DE19757945A1

DE19757945A1 - Rotor für thermische Turbomaschine

Info

Publication number: DE19757945A1
Application number: DE19757945A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr Beeck; Cornelis Dr Striezenou
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2017-12-28
Also published as: DE19757945B4; JPH11247604A; US6162018A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen in seinem Inneren hohl ausgebildeten Rotor für ther mische Turbomaschinen innerhalb eines Dampfkraftprozesses, welcher sehr gut thermisch regulierbar ist.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Rotoren für Dampf- und Gasturbinen, für Verdichter, sowie für Turbogeneratoren aus einzelnen Rotationskörpern mit Hohlräumen aufzubauen. Aus DE 26 33 829 C2 sind beispielsweise Rotoren bekannt, die aus scheiben- oder hohlzylinderförmigen Schmiedestücken aufgebaut sind, wobei die einzelnen Scheiben bzw. Trommeln (Hohlzylinder) im Mittelteil des Rotors bevorzugt eine konstante Dicke aufweisen. Die Scheiben bzw. Trommeln werden dabei mittels volumenarmer Schweißnähte miteinander verbunden.

Um beispielsweise die Betriebstemperaturen von Gasturbinenrotoren während des Vollastbetriebes etwa konstant zu halten, müssen diese gekühlt werden. Zu diesem Zwecke ist es üblich, durch das abgasseitige Wellenende in den Rotor Kühlluft einzubringen. Im Rotor ist deshalb eine zentrale Bohrung vorhanden, wel che sich vom abgasseitigen Wellenende bis zur letzten Turbinenscheibe erstreckt. Diese Bohrung bildet den Rotorkühlluftkanal. Die Kühlluft wird einer bestimmten Verdichterstufe entnommen und über eine spezielle Rohrleitung in die zentrale Bohrung am abgasseitigen Ende des Rotors eingebracht, wobei der Übergang Rohrleitung/Rotor mit Labyrinthdichtungen abgedichtet ist. Die Kühlluft durch strömt den Rotorkühlluftkanal und anschließend den Hohlraum zwischen den bei den Turbinenscheiben, bevor sie die Turbinenschaufeln passiert bzw. durch radia le Hohlräume auf die Rotoroberfläche gelangt und sich mit der Abgasströmung mischt.

Mit dieser bekannten Anordnung ist zwar eine Kühlung des Rotors möglich, wenn einmal der Vollastbetrieb erreicht ist, so daß dadurch geringe Schaufelspiele und hohe Wirkungsgrade realisierbar sind. Eine positive Beeinflussung des Rotors un ter transienten Betriebsbedingungen, die auf Grund des unterschiedlichen thermi schen Verhaltens von Rotor und Stator besonders kritisch sind, ist aber nicht mög lich.

Aus EP 0 761 929 A1 ist ein Rotor für thermische Turbomaschinen bekannt, der diese Nachteile weitgehend beseitigt. Bei diesem Rotor, insbesondere auf einer Welle angeordneten Verdichterteil, Mittelteil und Turbinenteil, wobei der Rotor vor wiegend aus einzelnen miteinander verschweißten Rotationskörpern besteht, de ren geometrische Form zur Ausbildung von axial symmetrischen Hohlräumen zwi schen den jeweils benachbarten Rotationskörpern führt, sind ein sich um die Mit telachse des Rotors erstreckender, vom stromabwärtigen Ende des Rotors bis zum stromaufwärts letzten Hohlraum reichender weiterer, zylinderförmiger Hohl raum vorgesehen und mindestens zwei Rohre mit voneinander verschiedenen Durchmessern und Längen, welche sich zumindestens teilweise überlappen und im zylinderförmigen Hohlraum plaziert sind, wobei die Rohre jeweils an minde stens einem Fixpunkt fest verankert sind und die Fixpunkte der Rohre an axial unterschiedlichen Stellen liegen. Die Rohre sind jeweils mit mindestens zwei Durchgangsöffnungen im Mantel versehen, wobei mindestens eine Öffnung im Turbinenteil und mindestens eine Öffnung im Verdichter- bzw. Mittelteil angeord net sind und sich die Öffnungen der verschiedenen Rohre im warmen Betriebszu stand im Turbinenteil überlappen, während sie sich im kalten Zustand im Verdich ter- und Mittelteil überlappen. Dieser Rotor ist durch Zuführung von Luft thermisch regulierbar.

Der Nachteil dieser aus EP 0 761 929 A1 bekannten Lösung besteht darin, daß verhältnismäßig viel Luft zur thermischen Regulierung des Rotors benötigt wird, weil die Wärmeübergangszahl niedrig ist. Die Bereitstellung dieser Luft bereitet einen zusätzlichen Aufwand.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung versucht, diesen Nachteil zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor einer Turbomaschine so zu gestalten, daß er innerhalb kürzester Zeit seinen Betriebszustand erreicht und er schneller thermisch regu lierbar ist, d. h. je nach Anforderung mit relativ wenig Aufwand heiz- oder kühlbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Rotor gemäß Oberbegriff des Patentan spruches 1 dadurch erreicht, daß der Hohlraum im zylindrischen Teil am abgas seitigen Ende des Rotors von der Innenwand des durch den Rotor durchgehen den Rohres begrenzt und zur Zuführung von Dampf vorgesehen ist, und daß das Rohr im zylindrischen Teil am abgasseitigen Ende des Rotors von einem weite ren, konzentrisch um das Rohr angeordneten Hohlraum umgeben ist, welcher zur Abführung von Dampf vorgesehen ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Rotor bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen wahlweise heiz- oder kühlbar ist, er sehr schnell reagiert, und der Dampf in der Maschine weiter verwendet werden kann, beispielsweise zur Kühlung der Turbinenschaufelfüße, der Schaufeln oder Wärmestausegmente.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß der weitere Hohlraum im zylindrischen Teil am abgasseitigen Ende des Rotors direkt vom Rohr und dem Rotor begrenzt ist, oder daß der Hohlraum vom besagten Rohr und einem weiteren, dazu konzentrisch angeordneten Rohr, welches unmittelbar mit dem Rotor verbunden ist, begrenzt ist, und die beiden Rohre über umfangs mäßig verteilte Stützen miteinander verbunden sind.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn einerseits der Rotor und andererseits die Rohre aus unterschiedlichem Material mit möglichst großer Differenz der Wär meausdehnungskoeffizienten bestehen. Dann ist die Regulierung besonders gut durchführbar.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Löcher über den Umfang der Rohre verteilt angeordnet sind und die Löcher des im Umfang kleineren Rohres beim Außen durchmesser mit Nuten versehen sind. Dadurch ist keine genaue Justierung der Rohre beim Einbau in den Rotor notwendig.

Außerdem ist es zweckmäßig, wenn der Durchmesser d_H1 des zylinderförmigen Hohlraumes im Bereich zwischen dem ersten und dem letzten Hohlraum größer ist als der Außendurchmesser d_2a des im Umfang größten Rohres, wobei an diesem Rohr ein Mittel zum Abdichten des Mittelteiles vom Turbinenteil, beispiels weise ein speziell ausgebildetes Zentrierstück, angeordnet ist, welches nur im warmen Betriebszustand als Abdichtung wirksam wird. Dadurch wird neben den oben genannten Vorteilen der Durchfluß des Dampfes gewährleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer ein welligen axialdurchströmten Gasturbine dargestellt, die beispielsweise in einer Kombi-Anlage mit einer Dampfturbine kombiniert ist.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt des Rotors;

Fig. 2a einen vergrößerten Teillängsschnitt im Bereich A von Fig. 1 in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 2b einen vergrößerten Teillängsschnitt im Bereich A von Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 2c einen Querschnitt von Fig. 2a entlang der Linie IIc-IIc;

Fig. 2d einen Querschnitt von Fig. 2b entlang der Linie IId-IId;

Fig. 3 einen vergrößerten Teillängsschnitt im Bereich B von Fig. 1;

Fig. 4 einen vergrößerten Teillängsschnitt im Bereich C von Fig. 1;

Fig. 5 einen vergrößerten Teillängsschnitt im Bereich D von Fig. 1;

Fig. 6 einen vergrößerten Teillängsschnitt im Bereich E von Fig. 1;

Fig. 7 einen Längsschnitt des Rotors eines zweiten Ausführungsbeispieles;

Fig. 8 einen Längsschnitt des Rotors eines dritten Ausführungsbeispieles.

Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt sind beispielsweise die Laufschaufeln und die Lager des Rotors, sowie der Schaufelträger, die Brennkammer, das Abgasgehäuse der Gasturbine und der Dampfkreislauf. Die Strömungsrichtung des Dampfes ist mit Pfeilen be zeichnet.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Fig. 1 bis 8 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors 1 einer einwelli gen axialdurchströmten Gasturbine. Der Rotor 1 besteht aus einem Verdichterteil 2, einem Mittelstück 3 und einem Turbinenteil 4. Er ist aus einzelnen rotationskör perförmigen Scheiben mittels einer volumenarmen Schweißnaht nach DE 26 33 829 C2 aufgebaut. Diese begrenzen im Inneren des Rotors 1 mehrere, in diesem Ausführungsbeispiel acht, rotationssymmetrische Hohlräume 5a bis 5h, wobei sich die Hohlräume 5a und 5b im Turbinenteil 4, der Hohlraum 5c im Mittelteil 3 und die Hohlräume 5d bis 5h im Verdichterteil 2 befinden. Der sich um die Rotorachse 6 vom abgasseitigen Ende (linke Seite in Fig. 1) über fast die gesamte Länge er streckende zylinderförmige Hohlraum 7, 7' hat im Bereich zwischen dem ersten und letzten Hohlraum 5a, 5h, also im Bereich zwischen der ersten Verdichter scheibe und der zweiten, hier letzten Turbinenscheibe, einen größeren Durch messer d_H1 als im zylindrischen Teil 16 von der letzten Turbinenscheibe bis zum abgasseitigen Ende des Rotors 1 (d_H2).

Im zylinderförmigen Hohlraum 7 sind zwei Rohre 8, 9 mit voneinander verschie denem Durchmesser und verschiedener Länge angeordnet. Das kürzere Rohr 8 mit einer Länge l₁ und einem Innendurchmesser d_1i ist am verdichterseitigen Ende des Hohlraumes 7 am Verdichterteil 2 des Rotors 1 fest fixiert und reicht bis in den Turbinenteil 4, während das längere Rohr 9 mit einer Länge l₂ und einem Außen durchmesser d_2a am anderen Ende des Hohlraumes 7', also am abgasseitigen Ende der Turbine 4 fest fixiert ist. Es gilt etwa: d_H2=d_2a=d_1i.

Insoweit ist der Rotor aus der genannten Druckschrift EP 0 761 929 A1 bekannt.

Erfindungsgemäß ist nun der Hohlraum 7' im zylindrischen Teil 16 am abgassei tigen Ende des Rotors 1 vom durch den Rotor 1 durchgehenden Rohr 9 begrenzt und zur Zuführung von Dampf vorgesehen, wobei außerdem das Rohr 9 im zy lindrischen Teil 16 am abgasseitigen Ende des Rotors 1 von einem weiteren, kon zentrisch um das Rohr 9 angeordneten Hohlraum 17 umgeben ist, welcher zur Abführung von Dampf 15 vorgesehen ist.

In den Fig. 2 bis 6 sind vergrößerte Teillängsschnitte der Rohre 8, 9, welche die Funktion von Regulierstäben haben, in verschiedenen Bereichen des Rotors 1 dargestellt. Der obere Teil der Zeichnung (Fig. 3 bis 6) verdeutlicht jeweils den kalten Zustand und der untere Teil der Zeichnung den warmen Zustand.

Fig. 2a und Fig. 2c zeigen das abgasseitige Ende 16 des Rotors 1 im Bereich A von Fig. 1 in einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung. In diesem Bereich (zylinderförmiger Teil 16) ist neben dem mittig angeordneten Rohr 9 ein weiteres Rohr 9a mit einer Länge l₃ und einem Innendurchmesser d_3i, welcher größer als der Außendurchmesser d_2a des Rohres 9 ist, konzentrisch um das Rohr 9 ange ordnet, so daß ein weiterer Hohlraum 17 gebildet wird. Stützen 18 verbinden die beiden Rohre 9 und 9a fest miteinander. Die Rohre 9 und 9a sind mit Hilfe eines angeschraubten Flansches 10 über Schrauben 11 fest mit dem Rotor 1 verbun den. Im Bereich A von Fig. 1 sind somit im Inneren des Rotors 1 die Rohre 9 und 9a vorhanden. Über den Hohlraum 7' wird Dampf 15 in den Rotor eingeleitet, über den Hohlraum 17 verläßt der Dampf 15 den Rotor.

Fig. 2b und 2d zeigen das abgasseitige Ende 16 des Rotors 1 im Bereich A von Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung. Im zylindrischen Teil 16 des Rotors 1 ist wie bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2a das Rohr 9 mittig im Rotor 1 angeordnet. Es begrenzt den Hohlraum 7', der im Inneren vom Rohr 9 vorhanden ist. Zwischen dem Rohr 9 und dem Rotor 1 ist ein weiterer Hohlraum 17 vorhanden aufgrund einer überdimensionierten Bohrung. Das Rohr 9 ist über aufgeschweißte Teile 19, beispielsweise Flügel, mit dem Rotor 1 verbunden, so daß während des Betriebes ein Flattern vermieden wird. Auch hier wird über den Hohlraum 7' Dampf 15 in den Rotor 1 eingeleitet und über den Hohlraum 17 Dampf 15 aus dem Rotor 1 herausgeleitet. Im Bereich A (s. Fig. 1) ist somit in diesem Beispielsfall nur ein Rohr 9 im Inneren des Rotors 1 vorhanden.

Die nachfolgend beschriebenen Bereiche B bis E in Fig. 1 sind bei den beiden Varianten gemäß Fig. 2a und 2c, bzw. 2b und 2d, jeweils gleich.

Im Bereich B (Übergang vom Mittelteil 3 zum Turbinenteil 4, siehe Fig. 3) über lappen sich die beiden Rohre 8 und 9. Am äußeren Rohr 8 ist hier außerdem ein Mittel 12 zum Abdichten des Mittelteiles 3 vom Turbinenteil 4 angebracht, welches nur im warmen Betriebszustand zwecks Abdichtung wirksam wird. Das Mittel 12 ist ein Zentrierstück, welches über Schrauben 12 mit dem Rotor 1 zusammenge schraubt ist. Das Zentrierstück dient zugleich als Regulierstück, indem es im kal ten Zustand ungehindert Dampf hindurchläßt und im warmen Zustand den Mittel teil 3 und den Turbinenteil 4 voneinander abdichtet.

Die Rohre 8, 9 weisen über den Umfang verteilte Öffnungen 13 auf, wobei sich im Bereich B im kalten Zustand die Öffnungen 13 an verschiedenen Stellen der axia len Länge befinden, während sie sich im warmen Zustand genau überlappen und somit eine durchgängige Öffnung 13 bilden.

Fig. 4 zeigt die beiden Rohre 8, 9 jeweils in der Mitte der Hohlräume 5c bis 5g, also im Bereich C. Hier sind die Bohrungen 13 in den Rohren 8, 9 so angebracht, daß sie im kalten Zustand der Anlage genau übereinanderliegen und so eine durchgängige Öffnung 13 bilden. Im warmen Zustand sind die Öffnungen 13 da gegen gegeneinander versetzt.

In Fig. 5 ist der Bereich D dargestellt. Das ist der Übergang vom Verdichterteil 2 zum Mittelteil 3. In diesem Bereich sind keine Bohrungen 13 in den Rohren 8, 9 vorhanden. Über die Rohre 8, 9 wurde hier ein weiteres Zentrierstück 14 gescho ben, welches mittels Schrauben 11 am Verdichterteil 2 fest verbunden ist. Das Zentrierstück 14 dient als Stütze der Rohre 8, 9.

Fig. 6 zeigt den Bereich E, also den Bereich, in dem das Rohr 8 mit dem größe ren Durchmesser am Verdichterteil 2 befestigt ist. Das Rohr 8 wird mit einem Flansch 10 auf Anschlag zusammengeschraubt und mit Schrauben 11 am Ver dichterrotor 2 befestigt. Die Fixierung der Rohre (8, 9, 9a) kann in anderen Aus führungsbeispielen selbstverständlich auch in anderer Art und Weise erfolgen, z. B. mittels Schweißen, Schrumpfen oder Klemmen.

Die Wirkungsweise der thermischen Regulierung ist folgende:
Beim Start der Gasturbine, also im kalten Zustand, muß der Rotor 1 erwärmt werden, damit er möglichst schnell seinen Betriebszustand erreicht. Aus diesem Grunde wird dem Dampfkreislauf eine bestimmte Menge Dampf 15 entnommen oder beim Anfahren der Anlage erzeugt, und am stromabwärtigen Ende (16) des Rotors 1 in den Hohlraum 7' geleitet. Da die beiden Rohre 8, 9 bzw. der Rotor 1 noch kalt sind, sind die Öffnungen 13 der Rohre 8 und 9 im Bereich der Turbine (Bereich B, Fig. 3, oberer Teil) zueinander versetzt während sie sich in den Be reichen C und E, also im Verdichterteil 2 und im Mittelteil 3 überlappen und somit eine durchgängige Öffnung 13 bilden. Das bedeutet, daß der Dampf 15 vom stromabwärtigen Ende des Rotors 1 über den Turbinenteil 4 im Rohr 9 entlang strömt und über die in diesem Ausführungsbeispiel sechs Öffnungen 13 in den Bereichen C und E (siehe Fig. 1, 4 und 6) in den Verdichterraum geleitet wird. Von dort aus durchquert der Dampf den ganzen Rotor und wird danach z. B. zur Küh lung der Turbinenschaufelfüße verwendet. Er verläßt den Rotor 1 durch den Hohlraum 17 und gelangt zurück in den geschlossenen Kreislauf mit der Dampf turbine.

Der Rotor 1 wird nun gleichmäßig erwärmt und dehnt sich aus, ebenso die als Regulierstäbe wirkenden Rohre 8, 9. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten vom Rotor 1 und den Regulierstäben 8, 9 zwecks effektiver Regulierung einen großen Unterschied haben sollten, wird als Material für den Rotor 1 schweißba rer Stahl und für die Rohre 8, 9 z. B. Aluminium oder Kunststoff gewählt.

Soll nun im warmen Zustand der Rotor 1 gekühlt werden, wird der Dampf 15 nur in den Turbinenteil 4 geleitet, so daß er nur den Turbinenbereich kühlen muß. Diese Regelung geschieht thermisch, da auf Grund der Wärmedehnung der bei den Rohre 8, 9, die wegen der an unterschiedlichen Stellen erfolgten jeweiligen Fixierung in entgegengesetzte Richtung wirkt, die Öffnungen 13 in den beiden Rohren 8, 9 in den Bereichen C und E nunmehr gegeneinander versetzt sind, während im Bereich B die Öffnungen 13 übereinanderstehen, so daß der Dampf 15 durch diese durchgehenden Öffnungen problemlos in den Turbinenteil 4 ge langt (siehe Fig. 3, unterer Teil).

Es erfolgt eine einfache thermische Regulierung des Rotors, wobei der Dampf im Turbinenbereich zur Kühlung z. B. der Schaufelfüße verwendet werden kann. An schließend wird er im geschlossenen Kreislauf der Dampfturbine zurückgeführt wird. Der Dampf kann auch gezielt dem Gasturbinenprozeß zugemischt werden, um z. B. die Leistung zu erhöhen.

Die Rohre 8, 9 können gegeneinander verdreht sein, da bei den Durchgangslö chern die Rohre mit Nuten versehen sind. Außerdem sind an verschiedenen, in den Figuren nicht gezeigten Stellen noch wärmebeständige Dichtungen angeord net, welche auch der Stabilisierung der Rohre 8, 9 dienen.

Da beim Anfahren einer Kombi-Anlage häufig noch kein Dampf zur Verfügung steht, muß eine Umschaltvariante vorgesehen werden, um die Funktion notfalls durch ein anderes Medium, z. B. Luft zu gewährleisten. Diese Umschaltvorrich tung befindet sich sinnvollerweise außerhalb der Gasturbine.

Verglichen mit Luft werden nur geringe Mengen an Dampf benötigt, da die Wär meübergangszahlen weit höher sind als bei Luft.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der obere Teil der Zeichnung wieder den kalten Zustand des Rotors zeigt und der untere Teil den warmen Zu stand. Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß das äußere Rohr 8 nur jeweils eine Öffnung 13 im Turbinenteil 4 und im Verdich terteil 2 und das innere Rohr 9 nur eine Öffnung 13 im Turbinenteil 4 aufweist, wo bei im kalten Zustand nur die Öffnung 13 im Verdichterteil 2 für den Dampf 15 durchlässig ist, der dann über die Hohlräume 5 in den Mittelteil 3 und in den Tur binenteil 4 und schließlich zu den nicht dargestellten Turbinenschaufeln strömt. Im warmen Zustand (siehe unterer Teil der Zeichnung) wird durch die erfolgte Wärmedehnung die Öffnung 13 im Verdichterteil 2 geschlossen, während sich die Öffnungen 13 im Turbinenteil 4 überlappen und somit einen Durchlaß für den Dampf 15 bilden. Das am Rohr 8 befestigte Absperrglied 12 verhindert eine Dampfströmung im warmen Zustand in den Mittel- bzw. Verdichterteil (2, 3).

Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsvariante hat infolge der Anpassung des Durchmessers des zylinderförmigen zentralen Hohlraumes 7 an die Durchmesser der Rohre 8, 9 gegenüber den oben beschriebenen Beispielen den Nachteil, daß der Dampf 15 im Mittelteil 3 und im Verdichterteil 2 des Rotors 1 nicht mehr wei tergeleitet wird (außer im Bereich 5h). Dieser ist zwar z. B. durch zusätzliche Öff nungen im Mittelteil 3 und im Verdichterteil 2 aus dem Rotor 1 abführbar, das führt aber zu hohen Verlusten.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier gezeigten Ausführungs beispiele beschränkt. Sie ist auch auf andere Turbomaschinen anwendbar, bei spielsweise Dampfturbinen und Turbolader.

Bezugszeichenliste

1

Rotor

2

Verdichterteil

3

Mittelteil

4

Turbinenteil

5

a-

5

h Hohlräume im Rotor

6

Mittelachse

7

,

7

' zylinderförmiger Hohlraum

8

Rohr mit größerem Durchmesser als Pos.

9

Rohr mit kleinerem Durchmesser als Pos.

8

9

a Rohr mit größerem Durchmesser als Pos.

9

, angeordnet in Pos.

16

10

Flansch

11

Schraube

12

Mittel zum Abdichten von Pos.

3

und

4

13

Öffnung in Pos.

8

,

9

14

Zentrierstück

15

Dampf

16

zylindrischer Teil am abgasseitigen Ende von Pos.

1

17

weiterer Hohlraum in Pos.

16

18

Stützen zwischen Pos.

9

a und Pos.

9

19

angeschweißte Teile an Pos.

9

und Pos.

16

l₁

Länge von Pos.

8

l₂

Länge von Pos.

9

I₃

Länge von Pos.

9

a
d_1i

Innendurchmesser von Pos.

8

d_1a

Außendurchmesser von Pos.

8

d_2a

Außendurchmesser von Pos.

9

d_3i

Innendurchmesser von Pos.

9

a
d_H1

Durchmesser von Pos.

7

im Bereich von Pos.

5

a-

5

h
d_H2

Durchmesser von Pos.

7

im Bereich der letzten Turbinenscheibe bis zum stromabwärtigen Ende des Rotors

Claims

1. Rotor (1) für thermische Turbomaschinen innerhalb eines Dampfkraftpro zesses, insbesondere auf einer Welle angeordneten Verdichterteil (2), Mittelteil (3) und Turbinenteil (4), wobei

a) der Rotor (1) vorwiegend aus einzelnen miteinander verschweißten Rotationskörpern, deren geometrische Form zur Ausbildung von axialsym metrischen Hohlräumen (5) zwischen den jeweils benachbarten Rotations körpern führt, und einem zylindrischen Teil (16) am abgasseitigen Ende des Rotors (1) besteht,
b) ein sich um die Mittelachse (6) des Rotors (1) erstreckender, vom ab gasseitigen Ende des Rotors (1) bis zum stromaufwärts letzten Hohlraum (5h) reichender weiterer, zylinderförmiger Hohlraum (7, 7') vorgesehen ist, c) mindestens zwei Rohre (8, 9) mit voneinander verschiedenen Durchmes sern und Längen, welche sich zumindestens teilweise in einer gewissen Länge überlappen, im zylinderförmigen Hohlraum (7) plaziert sind, wobei d) die Rohre (8, 9) jeweils an mindestens einem Fixpunkt fest verankert sind,
e) die Fixpunkte der Rohre (8, 9) an axial unterschiedlichen Stellen liegen,
f) die Rohre (8, 9) jeweils mit mindestens zwei Durchgangsöffnungen (13) im Mantel versehen sind, wobei mindestens eine Öffnung (13) im Turbinen teil (4) und mindestens eine Öffnung (13) im Verdichter- (2) bzw. Mittelteil (3) angeordnet sind und
g) sich die Öffnungen (13) der verschiedenen Rohre (8, 9) im warmen Be triebszustand im Turbinenteil (4) überlappen, während sie sich im kalten Zustand im Verdichter- (2) und Mittelteil (3) überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß
h) der Hohlraum (7) im zylindrischen Teil (16) am abgasseitigen Ende des Rotors (1) von der Innenwand des durch den Rotor (1) durchgehenden Rohres (9) begrenzt und zur Zuführung von Dampf (15) vorgesehen ist, und i) das Rohr (9) im zylindrischen Teil (16) am abgasseitigen Ende des Rotors (1) von einem weiteren, konzentrisch um das Rohr (9) angeordneten Hohl raum (17) umgeben ist, welcher zur Abführung von Dampf vorgesehen ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (17) vom Rohr (9) und dem Rotor (1) begrenzt ist.

3. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (17) vom Rohr (9) und einem dazu konzentrisch angeordneten Rohr (9a), wel ches unmittelbar mit dem Rotor (1) verbunden ist, begrenzt ist, und die beiden Rohre (9, 9a) über umfangsmäßig verteilte Stützen (18) miteinan der verbunden sind.

4. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Rotor (1) und andererseits die Rohre (8, 9) aus unter schiedlichem Material mit möglichst großer Differenz der Wärmeausdeh nungskoeffizienten bestehen.

5. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) jeweils über den Umfang der Rohre (8, 9) verteilt angeordnet sind.

6. Rotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (13) des im Umfang kleineren Rohres (9) beim Außendurchmesser mit Nuten versehen sind.

7. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d_H1) des zylinderförmigen Hohlraumes (7) im Be reich zwischen dem ersten und dem letzten Hohlraum (5a, 5h) größer ist als der Außendurchmesser (d_2a) des im Umfang größten Rohres (8), und daß am Rohr (8) oder am Rotor (1) ein Mittel (12) zum Abdichten des Mit telteiles (3) vom Turbinenteil (4) angeordnet ist, welches nur im warmen Betriebszustand als Abdichtung wirksam wird.