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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine und insbesondere eine Struktur um eine Lagerung einer Gasturbine.
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Eine Gasturbine umfasst einen Kompressor, eine Brennkammer und eine Turbine. Der Kompressor komprimiert Außenluft unter Erzeugen von komprimierter Luft. Die Brennkammer mischt einen Brennstoff mit der komprimierten Luft unter Verbrennen derselben, wobei ein Verbrennungsgas erzeugt wird. Die Turbine weist einen Rotor auf, der durch das Verbrennungsgas gedreht wird. Der Rotor weist generell einen Rotorhauptkörper und eine Vielzahl von Schaufelstufen auf. Der Rotorhauptkörper erstreckt sich um eine Rotationsachse in einer zur Rotationsachse parallelen Axialrichtung. Die Vielzahl von Schaufelstufen ist an einem Außenumfang des Rotorhauptkörpers so befestigt, dass sie in der Axialrichtung angeordnet sind.
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In der im Vorhergehenden angegebenen Gasturbine wird, mit zunehmender Effizienz, eine Temperatur eines der Turbine zugeführten Verbrennungsgases auf eine extrem hohe Temperatur erhöht. Aus diesem Grund sind die meisten Komponenten der Turbine zu kühlende Teile und eine letzte Schaufelstufe des Rotors ist auch ein zu kühlendes Teil.
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Eine Gasturbine, in der eine letzte Schaufelstufe gekühlt wird, ist beispielsweise in dem im Folgenden angegebenen Patentdokument 1 offenbart. Ein Kühlluft-Hauptdurchgang, der an einem stromabwärtigen Ende des Rotorhauptkörpers geöffnet ist und sich in der Axialrichtung erstreckt, ist an dem Rotorhauptkörper der Gasturbine ausgebildet, und ein Schaufel-Kühlluftdurchgang, der konfiguriert ist, um durch den Kühlluft-Hauptdurchgang zugeführte Kühlluft in die letzte Schaufelstufe einzuführen, ist an dem Rotorhauptkörper ausgebildet. Ein Kühlluftrohr, das mit dem Rotorhauptkörper nicht in Kontakt ist, ist an einer stromabwärtigen Seite des Rotorhauptkörpers angeordnet. Komprimierte Luft, die über das Kühlluftrohr aus dem Kompressor entnommen wurde, wird als Kühlluft in den Kühlluft-Hauptdurchgang des Rotorhauptkörpers zugeführt. Das heißt, dass in der Gasturbine, wenn die aus dem Kompressor entnommene komprimierte Luft der letzten Schaufelstufe über das Kühlluftrohr und den Rotorhauptkörper als die Kühlluft zugeführt wird, die letzte Schaufelstufe gekühlt wird.
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Hierbei ist in der Gasturbine ein stromabseitiger Dichtungshaltering, der zum Abdecken einer Außenumfangsseite des Rotorhauptkörpers konfiguriert ist, an einer stromabwärtigen Seite einer Lagerung, die zum drehbaren Lagern des Rotorhauptkörpers konfiguriert ist, installiert und eine Wellendichtung an einer Innenumfangsseite des stromabseitigen Dichtungshalterings installiert.
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Eine Temperatur der aus dem Kompressor entnommenen komprimierten Luft wird durch adiabatische Kompression in dem Kompressor erhöht. Die komprimierte Luft weist eine ausreichend niedrige Temperatur, um eine Schaufel zu kühlen, jedoch eine relativ hohe Temperatur für die Lagerung des Rotors auf. Aus diesem Grund kann, wenn die Lagerung des Rotors der komprimierten Luft ausgesetzt wird, die Lagerung erhitzt werden, was Probleme verursacht. Hierbei ist in der Gasturbine die Wellendichtung an der stromabwärtigen Seite der Lagerung angeordnet und es wird verhindert, dass ein Teil der aus dem Kompressor entnommenen komprimierten Luft durch einen Zwischenraum zwischen dem Rotorhauptkörper und dem Kühlluftrohr zur Lagerungsseite strömt.
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In der in der
WO 2010/001 655 A1 offenbarten Technik, die im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Wellendichtung angeordnet, um zu verhindern, dass die aus dem Kompressor entnommene komprimierte Luft zur Lagerungsseite strömt. Jedoch wird in der in der
WO 2010/001 655 A1 offenbarten
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Technik die Lagerung durch die komprimierte Luft, die aus der Wellendichtung zur Lagerungsseite ausgetreten ist, erhitzt und es können Probleme mit der Lagerung auftreten.
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Aus der US 2009 / 0 324 386 A1 ist eine Gasturbine bekannt, bei der ein Dichtungshaltering für eine radiale Wellendichtung an einem Kühlluftzuführrohr befestigt ist, über das Kühlluft in eine axiale Innenbohrung eines Rotors der Gasturbine an einem axialen Ende des Rotors stromab einer Rotorlagerung zugeführt werden kann.
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Aus der
JP 4016658 B2 ist eine Gasturbine bekannt, bei der eine Durchgangsöffnung in einem Dichtungshaltering vorgesehen ist, durch die Kühlluft aus dem Dichtungshaltering heraus abgeführt werden kann.
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Aus der US 2011 / 0 020 116 A1 ist eine Gasturbine bekannt, bei der eine radiale Wellendichtung jeweils stromauf und stromab einer Rotorlagerung eines Rotors der Gasturbine vorgesehene ist.
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Um die Probleme zu lösen, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Gasturbine, bei der ein Erhitzen der Lagerung des Rotors verhindert werden kann.
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Um die Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Gasturbine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bereit.
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In der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung wird aus einem Kompressor der Gasturbine entnommene komprimierte Luft in das Kühlluftrohr als die Kühlluft zugeführt. Die Kühlluft geht von dem Kühlluftrohr durch den Kühlluft-Hauptdurchgang des Rotorhauptkörpers, wobei sie zu beispielsweise einer Schaufel geführt wird, und die Kühlluft kühlt die Schaufel.
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In der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung tritt, da der rotierende Rotor mit dem Kühlluftrohr, das nicht rotiert, nicht in Kontakt ist, ein Teil der Kühlluft, die von dem Kühlluftrohr in den Kühlluft-Hauptdurchgang des Rotorhauptkörpers zugeführt wird, von dem stromabwärtigen Ende des Rotorhauptkörpers in die Außenumfangsseite des Rotorhauptkörpers ein. Die komprimierte Luft, die als die Kühlluft aus dem Kompressor entnommen wurde, weist eine ausreichend niedrige Temperatur, um die Schaufel zu kühlen, jedoch eine relativ hohe Temperatur für die Lagerung des Rotors auf. Aus diesem Grund wird, wenn die Lagerung der Kühlluft ausgesetzt wird, die Lagerung erhitzt und ein Problem in der Lagerung verursacht.
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Demgemäß wird in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung an einer stromabwärtigen Seite der Lagerung installiert ist, verhindert, dass die an der Außenumfangsseite des Rotorhauptkörpers eintretende Kühlluft zur Lagerungsseite strömt. Jedoch erfolgt, ähnlich der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung, eine Dichtungsleckage zwischen einem rotierenden Körper und einem stationären Körper aufgrund einer unvollständigen Abdichtung zwischen diesen. Aus diesem Grund tritt in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung ein Teil der Kühlluft von der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung zur Lagerungsseite aus.
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Hier ist in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang ausgebildet, und ausgetretene Kühlluft, die ein Teil der Kühlluft ist, die von der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung zur Lagerungsseite ausgetreten ist, wird in den Auslassströmungsdurchgang geleitet, durch den das Verbrennungsgas strömt, das die letzte Schaufelstufe passiert. Aus diesem Grund ist es in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, zu verhindern, dass die Lagerung durch die komprimierte Luft erhitzt wird, die aus dem Kompressor als die Kühlluft entnommen wird.
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Vorzugsweise weist die Gasturbine einen äußeren Diffusor, der an einer stromabwärtigen Seite der letzten Schaufelstufe angeordnet ist und eine rohrförmige Form um die Rotationsachse besitzt, und einen inneren Diffusor, der eine rohrförmige Form um die Rotationsachse besitzt und an der Innenseite des äußeren Diffusors in einer Radialrichtung und der Außenseite des Rotorhauptkörpers in einer Radialrichtung so angeordnet ist, dass der Auslassströmungsdurchgang zwischen dem äußeren Diffusor und dem inneren Diffusor ausgebildet ist, auf, wobei der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang die ausgetretene Kühlluft von der Innenseite in der Radialrichtung des inneren Diffusors in den Auslassströmungsweg leitet.
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In der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang eher in Bezug auf die Länge verringert werden als die ausgetretene Kühlluft von der Außenseite in der Radialrichtung des äußeren Diffusors in den Auslassströmungsdurchgang auszutragen. Aus diesem Grund können in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung Anlagenkosten verringert werden. Ferner ist in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung, da der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang von verringerter Länge ist, ein Druckverlust der durch den Strömungsdurchgang durchgehenden Kühlluft verringert. Aus diesem Grund kann, auch wenn der Druck der aus dem Kompressor als die Kühlluft entnommenen komprimierten Luft nicht erhöht ist, die Kühlluft, die aus der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung ausgetreten ist, gesammelt werden.
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Vorzugsweise kann in der Gasturbine der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang die ausgetretene Kühlluft zu einer stromaufwärtigen Seite des inneren Diffusors leiten.
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In der Gasturbine ist ein Druck (statischer Druck) an einer Position der stromaufwärtigen Seite des inneren Diffusors, die die stromabwärtige Seite der letzten Schaufelstufe in dem Auslassströmungsdurchgang, d.h. ein Einlassabschnitt des Auslassströmungsdurchgangs, ist, ein leichter Unterdruck. In der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kühlluft, die aus der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung zur Lagerungsseite ausgetreten ist, in den Einlassabschnitt des Auslassströmungsdurchgangs ausgetragen. Aus diesem Grund kann in der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Kühlluft zu sammeln, die aus der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung zur Lagerungsseite ausgetreten ist, auch wenn der Druck der komprimierten Luft, die als die Kühlluft aus dem Kompressor entnommen wurde, nicht erhöht ist, die ausgetretene Kühlluft gesammelt werden.
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Die erfindungsgemäße Gasturbine umfasst einen stromabseitigen Dichtungshaltering mit einer rohrförmigen Form um die Rotationsachse, der konfiguriert ist, um einen Abschnitt des Rotorhauptkörpers an einer stromabwärtigen Seite der Lagerung abzudecken, und der an der Innenseite desselben in der Radialrichtung mit der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung versehen ist, und eine lagerungsseitige stromabseitige Wellendichtung, die an der Innenseite des stromabseitigen Dichtungshalterings in der Radialrichtung, der stromabwärtigen Seite der Lagerung und der stromaufwärtigen Seite der stromabseitigen Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung angeordnet ist, umfassen, wobei ein Durchgangsloch, welches durch den stromabseitigen Dichtungshaltering von der Innenseite desselben in der Radialrichtung zu der Außenseite desselben in der Radialrichtung verläuft, an einer Position zwischen der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung und der lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtung in der Axialrichtung ausgebildet ist und das Durchgangsloch einen Abschnitt des Leckluft-Sammelströmungsdurchgangs bildet.
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Vorzugsweise weist das Sammelströmungsdurchgangselement ein Leckluft-Sammelrohr auf, in dem der Sammelströmungsdurchgang in Verbindung mit dem Durchgangsloch des stromabseitigen Dichtungshalterings ausgebildet ist.
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In der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lagerungsseitige stromabseitige Wellendichtung an einer stromabwärtigen Seite der Lagerung und einer stromaufwärtigen Seite der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung installiert und die Kühlluft, die aus der Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung ausgetreten ist, strömt in den Leckluft-Sammelströmungsdurchgang an der stromabwärtigen Seite der lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtung. Aus diesem Grund ist es möglich, im Wesentlichen vollständig zu verhindern, dass die ausgetretene Kühlluft in die Lagerung strömt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass die Lagerung durch die komprimierte Luft, die aus dem Kompressor als die Kühlluft entnommen wurde, erhitzt wird.
- 1 ist eine geschnittene Seitendarstellung von Hauptteilen einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Schnittdarstellung der Hauptteile der Gasturbine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist eine vergrößerte Darstellung um ein Lager von 2.
- 4 ist eine Schnittdarstellung längs der Linie IV-IV von 2.
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 detailliert beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Gasturbine der Ausführungsform einen Kompressor 1, eine Vielzahl von Brennkammern 2 und eine Turbine 3. Der Kompressor 1 komprimiert Außenluft unter Erzeugen von komprimierter Luft. Die Vielzahl von Brennkammern 2 mischt Brennstoff von einer Brennstoffzufuhrquelle mit der komprimierten Luft unter Verbrennen derselben, wobei ein Verbrennungsgas erzeugt wird. Die Turbine 3 wird durch das Verbrennungsgas angetrieben.
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Die Turbine 3 umfasst ein Gehäuse 4 und einen Turbinenrotor 5, der in dem Gehäuse 4 rotiert wird. Beispielsweise ist der Turbinenrotor 5 mit einem (nicht gezeigten) Generator verbunden, der zum Erzeugen von Energie durch Rotation des Turbinenrotors 5 konfiguriert ist. Die Vielzahl von Brennkammern 2 ist an dem Gehäuse 4 in regelmäßigen Abständen voneinander in einer Umfangsrichtung Dc um eine Rotationsachse Ar des Turbinenrotors 5 befestigt. Ferner wird, wie im Folgenden beschrieben ist, eine zur Rotationsachse Ar parallele Richtung einfach als Axialrichtung Da bezeichnet und eine Radialrichtung in Bezug auf die Rotationsachse Ar einfach als Radialrichtung Dr bezeichnet. Ferner wird in der Axialrichtung Da die Seite des Kompressors 1 in Bezug auf die Turbine 3 als eine stromaufwärtige Seite bezeichnet und die Seite der Turbine 3 in Bezug auf den Kompressor 1 als eine stromabwärtige Seite bezeichnet.
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Der Turbinenrotor 5 umfasst einen Rotorhauptkörper 6 und eine Vielzahl von Schaufelstufen 9. Der Rotorhauptkörper 6 erstreckt sich in der Axialrichtung Da um die Rotationsachse Ar. Die Vielzahl von Schaufelstufen 9 ist an einem Außenumfang des Rotorhauptkörpers 6 unter Anordnung in der Axialrichtung Da befestigt. Der Rotorhauptkörper 6 weist eine Vielzahl von Rotorscheiben 7 und einen Wellenabschnitt 8 auf. Die Vielzahl von Rotorscheiben 7 ist in der Axialrichtung Da so angeordnet, dass sie miteinander verbunden sind. Der Wellenabschnitt 8 ist an der Rotorscheibe 7 der am weitesten stromabwärtigen Seite befestigt und er erstreckt sich in der Axialrichtung Da. Eine der Schaufelstufen 9 ist an einem Außenumfang von einer der Rotorscheiben 7 befestigt. Die Schaufelstufe 9 umfasst eine Vielzahl von Schaufeln 9m, die Seite an Seite in einer Umfangsrichtung der Rotorscheibe 7 befestigt sind. Die Schaufel 9m umfasst einen Schaufelhauptkörper 9a, eine Plattform 9b und eine Schaufelwurzel. Wie in 2 gezeigt ist, erstreckt sich der Schaufelhauptkörper 9a in der Radialrichtung Dr. Die Plattform 9b ist an einem inneren Ende in einer Radialrichtung des Schaufelhauptkörpers 9a ausgebildet. Die (nicht gezeigte) Schaufelwurzel erstreckt sich von der Plattform 9b in Radialrichtung nach innen. Die Schaufelwurzel der Schaufel 9m ist in die Rotorscheibe 7 unter Fixieren an der Rotorscheibe 7 eingeführt. Der Wellenabschnitt 8 weist eine Säulenform um die Rotationsachse Ar auf und er ist an einer stromabwärtigen Seite der Rotorscheibe 7 der letzten Stufe ausgebildet.
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Das Gehäuse 4 weist eine Auslasskammerwand 10 auf, die eine zylindrische Form um die Rotationsachse Ar aufweist und an einer stromabwärtigen Seite der Schaufel 9m der letzten Stufe angeordnet ist. Ein äußerer Diffusor 11 und ein innerer Diffusor 12 mit einer zylindrischen Form um die Rotationsachse Ar sind an der Innenseite der Auslasskammerwand 10 in der Radialrichtung angeordnet. Der äußere Diffusor 11 ist längs einer Innenumfangsfläche der Auslasskammerwand 10 installiert. Der innere Diffusor 12 ist an der Innenseite des äußeren Diffusors 11 in der Radialrichtung so angeordnet, dass er von diesem beabstandet ist. Ein Auslassströmungsdurchgang 13 eines Verbrennungsgases G, das zum Rotieren des Turbinenrotors 5 verwendet wird, ist zwischen dem äußeren Diffusor 11 und dem inneren Diffusor 12 ausgebildet.
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Eine Lagerung 29 und ein Lagerungskasten 20 sind an der Innenseite des inneren Diffusors 12 in der Radialrichtung installiert. Die Lagerung 29 trägt drehbar den Wellenabschnitt 8 des Turbinenrotors 5. Der Lagerungskasten 20 deckt eine Außenumfangsseite der Lagerung 29 ab und er trägt die Lagerung 29. Ein stromaufseitiger Dichtungshaltering 22 ist an einem stromaufwärtigen Ende des Lagerungskastens 20 befestigt und ein stromabseitiger Dichtungshaltering 26 ist an einem stromabwärtigen Ende des Lagerungskastens 20 befestigt.
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Die Auslasskammerwand 10 und der Lagerungskasten 20 sind durch eine Strebe 15, die durch den äußeren Diffusor 11 und den inneren Diffusor 12 hindurchgeht, verbunden. Wie in 2 und 4 gezeigt ist, erstreckt sich die Strebe 15 in einer Tangentialrichtung des Turbinenrotors 5 und sie ist in einer Ausdehnungsrichtung De derselben durch eine Strebenabdeckung 14 abgedeckt. Ein Ende der Strebenabdeckung 14 in der Ausdehnungsrichtung De ist mit dem äußeren Diffusor 11 versehen und das andere Ende derselben ist mit dem inneren Diffusor 12 versehen.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Kühlluft-Hauptdurchgang 8a, der sich in der Axialrichtung Da erstreckt, an dem Rotorhauptkörper 6 ausgebildet. Der Kühlluft-Hauptdurchgang 8a ist an einem stromabwärtigen Ende des Rotorhauptkörpers 6 geöffnet. Ein Rotordichtungsflansch 18, der von dem Rotorhauptkörper 6 in der Axialrichtung Da beabstandet ist, ist an einem stromabwärtigen Ende 6a des Rotorhauptkörpers 6 angeordnet. Der Rotordichtungsflansch 18 ist an dem stromabseitigen Dichtungshaltering 26 an einem außenumfangsseitigen Abschnitt desselben befestigt. Ein Kühlluftrohr 19 ist an dem Rotordichtungsflansch 18 befestigt. Das Kühlluftrohr 19 ist in Verbindung mit dem Kühlluft-Hauptdurchgang 8a des Turbinenrotors 5.
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Der stromaufseitige Dichtungshaltering 22 umfasst einen Dichtungshalteabschnitt 22a und einen Raumpartitionierungsabschnitt 22b. Der Dichtungshalteabschnitt 22a mit einer Scheibenform um die Rotationsachse Ar ist so konfiguriert, dass er von dem Wellenabschnitt 8 des Turbinenrotors 5 in der Radialrichtung nach außen gerichtet ist, wobei eine Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung 23 dazwischen angeordnet ist. Der Raumpartitionierungsabschnitt 22b mit einer zylindrischen Form um die Rotationsachse Ar erstreckt sich von einem Außenende des Dichtungshalteabschnitts 22a in der Radialrichtung in Richtung einer stromaufwärtigen Seite. Der Raumpartitionierungsabschnitt 22b mit der zylindrischen Form ist so angeordnet, dass er einen Raum von der Außenumfangsfläche des Rotorhauptkörpers 6 zur Außenseite desselben in der Radialrichtung aufweist und er ist so angeordnet, dass er einen Raum von der Innenumfangsfläche des inneren Diffusors 12 zur Innenseite desselben in der Radialrichtung aufweist. Ferner ist das stromaufwärtige Ende des Raumpartitionierungsabschnitts 22b so angeordnet, dass er einen Raum in der Axialrichtung Da von der Rotorscheibe 7 der letzten Stufe aus aufweist. Die Wellendichtung am stromaufwärtigen Ende der Lagerung 23 ist an der Innenseite des Dichtungshalteabschnitts 22a des stromaufseitigen Dichtungshalterings 22 in der Radialrichtung installiert. Ferner ist eine Vielzahl von lagerungsseitigen stromaufseitigen Wellendichtungen 24 an der Innenseite stromaufwärtigen Endes des Lagerungskastens 20 in der Radialrichtung installiert.
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Ein Raum zwischen dem Dichtungshalteabschnitt 22a des stromaufseitigen Dichtungshalterings 22 und der Axialrichtung Da der Rotorscheibe 7 der letzten Stufe und zwischen dem Raumpartitionierungsabschnitt 22b des stromaufseitigen Dichtungshalterings 22 und der Außenumfangsseite des Rotorhauptkörpers 6 in der Radialrichtung Dr ist ein Leckluft-Austragungsströmungsdurchgang 32. Der Leckluft-Austragungsströmungsdurchgang 32 ist mit dem Auslassströmungsdurchgang 13 über einen Raum zwischen dem stromabwärtigen Ende der Plattform 9b des der Schaufel 9m der letzten Stufe und dem stromaufwärtigen Ende des inneren Diffusors 12 verbunden.
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Eine Vielzahl von lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtungen 28 und eine Vielzahl von Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 sind im Inneren des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 in der Radialrichtung installiert. Die Vielzahl von lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtungen 28 ist auf der Seite der Lagerung 29, d.h. der stromaufwärtigen Seite der Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27, angeordnet. Ein erstes Durchgangsloch 26a, das von der Innenseite in der Radialrichtung zur Außenseite in der Radialrichtung geht, ist an dem stromabseitigen Dichtungshaltering 26 an einer Position in der Axialrichtung Da zwischen der Vielzahl von lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtungen 28 und den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 ausgebildet. Ferner ist ein zweites Durchgangsloch 26b, das von der Innenseite in der Radialrichtung zur Außenseite in der Radialrichtung geht, an dem stromabseitigen Dichtungshaltering 26 an einer Position in der Axialrichtung Da zwischen der lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtung 28 der am weitesten stromaufwärtigen Seite und der lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtung 28 der am weitesten stromabwärtigen Seite von der Vielzahl von lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtungen 28 ausgebildet.
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Ein erstes Ende eines Leckluft-Sammelrohrs 31 ist mit einer Position des ersten Durchgangslochs 26a des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 verbunden. Ein zweites Ende des Leckluft-Sammelrohrs 31 ist mit dem Dichtungshalteabschnitt 22a des stromaufseitigen Dichtungshalterings 22 verbunden. Das Leckluft-Sammelrohr 31 ist ein Rohr, das einen Strömungsdurchgang bildet, der so konfiguriert ist, dass er einen Strömungsdurchgang in dem ersten Durchgangsloch 26a des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 in Verbindung mit dem Leckluft-Austragungsströmungsdurchgang 32 bringt. In der Ausführungsform ist ein Leckluft-Sammelströmungsdurchgang 30 durch den Strömungsdurchgang in dem ersten Durchgangsloch 26a des stromabseitigen Dichtungshalterings 26, einen Strömungsdurchgang in dem Leckluft-Sammelrohr 31 und dem Leckluft-Austragungsströmungsdurchgang 32 ausgebildet. Demgemäß ist ein Sammelströmungsdurchgangselement 40, das so konfiguriert ist, dass es den Leckluft-Sammelströmungsdurchgang 30 bildet, durch den stromabseitigen Dichtungshaltering 26 mit dem ersten Durchgangsloch 26a, das Leckluft-Sammelrohr 31 und den Turbinenrotor 5 und den stromaufseitigen Dichtungshaltering 22, der den Leckluft-Austragungsströmungsdurchgang 32 bildet, aufgebaut.
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Ein erstes Ende eines Wellendichtungsluftrohrs 35 ist mit einer Position des zweiten Durchgangslochs 26b des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 verbunden. Ein zweites Ende des Wellendichtungsluftrohrs 35 ist mit einer Wellendichtungsluftzufuhrquelle, die nicht gezeigt ist, verbunden.
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Als Nächstes werden verschiedene Luftströmungen in der Gasturbine, die im Vorhergehenden beschrieben ist, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Beispielsweise wird komprimierte Luft von mehreren kg/cm2, die aus dem Kompressor 1 bei etwa 200 °C entnommen wurde, in das Kühlluftrohr 19, das an der stromabwärtigen Seite des Turbinenrotors 5 angeordnet ist, als Kühlluft A1 zugeführt. Die Kühlluft A1 strömt in den Kühlluft-Hauptdurchgang 8a des rotierenden Turbinenrotors 5 und sie kühlt ferner die Schaufel 9m usw. über einen Schaufelkühlluftdurchgang. Ferner wird Wellendichtungsluft A2, die eine niedrigere Temperatur und einen niedrigeren Druck als die Kühlluft A1, die aus dem Kompressor 1 entnommen wurde, aufweist, von einer Wellendichtungsluftzufuhrquelle zu dem Wellendichtungsluftrohr 35 zugeführt. Die Wellendichtungsluft A2 wird von dem zweiten Durchgangsloch 26b des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 zu einer Position zwischen einer Innenumfangsseite des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 und einer Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 8 des Turbinenrotors 5 und zwischen der lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtung 28 der am weitesten stromaufwärtigen Seite und der lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtung 28 der am weitesten stromaufwärtigen Seite zugeführt. Ferner wird die Wellendichtungsluft A2 als Dichtungsluft zwischen einer Innenumfangsseite des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 und einer Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 8 des Turbinenrotors 5 verwendet.
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Das Kühlluftrohr 19, der Rotordichtungsflansch 18, an dem das Kühlluftrohr 19 befestigt ist, und der stromabseitige Dichtungshaltering 26, der an dem Rotordichtungsflansch 18 befestigt ist, die nicht rotiert werden, stehen nicht in Kontakt mit dem rotierenden Turbinenrotor 5. Aus diesem Grund tritt ein Teil der Kühlluft A1, die von dem Kühlluftrohr 19 in den Kühlluft-Hauptdurchgang 8a des Turbinenrotors 5 zugeführt wird, in die Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 8 von dem stromabwärtigen Ende des Wellenabschnitts 8 des Turbinenrotors 5 ein. Die Kühlluft A1 weist eine ausreichend niedrige Temperatur, um die Schaufel 9m zu kühlen, jedoch eine relativ hohe Temperatur für die Lagerung 29 des Turbinenrotors 5 auf. Aus diesem Grund wird, wenn die Lagerung 29 des Turbinenrotors 5 der Kühlluft A1 ausgesetzt wird, die Lagerung erhitzt und beispielsweise insofern ein Problem verursacht, als Öl in der Lagerung 29 verkohlt oder dergleichen.
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Demgemäß wird in der Ausführungsform, da die Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 installiert sind, verhindert, dass die Kühlluft A1, die an der Außenumfangsseite des Wellenabschnitts 8 des Turbinenrotors 5 eintritt, zur Seite der Lagerung 29 strömt. Jedoch tritt, wie in den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 eine Dichtungsleckage zwischen dem rotierenden Körper (dem Turbinenrotor 5) und einem stationären Körper aufgrund einer unvollständigen Abdichtung zwischen diesen auf. Aus diesem Grund tritt auch in der Ausführungsform ein Teil der Kühlluft A1 von den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 zur Seite der Lagerung 29 aus. Wenn die Kühlluft A1, die von den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 ausgetreten ist, einfach zur Außenseite des stromabseitigen Dichtungshalterings 26 in der Radialrichtung ausgetragen wird, wird die Lagerung 29 durch die Kühlluft A1 über den Lagerungskasten 20 erhitzt.
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Hierbei verbindet in der Ausführungsform der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang 30 den Raum, der zwischen der Vielzahl von lagerungsseitigen stromabseitigen Wellendichtungen 28 und den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 liegt, und den Auslassströmungsdurchgang 13. Die Kühlluft A1, die aus den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 zur Seite der Lagerung 29 ausgetreten ist, wird zum Auslassströmungsdurchgang 13 durch den Leckluft-Sammelströmungsdurchgang 30 ausgetragen, wobei verhindert wird, dass der Lagerungskasten 20 und die Lagerung 29 durch die ausgetretene Kühlluft A1 erhitzt werden.
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Jedoch ist ein Druck (ein statischer Druck) an einer Position der stromaufwärtigen Seite des inneren Diffusors 12, das die stromabwärtige Seite der Schaufel 9m der letzten Stufe in dem Auslassströmungsweg 13, d.h. ein Einlassabschnitt des Auslassströmungswegs 13, ist, ein leichter Unterdruck. In der Ausführungsform wird die Kühlluft A1, die aus den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 zur Seite der Lagerung 29 ausgetreten ist, zum Einlassabschnitt des Auslassströmungswegs 13 ausgetragen. Aus diesem Grund kann in der Ausführungsform, um die Kühlluft A1 zu sammeln, die aus den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 zur Seite der Lagerung 29 ausgetreten ist, auch wenn der Druck der komprimierten Luft, die aus dem Kompressor 1 als die Kühlluft A1 entnommen wurde, nicht erhöht ist, da der Druck (der statische Druck) des Einlassabschnitts des Auslassströmungswegs 13 ein leichter Unterdruck ist, die ausgetretene Kühlluft A1 gesammelt werden.
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Ferner kann in der Ausführungsform, da die Kühlluft A1, die aus den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 zur Seite der Lagerung 29 ausgetreten ist, in den Auslasströmungsdurchgang 13 von der Innenseite des inneren Diffusors 12 in der Radialrichtung ausgetragen wird, der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang 30 eher verkürzt werden als dass die Kühlluft in den Auslassströmungsdurchgang 13 von der Außenseite des äußeren Diffusors 11 in der Radialrichtung ausgetragen wird. Aus diesem Grund kann das Leckluft-Sammelrohr 31, das so konfiguriert ist, dass es einen Teil des Leckluft-Sammelströmungsdurchgangs 30 bildet, in Bezug auf die Länge verringert werden und Einrichtungskosten können vermindert werden. Ferner wird, da der Leckluft-Sammelströmungsdurchgang 30 in Bezug auf die Länge verringert ist, der Druckverlust der Kühlluft A1, die durch den Strömungsdurchgang 30 hindurchgeht, verringert. Aus diesem Grund kann, auch wenn der Druck der komprimierten Luft, die aus dem Kompressor 1 als die Kühlluft A1 entnommen wird, nicht erhöht ist, die Kühlluft A1, die aus den Wellendichtungen am stromabwärtigen Ende der Lagerung 27 ausgetreten ist, gesammelt werden.
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Ferner kann, obwohl nur ein Leckluft-Sammelrohr 31 und nur ein Wellendichtungsluftrohr 35 in 4 gezeigt sind, eine Vielzahl von Leckluft-Sammelrohren 31 und eine Vielzahl von Wellendichtungsluftrohren 35 in der Umfangsrichtung installiert werden.
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In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass das Lager durch die komprimierte Luft, die aus dem Kompressor als die Kühlluft entnommen wird, erhitzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kompressor
- 2
- Brennkammer
- 3
- Turbine
- 4
- Gehäuse
- 5
- Turbinenrotor
- 6
- Rotorhauptkörper
- 7
- Rotorscheibe
- 8
- Wellenabschnitt
- 8a
- Kühlluft-Hauptdurchgang
- 9
- Schaufelstufe
- 9m
- Schaufel
- 10
- Auslasskammerwand
- 11
- äußerer Diffusor
- 12
- innerer Diffusor
- 13
- Auslassströmungsdurchgang
- 14
- Strebenabdeckung
- 15
- Strebe
- 19
- Kühlluftrohr
- 20
- Lagerungskasten
- 22
- stromaufseitiger Dichtungshaltering
- 23
- Wellendichtung am stromaufwärtigen Ende der Lagerung
- 24
- lagerungsseitige stromaufseitige Wellendichtung
- 26
- stromabseitiger Dichtungshaltering
- 26a
- erstes Durchgangsloch
- 26b
- zweites Durchgangsloch
- 27
- Wellendichtung am stromabwärtigen Ende der Lagerung
- 28
- lagerungsseitige stromabseitige Wellendichtung
- 29
- Lagerung
- 30
- Leckluft-Sammelströmungsdurchgang
- 31
- Leckluft-Sammelrohr
- 32
- Leckluft-Austragungsströmungsdurchgang
- 35
- Wellendichtungsluftrohr
- 40
- Sammelströmungsdurchgangselement
