DE1940905A1

DE1940905A1 - Cooling system for a gas turbine

Info

Publication number: DE1940905A1
Application number: DE19691940905
Authority: DE
Inventors: Jack Guillot
Original assignee: Bennes Marrel SA
Current assignee: Bennes Marrel SA
Priority date: 1968-09-27
Filing date: 1969-08-12
Publication date: 1970-04-09
Also published as: NL6914432A; GB1270959A; AT304956B; DE1940905B2; CH516081A; CA922115A; FR1593039A

Description

-Kühlsystem für eine Gasturbine Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Gasturbine, bestehend aus einem Gehäuse, einem Verdichter, einer zweistufigen Turbine mit getrennten Wellen für Hoch- und Niederdruckteil, einem Leitschaufelring zwischen den letzteren und einem an die Druckseite des Kompressors angeschlossenen Druckraum. -Cooling system for a gas turbine The invention relates to a cooling system for a gas turbine, consisting of a housing, a compressor, a two-stage Turbine with separate shafts for high and low pressure parts, a guide vane ring between the latter and one connected to the pressure side of the compressor Printing room.

Es ist allgemein bekannt, daß die Leistung von Gasturbinen gesteigert werden kann, wenn der thermische Wirkungsgrad verbessert wird. Da dessen Wert von der Temperatur des Gases beeinflußt wird, ist man bestrebt, die Einlaßtemperatur des Gases so hoch wie möglich zu wählen, während andererseits sichergestellt sein muß, daß die mechanischen Teile der Turbine nicht durch tiberhitzung Schaden erleiden.It is well known that the performance of gas turbines is increased can be achieved if the thermal efficiency is improved. Since its value of the temperature of the gas is influenced, one strives to control the inlet temperature to choose the gas as high as possible, while on the other hand be assured it must be ensured that the mechanical parts of the turbine are not damaged by overheating.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlsystem für eine Turbinenbauart der obengenannten Art zu schaffen, welches die Temperatur der Teile der Turbine trotz Beaufschlagung mit sehr heißem Gas auf dem zulässigen niedrigen Niveau hält, so daß sich der Wirkungsgrad der Maschine verbessert.It is the object of the present invention to provide a cooling system for a Turbine type of the above type to provide which the temperature of the parts the turbine is at the permissible low level despite being exposed to very hot gas Maintains level, so that the efficiency of the machine improves.

Die Erfindungsaufgabe wird gelöst durch die Anordnung von drei Haupt-Kiihlluftströmen zu den hitzegefährdeten Teilen, wobei der erste und der zweite aus dem Druckraum abgeleitet sind, der dritte von der Außenatmosphäre her eingesaugt ist.The object of the invention is achieved by the arrangement of three main cooling air flows to the heat-endangered parts, the first and the second from the pressure chamber are derived, the third is sucked in from the outside atmosphere.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung führt der erste Hauptkühlluftstrom unvermeidbar durch Spalte austretende Luft von der Druckseite des Verdichters zu zwei Zwischenkammern, um so die Temneratur des zentralen Maschinenteils und seiner Leerung zu steuern, wonach die Kühlluft in den Auslaß der Turbine geleitet ist. Der zweite Hauptkühlluftsform führt einen sehr geringen Teil Druckluft aus dem Bereich vor der Hochdruckturbine in das Innere -eines Doppelmantels des Leitschaufelringes, wonach der Kiihlluftstrom geteilt und zur Rückseite der Hochdruckturbine sowie zur Vorderseite der Niederdruckturbine geleitet wird. Beide Teilströme passieren danach die Niederdruckturbine. Der dritte Hauptkühlluftstrom entsteht in bevorzugter Ausführung dadurch, daß an der Außenseite des doppelt isolierenden Mantels des Turbinenauslaßstutzens Umgebungsluft angesaugt wird, welcher Luftstrom im Bereich der die Niederdruckturbine tragenden Welle aufgespalten wird in einen Teilstrom zum Wellenlager und einen weiteren Teilstrom, der auf die Rückseite der Niederdruckturbine bläst und diese kühlt, bevor er sich mit dem aus der Turbine austretenden Gas mischt.In a preferred embodiment of the invention, the first main cooling air flow leads unavoidable air escaping through gaps from the pressure side of the compressor two intermediate chambers, including the temperature of the central machine part and its To control emptying, after which the cooling air is directed into the outlet of the turbine. The second main form of cooling air leads a very small amount of compressed air out of the area in front of the high-pressure turbine in the interior of a double jacket of the guide vane ring, after which the cooling air flow is divided and to the rear of the high pressure turbine as well as to Front of the low pressure turbine is directed. Both substreams then happen the low pressure turbine. The third main cooling air flow arises in a preferred embodiment in that on the outside of the double insulating jacket of the turbine outlet nozzle Ambient air is sucked in, which air flow in the area of the low pressure turbine The supporting shaft is split into a partial flow to the shaft bearing and another Partial flow that blows onto the rear of the low-pressure turbine and cools it before it mixes with the gas emerging from the turbine.

Es ist erkennbar, daß die hier vorgeschlagenen Maßnahmen eine wirkungsvolle Kühlung der gefährdeten Turbinenteile bewirken, nämlich insbesondere der beiden Hauptlager, der beiden Turbinenringe und des Leitschaufelringes, ohne daß der Kühlluftstrom solche Ausmaße anzunehmen brauchte, daß dadurch das thermische Gleichgewicht gestört würde-und, wie bei bekannten Kühlsystemen, eine niedrigere Leistung in Knuf genommen werden müßte. In weiterer vorteilhafter Ausgeschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil des ersten Hauptkühlluftstromes nach der Kühlung dos vorderen Hauptlagers über Kanäle z-um -Niederdruckteil der Turbine geführt wird, um auch dortige Teile zu kühlen.It can be seen that the measures proposed here are effective Effect cooling of the endangered turbine parts, namely in particular the both Main bearing, the two turbine rings and the guide vane ring without the cooling air flow had to assume such proportions that it disturbed the thermal equilibrium and, as with known cooling systems, a lower output would be accepted would have to be. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that part of the first main cooling air flow after cooling dos front main bearing Z-um low-pressure part of the turbine is passed through channels to parts there too to cool.

Schließlich wird es als ein den erfindungsgemäß angestrebten Erfolgt zusätlich förderndes Merkmal angesehen, daß vom Lager der Welle d-er Hochdruckturbine ein Entlüftungskanal zur Außenatmos-phäre- fuhrt, so daß der Druck am Lager auf Atmosphärendruck bleibt.Finally, it is achieved as one of the achievements aimed at according to the invention Additional promotional feature viewed that from the bearing of the shaft d-he high pressure turbine a ventilation duct to the outside atmosphere leads so that the pressure at the bearing on Atmospheric pressure remains.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Axialschnitt durch eine Gasturbine mit einem Kühl system gemäß der Erfindann, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Leitschaufeiring der Turbine mit seinen Kühlkanälen, Fig. 3 die Strömungswege eines Kühlluftstromes zum Hauptlager der den Verdichter und die Hochdruckturbine tragenden Welle, Fig; 4 die Anlage eines Entlüftungskanals, um dns in Fig. 3 gezeigte Lager auf Atmospherendruck zu halten, Fig. 5 den Strömungsweg der Kühlluft zur Vorderseite der Hochdruckturbine, Fig. 6 und 7 Teilschnitte, welche Details aus Fig. 1 in größerem Maßstab zeigen, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII in Fig. 7.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail. They show: FIG. 1 an axial section through a gas turbine with a cooling system according to the invention, Fig. 2 is a cross section through the guide vane ring of the turbine with its cooling channels, Fig. 3 the flow paths a flow of cooling air to the main bearing of the compressor and the high pressure turbine supporting shaft, Fig; 4 the construction of a ventilation duct to remove dns To keep bearings shown in Fig. 3 at atmospheric pressure, Fig. 5 shows the flow path the cooling air to the front of the high pressure turbine, FIGS. 6 and 7 partial sections, which Show details from Fig. 1 on a larger scale, Fig. 8 shows a section along line VIII-VIII in Fig. 7.

Die Gasturbine, an der das erfindungsgemäße Kühlsystem zur Anwendung kommen kann, besitzt eine erste Welle 1, die einen Zentrifugalverdichter 2 und den Schaufelring einer Hochdruckturbine 3 trägt. Die Welle 1 ist in einem Hauptlager 4 drehbar gelagert.The gas turbine on which the cooling system according to the invention is used can come, has a first shaft 1, a centrifugal compressor 2 and the Blade ring of a high pressure turbine 3 carries. Shaft 1 is in a main bearing 4 rotatably mounted.

Der ersten ist eine zweite Turbinenstufe nachgeordnet, die aus einer auf einer Welle 6 montierten Niederdruckturbine 5 besteht. Die Welle 6 läuft in einem Hauptlager 7.The first is followed by a second turbine stage, which consists of a There is a low-pressure turbine 5 mounted on a shaft 6. The wave 6 runs in a main warehouse 7.

Der Verdichter 2 saugt durch Einlässe 8 Luft an, verdichtet sie und drückt sie in einen ringförmigen Druckraum 9. Von dort gelangt die Luft in zwei gezeigte Brennkammern und dann in Form von verbranntem Gas in einen ringförmigen Raum 10. Der Strömungsweg des Gases verläuft durch Einlaßdüsen 38, über die Schaufeln der Hochdruckturbine 3, einen feststehenden Leitschaufelring 11 und die Schaufeln der Niederdruckturbine 5 zum Auslaß 12.The compressor 2 sucks in air through inlets 8, compresses it and presses them into an annular pressure chamber 9. From there the air passes into two Combustion chambers shown and then in the form of burned gas into an annular Room 10. The gas flow path is through inlet nozzles 38, over the blades the high pressure turbine 3, a stationary guide vane ring 11 and the blades the low-pressure turbine 5 to the outlet 12.

Erfindungsgemäß sollen die am stärksten temperaturbeanspruchten Teile der Gasturbine gekühlt werden, so daß ein hoher thermischer Wirkungsgrad erreichbar ist. Diese gefährdeten Teile sind die Lager 1 und 7, die Rotoren der Turbine-n 3 und 5 sowie der Leitschaufelring. Das erfindungsgemäße Kühlsystem gestattet die Einhaltung der in Fig. 1 eingetragenen Temperaturen, beispielsweise einer Temperatur von ungefähr 4000 C an der Rückseite der Hochdruckturbine 3, während die Temperatur der Luft im Druckraum 9 1850 C nicht übersteigt.According to the invention, the parts that are subjected to the greatest temperature the gas turbine are cooled, so that a high thermal efficiency can be achieved is. These endangered parts are bearings 1 and 7, the rotors of turbine-n 3 and 5 as well as the guide vane ring. The cooling system according to the invention allows Compliance with the temperatures entered in FIG. 1, for example a temperature of about 4000 C at the rear of the high pressure turbine 3, while the temperature the air in the pressure chamber 9 does not exceed 1850 C.

Die Kiihlung und die Temperatursteuerung werden mittels dreier Haupt-Kühlluftströme erreicht. Diese sind: Erster Hauptkühlluftstrom (Fig. 1, 3, 4 und 5) Ein bestimmter Betrag der vom Verdichter 2 geförderten Luft gelangt als Leckage in zwei Zwischenkammern 13 und 14. Diese Leckage findet in Richtung des Pfeiles 15 statt. Sie bewirkt die Kühlung des zentralen Teils der gesamten Turbine und insbesondere des Lagers 4 (Fig. 3). Die Kühlluft strömt dabei durch einen Spalt 16 zwischen der Welle 1 und dem feststehenden Gehäuseteil und dann durch eine Labyrinthdichtung 17 am vorderen Ende der Welle 1. Der verhältnismäßig geringe Luftstrom, der die Labyrinthdichtung 17 passiert, teilt sich auf in einen Strom, der durch einen Spalt 10ndeine weitere Labyrinthdichtung 19 auf geringerem Durchmesser zum vorderen Hauptlager 4'.führt, während ein anderer Teilstrom durch einen Kanal 20 (Fig. 5) und eine Labyrinthdichtung 21 zur Vorderseite der Hochdruckturbine 3 Gelangt.The cooling and the temperature control are carried out by means of three main cooling air flows achieved. These are: First main cooling air flow (Fig. 1, 3, 4 and 5) A specific one The amount of air conveyed by the compressor 2 leaks into two intermediate chambers 13 and 14. This leakage takes place in the direction of arrow 15. She does that Cooling of the central part of the entire turbine and in particular of the bearing 4 (Fig. 3). The cooling air flows through a gap 16 between the shaft 1 and the fixed housing part and then through a labyrinth seal 17 at the front end of the shaft 1. The relatively small air flow that the labyrinth seal 17 happens, splits into a stream that passes through a gap and one more Labyrinth seal 19 on a smaller diameter leads to the front main bearing 4 ', while another Partial flow through a channel 20 (Fig. 5) and a labyrinth seal 21 to the front of the high pressure turbine 3 reaches.

Der erstere der zuletzt genannten Teilströme fließt hinter der Labyrinthdichtiing 19 zunächst in die Zwischenkammer 13, dann durch eine weitere Laby rinthdichtung 22 an der Welle 1, um schließlich den Weg in eine zentrale Ringkammer 24 am Haupt lager der Welle 1 zu finden. Auf die geeniiberlieende Seite des Lagers, in eine Ringkammer 34, gelangt Kühlluft von dem durch den Kanal 20 fließenden Teilstrom durch die Labyrinthdichtung 21, entsprechend Pfeil 25 (Fig. 4) durch die Zwischenkammer 14 und durch eine Labyrinthdichtung 23 an der Welle 1. Die Zwischenkammern 13 und 14 sind durch einen Kanal 26 miteinander verbunden, von wo ein Überleitungskanal 27 zum hinteren Teil der Gasturbine führt (Fig. 1, Pfeil 28). Die hierdurch geleitete Kühlluft tritt durch eine Leitung 29 in den Zwischenraum eines Doppelmantels des Auslaßstutzens der Turbine ein (s. Pfeil 30) und bildet auf diese Weise eine isolierende Zwischenschicht, die einen Teil des Stators kühlt. Ein anderer Teil der über die Leitungen 27 und 29 geleiteten Kühlluft wird über einen Kanal 31 (Fig. 7) gegen die Rückseite der Niederdruckturbine 5 zu deren Kühlung gerichtet (s. Pfeil 32). Diese Kühlluft wird in den Turbinenauslaß abgeführt, wo sie sich mit dem ausströmenden Gas vermischt (Pfeil 33). Noch einen anderen Weg nimmt ein Teil der in den Doppelmantel des Auslaßstutzens geleiteten Luft (Pfeil 30), indem sie durch Öffnungen 75 im Mantel unmittelbar in den Auslaß strömt. Der Rest di ess Kühlluftstromes vom vorderen zum hinteren Turbinenteil karn schließlich durch in gleichmäßigem Abstand angeordnete Löcher 76 aus dem Doppelmantel in den Gasauslaß 19 entweichen.The first of the last-mentioned partial flows flows behind the labyrinth seal 19 first in the intermediate chamber 13, then through another labyrinth seal 22 on the shaft 1 to finally find the way into a central annular chamber 24 on the main to find shaft 1 bearings. On the other side of the camp, in one Annular chamber 34, cooling air arrives from the partial flow flowing through the channel 20 through the labyrinth seal 21, according to arrow 25 (Fig. 4) through the intermediate chamber 14 and through a labyrinth seal 23 on the shaft 1. The intermediate chambers 13 and 14 are interconnected by a channel 26, from where a transfer channel 27 leads to the rear part of the gas turbine (Fig. 1, arrow 28). The one guided by this Cooling air passes through a line 29 into the space between a double jacket of the Outlet of the turbine (see arrow 30) and thus forms an insulating Intermediate layer that cools part of the stator. Another part of the about that Lines 27 and 29 conducted cooling air is countered via a channel 31 (Fig. 7) the rear of the low-pressure turbine 5 is directed towards its cooling (see arrow 32). This cooling air is discharged into the turbine outlet, where it merges with the outflow Mixed gas (arrow 33). A part of the double jacket takes still another route of the outlet port (arrow 30) by passing it through openings 75 in the jacket flows directly into the outlet. The rest this cooling air flow from the front to the rear turbine part finally karn through at an even distance arranged holes 76 escape from the double jacket into the gas outlet 19.

Es ist bereits erläutert worden, daß ein Teil der in die Zwischenkammern 13 und 14 (Fig. 3) geleiteten Kühlluft den Weg zu den zentralen Kammern ?4 und B4-des Hauptlagers 4 nimmt. Um zu verhindern, daß der T)rllck im Lager ansteigt, ist ein Entlüftungskanal 3,6 vorgesehen, der Anschluß hat an die zentralen Kammern 24 und 34 (s. Pfeil 35 und 37) und über eine Entlüftungsleitung 37 zur Außenseite der Turbine führt.It has already been explained that part of the in the intermediate chambers 13 and 14 (Fig. 3) conducted cooling air the way to the central chambers? 4 and B4-des Main camp 4 takes. In order to prevent the t) back from increasing in the bearing, a Ventilation channel 3,6 is provided, the connection has to the central chambers 24 and 34 (see arrows 35 and 37) and via a vent line 37 to the outside of the turbine leads.

Auf die-se Weise kann sich am Lager 4 kein höherer als Atmosphärendruck ausbilden.In this way, the bearing 4 cannot have a pressure higher than atmospheric pressure form.

Gemäß Fig. 5 sind konzentrisch um die Welle 1 Kanäle 39 angelegt, die heiße Gase von vor dem Ring der Einlaßdüsen 38 der Turbine gegen die Vorderseite 40 der Hochdruckturbine richten. Die Menge des abgezweigten heißen Gases wird durch nicht gezeigte, auf ewrünschten Durchlaß eingestellte Düsen bestimmt. Es ist bereits erwähnt worden, daß verhältnismäßig kuhle Luft, die als Leckage hinter dem Verdichter anfällt, über den Kanal 20 zur Labyrinthdichtung 21 (Pfeil 41) gelaugt. Nur ein Teil dieses Kühlluftstromes fließt in die Zwischenkammer 14 (Pfeil 42), ein anderer Teil fließt zum entgegengesetzten Ende der Labvrinthdichtung 21 hin und trifft dann auf die Yorderseite der Hochdruckturbine (Pfeil 43). Gerade in diesen letzten Bereich bringen die Kanäle 39 Heißgas. Durch geeignete Bemessung der Mengen der sich an der Vorderseite der Hochdruckturbine mischenden heißen und kühlen Gase wird die richtige Temperatur des Gases,'weiches auf die Vorderseite der Hochdruckturbine trifft, eingestellt. Dieses Gas beaufschlagt danach die Schaufelblätter 44 der Hochdruckturbine 3 (Pfeil &5 in Fig. 6). Weiterhin kann es vorteilhaft sein, heiße Gase auch direkt gegen die Vorderseite der Hochdruckturbine zu richten. Zu diesem Zweck wären dann von den Kanälen 39 abzweigende Kanäle 80 anzulegen.According to FIG. 5, channels 39 are arranged concentrically around the shaft 1, the hot gases from in front of the ring of inlet nozzles 38 of the turbine towards the front 40 straighten the high pressure turbine. The amount of hot gas diverted is through nozzles set to the desired passage, not shown, are determined. It is already has been mentioned that relatively cool air, which as a leak behind the compressor accrues, leached via the channel 20 to the labyrinth seal 21 (arrow 41). Just one Part of this cooling air flow flows into the intermediate chamber 14 (arrow 42), another Part flows to the opposite end of the labyrinth seal 21 and then hits on the front side of the high pressure turbine (arrow 43). Especially in this last area the channels 39 bring hot gas. By appropriately measuring the quantities of the the front of the high pressure turbine mixing hot and cool Gases will be the correct temperature of the gas, 'soft on the front of the high pressure turbine meets, set. This gas then acts on the blades 44 of the high-pressure turbine 3 (arrow & 5 in Fig. 6). Furthermore, it can be advantageous to use hot gases as well aimed directly at the front of the high pressure turbine. To that end would be then to create channels 80 branching off from the channels 39.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, aus dem Hochdruckkreislauf abfließende Luft, die sich durch Berührung mit der Einlaßöffnung und den Einlaßdüsen 38 aufgeheizt hat, mittels Kanälen 77 (Fig. 5) mit der Leckage des Verdichters zu mischen.Finally, it can be expedient to drain from the high-pressure circuit Air heated by contact with the inlet port and inlet nozzles 38 has to mix with the leakage of the compressor by means of channels 77 (Fig. 5).

Zweiter Hauptkühlluftstrom Ein sehr schwacher Strom frischer Luft wird aus dem Druckraum 9 iiber vier Leitungen 46, 47 in den Zwischenraum 48 (Fig. 2) des Beitschaufelringes 11 geleitet. Verbindungskanäle 49, die gemäß Fig. 2 und 6 angelegt sind, führen weiter zu einer inneren Ringkammer 50. Die Verbindungskanäle 49 erstrecken sich in tangentialer Richtung, damit eine unterschiedliche Wärmeausdehnung der Teile möglich ist.Second main stream of cooling air A very weak stream of fresh air is from the pressure chamber 9 via four lines 46, 47 into the intermediate space 48 (Fig. 2) of the Beitschaufelringes 11 passed. Connection channels 49, which are shown in FIG. 2 and 6 are applied, lead further to an inner annular chamber 50. The connecting channels 49 extend in the tangential direction, so that a different thermal expansion the parts is possible.

Die radial innere Wandung 51 der Ringkammer 50 ist einstückig ausgebildet mit einer mptallischen, isolierten, scheibenförmigen Zwischenwand 52, welche die beiden Turbinenstufen trennt. Die Ringkammer 50 steht über zwei Gruppen Löcher 53 und 54 mit dem freien Raum 55 zwischen der Hochdruckturbine 3 und der Vorderseite der Trennwand 52 bzw. dem freien Raum 56 zwischen der Niederdruckturbine 5 und der Rückseite der Trennwand 52 in Verbindung (Fig. 6).The radially inner wall 51 of the annular chamber 50 is formed in one piece with a mptallischen, insulated, disk-shaped partition wall 52, which the separates both turbine stages. The annular chamber 50 stands over two groups of holes 53 and 54 with the free space 55 between the high pressure turbine 3 and the Front side of the partition wall 52 or the free space 56 between the low-pressure turbine 5 and the back of the partition wall 52 in connection (Fig. 6).

Die Kühlluft, die von den Leitungen 46 in Strömungsrichtung vor der Hochdruckturbine aufgenommen wird, passiert den leitschaufelring 11 wie beschrieben und wird dabei aufgeheizt, da die Turbinen 3 und 5 heiß laufe. Die aufgewärmte Luft gelangt teilweise durch die Löcher 53 in den freien Raum 55, wo sie zur Kühlung der Rückseite der Hochdruckturbine 3 herangezogen wird, wonach die Luft zwischen dieser Turbine und dem Leitschaufelring entweicht (Pfeil 57) um sich mit dem Hauptgasstrom zwjschen den Leitschaufeln zu vereinigen (Pfeil 58). The cooling air that flows from the lines 46 in front of the High-pressure turbine is received, the guide vane ring 11 passes as described and is heated up because turbines 3 and 5 run hot. The warmed air partially passes through the holes 53 into the free space 55, where it is used for cooling the back of the high pressure turbine 3 is used, after which the air between this turbine and the guide vane ring escapes (arrow 57) around itself with the main gas flow to unite between the guide vanes (arrow 58).

Der durch die Löcher 54 in den freien Raum 56 geleitete Kühlluftstrom entweicht von dort -durch den Spalt zwischen der Ringkammer 50 und der Vorderseite der Niederdruckturbine 5 (Pfeil 59). Er vermischt sich mit dem Hauptgasstrom vor der Beaufschlagung der Schaufeln der Niederdruckturbine 5 (Pfeil 60) Es ist demnach ersichtlich, daß der gesamte durch die Leitung 46 stromaufwärts der Hochdruckturbine 3 aufgenommene Kühlluftstrom die Niederdruckturbine 5 durchläuft Dritter Hauptkühlluftstrom Wie bereits erwähnt, erden die Auslaßleitungen 61 der Turbine (Fig. 1) durch einen Kühlluftstrom gekühlt, der in dem den isolierenden inneren Auslaß stutzen 62 umgebenden Hohlraum 30 zirkuliert. Dieser Hohlraum wird nach außen begrenzt durch eine diinne metallische Wand 63, suf deren Außenseite der das Lager tragende Gahäuseblock 64 eine weitere ringförmige Kammer 65 bildet. Diese Kammer 65 steht mit der kußenatmosphäre iiber große Öffnungen 66 in Verbindung, welche eine ausreichende Zufuhr frischer Luft zulassen. Nach innen zu kommunziert die Kammer 65 mit einem ringförmigen Hohlraum 67 (Fig. 7) welche sich am hinteren Hauptlager, hinter der Niederdruckturbine 5 befindet. Der Hohlraum 67 wiederum kommuniziert über Perforationen 68 mit beiden Seiten einer Membran 69. Die radial innere Kante dieser ringförmigen Membran 69 erstreckt sich bis fast auf die Spitzen eines Gewindeganges 70 auf der Welle 6 der Niederdruckturbine 5. Die Drehrichtung der Welle 6 und-die Steigungsrichtung des Gewindeganges 70 sind so gepaart, daß eine Pumpwirkung entsteht, welche die Tendenz hat, Luft von dem Hohlraum 67 her anzùsaugen und sie in Richtung des Pfeiles 71 zum Lager 7 bin, trelches dadurch gekühlt wird, zu fördern. The cooling air flow directed through the holes 54 into the free space 56 escapes from there through the gap between the annular chamber 50 and the front the low-pressure turbine 5 (arrow 59). It pre-mixes with the main gas flow the application of the blades of the low-pressure turbine 5 (arrow 60) It is accordingly It can be seen that all of the through line 46 upstream of the high pressure turbine 3 absorbed cooling air flow the low pressure turbine 5 passes through third main cooling air flow As already mentioned, the turbine outlet lines 61 (Fig. 1) are grounded by a Cooling air flow cooled, the one in which the insulating inner outlet nozzle 62 surrounding cavity 30 circulates. This cavity is limited to the outside through a thin metal wall 63, on the outside of which is that of the bearing Gahäuseblock 64 forms a further annular chamber 65. This chamber 65 stands with the kissing atmosphere via large openings 66, which have a sufficient Allow fresh air to be supplied. Inwardly, the chamber 65 communicates with you annular cavity 67 (Fig. 7) which is located on the rear main bearing, behind the Low pressure turbine 5 is located. The cavity 67 in turn communicates via perforations 68 with both sides of a diaphragm 69. The radially inner edge of this annular Membrane 69 extends almost to the tips of a thread 70 on the Shaft 6 of the low-pressure turbine 5. The direction of rotation of shaft 6 and the direction of incline of the thread 70 are paired so that a pumping effect occurs, which the Has a tendency to suck in air from the cavity 67 and move it in the direction of the arrow 71 to the warehouse 7 am, trelches is cooled thereby to promote.

Durch diese Maßnahme wird auch verhindert, daß Öl oder Öldunst in die Turbine eindringt.This measure also prevents oil or oil vapor from entering the turbine penetrates.

Nur ein Teil der in den Hohlraum 67 strömenden Luft nimmt den zuletzt beschriebenen Weg. Ein anderer Teil wird zur Vorderseite der Membran 69 geleitet, tritt dann in Folge der 5aug- und Pumpfarirkung von im Querschnitt halbkreisförmigen Nuten 78, die sich in einer Stirnfläche eines Absatzes der Welle 6 radial erstrecken, gemäß dem in Fig. 7 eingetragenen Pfeil 72 unter einer Dichtlippe hindurch, gelangt zu einer Labyrinthdichtung 73 und erreicht schließlich die Rückseite der Niederdruckturbine, wo sich dieser Kühlluftstrom mit der in Pfeilrichtung 32 aus dem Kanal 31 austretenden Kühlluft mischt. Es ist also die Drehung der Welle 6 mit dem Gewindegang 70 ursächlich für das Einsaugen frischer Luft in die Kammer 65.Only part of the air flowing into the cavity 67 takes the last described way. Another part is directed to the front of the membrane 69, then occurs as a result of the suction and pumping action of semicircular in cross-section Grooves 78 which extend radially in an end face of a shoulder of the shaft 6, according to that entered in FIG Arrow 72 under a sealing lip through, reaches a labyrinth seal 73 and finally reaches the rear the low-pressure turbine, where this cooling air flow with the direction indicated by arrow 32 from the channel 31 exiting cooling air mixes. So it is the rotation of the shaft 6 with the thread 70 is responsible for the drawing in of fresh air into the chamber 65.

Ansprüche / Expectations /

Claims

Claims cooling system for a gas turbine, consisting of a housing, a compressor, a two-stage turbine with separate shafts for high and Low pressure part, a guide vane ring between the latter and one on the pressure side of the compressor connected pressure chamber, g e k e n n n z e i c h -n e t by three Main cooling air flows (15, 35, 37, 45, 28, 32 or 46, 48, 60 or 66, 71, 72) the heat-endangered parts (3, 4, 11, 5, 7, 62), the first and the second are derived from the pressure chamber (9), the third is sucked in from the outside atmosphere is.

2. Cooling system according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the first main cooling air flow via flow paths (15, 17, 19, 13, 22, 24 and 16, 17, RO, 21, 14, 23, 34) to the bearing (4) of the shaft (1) of the high pressure turbine (3) and on the front side (40), the second main cooling air flow via channels (4 ?, 48, 49, 50) through the guide vane ring (11) to the rear of the high pressure turbine (3) and to the front of the low pressure turbine (5) and the third main cooling air flow Via flow paths (65, 67, 68, 70, 72, 73) to the outlet nozzle (61) of the turbine and leads to the bearing (7) of the shaft (6) of the low-pressure turbine (5).

3. Cooling system according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g e k e n n notices that from the bearing (4) of the shaft (1) of the high-pressure turbine (3) a Ventilation channel (36, 37) leads to the outside atmosphere, so that the pressure at the bearing (4) remains at atmospheric pressure.

4. Cooling system according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e it is not indicated that the flow paths of the first and third main cooling air streams Labyrinth seals (17, 19, 21, 22, 23, 73) and gaps (16, 18, 13, 14) between enclose the turbine shafts (1, 6) and the housing.

5. Cooling system according to one or more of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that at least part of the first main cooling air flow -after the cooling of parts of the high-pressure turbine (3) via the low-pressure turbine (5) is directed.

6. Cooling system according to Claim 2, d a d u r c h * g eke n n z e i c h n e t that a duct (39) from the combustion chamber (10) to the gas turbine The front of the high-pressure turbine (3) leads so that the cooling air flow (43) mixes with a stream of hot air.

7 .. cooling system according to one or more of the preceding claims, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that part of the first main cooling air flow via channels (27, 30) to the outlet connection (61) and to the rear of the low-pressure turbine (5) leads.

80 Cooling system according to one or more of the preceding claims d a d u r c h g e -ke n n z; e i c h n e t that part of the third main cooling air flow through thread feed (70) to bearing (7) of the shaft (6) the low-pressure turbine (5) is pumped.

9. Cooling system according to one or more of the preceding claims, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t that part of the third main cooling air flow by grooves (78) in the while (6) of the low-pressure turbine (5) in the manner of a radial fan is pumped to the rear of the low pressure turbine (5).