DE1258661C2

DE1258661C2 - GAS TURBINE WITH INLET SIDE SEAL OF THE COOLING AIR SUPPLY

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Publication number: DE1258661C2
Application number: DE19641258661
Authority: DE
Priority date: 1964-10-28
Filing date: 1964-10-28
Publication date: 1973-12-13
Also published as: DE1258661B

Description

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Diese bekannte Ausführung hat insbesondere bei ersten Leitstufe mit dem Ring zusammenwirkende,This known design has cooperating with the ring, especially in the case of the first guide stage,

Anwendung an großen stationären Gasturbinenanla- allseitig spannungsfreie Dichtelemente angeordnetUse on large stationary gas turbine systems - all-round tension-free sealing elements arranged

gen den Nachteil, daß die infolge der starken Tempe- sind und daß der -Zwischenring allseitig wärmebe-the disadvantage that they are due to the high temperature and that the intermediate ring is heat-resistant on all sides.

raturdifferenzen zwischen den radial innen liegenden weglich aufgehängt ist und aus Segmentschalen be-temperature differences between the radially inner ones is suspended and made of segment shells.

und den radial außen befindlichen Ringteilen auftre- 5 steht.and the ring parts located radially on the outside occur.

tenden hohen Wärmespannungeri durch die sowohl Zweckmäßigerweise weist der Ring am inneren ra-tendency of high thermal tension due to the fact that the ring at the inner ra-

innen wie außen vorgesehenen, Verdickungen bilden- dialen Ende einen radial nach außen gezogenenThickenings provided inside and outside, forming an end that is drawn radially outward

den Halterungen noch wesentlich erhöht werden und Ringflansch auf, der hinter eine Schulter des Laby-the brackets are still significantly increased and ring flange on the behind a shoulder of the Laby

zu Verwerfungen und Spannungsübertragungen auf rinthdichtungsgrundkörpers oder des Gehäusesto distortions and stress transmission to the rinth seal body or the housing

benachbarte Teile führen. io greift, in dem der Ring durch Radialbolzen aufge-lead adjacent parts. io, in which the ring is opened by radial bolts

Ferner sind Gasturbinen bekannt, bei denen ein hängt ist.Furthermore, gas turbines are known in which there is a hangs.

radial scheibenförmiger, . einen Kühlstrom für die Die Dichtelemente bestehen vorteilhafterweise aus Turbinenräder in den Arbeitsgasdurchtrittsraum lei- T-förmig profiliertem, dünnem Blech, deren Flansche tender Ring an seinem äußeren radialen Ende befe- in den inneren Deckring der ersten Leitstufe und destigte flanschartige und gabelförmig auseinanderstre- 15 ren Stege in den Ring eingreifen,
bende Ringteile trägt, von denen der eine Ringteil Das leitstufenseitige Ende des Zwischenringes ist zur Eintrittsseite der ersten Leitstufe und andere gabelförmig. ausgebildet und umgreift einen am vor-Ringteil zu deren Austrittsseite, die Leitschaufeln deren Gabelflansch vorgesehenen, im Profil prismenstützend, verläuft. . artigen Ringansatz'. Der Zwischenring besitzt zur radially disc-shaped,. A cooling flow for the The sealing elements advantageously consist of turbine wheels in the working gas passage space, thin sheet metal with a T-shaped profile, the flanges of which are attached to the outer radial end of the ring in the inner cover ring of the first guide stage and diverge from one another in a flange-like and fork-like manner Bars engage in the ring,
Bende ring parts, one of which is ring part. The end of the intermediate ring on the guide step side is fork-shaped towards the entry side of the first guide step and others. formed and encompasses one on the front-ring part on its exit side, the guide vanes whose fork flange is provided, prism-supporting in the profile, runs. . like ring approach '. The intermediate ring has to

Auch diese Ausbildung hat wegen der Mehrteilig- 20 Zentrierung mit diesem verbundene und am Gehäu-Also this training has because of the multi-part centering connected to this and on the housing

keit des Ringes und wegen der Verdickungen an den seeinsatz innen beweglich anliegende Knaggen. Diespeed of the ring and because of the thickening on the inside of the se insert movable lugs. the

Verbindungsstellen, ferner infolge seiner nicht war- Segmentschalen sind an ihren axialen TeilfugenConnection points, also as a result of its not-segment shells, are at their axial parting joints

mebeweglichen Befestigung und wegen der radial durch radiale Pratzen und Bolzen in am vorderenMovable attachment and because of the radial through radial claws and bolts in on the front

scheibenförmigen Gestaltung des Ringes ebenfalls Gabelflansch befestigten axialen Pratzen aufgehängt,disc-shaped design of the ring also suspended from fork flange attached axial claws,

ein schlechtes, zu Verwerfungen und Spannungen 25 Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des dena bad, too warping and tensions 25 Due to the inventive design of the

führendes Verhalten. ' eintrittsseitigen Ringspalt begrenzenden relativ dünn-leading behavior. '' Relatively thin-

Schließlich ist bereits eine Gasturbine benutzt wor- wandigen Ringes, ist ein sehr stabiles, gegen Verwerden, bei der die unter Ausnutzung des Druckgefälles fungen im wesentlichen unempfindliches Bauteil geder ersten Leitstufe erfolgende Zuführung der Kühl- schaffen, das im Zusammenwirken mit den dünnen, luft für den Läufer eintrittsseitig gegenüber dem Ar- 30 T-förmigen Dichtelementen und dem aus dünnen beitsgasdurchtrittsraum und der Atmosphäre abge- Segmentschalen bestehenden Zwischenring allen Bedichtet ist unter Verwendung eines im Nabenbereich triebsbelastungen sowohl wärmespannungs-, ströder ersten Leitstufe im Gehäuse zentrisch befestigten mungs- und abdichtungsmäßig nachkommt,
kegelförmigen Ringes, der am äußeren radialen Ende Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines als Flansche aufweist, von denen der eine sich zur Aus- 35 Ausführungsbeispiel dargestellten Ausschnittes näher trittsseite und der andere sich zur Eintrittsseite der erläutert.After all, a gas turbine has already been used, which is a very stable, anti-Verdening ring, in which the component, which is essentially insensitive to the first control stage, is supplied to the cooling system, which, in cooperation with the thin, air for the rotor on the inlet side opposite the Ar- 30 T-shaped sealing elements and the intermediate ring consisting of thin working gas passage space and the atmosphere is all sealed using a thermal stress, first conduction stage centrally fastened in the housing and sealing-wise using a drive load in the hub area ,
conical ring, which at the outer radial end of the invention is described below with reference to one as a flange, of which one of the excerpts shown in the embodiment shown in more detail and the other to the inlet side of the explained.

ersten Leitstufe erstreckt und einen zwischen einem Der Läufer 1 einer Gasturbine besitzt Laufschau-first guide stage extends and a between a The rotor 1 of a gas turbine has running show-

Gehäuseeinsatz und der ersten Leitstufe angeordne- · fein 2, deren Füße 3 durch Kühlluft gekühlt sind, dieHousing insert and the first guide stage arranged · fine 2, the feet 3 of which are cooled by cooling air, the

ten, die innere Begrenzungsfläche des Arbeitsgas- von einem nicht dargestellten Verdichter abgezweigt,th, the inner boundary surface of the working gas branched off from a compressor, not shown,

durchtrittsraumes bildenden, am Gehäuseeinsatz zen- 40 über den Kühlluftzuführungsraum 4, die Bohrun-passage space forming, on the housing insert z- 40 via the cooling air supply space 4, the drilling

trierten dünnwandigen Zwischenring trägt. Bei dieser gen 5, den Ringraum 6 zugeführt wird. Die erstetrated thin-walled intermediate ring carries. In this gene 5, the annular space 6 is supplied. The first

Ausbildung der Abdichtung verlaufen die sich zur Leitstufe 7 besteht aus einzelnen Leitschaufeln, derenForming the seal run to the guide stage 7 consists of individual guide vanes, their

Austritts- bzw. Eintrittsseite erstreckenden Flansche innerer Deckring 8 sich aus an den Leitschaufeln an-Flanges of inner cover ring 8 extending on the outlet or inlet side are attached to the guide vanes.

des Ringes in Strömungsrichtung des Arbeitsgases, gearbeiteten Deckplatten zusammensetzt,
d.h., sie sind im wesentlichen zylindrisch. Infolge 45 Zwischen dem Arbeitsgasdurchtrittsraum9 undof the ring in the direction of flow of the working gas, composed of machined cover plates,
that is, they are substantially cylindrical. As a result 45 between the working gas passage space 9 and

dieser Gestaltung sind sie bei den auf sie einwirken- dem Kühlluftzuführungsraum 4 ist ein Ringspalt 10In this configuration, the cooling air supply space 4 acting on them is an annular gap 10

den hohen Differenzen zwischen der Temperatur der durch Labyrinthdichtungen 11 abgedichtet. Derthe high differences between the temperature of the sealed by labyrinth seals 11. the

Kühlluft und der des Arbeitsgases spannungsbehaftet Ringspalt 10 wird außer durch den Läufer nochCooling air and that of the working gas tension-loaded annular gap 10 is still due to the rotor

und neigen zu Verwerfungen. Außerdem ist der Ring durch einen ganzteiligen kegelförmigen Ring 12 beam Gehäuseeinsatz nicht wärmebeweglich auf ge- 5° grenzt, dessen einer Gabelflansch 13 zur Austritts-and tend to warp. In addition, the ring is beamed by an integral conical ring 12 The housing insert is not heat-movable and is limited to 5 °, one of which is forked flange 13 for the outlet

hängt und mit den übrigen Bauteilen nicht wärmebe- seite und dessen anderer Gabelflansch 14 zur Ein-hangs and with the other components not exposed to heat and its other fork flange 14 to

weglich verbunden. trittsseite der ersten Leitstufe 7 geführt ist. Am inne-movably connected. entry side of the first control stage 7 is performed. At the inside

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbe- ren Ende weist der Ring 12 einen radial nach außenThe invention is based on the object, in particular the end of the ring 12 has a radially outward direction

sondere für große stationäre Spitzenlast-Gasturbi- gezogenen, hinter eine Schulter 15 des Labyrinthnenanlagen, den die Zuführung der Kühlluft für den 55 dichtungsgrundkörpers 15 greifenden Ringflansch 17especially for large stationary peak load gas turbine towed vehicles, behind a shoulder 15 of the labyrinthine system, the annular flange 17 engaging the supply of cooling air for the basic seal body 15

Läufer gegenüber dem Arbeitsgasdurchtrittsraum auf, mit dem er über Radialbolzen 18 zentrisch wär-Runner opposite the working gas passage space, with which it would be centrically via radial bolts 18-

und der Atmosphäre unter Ausnutzung des Druckge- mebeweglich im Labyrinthdichtungsgrundkörper 16and the atmosphere using the movable pressure material in the labyrinth seal base body 16

falles der ersten Leitstufe abdichtenden Ring so aus- aufgehängt ist.in the case of the first conduction stage sealing ring is so suspended.

zubilden, daß die Übertragung von Wärmespannun- T-förmige, aus dünnem Blech gefertigte und allseigen und Verwerfungen auf benachbarte Anlagenteile 60 tig reaktionsfreie Dichtelemente 19 greifen mit ihrento form that the transfer of thermal stress- T-shaped, made of thin sheet metal and all-own and distortions on adjacent parts of the system 60 tig reaction-free sealing elements 19 engage with their

weitestgehend vermieden wird. Flanschen in den Deckring 8 und mit ihren Stegen inis largely avoided. Flanges in the cover ring 8 and with their webs in

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- den Gabelflanschen 13 ein.According to the invention, this object is thereby achieved with the fork flanges 13.

löst, daß bei einer Abdichtung der vorstehend zuletzt Zwischen dem Gehäuseeinsatz 20 und der erstensolves that in a seal of the above last between the housing insert 20 and the first

behandelten Art der Ring in an sich bekannter Weise Leitstufe 7 ist -ein aus dünnen austenitischen Segzur Austrittsseite »bzw. zur Eintrittsseite der ersten 65 mentschalen bestehender Zwischenring 21 vorgese-treated type of ring in a manner known per se Leitstufe 7 is -ein made of thin austenitic segzur Exit side »resp. there is an intermediate ring 21 on the entry side of the first 65 mental shells

Leitstufe sich gabelförmig erstreckende Flansche, hen, der einen am Gabelflansch 14 prismenartigenConductor stage forked flange, hen, one of the fork flange 14 prism-like

d. h. kegelförmige Flansche, aufweist und daß er Ringansatz 22 umgreift und durch am Gehäuseein-d. H. conical flanges, and that it engages around ring extension 22 and through on the housing

wärmebeweglich aufgehängt ist, daß in der Nabe der satz 20 innen beweglich anliegende Knaggen 23- zen-is suspended so that it is heat-movable, that in the hub the set 20 internally movable lugs 23- zen-

triert ist. Die Segmentschalen des Zwischenringes 21 sind an ihren axialen Teilfugen durch radiale Pratzen 24 mit Bolzen 25 einander kraftschlüssig verbunden und durch Bolzen 26 in am Gabelflansch 14 befestigten axialen Pratzen 27 aufgehängt.is tied. The segment shells of the intermediate ring 21 are non-positively connected to each other at their axial parting joints by radial claws 24 with bolts 25 and suspended by bolts 26 in axial claws 27 attached to the fork flange 14.

Zwecks Druckausgleich zwischen dem Arbeitsgasdurehtrittsraum9.unddem mit aufgeheizter Gehäusekühlluft beaufschlagten Raum 28 sowie zwecks Entlastung des Ringes 12 sind im Gabelflansch 14 Bohrungen 29 vorgesehen.For the purpose of pressure equalization between the working gas passage chamber 9 and the with heated housing cooling air acted upon space 28 and for the purpose of relieving the ring 12 are 14 holes in the fork flange 29 provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

■ i * '■ ■ ■' 2 other flange to the entry side of the first claims:. Guiding stage extends and one arranged between a housings and the first guiding stage, the

1. Gas turbine with sealing on the inlet side, inner boundary surface of the working gas passage Supply of cooling air for the rotor, space-forming, centered on the housing insert, compared to the working gas passage space and the thin-walled intermediate ring carries.

Atmosphere utilizing the pressure gradient In the known gas turbines with cooled first guide stage, whereby in the hub area of the rotors a first guide stage sealed with labyrinth seals is a conical, standing at the outer annular gap on the inflow side between the fixed radial end flange-like branching and rotating Parts of the feed whole-piece ring is fastened centrally, the space of which for the cooling air up to the working gas through a flange is available for the outlet side and its entry space. The pressure difference of the Aranderer flange extends to the inlet side of the first working gas in front of the first guide stage and the supply guide stage and is arranged between a gap between the cooling casing insert branched off from the compressor and the first guide stage, which came through the pressure loss in the combustion chamber , the inner boundary surface of the working gas mer and is determined by the passage space forming in the cooling air supply line on the housing insert, however, is often very small. Demzuzentrierten, thin-walled intermediate ring carries, there is a risk that working gas to the supply is characterized in that the cooling air flows over in the rungsraum. In order to increase the pressure in a known manner with fork-shaped differences, a heat-known gas turbine with flange (13; 14) 'provided with a ring pL2) has been movably piled up (18) so that the aforementioned annular gap is in the hub In the working gas through the first guide stage (7) with the ring (12) the access space after the first guide stage flow together, all-round tension-free seals, so that the pressure gradient of the first guide stage is arranged from elements (19) and that the intermediate 25 is used is. The risk of overflow to the cooling air supply ring (21), which is heat-movable on all sides, has been somewhat reduced.
depends and consists of segment shells. In this gas turbine version, the

2. Gas turbine according to claim 1, characterized in that the annular gap delimiting stationary systems that the ring (12) on the inner ra- part consists of an axially divided one with longitudinal bores Diene end a radially outwardly drawn 3 ° for the cooling air provided labyrinth sealing ring flange (17), the one behind a school body and another, also divided, behind ter (15) of the labyrinth seal body (16) is a shoulder of the cover ring of the first guide stage or the housing engages in the housing insert gripping the ring (12).

is suspended by radial bolts (18). These parts of the system do not have enough heat

3. Gas turbine according to claim !, thereby formed in a gestural manner. In particular, they contribute indicates that the sealing elements (19) from peak load gas turbine systems by the high T-shaped profiled, thin sheet metal exist, temperatures and the short approach and shutdown times their flanges in the inner cover ring (8) of the temperature shocks caused too few rights Guide stage (7) and its webs in the ring (12) tion. This affects the austenitic intervention. 40 material existing parts, which are made with ferretic

4. Gas turbine according to one of claims 1 to parts are assembled, due to the very un-3, characterized in that the conductive step side has different coefficients of thermal expansion term end of the intermediate ring (21) fork-shaped disadvantageous. It will therefore be undesirable is formed and a high voltage on the inlet side, for example on the first Leitbelflansch (14) provided in the prismatic 45 profile or transferred to other parts of the system. Through like Ringarisatz (22) engages and that the ge warping and misalignment of the inlet-side housing insert side End with the intermediate ring housing insert opposite the first guide stage, occur (21) connected to the housing insert (20) inside shock losses and detachments in the flow of the has movably abutting lugs (23). Working gas on.

■■ '■>'. 50 It is also known in a gas turbine to the

guidance of the cooling air for the runner compared to the To seal the working gas passage space using the pressure gradient of the first master stage

- " Use of a conical, in the hub area

, -., ...- ..: ".. 55 of the first leading stage at the outer radial end

forked and flange-like branching ring.
s Here the conical ring is on the housing

firmly attached, and both fork flanges are

; '' in the direction of the exit side of the first guiding stage

The invention relates to a gas turbine with a 60 lead, the radially outer forked flange serving as the inlet-side seal for the supply of the cooling ring to hold the guide vanes of the first air for the rotor against the working gas passage and at the same time as the inner boundary surface of the passage space and the atmosphere the working gas passage space is used,
of the pressure drop of the first leading stage, whereby in the Na- The radially inner fork flange is only up to

Benbereich the first lead stage a conical rim of the rotating wheel led and faced at the outer radial end, it is sealed against this in a flange-like manner. Furthermore, the forms radial gender integral ring is attached centrally, of which the inner fork flange is an independent part sen a flange to the outlet side and its and is attached to the conical ring.