DE19544011B4

DE19544011B4 - flow machine

Info

Publication number: DE19544011B4
Application number: DE1995144011
Authority: DE
Inventors: Andreas Gebhardt
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: DE19544011A1

Abstract

Strömungsmaschine, hauptsächlich bestehend aus
a) einem Verdichter (1) und einer Turbine (2), mit einer gemeinsamen Rotorwelle (4) und einem gemeinsamen Aussengehäuse (7),
b) jeweils mehreren Reihen auf der Rotorwelle (4) angeordneter Verdichter- (5) und Turbinenlaufschaufeln (6),
c) im Aussengehäuse (7) angeordneten Schaufelträgern (14), an welchen eine entsprechende Anzahl von Verdichter- (17) bzw. Turbinenleitschaufeln (18) mittels Schaufelfüssen (16) befestigt ist,
d) jeweils einer Innenschale (20) des Verdichters (1) und der Turbine (2), welche gemeinsam mit der Oberfläche der Rotorwelle (4) einen Strömungsweg (21) für das Arbeitsmedium bildet und diesen nach aussen abschliesst,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) das Aussengehäuse (7) aus zumindest zwei vertikal zur Strömungsrichtung (8) des Arbeitsmediums angeordneten Lagerkreuzen (9) sowie mindestens zwei rechtwinklig dazu ausgerichteten, die Lagerkreuze (9) miteinander verbindenden Längsträgern (10) besteht,
f) die Schaufelträger (14) als ringförmige Tragscheiben ausgebildet, im Raum zwischen den Längsträgern (10) und den Lagerkreuzen (9) angeordnet,...Fluid machine, mainly consisting of
a) a compressor (1) and a turbine (2), with a common rotor shaft (4) and a common outer housing (7),
b) several rows of compressor (5) and turbine blades (6) arranged on the rotor shaft (4),
c) blade carriers (14) arranged in the outer housing (7), to which a corresponding number of compressor blades (17) or turbine guide blades (18) are fastened by means of blade feet (16),
d) an inner shell (20) of the compressor (1) and the turbine (2), which together with the surface of the rotor shaft (4) forms a flow path (21) for the working medium and closes it off to the outside,
characterized in that
e) the outer housing (7) consists of at least two bearing crosses (9) arranged vertically to the flow direction (8) of the working medium as well as at least two longitudinal beams (10) aligned with one another and connecting the bearing crosses (9) to one another,
f) the blade carriers (14) are designed as ring-shaped support disks, arranged in the space between the side members (10) and the bearing crosses (9), ...

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a turbomachine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of technology

Die Temperatur des Arbeitsmediums einer solchen Strömungsmaschine kann sich in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebszustand relativ schnell ändern. Insbesondere beim Anfahren, Abstellen und bei Laständerungen werden die vom Arbeitsmedium durchströmten Bauteile stark erhitzt bzw. abgekühlt, während die anderen Bauteile eine wesentlich langsamere Temperaturänderung erfahren.The temperature of the working medium such a turbomachine can become dependent change from the current operating status relatively quickly. Especially when starting off, Parking and changes in load the components through which the working medium flows are strongly heated or cooled while the other components a much slower temperature change Experienced.

Bekannt sind Gasturbinenanlagen mit einer der Führung des Arbeitsmediums dienenden Innenschale und mit einem Aussengehäuse zur Abstützung und Zentrierung der Innenschale. Solche Gehäuse besitzen eine relativ geringe Masse. Sie werden daher relativ schnell aufgeheizt und können schnell wieder abkühlen. Demgegenüber dauert sowohl das Aufheizen als auch das Abkühlen der Rotoren von Verdichter und Gasturbine, aufgrund ihrer grossen Masse, wesentlich länger. Wegen der daraus resultierenden, unterschiedlichen Wärmedehnung der genannten Bauteile muss das Schaufelspiel so gross sein, das bei allen Betriebsbedingungen ein Streifen der Laufschaufeln an der Innenschale bzw. der Leitschaufeln an der Rotorwelle vermieden wird. Das grösste Spiel wird bei einem sogenannten Warmstart benötigt. Um dieses Schaufelspiel zu gewährleisten, muss bei Vollast ein grösseres als das an sich erforderliche Spiel in Kauf genommen werden. Dadurch wird jedoch der thermische Wirkungsgrad der Gasturbinenanlage herabsetzt.Gas turbine plants are known with one of the leaders of the working medium serving inner shell and with an outer housing for support and centering the inner shell. Such housings are relatively small Dimensions. They are therefore heated up relatively quickly and can do so quickly cool down again. In contrast, takes both the heating and cooling of the rotors of the compressor and gas turbine, due to their large mass, much longer. Because of the resulting different thermal expansion of the components mentioned the shovel clearance must be so great that it works under all operating conditions a strip of the blades on the inner shell or the guide blades on the rotor shaft is avoided. The biggest game is a so-called warm start needed. To ensure this shovel game, must be a larger one at full load as the game required as such. Thereby however, the thermal efficiency of the gas turbine plant is reduced.

Bei den bekannten, mit einem Aussengehäuse ausgestatteten Gasturbinenanlagen übernimmt dieses sowohl die Tragfunktion für die Innenschale, als auch die durch das Arbeitsmedium entstehende Druckbelastung. Aufgrund dieser Doppelfunktion kann das Aussengehäuse nicht optimal an eine der beiden Aufgaben angepasst werden, weil dabei Abstriche bei der anderen Funktion nötig wären.In the known, equipped with an outer housing Gas turbine systems do this both the supporting function for the inner shell, as well as the pressure load created by the working medium. Due to this double function, the outer housing cannot can be optimally adapted to one of the two tasks, because doing so Compromises with the other function would be necessary.

Bei jedem Schaufelwechsel muss die Gasturbinenanlage in der Mittelebene geöffnet werden, was sehr arbeitsaufwendig ist. Zudem kann mit dem Austausch der Schaufeln erst dann begonnen werden, wenn die Anlage ausreichend abgekühlt ist. Daraus resultieren lange Stillstandzeiten, verbunden mit einem entsprechenden Leistungsausfall der Gasturbinenanlage.With every bucket change the Gas turbine plant to be opened in the middle plane, which is very labor intensive is. In addition, the replacement of the blades can only then begin when the system has cooled down sufficiently. Result from it long downtimes combined with a corresponding loss of performance the gas turbine plant.

Um die Gasturbinenanlage einfacher und schneller montieren bzw. demontieren zu können, wird das Aussengehäuse mehrteilig ausgebildet. Die verschiedenen Gehäuseteile sind bei diesen Lösungen sowohl in axialer Richtung als auch in der Trennebene durch Flansche miteinander verbunden. Eine solche Konstruktion ist jedoch aufwendig und damit teuer.To make the gas turbine plant easier and to be able to assemble and disassemble more quickly, the outer housing becomes multi-part educated. The different housing parts are both with these solutions in the axial direction as well as in the parting plane by flanges with each other connected. However, such a construction is complex and therefore expensive.

Die DE 3638579 A1 betrifft ein Hochleistungswellentriebwerk mit einem inneren Kranz 3 und einem äusseren Kranz 4, zwischen denen Stege 5 als Abstandhalter angeordnet sind. Aus der DE 4412314 A1 ist eine thermische Turbomaschine bekannt, welche ein Abgasgehäuse besitzt, dessen Begrenzungswände aus einem nabenseitigen ringförmigen Innenteil 5 und einem ringförmigen Aussenteil 6 bestehen, welche einen Diffusor 7 begrenzen und welche über mehrere gleichmässig über den Umfang verteilte Strömungsrippen 8 miteinander verbunden sind. Die DE 1028583 beschreibt eine Dampf- oder Gasturbine, bei welcher das oder die Turbinengehäuse mittels Pratzen auf einer Grundplatte aufliegen. Zudem werden die benachbarten Wellenlager von Lagerbalken getragen, die ebenfalls mittels Pratzen in der waagerechten Achsebene auf der Grundplatte aufliegen.The DE 3638579 A1 relates to a high-performance shaft engine with an inner ring 3 and an outer wreath 4 , between which webs 5 are arranged as spacers. From the DE 4412314 A1 a thermal turbomachine is known which has an exhaust gas housing, the boundary walls of which are made of a hub-shaped annular inner part 5 and an annular outer part 6 exist which is a diffuser 7 limit and which over several evenly distributed flow fins 8th are interconnected. The DE 1028583 describes a steam or gas turbine in which the turbine casing or casings rest on a base plate by means of claws. In addition, the adjacent shaft bearings are supported by bearing beams, which also rest on the base plate by means of claws in the horizontal axis plane.

Die Erfindung versucht, alle diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungsmaschine zu schaffen, die trotz verringerter Herstellungskosten einen erhöhten thermischen Wirkungsgrad besitzt und mit der die Stillstandzeiten beim Schaufelwechsel verkürzt werden können.The invention tries all of these To avoid disadvantages. It is based on the task of a turbomachine to create an increased thermal efficiency despite reduced manufacturing costs and with which the downtimes when changing the bucket are reduced can.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das Aussengehäuse aus zumindest zwei vertikal zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums angeordneten Lagerkreuzen besteht, welche über mindestens zwei rechtwinklig dazu ausgerichtete Längs träger miteinander verbunden sind. Im Raum zwischen den Lagerkreuzen und den Längsträgern sind die als ringförmige Tragscheiben ausgebildeten Schaufelträger angeordnet. Die Verbindung von Längsträgern und Tragscheiben ist kraft- oder formschlüssig, wobei letztere rechtwinklig zur Achse der Rotorwelle ausgerichtet sind. Zwischen den Schaufelfüssen benachbarter Leitschaufelreihen sind jeweils mehrere Wärmestausegmente und, zumindest im stromabwärtigen Bereich des Verdichters sowie auf der Turbinenseite, jeweils ein Druckring lösbar angeordnet. Im Inneren oder seitlich der Lagerkreuze, der Längsträger und der Tragscheiben sind, ebenfalls zumindest im stromabwärtigen Bereich des Verdichters sowie auf der Turbinenseite, mit dem Verdichter oder einer externen Kühlquelle verbundene Kühlkanäle angeordnet.According to the invention, this is achieved by that according to a device the preamble of claim 1, the outer housing from at least two vertical to the direction of flow of the working medium arranged bearing crosses, which over at least two longitudinally aligned at right angles to it carriers are interconnected. in the Space between the bearing crosses and the side members are the ring-shaped support disks blade carrier arranged. The connection of side members and Carrier disks are non-positive or positive, the latter at right angles to Axis of the rotor shaft are aligned. Adjacent between the blade feet Vane rows are each several heat accumulation segments and, at least in the downstream Area of the compressor and on the turbine side, each with a pressure ring solvable arranged. Inside or to the side of the crosses, the side members and of the support disks are also at least in the downstream area of the compressor as well as on the turbine side, with the compressor or an external cooling source Cooling channels arranged.

Aufgrund dieser Anordnung entsteht ein käfigartiges Aussengehäuse. Die Innenschale wird von den Schaufelfüssen und den diese verbindenden, lösbaren Wärmestausegmenten gebildet. Beim Schaufelwechsel in der Anlage ist ein leichter Zugriff auf die Schaufelbefestigung möglich. Die Schaufeln können durch das Aussengehäuse hindurch demontiert bzw. montiert werden. Deshalb erübrigen sich Trennebenen zur Öffnung und Flansche zur Verbindung einzelner Teile des Aussengehäuses. Der Schaufelwechsel kann daher mit einem relativ geringen Arbeitsaufwand und schneller als bisher vollzogen werden. Zudem ist die Masse der vorhandenen Gehäuseteile geringer, so dass die Gasturbinenanlage schneller abkühlt und der Austausch von Schaufeln zeitiger erfolgen kann. Aufgrund der einfachen, käfigartigen Konstruktion des Aussengehäuses sinken auch dessen Herstellungskosten gegenüber einem Gehäuse mit Trennebene und Verbindungsflanschen.This arrangement creates a cage-like outer housing. The inner shell is formed by the blade roots and the releasable heat accumulation segments connecting them. When changing blades in the system, easy access to the blade attachment is possible. The blades can be disassembled or assembled through the outer housing. Therefore there is no need Separation levels for opening and flanges for connecting individual parts of the outer casing. The bucket change can therefore be carried out with relatively little effort and faster than before. In addition, the mass of the existing housing parts is lower, so that the gas turbine system cools down faster and the blades can be replaced more quickly. Due to the simple, cage-like construction of the outer housing, its manufacturing costs also decrease compared to a housing with a parting plane and connecting flanges.

Die Tragfunktion für die Leitschaufeln wird bei der erfindungsgemässen Lösung vom Aussengehäuse, d.h. von der Käfigkonstruktion realisiert. Demgegenüber wird die Druckbelastung des Arbeitsmediums von der Scheibenkonstruktion übernommen, welche aus den Tragscheiben und dem Druckring besteht. Sowohl die Käfig- als auch die Scheibenkonstruktion sind ihrer jeweilige Aufgabe entsprechend ausgebildet und daher optimal an diese angepasst.The supporting function for the guide vanes is in the inventive solution from the outer casing, i.e. from the cage construction realized. In contrast, the pressure load of the working medium is taken over by the disc construction, which consists of the support washers and the pressure ring. Both the cage and the pane construction is also designed according to its respective task and therefore optimally adapted to them.

Aufgrund der Kühlung der Lagerkreuze, der Längsträger und der Tragscheiben bleibt deren Temperatur konstant. Bei jeder negativen Abweichung von der Vollast-Betriebstemperatur ziehen sich nun die Laufschaufeln in Richtung der Rotorachse und die Leitschaufeln in Richtung der Längsträger zurück, wobei die Schaufelfüsse der Leitschaufeln wegen der Kühlung des Aussengehäuses und der Tragscheiben auf einem konstanten Radius bleiben. Das Schaufelspiel kann daher nur grösser werden. Ein Streifen der Schaufeln ist ausgeschlossen, so dass der Abstand der Leitschaufeln von der Rotorwelle bzw. der Abstand der Laufschaufeln von den Wärmestausegmenten bei Vollast minimal ausgebildet werden kann. Damit wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreicht.Due to the cooling of the bearing crosses, the side members and the temperature of the support disks remains constant. Any negative Deviation from the full-load operating temperature now pull out Blades in the direction of the rotor axis and the guide blades in Direction of the side members back, whereby the shovel feet the vanes because of the cooling of the outer housing and the support disks remain at a constant radius. The shovel game can therefore only be larger become. A strip of the blades is excluded, so that the Distance of the guide vanes from the rotor shaft or the distance of the Blades from the heat accumulation segments can be minimally trained at full load. It will be an improvement efficiency achieved.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung sind die Lagerkreuze, die Längsträger sowie die Tragscheiben im Bereich der Turbine und zumindest im stromabwärtigen Bereich des Verdichters mit einer Wärmeschutzschicht ummantelt, wobei die jeweiligen Verbindungsbereiche ausgenommen sind. Dadurch wird eine gleichmässige Temperatur des Aussengehäuses erreicht und somit dessen ungleichmässige, thermische Verformung verhindert.In an advantageous embodiment the invention are the bearing crosses, the longitudinal beams and the support disks in the area of the turbine and at least in the downstream area of the compressor a heat protection layer encased, with the exception of the respective connection areas are. This will make it more even Outer case temperature reached and thus its uneven, thermal deformation prevented.

Zwischen jedem Druckring und den jeweiligen Wärmestausegmenten ist vorteilhaft ein Ringraum ausgebildet und, zumindest im Bereich der Turbine, mit dem Verdichter oder ebenfalls mit einer externen Kühlquelle verbunden. Dadurch werden die Wärmestausegmente gekühlt. Zudem ist auch auf den Druckringen eine Wärmeschutzschicht angeordnet, welche deren Erwärmung vermindert.Between each pressure ring and the respective heat accumulation segments an annular space is advantageously formed and, at least in the area the turbine, with the compressor or also with an external one cooling source connected. This creates the heat accumulation segments cooled. In addition, a heat protection layer is also arranged on the pressure rings, which is their warming reduced.

Schliesslich sind die Tragscheiben mit Vorteil axial verschiebbar an den Längsträgern befestigt, wodurch der Schaufelwechsel erleichtert wird.After all, the support disks attached axially slidably to the side members, whereby the Bucket replacement is made easier.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einwelligen axialdurchströmten Gasturbine dargestellt.In the drawing, an embodiment of the Invention shown using a single-shaft, axially flow-through gas turbine.

Es zeigen:Show it:

1 einen Teillängsschnitt der Gasturbinenanlage; 1 a partial longitudinal section of the gas turbine plant;

2 einen vergrösserten, perspektivisch dargestellten Ausschnitt des Aussengehäuses, entsprechend 1; 2 an enlarged, perspective section of the outer housing, accordingly 1 ;

3 einen Teilquerschnitt von 2, im Bereich einer Tragscheibe, mit zusätzlicher Darstellung einer Leitschaufelreihe der Gasturbine bzw. des Verdichterss 3 a partial cross section of 2 , in the area of a supporting disk, with additional representation of a row of guide vanes of the gas turbine or of the compressor

4 einen vergrösserten Ausschnitt von 1, im Bereich der Gasturbine bzw. des Verdichters; 4 an enlarged section of 1 , in the area of the gas turbine or the compressor;

5 eine Darstellung der Leitschaufeldemontage. 5 a representation of the guide vane disassembly.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums ist mittels Pfeilen dargestellt.It is only essential for understanding the invention Elements shown. The flow direction the working medium is shown by arrows.

Weg zur Ausführung der ErfindungWay to execute the invention

Die Erfindung wird anhand einer als Gasturbinenanlage ausgebildeten Strömungsmaschine beschrieben. Selbstverständlich kann diese Lösung auch bei anderen Strömungsmaschinen, beispielsweise bei Turboladern, Verwendung finden.The invention is based on a Gas turbine system trained fluid machine described. Of course can this solution too with other turbomachines, for example in turbochargers.

Die Gasturbinenanlage besteht aus einem Verdichter 1, einer als Gasturbine ausgebildeten Turbine 2 und einer dazwischen angeordneten Brennkammer 3. Der Verdichter 1 und die Gasturbine 2 sind auf einer gemeinsamen Rotorwelle 4 angeordnet, welche mehreren Reihen von Verdichter- 5 und Turbinenlaufschaufeln 6 trägt (1).The gas turbine plant consists of a compressor 1 , a turbine designed as a gas turbine 2 and a combustion chamber arranged between them 3 , The compressor 1 and the gas turbine 2 are on a common rotor shaft 4 arranged which several rows of compressor 5 and turbine blades 6 wearing ( 1 ).

Die Gasturbinenanlage besitzt ein gemeinsames Aussengehäuse 7, welches aus zwei vertikal zur Strömungsrichtung 8 des Arbeitsmediums angeordneten Lagerkreuzen 9 sowie drei rechtwinklig dazu ausgerichteten, die Lagerkreuze 9 miteinander verbindenden Längsträgern 10 besteht. Jedes Lagerkreuz 9 wird von zwei konzentrischen Ringen 11, 12 gebildet. Zur Verbindung der Ringe 11, 12 sind zwischen ihnen radiale Rippen 13 angeordnet. Die Längsträger 10 sind gleichmässig auf dem Umfang des Aussenringes 12 verteilt und mit diesem verschweisst (2). Eine Schraubverbindung von Längsträger 10 und Aussenring 12 ist ebenfalls möglich.The gas turbine system has a common outer casing 7 , which consists of two vertical to the flow direction 8th of the working medium arranged crosses 9 and three crosses aligned at right angles to it 9 connecting longitudinal members 10 consists. Every camp cross 9 is made of two concentric rings 11 . 12 educated. For connecting the rings 11 . 12 there are radial ribs between them 13 arranged. The side members 10 are even on the circumference of the outer ring 12 distributed and welded to it ( 2 ). A screw connection of side members 10 and outer ring 12 is also possible.

Im Raum zwischen den Lagerkreuzen 9 und den Längsträgern 10 sind mehrere, als ringförmige Tragscheiben ausgebildete Schaufelträger 14, rechtwinklig zur Achse der Rotorwelle 4 angeordnet und formschlüssig mit den Längsträgern 10 verbunden. Dazu weisen die Tragscheiben 14 entsprechende Ausnehmungen 15 auf, die der Form der Längsträger 10 entsprechen ( 3). Die Tragscheiben 14 sind somit axial verschiebbar an den Längsträgern 10 befestigt. Zur Fixierung ihrer Axialposition können die Tragscheiben 14 zusätzlich mit den Längsträgern 10 verschraubt werden (nicht dargestellt). Natürlich ist ebenfalls eine kraftschlüssige Verbindung oder eine Kombination beider Verbindungsarten möglich. An den Tragscheiben 14 ist mittels Schaufelfüssen 16 eine entsprechende Anzahl von Verdichter- 17 bzw. Turbinenleitschaufeln 18 befestigt.In the space between the crosses 9 and the side members 10 are several blade carriers designed as ring-shaped support disks 14 , perpendicular to the axis of the rotor shaft 4 arranged and form-fitting with the side members 10 connected. To do this, the support washers 14 corresponding recesses 15 based on the shape of the side members 10 correspond ( 3 ). The support disks 14 are thus axially displaceable on the side members 10 attached. The support disks can be used to fix their axial position 14 additionally with the side members 10 are screwed (not shown). Of course, a non-positive connection or a combination of both types of connection is also possible. On the support disks 14 is by means of shovel feet 16 a corresponding number of compressor 17 or turbine guide vanes 18 attached.

Im stromabwärtigen Bereich des Verdichters 1 sowie auf der Turbinenseite sind, im Inneren der Lagerkreuze 9, der Längsträger 10 und der Tragscheiben 14, mit dem Verdichter 1 ver bundene Kühlkanäle 19 angeordnet (2, 3, 4). Es ist ebenfalls möglich, die Kühlkanäle 19 seitlich anzuordnen. Die Kühlung kann auch über eine externe Kühlquelle realisiert werden.In the downstream area of the compressor 1 as well as on the turbine side, inside the bearing crosses 9 , the side member 10 and the support washers 14 , with the compressor 1 connected cooling channels 19 arranged ( 2 . 3 . 4 ). It is also possible to use the cooling channels 19 to be arranged laterally. The cooling can also be implemented using an external cooling source.

Sowohl der Verdichter 1 als auch die Gasturbine 2 besitzen jeweils eine Innenschale 20, welche gemeinsam mit der Oberfläche der Rotorwelle 4 einen Strömungsweg 21 für das Arbeitsmedium bildet und diesen nach aussen abschliesst. Dazu sind, in axialer Richtung zwischen den Schaufelfüssen 16 benachbarter Leitschaufelreihen 17 bzw. 18 des Verdichters 1 bzw. der Gasturbine 2, mehrere Wärmestausegmente 22 lösbar angeordnet, welche gemeinsam mit den Schaufelfüssen 16 die Innenschale 20 bilden (4).Both the compressor 1 as well as the gas turbine 2 each have an inner shell 20 which together with the surface of the rotor shaft 4 a flow path 21 forms for the working medium and closes off to the outside. This is done in the axial direction between the blade feet 16 Adjacent rows of vanes 17 respectively. 18 of the compressor 1 or the gas turbine 2 , several heat accumulation segments 22 detachably arranged, which together with the blade feet 16 the inner shell 20 form ( 4 ).

Die Tragscheiben 14 benachbarter Leitschaufelreihen 18 der Gasturbine 2 sind mittels jeweils einem lösbar angeordneten Druckring 23 verbunden. Analoge Druckringe 23 sind im stromabwärtigen Bereich des Verdichters 1, zwischen den Tragscheiben 14 benachbarter Leitschaufelreihen 17 angeordnet ( 1). Zwischen jedem der Druckringe 23 und den entsprechenden Wärmestausegmenten 22 ist ein Ringraum 24 ausgebildet ( 4). Die Ringräume 24 sind mit dem Verdichter 1 verbunden. Sie können natürlich auch von extern mittels eines Kühlmediums gespeist werden. Die Tragscheiben 14 weisen in ihrem inneren Bereich Schwalbenschwanzführungen 25 und die Schaufelfüsse 16 entsprechend ausgeformte Gegenstücke 26 auf, welche der Arretierung der Verdichter- bzw. Turbinenleitschaufeln 17, 18 dienen (5).The support disks 14 Adjacent rows of vanes 18 the gas turbine 2 are each by means of a detachably arranged pressure ring 23 connected. Analog pressure rings 23 are in the downstream area of the compressor 1 , between the washers 14 Adjacent rows of vanes 17 arranged ( 1 ). Between each of the pressure rings 23 and the corresponding heat accumulation segments 22 is an annulus 24 educated ( 4 ). The ring spaces 24 are with the compressor 1 connected. Of course, they can also be supplied externally using a cooling medium. The support disks 14 have dovetail guides in their inner area 25 and the shovel feet 16 correspondingly shaped counterparts 26 on which the locking of the compressor or turbine guide vanes 17 . 18 serve ( 5 ).

Das Aussengehäuse 7 besitzt aufgrund seiner Kühlung stets eine konstante Temperatur. Daher bleiben auch die Schaufelfüsse 16 der Verdichter- bzw. Turbinenleitschaufeln 17, 18 an der Tragscheibe 14 auf einem konstanten Radius. Das minimale Schaufelspiel kann dadurch auf den Vollastpunkt ausgelegt werden. Somit besteht selbst bei einem Warmstart keine Gefahr des Streifens der Leitschaufeln 17, 18 an der Rotorwelle 4 bzw. der Laufschaufeln 5, 6 an den Wärmestausegmenten 22. Deshalb kann das Betriebsspiel sowohl bei der Gasturbine 2 als auch beim Verdichter 1 verringert werden, wodurch der Wirkungsgrad steigt.The outer casing 7 always has a constant temperature due to its cooling. Therefore, the blade feet remain 16 the compressor or turbine guide vanes 17 . 18 on the support disc 14 on a constant radius. The minimal blade clearance can thus be designed for the full load point. Thus, there is no risk of the guide vanes streaking even during a warm start 17 . 18 on the rotor shaft 4 or the blades 5 . 6 on the heat accumulation segments 22 , Therefore, the operating game can both with the gas turbine 2 as well as the compressor 1 be reduced, which increases the efficiency.

Der Schaufelwechsel erfolgt von ausserhalb des käfigartigen Aussengehäuses 7, d.h. durch dieses hindurch. Dazu werden zuerst der Druckring 23 und anschliessend die Wärmestausegmente 22 entfernt, welche in Strömungsrichtung 8 vor der Tragscheibe 14 mit den auszutauschenden Verdichter- bzw. Turbinenleitschaufeln 17, 18 angeordnet sind. Zum Abstützen der Schaufeln wird eine einfache, hier nicht dargestellte Hilfsvorrichtung verwendet. Danach wird die Tragscheibe 14 in ihrer Ausnehmung 15 entgegen der Strömungsrichtung 8 horizontal verschoben (5). Nunmehr sind die Verdichter- bzw. Turbinenleitschaufeln 17, 18 frei zugänglich, so dass deren Demontage erfolgen kann. Dadurch wird schliesslich auch der Platz zum Austauschen von Verdichter- bzw. Turbinenlaufschaufeln 5, 6 geschaffen. Die Montage geschieht in umgekehrter Reihenfolge.The bucket is changed from outside the cage-like outer casing 7 , ie through this. First, the pressure ring 23 and then the heat accumulation segments 22 removed which in the direction of flow 8th in front of the supporting disc 14 with the compressor or turbine guide vanes to be replaced 17 . 18 are arranged. A simple auxiliary device, not shown here, is used to support the blades. After that, the washer 14 in their recess 15 against the flow direction 8th horizontally shifted ( 5 ). Now the compressor or turbine guide vanes 17 . 18 freely accessible so that they can be dismantled. This ultimately also makes the space for replacing compressor or turbine blades 5 . 6 created. The assembly is done in reverse order.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Lagerkreuze 9, die Längsträger 10 und die Tragscheiben 14 zusätzlich mit einer Wärmeschutzschicht 27 aus keramisch/mineralischem Material überzogen (2 bis 4). Auf den Druckringen 23 ist ebenfalls eine solche Wärmeschutzschicht 27 angeordnet ( 4). Natürlich kann auch eine Wärmeschutzmatte verwendet werden. Um die Stabilität der Verbindungen zu gewährleisten sind die jeweiligen Verbindungsbereiche dieser Bauteile ohne Wärmeschutzschicht 27 ausgebildet.In a second embodiment, the bearing crosses 9 , the side members 10 and the washers 14 additionally with a heat protection layer 27 made of ceramic / mineral material ( 2 to 4 ). On the pressure rings 23 is also such a heat protection layer 27 arranged ( 4 ). Of course, a thermal protection mat can also be used. To ensure the stability of the connections, the respective connection areas of these components are without a heat protection layer 27 educated.

11: Verdichtercompressor
22: Turbine, GasturbineTurbine, gas turbine
33: Brennkammercombustion chamber
44: Rotorwellerotor shaft
55: VerdichterlaufschaufelCompressor blade
66: TurbinenlaufschaufelTurbine blade
77: Aussengehäuseouter casing
88th: Strömungsrichtungflow direction
99: Lagerkreuzbearing cross
1010: Längsträgerlongitudinal beams
1111: Ringring
1212: Ring, AussenringRing, outer ring
1313: Rippenribs
1414: Schaufelträger, TragscheibeShovel carrier, support disc
1515: Ausnehmungrecess
1616: Schaufelfussblade root
1717: Verdichterleitschaufel, Leitschaufelreihecompressor stator, vane row
1818: Turbinenleitschaufel, Leitschaufelreiheturbine vane, vane row
1919: Kühlkanalcooling channel
2020: Innenschaleinner shell
2121: Strömungswegflow
2222: WärmestausegmentHeat shield
2323: Druckringpressure ring
2424: Ringraumannulus
2525: Schwalbenschwanzführungdovetail guide
2626: Gegenstückcounterpart
2727: WärmeschutzschichtThermal protection layer

Claims

Turbomachine, mainly consisting of a) a compressor ( 1 ) and a turbine ( 2 ), with a common rotor shaft ( 4 ) and a common outer housing ( 7 ), b) several rows each on the rotor shaft ( 4 ) arranged compressor ( 5 ) and turbine blades ( 6 ), c) in the outer housing ( 7 ) arranged blade carriers ( 14 ), on which a corresponding number of compressor ( 17 ) or turbine guide vanes ( 18 ) with shovel feet ( 16 ) is attached, d) an inner shell ( 20 ) of the compressor ( 1 ) and the turbine ( 2 ), which together with the surface of the rotor shaft ( 4 ) a flow path ( 21 ) forms for the working medium and closes off to the outside, characterized in that e) the outer housing ( 7 ) from at least two vertical to the direction of flow ( 8th ) crosses arranged on the working medium ( 9 ) and at least two crosses aligned at right angles to it ( 9 ) connecting longitudinal members ( 10 ) exists, f) the blade carriers ( 14 ) designed as ring-shaped support disks, in the space between the side members ( 10 ) and the camp crosses ( 9 ) arranged, non-positively or positively with the side members ( 10 ) connected and perpendicular to the axis of the rotor shaft ( 4 ) are aligned, g) between the blade feet ( 16 ) adjacent rows of guide vanes ( 17 . 18 ) several heat accumulation segments ( 22 ) and, at least in the downstream area of the compressor ( 1 ) and on the turbine side, one pressure ring each ( 23 ) are detachably arranged, h) inside or to the side of the crosses ( 9 ), the side member ( 10 ) and the support washers ( 14 ), at least in the downstream area of the compressor ( 1 ) as well as on the turbine side, with the compressor ( 1 ) or cooling channels connected to an external cooling source ( 19 ) are arranged.

Turbomachine according to claim 1, characterized in that the bearing crosses ( 9 ), the side members ( 10 ) and the support washers ( 14 ) in the area of the turbine ( 2 ) and at least in the downstream area of the compressor ( 1 ) with a heat protection layer ( 27 ) are covered, with the exception of the respective connection areas.

Fluid machine according to claim 1 or 2, characterized in that between each pressure ring ( 23 ) and the respective heat accumulation segments ( 22 ) an annulus ( 24 ) and this, at least in the area of the turbine ( 2 ), with the compressor ( 1 ) or connected to an external cooling source.

Turbomachine according to claim 3, characterized in that also on the pressure rings ( 23 ) a heat protection layer ( 27 ) is arranged.

Turbomachine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supporting disks ( 14 ) axially displaceable on the side members ( 10 ) are attached.