitz eine Ringform aufweist, die sich entlang einer Umfangsrichtung der Scheibe erstreckt, die Scheibe einen Verbindungsschlitz enthält, der in einer geneigten Richtung von dem Dichtungsschlitz in Richtung der Außenseite der Scheibe angeordnet ist, wobei der Verbindungsschlitz mit dem Dichtungsschlitz und dem Kopfschlitz in Verbindung steht, und der Hauptkörper sequentiell durch den Kopfschlitz und den Verbindungsschlitz in den Dichtungsschlitz eingesetzt ist.
  3. Rotor nach Anspruch 2, wobei die Scheibe umfasst: eine Einsetznut, die in einer Außenseite des Verbindungsschlitzes ausgebildet ist, so dass ein Werkzeug von der Außenseite der Scheibe in die Einsetznut eingesetzt wird; und eine Auslassnut, die basierend auf dem Kopfschlitz auf einer gegenüberliegenden Seite des Verbindungsschlitzes angeordnet ist, um den Dichtungsschlitz und den Kopfschlitz zu verbinden, wobei die Auslassnut in einer Richtung entgegengesetzt zu einer geneigten Richtung des Verbindungsschlitzes zum Dichtungsschlitz zum Dichtungsschlitz geneigt ist.
  4. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Breite des Kopfschlitzes basierend auf einer axialen Richtung der Scheibe größer als eine Breite des Verbindungsschlitzes ist und der Dichtungskopf an einer Innenwand des Kopfschlitzes auf einer Seite des Verbindungsschlitzes angeordnet ist.
  5. Rotor nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Anti-Freigabestufe so ausgebildet ist, dass sie von einer Innenwand des Kopfschlitzes auf einer Seite der Einsetznut vorsteht, und der Dichtungskopf auf einer Innenseite der Anti-Freigabestufe angeordnet ist.
  6. Rotor nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, wobei ein Schraubenloch in einer Innenwand des Kopfschlitzes auf einer Seite des Dichtungsschlitzes entlang einer radialen Richtung der Scheibe ausgebildet ist und der Dichtungskopf in einem Raum zwischen dem Verbindungsschlitz und dem Schraubenloch in dem Kopfschlitz angeordnet ist, wobei der Befestigungsabschnitt umfasst: eine Befestigungskappe, die von der Außenseite der Scheibe in den Kopfschlitz eingesetzt ist, um den Dichtungskopf nach innen zu drücken; und eine Befestigungsschraube, die durch die Befestigungskappe in das Schraubenloch eingesetzt ist, um die Befestigungskappe an der Scheibe zu befestigen.
  7. Rotor nach Anspruch 6, wobei eine Anti-Freigabestufe so ausgebildet ist, dass sie von einer Innenwand des Kopfschlitzes an einer Außenseite des Dichtungskopfes in Richtung der Befestigungskappe vorsteht, und wobei der Befestigungsabschnitt ferner umfasst: eine Befestigungsstufe, die so ausgebildet ist, dass sie von der Befestigungskappe in Richtung einer Innenseite der Anti-Freigabestufe vorsteht und zwischen der Anti-Freigabestufe und dem Dichtungskopf eingesetzt ist.
  8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptkörper umfasst: eine Dichtungsplatte; ein Paar von Dichtkanten, die so ausgebildet sind, dass sie basierend auf einer Umfangsrichtung der Scheibe von beiden Seiten der Dichtungsplatte jeweils radial nach außen von der Scheibe gewandt sind; und eine Pufferplatte, die an der Außenseite der Dichtungsplatte so angeordnet ist, dass sich ihre gegenüberliegenden Seiten jeweils mit dem Paar von Dichtkanten in Kontakt befinden.
  9. Rotor nach Anspruch 8, wobei der Hauptkörper ferner eine Hilfsplatte umfasst, die auf einer Innenseite der Dichtungsplatte angeordnet ist, wobei deren gegenüberliegende Seiten eine konvex gekrümmte Form aufweisen.
  10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptkörper umfasst: eine Pufferplatte; eine erste Dichtkante und eine zweite Dichtkante, die so angeordnet sind, dass sie sich basierend auf einer Umfangsrichtung der Scheibe mit jeweils gegenüberliegenden Seiten der Pufferplatte in Kontakt befinden; eine erste Dichtungsplatte, die so ausgebildet ist, dass sie basierend auf einer radialen Richtung der Scheibe von einer Innenseite der ersten Dichtkante der zweiten Dichtkante zugewandt ist, so dass eine Breite davon entlang einer axialen Richtung der Scheibe kleiner als eine Breite der Pufferplatte ist; und eine zweite Dichtungsplatte, die so ausgebildet ist, dass sie von einer Innenseite der zweiten Dichtkante der ersten Dichtkante zugewandt ist, so dass sich die zweite Dichtungsplatte mit einer Innenseite der ersten Dichtungsplatte in Kontakt befindet.
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