DE19960895A1 - Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine - Google Patents
Mehrstufige Axialturbine einer TurbomaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine mit einer ersten und einer zweiten Laufscheibe, zwischen denen ein Scheibenzwischenraum gebildet ist, wobei ein Kühlluftstrom durch die erste Laufscheibe zu der in Strömungsrichtung dahinter liegenden zweiten Laufscheibe geführt wird. Die erfindungsgemäße Axialturbine zeichnet sich dadurch aus, daß im Scheibenzwischenraum ein Kessel ausgebildet ist, der Eintritts- und Austrittsöffnungen für den Kühlluftstrom aufweist. Hierdurch erfolgt in vorteilhafter Weise eine Absenkung der Kühllufttemperatur für die beiden Turbinenlaufscheiben. Durch den erfindungsgemäßen Kessel wird quasi eine weitere Turbinenstufe zur Entspannung der Kühlluft zur Verfügung gestellt. Der ringförmige Kessel gemäß der vorliegenden Erfindung ist kostengünstig herstellbar und läßt sich einfach montieren.
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus Gründen der Kraftstoffersparnis wird im Stand der Technik versucht, die Drücke
in Turbomaschinen und hier insbesondere in den Turbinenstufen immer höher zu
treiben. Dadurch erhöhen sich aber auch die Temperaturen des Arbeitsmediums. Man
stößt dabei schnell an die Grenzen der Materialbelastbarkeit, insbesondere der
Hochdruckturbinenscheiben. Speziell bei zweistufigen Hochdruckturbinen ist die
Kühlung der Laufscheiben und das Verhindern von Heißgaseinströmung in den
zwischen den beiden Turbinenscheiben gebildeten Scheibenzwischenraum von
entscheidender Bedeutung.
Bei Axialturbinen der eingangs genannten Art wird üblicherweise der zur Kühlung
der Rotorscheiben und Schaufeln benötigte Kühlluftstrom von einem Abzapfpunkt
eines der Axialturbine vorgeschalteten Verdichters an die erste Turbinenstufe
herangeführt. Von der ersten Turbinenstufe aus wird zumindest ein Teil des
Kühlluftstroms durch die erste Laufradstufe im Laufscheibenbereich bzw. im
Laufschaufelfußbereich hindurchgeführt und in den hinter dieser ersten Laufradstufe
liegenden Scheibenzwischenraum eingeblasen. Von diesem Scheibenzwischenraum
tritt Kühlluft in die dahinter liegende zweite Laufradstufe aus. Dabei soll der
Kühllufttransport möglichst verlustarm erfolgen, damit der vorliegende
Kühlluftstrom auch noch an der hintersten Turbinenstufe ein ausreichendes
Kühlpotential besitzt. Aus diesem Grund soll auch vermieden werden, daß heißes
Arbeitsgas aus dem Hauptströmungskanal der Axialturbine in den
Scheibenzwischenraum gelangt. Genauso sollen aus dem mit Kühlluft gefluteten
Scheibenzwischenraum möglichst keine bzw. nur geringe Leckstrommengen in den
Hauptströmungskanal gelangen, was grundsätzlich durch unterschiedlich komplex
ausgebildete Dichtungen erreicht wird.
Beim bekannten Stand der Technik wird in der Regel für die Kühlung der
Turbinenstufe, d. h. für die Kühlung der zugehörigen Schaufeln und Laufscheiben,
ein interner Kühlluftstrom der Turbomaschine verwendet. Dieser wird im
allgemeinen nur von einer einzigen Kühlluft-Förderquelle, nämlich von der letzten
Verdichterstufe, gefördert. Nachteilig ist dabei, daß dieser Kühlluftstrom,
insbesondere für die hinterste Hochdruckturbinenstufe, kein ausreichendes
Kühlpotential mehr aufweist, da dieser Kühlluftstrom entlang der vorhergehenden
Kühlluftkanäle aufgeheizt wird. Dabei verlaufen die Kühlluftkanäle, wie
beispielsweise in der GB 2057573 A beschrieben, durch die Turbinenlaufscheibe
bzw. durch die Schaufelfüße der auf der Laufscheibe angeordneten Schaufeln.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die beim beschriebenen Stand der
Technik auftretenden Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit zur Absenkung
der Kühllufttemperatur für die Turbinenscheibe zur Verfügung zu stellen, die
kostengünstig in der Herstellung und einfach in der Montage ist.
Diese Aufgabe wird durch eine mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 erfolgt in vorteilhafter Weise eine Absenkung der
Kühllufttemperatur der nachfolgenden Turbinenlaufscheiben. Durch den dabei
vorgesehenen Kessel wird quasi eine weitere Turbinenstufe zur Entspannung der
Kühlluft zur Verfügung gestellt. Der ringförmige Kessel gemäß der vorliegenden
Erfindung ist kostengünstig herstellbar und läßt sich einfach montieren.
Der erfindungsgemäße Kessel ist dabei vorteilhafterweise nach den Merkmalen des
Anspruchs 2 ausgestaltet. An seinem Außenumfang kann der Kessel dabei durch ein
Kesselabdeckband bzw. durch die Statorfüße abgedichtet sein. Der Kessel dient dabei
insgesamt zur Beruhigung der Strömung.
Die Eintrittsöffnungen sind dabei nach einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß
den Merkmalen des Patentanspruchs 3 ausgestaltet. Ferner sind Austrittsöffnungen
mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vorgesehen. Hierdurch wird das Befüllen des
Kessels und das Expandieren insbesondere auf der Seite der zweiten stromabwärts
positionierten Laufscheibe ermöglicht, jedoch kann auch die erste Laufscheibe über
diese Austrittsöffnungen mit Kühlluft beaufschlagt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die
Merkmale des Patentanspruchs 5 auf. Dadurch steht der Kessel still, d. h. er rotiert
nicht, im Gegensatz zu den vor und hinter diesem angeordneten Laufscheiben.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht die Merkmale
gemäß Patentanspruch 6 vor. Dadurch wird zum einen ein Einströmen von
Arbeitsmedium in den Scheibenzwischenraum verhindert. Zum anderen werden
hierdurch die Eintrittsöffnungen am Kessel von den Austrittsöffnungen
strömungstechnisch getrennt, d. h. hierdurch wird ein entsprechendes Druckgefälle
sichergestellt.
Die Zwischenstufendichtung nach Anspruch 6 kann in vorteilhafter Weise durch die
Merkmale des Anspruch 7 weitergebildet werden. Dabei sind die oberen und unteren
Dichtflächen beispielsweise in einer umlaufenden Vertiefung mit U-förmigem
Querschnitt an der linken Kesselwandung angeordnet. In diese Vertiefung ragt ein
von der stromaufwärts angeordneten ersten Laufscheibe hervorstehender
umlaufender Vorsprung hinein. An diesem Vorsprung befinden sich
Dichtungslippen, die als Labyrinthe dienen und sich gegebenenfalls in das weiche
Material der Dichtflächen hineinarbeiten können.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist die Merkmale des
Patentanspruchs 8 auf. Hierdurch ist der Kessel so aufgebaut, daß er zu
Montagezwecken zerlegbar bzw. zusammenfahrbar ist. Hierdurch wird die
Zugänglichkeit, beispielsweise der Flanschverschraubungen der beiden
Laufscheiben, erheblich verbessert.
Noch eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht die Merkmale
des Patentanspruchs 9 vor. Hierdurch kann entsprechende Sperrluft an der
Zwischenstufendichtung erzeugt werden.
Schließlich sieht noch eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
die Ausgestaltung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 10 vor. Dabei ist unter
einer Mikroturbine ein im Schaufelfuß der Laufschaufel angeordneter
Strömungskanal zu verstehen, der zur Durchströmung mit Kühlluft vorgesehen ist.
Durch die Ausgestaltung des Strömungskanals wird die Wirkung der Turbine
unterstützt. Der Strömungskanal der Mikroturbine lenkt dabei die Kühlluft um und
ist ferner in Richtung seines Ausgangs konvergent ausgebildet.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung
der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Turbomaschine
gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der vorteilhaften Ausführungsform aus
Fig. 2 in einem Zwischenmontagestadium.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Turbomaschine 1
gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt. Dabei handelt es sich bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Zweikreis-Flugtriebwerk. Bei diesem ist in
Strömungsrichtung, d. h. in der Zeichenebene von links nach rechts, ein
Niederdruckverdichter 2 dargestellt, der einem Hochdruckverdichter 3 vorgeschaltet
ist. Die beiden Verdichter 2, 3 sind dabei als Axialverdichter ausgebildet. Auf den
Hochdruckverdichter 3 folgt in Strömungsrichtung eine Brennkammer 4, die einer
Hochdruckturbine 5 vorgeschaltet ist, welche wiederum stromaufwärts von einer
Niederdruckturbine 6 angeordnet ist. Die Turbomaschine 1 ist um eine Mittellinie 7
herum rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei liegen der Niederdruckverdichter 2
und die Niederdruckturbine 6, sowie der Hochdruckverdichter 3 und die
Hochdruckturbine 5 jeweils auf derselben Welle.
Während des Betriebs strömt das Arbeitsmedium vom Niederdruckverdichter 2 bis
zur Niederdruckturbine 6 durch einen ringförmig um die Mittellinie 7 ausgebildeten
Hauptströmungskanal. Ein Kühlluftstrom strömt von einem Abzapfpunkt im
Verdichter zur ersten Turbinenstufe und wird von hier durch die Laufscheibe bzw.
die Schaufelfüße hindurchgeführt. Der Hauptströmungskanal des Arbeitsmediums
umgibt somit den Weg des Kühlluftstroms im Bereich der Axialturbine.
Im folgenden sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Axialturbine, im vorliegenden Fall einer Hochdruckturbine
5. Dabei ist der Abstand zur Mittellinie 7 nicht maßstabsgerecht dargestellt.
Stromaufwärts ist eine erste Laufscheibe 8 der ersten Turbinenstufe angeordnet, der
stromabwärts eine zweite Laufscheibe 9 der zweiten Turbinenstufe folgt. Die
Laufscheiben 8, 9 weisen an ihrem Außenumfang jeweils Tannenbaumverzahnungen
35, 36 auf, in welche die Schaufelfüße 15, 16 der Laufschaufeln 17, 18 eingeführt
sind. Zwischen den beiden Laufscheiben 8, 9 befindet sich ein ringförmiger
Scheibenzwischenraum 34. Ferner sind die beiden Laufscheiben 8, 9 in einem
Abstand von der Mittellinie 7 über einen ringförmigen Flansch 11, 12 miteinander
verbunden. Die Laufscheiben 8, 9 weisen an ihrem der Mittellinie 7 zugewandten
Innenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende umlaufende Vorsprünge
42, 43 auf, an denen jeweils in radialer Richtung Flansche 11, 12 hervorstehen. Die
beiden Vorsprünge 42, 43 weisen dabei ferner eine umlaufende Paßfläche 10 auf, die
nach Festziehen der an den Flanschen 11, 12 angebrachten Verschraubungen 13 eine
dichtende Verbindung zwischen den beiden Laufscheiben 8, 9 herstellt. Dadurch ist
der Bereich zwischen der Mittellinie 7 und den beiden Laufscheiben 8, 9 von dem
Stufenzwischenraum 34 abgetrennt. Dabei werden die Verschraubungen 13 jeweils
durch eine selbstsichernde Mutter 41 festgezogen, wobei für jeweils zwei Schrauben
ein Winkel vorgesehen ist, mit Hilfe dessen verhindert wird, daß sich die Schrauben
beim Festziehen der Muttern mitdrehen.
Der zwischen den Schaufelfüßen 15, 16 gebildete Scheibenzwischenraum 34 ist
dabei als Kühlluftbereich zur Umspülung der Laufscheiben 8, 9 vorgesehen. Die
Kühlluft kann dabei durch entsprechende, nicht dargestellte, Verbindungsöffnungen
von einer Stufe zur nächsten gelangen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
die Durchströmung des vorderen Schaufelfußes 16 mittels im Schaufelfußbereich
über den Umfang verteilt angeordnete Mikroturbinen, von denen eine mit ihrer
Austrittsöffnung 44 dargestellt ist, gewährleistet.
In den Scheibenzwischenraum 34 ist gemäß der vorliegenden vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung ein ringförmiger Kessel 20 angebracht, der durch
linke und rechte Kesselwandungen 21, 22 sowie durch ein Kesselabdeckband 39,
welches gleichzeitig als Hitzeschild gegenüber den glühenden Leitschaufeln 19
fungiert, gebildet wird. Der Kessel 20 weist an seiner der Verschraubung 13
zugewandten Seite jeweils Anschläge 26, 40 auf. Ferner ist im Bereich des
Anschlags 26 am Außenumfang eine bearbeitete Dichtfläche 24 vorgesehen, an der
ein Dichtring 23 anliegt. Der Dichtring 23 ist wiederum in einer umlaufenden
Dichtringaufnahme 25 mit U-förmigem Querschnitt aufgenommen, die an der
Kesselwandung 21 angeordnet ist. Die Kesselwandungen 21, 22 sind dadurch dicht
miteinander verbunden.
Der Kessel 20 weist ferner über seinen gesamten Umfangsbereich verteilte
Eintrittsöffnungen 30 auf, die jeweils gegenüber der Tannenbaumverzahnung 36 der
ersten Laufscheibe 8 in Form von waagerechten Bohrungen angeordnet sind. Die
Eintrittsöffnungen 30 sind dadurch in Höhe der Austrittsöffnungen 44 der in den
Schaufelfüßen vorhandenen Mikroturbinen angeordnet. Außerdem sind in radialer
Richtung unterhalb der Eintrittsöffnungen 30 auf der Seite der zweiten Laufscheibe 9
Vordralldüsen 32 in der rechten Kesselwandung 22 in Form von stark in
Umfangsrichtung angewinkelten Bohrungen angebracht. Während über die
Eintrittsöffnungen 30 der Kessel 20 mit Kühlluft befüllt wird, kann über die
Vordralldüsen 32 Kühlluft aus dem Kessel 20 zur zweiten Laufscheibe 9 hin
ausströmen, und zwar aufgrund der beschriebenen Gestaltung der Vordralldüsen mit
einem Drall, der gleichsinnig zur Rotation der Turbinen-Laufscheibe 9 ist.
Unterhalb der Tannenbaumverzahnung 36 der ersten Laufscheibe 8 ist eine in den
Zwischenstufenbereich 34 hineinragende umlaufende Zwischenstufendichtung 29
angeordnet. Diese Zwischenstufendichtung 29 wirkt mit an der linken
Kesselwandung 21 in einer U-förmigen Vertiefung angeordneten oberen und unteren
Dichtflächen 27, 28 wie eine Labyrinthdichtung zusammen. Dabei ragt die von der
stromaufwärts angeordneten ersten Laufscheibe 8 hervorstehende umlaufende
Zwischenstufendichtung 29 in die U-förmige Vertiefung hinein. An der
Zwischenstufendichtung 29 befinden sich Dichtungslippen, die als Labyrinthe
dienen und sich gegebenenfalls in das weiche Material der oberen und unteren
Dichtflächen 27, 28 hineinarbeiten können. Dadurch wird zum einen ein Einströmen
von heißem Arbeitsmedium aus dem Hauptströmungskanal in den
Scheibenzwischenraum 34 verhindert. Zum anderen werden hierdurch die
Eintrittsöffnungen 30 am Kessel 20 von den Austrittsöffnungen 31, 32
strömungstechnisch getrennt, d. h. hierdurch wird ein entsprechendes Druckgefälle
sichergestellt.
Durch an der linken Kesselwandung 21 in Form stark in Umfangsrichtung gekippter
Bohrungen vorgesehene Dralldüsen 31 wird weiterhin ein Kühlluftstrom aus dem
Kessel 20 mit einem geeigneten Drall abgeleitet, der zur Zwischenstufendichtung 29
hin gerichtet ist. Die Kühlluft aus den Dralldüsen 31 wird dabei der Leckageluft
aus der Zwischenstufendichtung 29 zugemischt um als Resultat an dieser Stelle eine
niedrigere Temperatur zu erhalten. Die Leckageluft hat sich nämlich durch Reibung
im Labyrinth noch zusätzlich erwärmt und würde ohne diese Maßnahme mit dieser
unerwünscht hohen Temperatur direkt auf die erste Laufscheibe 8 geblasen.
Der Kessel 20 wird durch am Stator 19 radial nach innen hervorstehende Statorfüße
33 gehalten, die jeweils mit einer vorderen Kesselhalterung 37 und einer hinteren
Kesselhalterung 38 verbunden sind. Zwischen der vorderen Kesselhalterung 37 und
der hinteren Kesselhalterung 38 ist ein Kesselabdeckband 39 angeordnet.
Während des Betriebs der Turbomaschine 1 strömt Kühlluft durch die bereits
genannten Mikroturbinen im Bereich der Schaufelfüße 16 bzw. durch die bereits
erwähnte Tannenbaumverzahnung der Schaufeln durch die erste Laufscheibe 8
hindurch und tritt über die dargestellten Austrittsöffnungen 44 aus. Die Kühlluft wird
durch eine zwischen den Schaufelfüßen 16 und den Statorfüßen 33 gebildete
Labyrinthdichtung vom Hauptströmungskanal getrennt. Ferner verhindert die
Zwischenstufendichtung 29 ein direktes Einströmen der Kühlluft in den
Scheibenzwischenraum 34. Die Kühlluft folgt daher im wesentlichen dem mit einem
Pfeil angedeuteten Strömungsverlauf durch die Eintrittsöffnungen 30 hindurch in den
Kessel 20.
Im Kessel 20 wird die Kühlluftströmung beruhigt. Ein Teil der Kühlluft expandiert
durch die Vordralldüse 32 und strömt - wie durch den Pfeil angedeutet - in Richtung
der zweiten Laufscheibe 9, um diese zu kühlen. Ein anderer Teil der Kühlluft aus
dem Kessel 20 strömt entlang des Strömungspfeils aus der Dralldüse 31 unterhalb
der Zwischenstufendichtung 29 aus. Dieser Teil der Kühlluft umströmt - wie durch
die Pfeile angedeutet, die Kesselwandungen 21, 22, um sich schließlich mit dem
Kühlluftstrom aus der Vordralldüse 32 zu vereinigen. Durch den im
Scheibenzwischenraum 34 herrschenden niedrigen Druck und die Relativbewegung
zwischen zweiter Laufscheibe 9 und Kessel 20, wird es möglich, die Kühlluft aus der
Vordralldüse 32 mit einem erheblichen Drall auf die Laufscheibe 9 ausströmen zu
lassen. Hierdurch wird die Relativtemperatur der Laufscheibe 9 deutlich gesenkt.
Dabei wird durch die Dralldüsen 31 und die Strömung in Radialrichtung nach innen
die Laufscheibe 8 der Stufe 1 vorteilhafterweise sogar stärker gekühlt als die
Laufscheibe 9 der Stufe 2.
Fig. 3 zeigt den Bereich zwischen erster und zweiter Hochdruckturbinenstufe aus
Fig. 2, jedoch in einem Zwischenmontagestadium. Die linke Kesselwandung 21
sitzt dabei mit ihrer oberen Dichtfläche 27 auf der Zwischenstufendichtung 29 der
ersten Laufscheibe auf. Die rechte Kesselwandung 22 ist ohne das Kesselabdeckband
39 mit der linken Kesselwandung 21 verbunden. In dieser Lage sind die Anschläge
26, 40 voneinander beabstandet und der Dichtring 23 sitzt nicht auf der Dichtfläche
24 auf. Ferner ist der Kessel 20 noch nicht über seine Kesselhalterungen 37, 38 mit
dem Statorfuß 33 verbunden.
In diesem Zwischenmontagestadium ist es einfach möglich, mittels eines
Schraubenschlüssels an die Mutter 41 der Verschraubung 13 zu gelangen, um die
Flansche 11, 12 miteinander zu verbinden. Erst nachdem die beiden Laufscheiben 8,
9 auf diese Weise miteinander verbunden sind, wird die rechte Kesselwandung 22 so
weit von der linken Kesselwandung 21 weg verschoben, bis die Anschläge 26, 40
aneinander stoßen. In dieser Position berührt der Dichtring 23 die bearbeitete
Dichtfläche 24. Nun kann das Kesselabdeckband 39 und der Statorfuß 33 mit den
Kesselwandungen 21, 22 verbunden werden.
1
Turbomaschine
2
Niederdruckverdichter
3
Hochdruckverdichter
4
Brennkammer
5
Hochdruckturbine
6
Niederdruckturbine
7
Mittellinie
8
Erste Laufscheibe
9
Zweite Laufscheibe
10
Paßfläche
11
Erster Flansch
12
Zweiter Flansch
13
Verschraubung
14
Winkel
15
Schaufelfuß
16
Schaufelfuß
17
Laufschaufel
18
Laufschaufel
19
Stator
20
Kessel
21
Linke Kesselwandung
22
Rechte Kesselwandung
23
Dichtring
24
Bearbeitete Dichtfläche
25
Dichtringaufnahme
26
Anschlag
27
Obere Dichtfläche
28
Untere Dichtfläche
29
Zwischenstufendichtung
30
Eintrittsöffnung
31
Dralldüse
32
Vordralldüse
33
Statorfuß
34
Scheibenzwischenraum
35
Tannenbaumverzahnung
36
Tannenbaumverzahnung
37
Vordere Kesselhalterung
38
Hintere Kesselhalterung
39
Kesselabdeckband
40
Anschlag
41
Mutter
42
Vorsprung
43
Vorsprung
44
Austrittsöffnung der Mikroturbine
Claims (10)
1. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine (1) mit einer ersten und einer
zweiten Laufscheibe (8, 9), zwischen denen ein Scheibenzwischenraum (34)
gebildet ist, wobei ein Kühlluftstrom durch die erste Laufscheibe (8) zu der in
Strömungsrichtung dahinter liegenden zweiten Laufscheibe (9) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Scheibenzwischenraum (34) ein Kessel (20) ausgebildet ist, der Eintritts-
und Austrittsöffnungen (30, 31, 32) für den Kühlluftstrom aufweist.
2. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kessel (20) als umlaufender Ring mit einer linken und einer rechten
Kesselwandung (21, 22) ausgebildet ist.
3. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Eintrittsöffnungen (30) an der stromaufwärts angeordneten linken
Kesselwandung (21) als axiale Bohrungen ausgebildet sind.
4. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der
vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
Austrittsöffnungen als Dralldüsen (31) und/oder Vordralldüsen (32)
ausgebildet sind, um eine oder beide Laufscheiben (8, 9) anzuströmen.
5. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der
vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kessel (29) durch Kesselhalterungen (37, 38) von einem zwischen den
Laufschaufeln (17, 18) angeordneten Stator (19) gehalten wird.
6. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der
vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kessel (20) und der stromaufwärts angeordneten ersten
Laufscheibe (8) eine Zwischenstufendichtung (29) ausgebildet ist.
7. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der
vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zwischenstufendichtung (29) als Labyrinthdichtung ausgebildet ist, die
mit am Kessel (20) angeordneten oberen und unteren Dichtflächen (27, 28)
zusammenwirkt.
8. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die linke und die rechte Kesselwandung (21, 22) durch eine bearbeitete
Dichtfläche (24), an der ein umlaufender Dichtring (23) anliegt, miteinander
dichtend verbunden sind (und über ein Bajonett verhakt sind)
9. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der
vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der linken Kesselwandung (21) unterhalb der Zwischenstufendichtung (29)
in radialer Richtung angebrachte Dralldüsen (31) über den Umfang verteilt
angeordnet sind.
10. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Eintrittsöffnungen (30) am Kessel (20) derart angeordnet sind, daß sie im
Ausströmbereich einer am Schaufelfuß (16) der Laufschaufel (18)
ausgebildeten Mikroturbine oberhalb der Zwischenstufendichtung (29)
positioniert sind.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19960895A DE19960895A1 (de) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19960895A DE19960895A1 (de) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19960895A1 true DE19960895A1 (de) | 2001-06-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19960895A Withdrawn DE19960895A1 (de) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19960895A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3013096A1 (fr) * | 2013-11-14 | 2015-05-15 | Snecma | Systeme d'etancheite a deux rangees de lechettes complementaires |
US10677080B2 (en) | 2016-11-17 | 2020-06-09 | MTU Aero Engines AG | Seal system for a guide blade system of a gas turbine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2490722A1 (fr) * | 1980-08-06 | 1982-03-26 | Rolls Royce | Joints d'etancheite a l'air pour turbomachines |
DE4422965A1 (de) * | 1994-06-30 | 1996-01-04 | Mtu Muenchen Gmbh | Einrichtung zur Abscheidung von Fremdpartikeln aus der den Laufschaufeln einer Turbine zuzuführenden Kühlluft |
EP0864728A2 (de) * | 1997-03-11 | 1998-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Kühlluftzufuhrsystem für die Schaufeln einer Gasturbine |
-
1999
- 1999-12-17 DE DE19960895A patent/DE19960895A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2490722A1 (fr) * | 1980-08-06 | 1982-03-26 | Rolls Royce | Joints d'etancheite a l'air pour turbomachines |
DE4422965A1 (de) * | 1994-06-30 | 1996-01-04 | Mtu Muenchen Gmbh | Einrichtung zur Abscheidung von Fremdpartikeln aus der den Laufschaufeln einer Turbine zuzuführenden Kühlluft |
EP0864728A2 (de) * | 1997-03-11 | 1998-09-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Kühlluftzufuhrsystem für die Schaufeln einer Gasturbine |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3013096A1 (fr) * | 2013-11-14 | 2015-05-15 | Snecma | Systeme d'etancheite a deux rangees de lechettes complementaires |
WO2015071585A1 (fr) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | Snecma | Systeme d'etancheite a deux rangees de lechettes complementaires |
CN105723134A (zh) * | 2013-11-14 | 2016-06-29 | 斯奈克玛 | 具有两行互补密封元件的密封系统 |
CN105723134B (zh) * | 2013-11-14 | 2017-06-23 | 斯奈克玛 | 具有两行互补密封元件的密封系统 |
US10138745B2 (en) | 2013-11-14 | 2018-11-27 | Safran Aircraft Engines | Sealing system with two rows of complementary sealing elements |
RU2685172C1 (ru) * | 2013-11-14 | 2019-04-16 | Сафран Эркрафт Энджинз | Уплотнительная система с двумя рядами дополняющих друг друга уплотнительных элементов |
US10677080B2 (en) | 2016-11-17 | 2020-06-09 | MTU Aero Engines AG | Seal system for a guide blade system of a gas turbine |
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