DE10350626A1

DE10350626A1 - Strompfaddichtung und Stromlinienkonfigurierung für eine Turbine

Info

Publication number: DE10350626A1
Application number: DE10350626A
Authority: DE
Inventors: Alison Carol Farrell; Douglas Carl Hofer; Norman Douglas Lathrop; Raymond Kenneth Overbaugh Jun.; William Thomas Parry; Kenneth James Robertson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: CN1499044A; KR20040038815A; KR100897658B1; JP2004150435A; RU2331777C2; CZ20032964A3; RU2003131958A; JP5220259B2; CZ301677B6; DE10350626B4; US20040086379A1; CN100383364C; US6779972B2

Abstract

Der Fußbereich eines durch eine Turbine verlaufenden Strompfads (10) beinhaltet eine Abdichtkonfiguration, um einen Leckstrom und sekundäre aerodynamische Verluste zu minimieren. Eingangs- und ausgangsseitige Fußradialdichtungen (42, 44) sind zwischen stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Düsen an relativ zu dem Fußbereich des Strompfads radial innenliegenden Positionen vorgesehen, um einen radialen Leckstrom zu minimieren. Um einen auf die Pumpwirkung des Rotors zurückzuführenden Intrusionsstrom in den Strompfad und die daraus resultierenden aerodynamischen Verluste zu minimieren, lenkt eine auf jeder Schaufel angeordnete Ausgangsströmungsführung (62) den austretenden Radialstrom in eine überwiegend axiale Richtung. Darüber hinaus sind der stromaufwärts angeordnete Schaufelfußradius (74) und der Düsenfußradius (76) angeglichen oder kegelig zulaufend ausgebildet, um die Wahrscheinlichkeit eines in den Strompfad ragenden Vorsprungs bei einem eingeschwungenen Betrieb zu minimieren. Eine zusätzliche eingangsseitige Fußaxialrippe (70) ist auf den Schaufeln vorgesehen, um den Strömungskoeffizienten zu reduzieren und eine weitere Verringerung des Leckstroms zu ermöglichen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Turbinenstrompfadkonfiguration, die dazu dient, lineare oder wirbelfreie Strömungscharakteristiken längs des Strompfads und der Dichtung zu fördern, und betrifft insbesondere eine Strompfadkonfiguration für eine Dampfturbine, um einen Leckstrom und sekundäre aerodynamische Verluste in den Fußbereichen des Dampfstrompfads zu minimieren.
Der Strompfad durch eine Turbine längs des Fußradius ist jeweils zu einem Teil durch die inneren Bande oder Ringe der Düsen sowie Strömungsflächen längs der Plattformen an den auf dem Rotor angeordneten Schaufelfüßen definiert. Ein eventuell aus dem Strompfad längs der Fußradien austretender Fluidleckstrom umgeht die Schaufeln und mindert die Ausgangsleistung der Turbinenstufe unmittelbar. Eine typische Düsen- und Schaufelkonstruktion, beispielsweise für einen Niederdruckbereich einer Dampfturbine, weist einen Düseninnendurchmesser auf, der gleich dem Schaufelfußdurchmesser ist, was mit großer Wahrscheinlichkeit unter stabilen Strömungsbedingungen eine stromaufwärts gerichtete Schulter zur Folge hat, die die Linearströmungscharakteristiken des Fluidstroms in dem Strompfad beeinträchtigt. Außerdem erhöhen große Laufradzwischenräume die Rotorpumpwirkung von Leckströmen und vergrößern da her einen radialen Intrusionsstrom, der weitere aerodynamische Verluste verursacht. Insbesondere verursachen auf Rotorpumpwirkungen zurückzuführende radiale Wiedereintrittsströmungen eine Ablösung des Fluidstroms entlang des Strompfads mit den daraus folgenden aerodynamischen Wirkungsgradverlusten. Dementsprechend hat sich ein Bedarf nach einer Fußradiuskonfiguration des Strömungspfades für eine Turbine entwickelt, die in dem Strompfad die lineare Fluidströmung im Wesentlichen unabhängig von einer Verschlechterung des Strompfads sicherstellt, indem ein Leckstrom und sekundäre aerodynamische Verluste in dem Fußbereich des Fluidstrompfads minimiert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Strompfadfußbereich geschaffen, der Störungen des Fluidstroms in dem Strompfad wesentlich minimiert, einen Leckstrom verringert und eine Linienströmung in dem Strompfad fördert. Insbesondere umfasst der Fußbereich des Strompfads die inneren Bande der Düsen und die Flächen der Plattformen an den Schaufelfüßen. Die Schaufelplattformen bilden einen Teil der Schaufelschwalbenschwänze. Jeder Schaufelschwalbenschwanz weist radiale eingangs- und ausgangsseitige Fußdichtungen auf, die radial innerhalb der Plattformen und in radialer Richtung unterhalb der ausgangs- und eingangsseitigen Labyrinthdichtungen an benachbarten Düsen angeordnet sind. Diese Dichtungsvorrichtungen reduzieren Leckströme, die zwischen dem Laufrad und benachbarten Düsen in Laufradzwischenräume hinein bzw. aus diesen herausströmen. Die Laufradzwischenräume zwischen den Schwalbenschwänzen und dem Laufrad auf der einen Seite und den Düsen auf der anderen Seite sind verkleinert, um die Pumpwirkung des Rotors und damit den in den Strompfad zurückkehrenden Intrusionsstrom zu reduzieren.
Es ist einsichtig, dass kombinierte Leckströme zwischen den Düsen und den Schaufeln vorbeigelangen und in den stromaufwärts angeordneten Laufradzwischenraum eintreten, wo sich der Strom mit einem durch einen stromaufwärts angeordneten Dichtring strömenden Leckstrom vereinigt, um durch eine Laufradbohrung in einen stromabwärts angeordneten Laufradzwischenraum zu strömen. Ein Teil des in den stromabwärts gelegenen Laufradzwischenraum strömenden Leckstroms entweicht in den Fluidstrompfad, der die ausgangsseitige Fußradialdichtung passiert. Benachbart zu der ausgangsseitigen Fußradialdichtung ist eine Ausgangsströmungsführung vorgesehen, die Strompfadstörungen minimiert, indem sie die radiale Komponente des Intrusionsstroms reduziert, d.h. der in den Strompfad zurückkehrende Leckstrom weist eine im Vergleich zu seiner radialen Strömungskomponente relativ große oder vorherrschende axiale Strömungskomponente auf. Die vorherrschende axiale Strömungskomponente minimiert Störungen des Fluidstroms in dem Strompfad. Mit der Verringerung der Dichtwirkung im Lauf der Zeit und des daraus resultierenden Ansteigens von in den Fluidstrompfad zurückkehrenden Intrusionsströmen, wird die Ausgangsströmungsführung zunehmend wichtiger. Die Ausgangsströmungsführung dient außerdem dazu, den axialen Abstand zwischen der Schaufel und der Düse der nächsten Stufe zu mini mieren, um eine Stromlinienbildung in dem Strompfad zu fördern.
Jede Schaufel weist ferner einen eingangsseitigen Fußradius auf, der sich in axialer Richtung stromaufwärts und in radialer Richtung nach innen erstreckt, um jeden Strompfadeingangsvorsprung in dem Weg des Fluids, das an der Abströmkante der inneren Bande der stromaufwärts angeordneten Düse austritt, zu minimieren oder zu vermeiden. Dies minimiert die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer axial nach vorne gerichteten Schulter unter stabilen Bedingungen, wo eine solche Schulter die Strömung des Fluids in dem Strompfad abreißen lassen könnte. Der Eingangsfußdurchmesser der Schaufel auf ihrer stromaufwärts angeordneten Seite ist daher kleiner als der ausgangsseitige Fußdurchmesser der Düse auf der stromabwärts angeordneten Seite. In ähnlicher weise ist der stromabwärts gelegene eingangsseitige Fußradius der Düse in radialer Richtung weiter innen als die Abströmkante der stromaufwärts gelegenen Plattformfläche angeordnet. Dies verhindert ebenso Störungen in dem entlang dem Strompfad strömenden Fluid und sorgt für Stabilität zwischen dem Schaufelausgang und dem Düseneingang.
Darüber hinaus ist auf der Anströmkante der Schaufelplattform eine eingangsseitige Fußaxialdichtungsrippe ausgebildet, die eine zusätzliche Verringerung des Strömungskoeffizienten ermöglicht, und damit einen Leckstrom weiter reduziert. Die Axialdichtungsrippe verringert außerdem den axialen Abstand zwischen der Düse und der Schaufel, um die Line arströmungscharakteristik des Strömungspfads in dem Strompfad zu verbessern.
In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Turbine geschaffen, zu der gehören: ein Rotor mit an axial beabstandeten Positionen längs des Rotors angeordneten Laufrädern, die mehrere um den Umfang herum beabstandete Schaufeln tragen, wobei der Rotor um eine Achse drehbar ist, axial beabstandete in Umfangsrichtung angeordnete Reihen von Düsen, die um den Umfang herum beabstandete Strömungsflächen und an ihren einander entgegengesetzten Enden innere und äußere Bande aufweisen, wobei die axial beabstandeten Schaufeln und die Reihen von Düsen mindestens ein Paar axial beabstandete Turbinenstufen bilden, wobei die Schaufeln Schwalbenschwänze, die zur Befestigung der Schaufeln an den Laufrädern dienen, und entlang radial innenliegender Enden der Schaufeln Plattformen aufweisen, wobei die Plattformen, die Strömungsflächen, die inneren und äußeren Bande und die Schaufeln zu einem Teil einen Strompfad für einen Fluidstrom durch die Turbine definieren, wobei die Schaufelschwalbenschwänze auf einem der Laufradbefestigungsvorsprüngen sich entlang von radial innenliegenden Positionen der Plattformen im Wesentlichen axial in Richtung einer der Reihen von Düsen erstrecken, wobei die Düsen dieser einen Düsenreihe Labyrinthzähne tragen, die gemeinsam mit den Vorsprüngen eine Dichtung bilden, um einen Leckstrom aus dem Strompfad in einen zwischen dem einen Laufrad und der einen Reihe von Düsen vorhandenen Laufradzwischenraum zu reduzieren.
In einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Konfiguration zur Strömungsglättung eines Strompfads für Fußbereiche eines Turbinenstrompfads geschaffen, zu der gehören: ein Rotor, der drehbar um eine Achse gelagert ist und mehrere um den Umfang herum beabstandete Schaufeln trägt, eine axial beabstandete, in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Düsen, die um den Umfang herum beabstandete Strömungsflächen mit inneren und äußeren Banden an deren entgegengesetzten Enden aufweisen, die axial stromabwärts der Schaufeln beabstandet sind, wobei die Schaufeln Schwalbenschwänze, die zur gegenseitigen Befestigung der Schaufeln und des Rotors dienen, und entlang radial innenliegender Enden Plattformen aufweisen, wobei die Plattformen und die inneren Bande zu einem Teil den Fußbereich des Strompfads für einen Fluidstrom durch die Turbine definieren, wobei die Schaufelschwalbenschwänze entlang einer stromabwärts angeordneten Seite der Schwalbenschwänze Ausgangsströmungsführungen umfassen, die dazu dienen, einen Fluidleckstrom aus einem zwischen den Schwalbenschwänzen und den Düsen angeordneten Laufradzwischenraum in eine überwiegend stromabwärts verlaufende axiale Richtung in den Strompfad zu lenken.
In einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist eine Turbine geschaffen, zu der gehören: ein um eine Achse drehbar gelagerter Rotor, an dem mehrere um den Umfang herum beabstandete Schaufeln befestigt sind, die entlang deren radial innenliegenden Enden Plattformen aufweisen, eine axial beabstandete, in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Düsen, die um den Umfang herum beabstandete Strömungsflächen mit inneren und äußeren Banden an deren entge gengesetzten Enden aufweisen, wobei die Plattformen, die Schaufeln, die inneren und äußeren Bande und die Strömungsflächen jeweils zum Teil einen Strompfad für einen Fluidstrom durch die Turbine definieren, wobei die Reihe von Düsen stromaufwärts der Schaufeln axial beabstandet angeordnet ist, und Anströmkanten der Schaufelplattformen, die radial innerhalb von Abströmkanten der stromaufwärts angeordneten Reihe von Düsen liegen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Seite eines Abschnitts einer Turbine, die Fußbereiche eines Strompfads durch die Turbine mit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verbesserten Dichtungskonfigurationen veranschaulicht; und
2 zeigt eine vergrößerte ausschnittsweise Schnittansicht von dieser.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun auf die Figuren der Zeichnungen und insbesondere auf 1 verwiesen, in der ein innenliegender oder Fußbereich eines durch den Pfeil angedeuteten und allgemein mit 10 bezeichneten Strompfads einer Turbine 12 veranschaulicht ist. Energiereiches Fluid, z.B. Dampf, strömt entlang eines Strömungspfads 10 und in Richtung des Pfeils. Die Turbine 12 weist einen drehbar um eine horizontale Achse gelagerten Rotor 14 und mehrere axial beabstandete Laufräder 16 auf, von denen jedes mehrere, um den Umfang herum beabstandete Schaufeln 18 trägt, die auf an der Basis der Schaufeln angeordnete Schwalbenschwänze 20 montiert sind, um Schwalbenschwanzverbindungen mit den Laufrädern 16 zu bilden. Außerdem ist in 1 eine feststehende Komponente 22 der Turbine veranschaulicht, die axial beabstandete Reihen von Düsen 24 umfasst. Jede Reihe von Düsen 24 weist um den Umfang herum beabstandete, feststehende Blätter 26 auf, die zwischen inneren Banden oder Ringen 28 und äußeren Banden oder Ringen 29 angebracht sind. Die Düsen tragen ferner innenliegende Schenkel 30, die zwischen den Laufrädern und Schwalbenschwänzen 20 axial benachbarter Schaufeln 18 angeordnet sind. Auf diese Weise bildet jede Düse 24 zusammen mit einer stromabwärts gelegenen Reihe von Schaufeln 18 eine Düsenstufe, wobei innerhalb des Turbinenabschnitts der Turbine mehrere Düsenstufen vorhanden sind. wie üblich sind zwischen der feststehenden Komponente 24, z.B. den innenliegenden Schenkeln 30, und der zwischen den Laufrädern 16 angeordneten Rotorfläche 36 Dichtringe 34 vorgesehen, die dazu dienen, Leckstrompfade zwischen den feststehenden und den rotierenden Komponenten abzudich ten. Die Dichtringsegmente 34 tragen gewöhnlich mehrere Labyrinthdichtungsschneiden 38, die im Laufe der Zeit verschleißen.
Aus 1 geht hervor, dass der Fußbereich des Strompfads 10 die inneren Bande 28 und Plattformen 40 an der Basis jeder Schaufel 18 umfasst. Zwangsläufig sind zwischen Abströmkantenausgangsabschnitten der Düsen und Anströmkanteneingangsabschnitten der Schaufeln, sowie zwischen Abströmkantenabschnitten der Schaufeln und Anströmkantenabschnitten der Düsen Lücken vorhanden. Diese Lücken zwischen den rotierenden und den feststehenden Komponenten stellen Leckstrompfade für das entlang des Strompfads 10 strömende Fluid dar und führen zu aerodynamischen Verlusten im Fußbereich des Strompfads 10.
Um Leckströme und sekundäre aerodynamische Verluste zu minimieren und um längs des Strompfades in dem Fluidstrom von Leckströmen ungestörte, stabile Stromlinien sicherzustellen, ist eine Fußdichtungskonfiguration gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschaffen. Zu der Fußdichtungskonfiguration gehört an jedem Schaufelschwalbenschwanz 20 ein eingangsseitiger Fußradialdichtungsvorsprung 42 und ein ausgangsseitiger Fußradialdichtungsvorsprung 44. Jede radiale Fußdichtung weist daher einen sich axial erstreckenden Vorsprung 42 oder 44 auf, der zusammen mit einer Labyrinthschneide und der benachbarten feststehenden Komponente einen die Schaufeln umgehenden Leckstrom reduziert. Insbesondere wirkt der eingangsseitige Fußradialdichtungsvorsprung 42 mit einer auf der stromabwärts gelegenen Seite der stromaufwärts angeordneten Düse 24 ausgebildeten Labyrinthschneide 46 zusammen, um Leckströme in den zwischen dem Schaufelschwalbenschwanz 20 und dem stromaufwärts angeordneten innenliegenden Schenkel 30 befindlichen Laufradzwischenraum 48 abzudichten, und bildet folglich eine allgemein mit 43 bezeichnete eingangsseitige Fußradialdichtung ( 2). In ähnlicher Weise wirkt auf der stromaufwärts gelegenen Seite der stromabwärts angeordneten Düse eine Labyrinthschneide 50 mit dem ausgangsseitigen Fußradialvorsprung 44 zusammen, um eine allgemein mit 45 bezeichnete ausgangsseitige Fußradialdichtung zu bilden, die dazu dient, einen Leckstrom in den zwischen den Schwalbenschwänzen 20 und dem stromabwärts gelegenen innenliegenden Schenkel 30 vorhandenen Laufradzwischenraum 52 zu reduzieren. Wie in den Figuren der Zeichnungen zu sehen, sind die eingangs- und ausgangsseitigen Fußradialdichtungen 43 bzw. 45 gegenüber dem Fußbereich des Strompfads 10 radial weiter innen angeordnet. Es ist klar, dass die Labyrinthschneiden 46 und 50 und die Eingangs- und Ausgangsdichtungen 43 und 45 ringförmig gestaltet sind. Ferner sind die Laufradzwischenräume 48 und 52, wie veranschaulicht, in einer axialen Richtung auf ein Minimum verkleinert, um eine Pumpwirkung des Rotors zu reduzieren. Eine Pumpwirkung des Rotors in einer axialen Richtung fördert die Entstehung einer radialen Strömung, die längs des Strompfads in den Fluidstrom eindringt und nachteilige aerodynamische Verluste hervorruft.
Wie in 1 zu sehen, beinhalten die Leckstrompfade einen wie durch den Pfeil 54 angedeuteten Leckstrom zwischen dem stromaufwärts angeordneten Dichtring 34 und dem Rotor 14. Der Leckstrom 54 vereinigt sich mit einem zwischen der strom aufwärts angeordneten Düse und den stromabwärts angeordneten Schaufeln durch den Pfeil 56 angedeuteten Leckstrom, um durch eine Laufradbohrung 58 in den zwischen dem Laufrad 16 und dem innenliegenden Schenkel 30 befindlichen Laufradzwischenraum 52 zu strömen. Die Pumpwirkung führt dazu, dass ein Teil des Leckstroms, wie durch den Pfeil 60 angedeutet, radial aus dem Raum nach außen in das Fluid des Strompfads 10 strömt. Dieser radiale nach außen verlaufende Strom ruft eine Strompfadbeeinträchtigung oder Störung der Fluidströmung in dem Strompfad mit den sich daraus ergebenden aerodynamischen Verlusten hervor. Um diese Verluste zu minimieren, ist auf der Abströmkante einer jeden Schaufel eine Ausgangsströmungsführung 62 ausgebildet. Die Strömungsführung 62 weist eine radiale innenliegende Fläche 64 auf, die geeignet gestaltet und konfiguriert ist, um zu bewirken, dass der radiale nach außen strömende Leckstrom in einer überwiegend axialen Richtung in das Fluid in dem Strompfad 10 eintritt, d.h., die Strömungsführung 62 reduziert die radiale Komponente des in den Strompfad 10 eindringenden Stroms. Die durch den radialen nach außen strömenden Leckstrom verursachte Störung des Strompfads ist daher auf ein Minimum reduziert. Dies ist außerdem von Bedeutung, da die Dichtwirkung der Dichtung 34 aufgrund des Kontaktes zwischen den Labyrinthschneiden 38 und der Rotorfläche 36 im Laufe der Zeit abnimmt, wodurch die Leckströme und folglich die Intrusionsströme zunehmen. Es ist ebenfalls klar, dass die Strömungsführungen 62 der Schwalbenschwänze 20 einen Ringspalt um die Rotorachse bilden und den Abstand zwischen den Abströmkanten der Schaufeln 18 und der Düsenanströmkante der nächsten Stufe minimieren. Letzteres verbes sert die Stromliniencharakteristik der Fluidströmung in dem Strompfad 10.
Wie am besten in 2 veranschaulicht, ist auf der Eingangsseite der Schaufel eine axial stromaufwärts vorragende Anströmkante oder Rippe 70 ausgebildet, die sich in einer Stromaufwärtsrichtung radial nach innen hin verschmälert und gegenüber dem stromabwärts gelegenen Rand der inneren Bande 28 der stromaufwärts befindlichen Düse 24 radial weiter innen angeordnet ist. Die eingangsseitige Schaufelfußaxialdichtungsrippe 70 sorgt für eine zusätzliche Verringerung des Strömungskoeffizienten, wodurch der Leckstrom weiter reduziert wird. Die Rippe 70 verkleinert außerdem den axialen Abstand zwischen der Düse und der Schaufel und sorgt für eine verbesserte Stromliniencharakteristik des Fluidstroms in dem Strompfad 10. Die eingangsseitige Radialrippe 74 minimiert unter eingeschwungener Betriebsbedingung die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines nach vorne gewandten Höckers in dem Fluidstrom längs des Strompfads 10. Es ist daher klar, dass der eingangsseitige Fußdurchmesser der Schaufel kleiner ist als der ausgangsseitige Fußdurchmesser der Düse.
In ähnlicher Weise und wie in 2 dargestellt bildet der eingangsseitige Fußradius oder die Anströmkante 76 der Düse eine axial stromaufwärts angeordnete und radial nach innen kegelig zulaufende Fläche, die gegenüber der Abströmkante der Plattform 40 der stromaufwärts angeordneten Schaufeln radial weiter innen endet. Dementsprechend wird die lineare Strömung in dem Fluidstrom längs des Strompfads 10 während des Übergangs des Fluidstroms von der Abströmkante der Schau feln zu der Anströmkante der stromabwärts gelegenen innenliegenden Düsenbande aufrechterhalten.
Der Fußbereich eines durch eine Turbine verlaufenden Strompfads 10 beinhaltet eine Abdichtkonfiguration, um einen Leckstrom und sekundäre aerodynamische Verluste zu minimieren. Eingangs- und ausgangsseitige Fußradialdichtungen 42, 44 sind zwischen stromaufwärts und stromabwärts angeordneten Düsen an relativ zu dem Fußbereich des Strompfads radial innenliegenden Positionen vorgesehen, um einen radialen Leckstrom zu minimieren. Um einen auf die Pumpwirkung des Rotors zurückzuführenden Intrusionsstrom in den Strompfad und die daraus resultierenden aerodynamischen Verluste zu minimieren, lenkt eine auf jeder Schaufel angeordnete Ausgangsströmungsführung 62 den austretenden Radialstrom in eine überwiegend axiale Richtung. Darüber hinaus sind der stromaufwärts angeordnete Schaufelfußradius 74 und der Düsenfußradius 76 angeglichen oder kegelig zulaufend ausgebildet, um die Wahrscheinlichkeit eines in den Strompfad ragenden Vorsprungs bei einem eingeschwungenen Betrieb zu minimieren. Eine zusätzliche eingangsseitige Fußaxialrippe 70 ist auf den Schaufeln vorgesehen, um den Strömungskoeffizienten zu reduzieren und eine weitere Verringerung des Leckstroms zu ermöglichen.
Die Erfindung wurde zwar anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, von dem gegenwärtig angenommen wird, dass es sich am besten verwirklichen lässt, es ist allerdings selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt sein soll, sondern vielmehr vielfältige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

10: Fußbereich
12: Turbine
14: Rotor
16: Laufräder
18: Schaufeln
20: Schwalbenschwänze
22: Feststehende Komponente
24: Düsen
26: Stationäre Blätter
28, 29: Ringe
30: Innenliegende Schenkel
34: Dichtringe
36: Rotorfläche
38, 46, 50: Labyrinthschneiden
40: Plattformen
42: Eingangsseitiger Fußradialdichtüngsvorsprung
43: Eingangsseitige Fußradialdichtung
44: Ausgangssteiger Fußradialdichtungsvorsprung
48, 52: Laufradzwischenraum
45: Ausgangsseite Fußradialdichtung
54: Leckströmung
56, 60: Pfeile
58: Laufradbohrung
62: Ausgangsströmungsführung
64: Radial innenliegende Fläche
70, 74: Rippen
76: Eingangsdüsenfußradius

Claims

Turbine, die aufweist: einen Rotor (14) mit an axial beabstandeten Positionen längs des Rotors angeordneten Laufrädern (16), die mehrere um den Umfang herum beabstandete Schaufeln (18) tragen, wobei der Rotor um eine Achse drehbar ist; axial beabstandete in Umfangsrichtung angeordnete Reihen von Düsen (24), die um den Umfang herum beabstandete Strömungsflächen (26) und an ihren entgegengesetzten Enden innere und äußere Bande (28, 29) aufweisen, wobei die axial beabstandeten Schaufeln und die Reihen von Düsen mindestens ein Paar axial beabstandete Turbinenstufen bilden; wobei die Schaufeln Schwalbenschwänze (20), die zur Befestigung der Schaufeln an den Laufrädern dienen, und entlang radial innenliegender Enden der Schaufeln Plattformen (40) aufweisen, wobei die Plattformen, die Strömungsflächen, die inneren und äußeren Bande und die Schaufeln zu einem Teil einen Strompfad (10) für einen Fluidstrom durch die Turbine definieren; wobei die Schaufelschwalbenschwänze auf einem der Laufradbefestigungsvorsprünge (42, 44) sich entlang von radial innenliegenden Positionen der Plattformen im Wesentlichen axial in Richtung einer der Reihen von Düsen erstrecken, die Düsen dieser einen Düsenreihe Labyrinthschneiden(46, 50) tragen, die gemeinsam mit den Vorsprüngen eine Dichtung bilden, um einen Leckstrom aus dem Strompfad in einen zwischen dem einen Laufrad und der einen Reihe von Düsen vorhandenen Laufradzwischenraum zu reduzieren.
Turbine nach Anspruch 1, bei der die Vorsprünge (42) aus einer stromaufwärts angeordneten Seite der Schwalbenschwänze ragen und in radialer Richtung unterhalb der Labyrinthschneiden (46) liegen.
Turbine nach Anspruch 1, bei der die Vorsprünge (44) an einer radial innerhalb der Labyrinthschneiden angeordneten Stelle aus einer stromabwärts angeordneten Seite der Schwalbenschwänze ragen.
Turbine nach Anspruch 1, bei der die Vorsprünge (42) von einer stromaufwärts angeordneten Seite der Schwalbenschwänze weg ragen und radial unterhalb der Labyrinthschneiden (46) der einen Reihe von Düsen angeordnet sind, wobei zweite Vorsprünge (44) sich von einer stromabwärts angeordneten Seite der Schwalbenschwänze weg an einer in Bezug auf zweite Labyrinthschneiden (50) radial innenliegenden Stelle erstrecken, die von einer Reihe von Düsen einer nächsten stromabwärts befindlichen Stufe getragen werden.
Anordnung zur Strömungslinearisierung in einem Strompfad für Fußbereiche eines Turbinenstrompfads, zu der gehören: ein Rotor (14), der drehbar um eine Achse gelagert ist und mehrere um den Umfang herum beabstandete Schaufeln (18) trägt; eine axial beabstandete, in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Düsen (24), die um den Umfang herum beabstandete Strömungsflächen (26) mit inneren und äußeren Banden (28, 29) an deren entgegengesetzte Enden aufweisen, die axial stromabwärts der Schaufeln beabstandet sind; wobei die Schaufeln Schwalbenschwänze (20) zur gemeinsamen Befestigung der Schaufeln und des Rotors und entlang radial innenliegender Enden Plattformen aufweisen, wobei die Plattformen und die inneren Bande zu einem Teil den Fußbereich des Strompfads für einen Fluidstrom durch die Turbine definieren; wobei die Schaufelschwalbenschwänze entlang einer stromabwärts angeordneten Seite der Schwalbenschwänze Ausgangsströmungsführungen (62) umfassen, die dazu dienen, einen Fluidleckstrom aus einem zwischen den Schwalbenschwänzen und den Düsen angeordneten Laufradzwischenraum in eine überwiegend stromabwärts verlaufende axiale Richtung in den Strompfad zu lenken.
Strompfad nach Anspruch 5, bei der die Strömungsführungen (62) stromabwärts angeordnete Verlängerungen der Schaufelplattformen bilden, um die Lücke zwischen den Schaufeln und der Reihe von Düsen zu minimieren.
Strompfad nach Anspruch 6, bei der Anströmkanten (76) der stromabwärts angeordneten Düsen sich in radialer Richtung gegenüber den stromabwärts angeordneten Verlängerungen der Schaufelplattformen weiter innen befinden.
Turbine, die aufweist: einen um eine Achse drehbar gelagerten Rotor (14), an dem mehrere um den Umfang herum beabstandete Schaufeln (18) befestigt sind, die entlang deren radial innenliegenden Enden Plattformen (40) aufweisen; eine axial beabstandete, in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Düsen (24), die um den Umfang herum beabstandete Blätter (26) mit inneren und äußeren Banden (28, 29) an deren entgegengesetzten Enden aufweisen, wobei die Plattformen (40), die Schaufeln, die inneren und äußeren Bande und die Strömungsflächen zum Teil einen Strompfad für einen Fluidstrom durch die Turbine definieren, wobei die Reihe von Düsen stromaufwärts der Schaufeln axial beabstandet angeordnet ist; und Anströmkanten (70) der Schaufelplattformen, die radial innerhalb von Abströmkanten der stromaufwärts angeordneten Reihe von Düsen liegen.
Turbine nach Anspruch 8, bei der die Schaufeln Schaufeleingangsfußdurchmesser aufweisen, die kleiner sind als die Düsenausgangsfußdurchmesser der Reihe von stromaufwärts angeordneten Düsen.
Turbine nach Anspruch 8, bei der die Schaufeln eingangsseitige stromaufwärts angeordnete Schaufelfußaxialdichtungsrippen (70) aufweisen, die in Richtung der stromaufwärts angeordneten Reihe von Düsen vorragen und dem Fluid in dem Strompfad Linienströmungscharakteristik verleihen.