DE29521656U1

DE29521656U1 - Component of a gas turbine with an internal cooling duct

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Publication number: DE29521656U1
Application number: DE29521656U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2005-09-15

Description

Komponente einer Gasturbine mit innerem KühlkanalComponent of a gas turbine with internal cooling channel

Die Erfindung betrifft eine Komponente in einer Gasturbine, welche Komponente betrieblich von einem hoch verdichteten und hoch erhitzten Strom eines Gases umströmt ist und einen inneren Kühlkanal.The invention relates to a component in a gas turbine, which component is operationally surrounded by a highly compressed and highly heated stream of gas and an internal cooling channel.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Komponente nach Art einer Brennkammer oder einer Leitschaufel einer Gasturbine, welche betrieblich einem Strom eines Gases ausgesetzt ist, der unter einem Druck in der Größenordnung von 10^ Pascal bis 10⁷ Pascal steht und eine Temperatur hat, die 1.000° C oder mehr, insbesondere 1.400° C, beträgt. Es geht dabei insbesondere um eine Komponente, die einem Strom ausgesetzt ist, dessen Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Werkstoffes, aus dem die Komponente hergestellt ist, liegt. Eine solche Komponente bedarf der Kühlung, um nicht in kurzer 0 Zeit zerstört zu werden, und hat dazu einen inneren Kühlkanal, um mittels eines Kühlfluides, insbesondere eines Kühlgases, gekühlt zu werden.The invention relates in particular to a component in the form of a combustion chamber or a guide vane of a gas turbine, which is operationally exposed to a flow of gas which is under a pressure of the order of 10^ Pascal to ¹⁰⁷ Pascal and has a temperature of 1,000° C or more, in particular 1,400° C. This particularly concerns a component which is exposed to a flow whose temperature is above the melting point of the material from which the component is made. Such a component requires cooling in order not to be destroyed in a short time and for this purpose has an internal cooling channel in order to be cooled by means of a cooling fluid, in particular a cooling gas.

Für Komponenten in Form von Brennkammern, Gasführungssystemen und Turbinenschaufeln, seien es feststehende Leitschaufeln oder im Betrieb umlaufende Laufschaufeln, besteht eine vielfach praktisch realisierte Kühlung darin, daß entsprechend hochverdichtete Kühlluft zugeführt wird, die die Komponente durch einen Kühlkanal durchströmt, dabei ausreichend kühlt 0 und anschließend in den die Komponente umströmenden Strom eines heißen Gases entlassen wird. Als Kühlluft verwendet wird in der Regel ein Teil der zum Betrieb der Gasturbine bereitgestellten verdichteten Luft.For components in the form of combustion chambers, gas guidance systems and turbine blades, whether they are fixed guide vanes or rotating blades during operation, a cooling method that is often implemented in practice consists in supplying appropriately highly compressed cooling air, which flows through the component through a cooling channel, cools it sufficiently 0 and is then released into the stream of hot gas flowing around the component. As cooling air, a portion of the compressed air provided for operating the gas turbine is usually used.

Eine Gasturbine üblicher Bauart besteht aus einem Verdichterteil in Form eines Turboverdichters, einem Verbrennungsteil mit zumindest einer Brennkammer der bereits erwähnten Art undA gas turbine of conventional design consists of a compressor part in the form of a turbo compressor, a combustion part with at least one combustion chamber of the type already mentioned and

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einem Turbinenteil, welcher die eigentliche Gasturbine darstellt und in dem der von dem Verdichterteil bereitgestellte und in dem Verbrennungsteil hoch erhitzte, hoch verdichtete Strom unter Freisetzung mechanischer Arbeit entspannt wird. Die freigesetzte mechanische Arbeit dient teilweise zum Antrieb des Turboverdichters und steht im übrigen zu jedwedem gewünschten praktischen Zweck zur Verfügung, insbesondere zum Antrieb einer weiteren Maschine, beispielsweise eines dynamoelektrischen Turbogenerators. Sowohl der Verdichterteil als auch der Turbinenteil können mehrteilig ausgeführt sein, und es müssen nicht unbedingt alle Teile eines Verdichterteiles bzw. eines Turbinenteiles auf einer einzigen Turbinenwelle sitzen. Einzelheiten hierzu sind auf dem Fachgebiet geläufig. a turbine part, which represents the actual gas turbine and in which the highly compressed flow provided by the compressor part and heated to a high temperature in the combustion part is expanded, releasing mechanical work. The released mechanical work is used in part to drive the turbo compressor and is otherwise available for any desired practical purpose, in particular to drive another machine, for example a dynamoelectric turbo generator. Both the compressor part and the turbine part can be made up of several parts, and not all parts of a compressor part or a turbine part necessarily have to be on a single turbine shaft. Details of this are common in the field.

Weiterentwickelte Verfahren und Einrichtungen zur Kühlung thermisch hoch belasteter Komponenten von Gasturbinen gehen hervor aus der EP 0 563 553 Al, dem US-Patent 5 318 404 und dem US-Patent 5 320 483.Further developed methods and devices for cooling thermally highly stressed components of gas turbines are described in EP 0 563 553 A1, US Patent 5 318 404 and US Patent 5 320 483.

Das erstgenannte Dokument betrifft eine relativ komplex aufgebaute Gasturbine mit einem zweiteiligen Turbinenteil, umfassend einer Hochdruckturbine und einer Niederdruckturbine, wobei die Hochdruckturbine vor der Niederdruckturbine durchströmt wird. Zur Kühlung von Leitschaufeln in dem Turbinenteil wird als Kühlgas ein Strom verdichteter Luft bereitgestellt. Dieser durchfließt zunächst Leitschaufeln in der Hochdruckturbine, ohne aus diesen Leitschaufeln in den diese umströmenden Strom entlassen zu werden, und gelangt anschlie-0 Send zu Leitschaufeln der Niederdruckturbine, aus denen er, insoweit gemäß möglicher Praxis, in den die Leitschaufeln umströmenden, entspannt werdenden Strom entlassen wird. Auch die Brennkammer der dargestellten Gasturbine ist kühlbar; Kühlgas, welches die Brennkammer kühlt, wird wahlweise nicht dem im Turbinenteil zu entspannenden Strom hoch erhitzten Gases beigemischt, sondern gelangt aus der Brennkammer zu Komponenten in der Niederdruckturbine.The first-mentioned document relates to a relatively complex gas turbine with a two-part turbine section, comprising a high-pressure turbine and a low-pressure turbine, whereby the high-pressure turbine is flowed through before the low-pressure turbine. To cool guide vanes in the turbine section, a stream of compressed air is provided as a cooling gas. This first flows through guide vanes in the high-pressure turbine without being released from these guide vanes into the stream flowing around them, and then reaches guide vanes of the low-pressure turbine, from which it is released, insofar as possible in practice, into the stream flowing around the guide vanes and being expanded. The combustion chamber of the gas turbine shown can also be cooled; cooling gas, which cools the combustion chamber, is optionally not mixed into the stream of highly heated gas to be expanded in the turbine section, but rather passes from the combustion chamber to components in the low-pressure turbine.

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Das zweitgenannte Dokument betrifft die Kühlung von Laufschaufeln eines Turbinenteils einer Gasturbine mit Dampf, welcher aus einem externen Dampferzeuger bereitgestellt wird. Das Dokument beschreibt eingehend eine Möglichkeit, wie der Dampf aus dem feststehenden Dampferzeuger den betrieblich umlaufenden Laufschaufeln zugeführt und, ohne daß er zu dem die Laufschaufeln umströmenden Strom gelangt oder anderweitig verlorengeht, wieder aus den Laufschaufeln abgeleitet werden kann.The second document concerns the cooling of the blades of a turbine section of a gas turbine with steam, which is provided by an external steam generator. The document describes in detail a way in which the steam from the fixed steam generator can be fed to the rotating blades during operation and can be discharged from the blades again without it reaching the flow around the blades or being lost in any other way.

Das drittgenannte Dokument betrifft schließlich die Kühlung von Leitschaufeln in einem Turbinenteil einer Gasturbine, wobei zur Kühlung Dampf und Luft parallel zum Einsatz kommen.Finally, the third document concerns the cooling of guide vanes in a turbine section of a gas turbine, where steam and air are used in parallel for cooling.

Eine solcherart zu kühlende Leitschaufel besitzt eine entsprechende Mehrzahl von Kühlkanälen; der Dampf wird, nachdem er eine Leitschaufel gekühlt hat, wieder vollständig abgeführt, und die Luft gelangt nach Kühlung der Leitschaufel in den diese umströmenden, entspannt werdenden Strom.A guide vane to be cooled in this way has a corresponding number of cooling channels; the steam is completely discharged again after it has cooled a guide vane, and the air, after cooling the guide vane, enters the stream flowing around it, which is expanded.

Beide letztgenannten Dokumente betrachten insbesondere eine Gasturbine, die in einem Verbund mit einer Dampfturbine arbeitet, wobei das aus der Gasturbine entlassene Abgas einen Dampferzeuger beheizt und der Dampferzeuger Dampf zum Betrieb der Dampfturbine liefert. Eine solche Art des Einsatzes einer Gasturbine hat derzeit eine besondere Bedeutung.Both of the latter documents consider in particular a gas turbine operating in conjunction with a steam turbine, where the exhaust gas released from the gas turbine heats a steam generator and the steam generator supplies steam to operate the steam turbine. This type of use of a gas turbine is currently of particular importance.

Ein Problem, das bei herkömmlichen, Luft als Kühlgas benutzenden Kühlsystemen für Komponenten von Gasturbinen auftritt, 0 ist die bei der Einmischung des Kühlgases in den zu entspannenden Strom eintretende Absenkung der Temperatur dieses Stromes. Da für ein übliches Kühlsystem die Bereitstellung des Kühlgases mit hohem Druck, entsprechend dem Druck des in der Brennkammer erhitzten und dem Turbinenteil zugeführten zu entspannenden Stromes zuzüglich aller bei der Führung des Kühlgases auftretenden Druckgefälle, muß das Kühlgas von der vom Verdichterteil verdichteten Luft abgezweigt werden. BeiA problem that occurs with conventional cooling systems for gas turbine components that use air as a cooling gas is the reduction in the temperature of the flow that occurs when the cooling gas is mixed into the flow to be expanded. Since a conventional cooling system requires the provision of the cooling gas at high pressure, corresponding to the pressure of the flow to be expanded that is heated in the combustion chamber and fed to the turbine section, plus all the pressure gradients that occur when the cooling gas is guided, the cooling gas must be branched off from the air compressed by the compressor section.

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der Kühlung der zu kühlenden Komponenten heizt sich das Kühlgas allerdings nicht sehr hoch auf; es wird eine Temperaturerhöhung um 100° C bis 200° C erreicht. Da der Strom im Verbrennungsteil um bis zu 1.000° C erhitzt wird, womöglich sogar noch mehr, und da der Anteil des hinter dem Verdichterteil abgezweigten Kühlgases durchaus 10 % der insgesamt bereitgestellten Luft beträgt, ist die Abkühlung des Stromes bei der Zumischung des Kühlgases beträchtlich. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird bei der Auslegung und Herstellung der zu kühlenden Komponenten ein hoher Aufwand betrieben; Kühlkanäle werden in komplizierten Formen und Anordnungen ausgeführt, um turbulente Strömungen und große Strömungsgeschwindigkeiten zu erreichen und so bei gegebener Kühlluftmenge die Kühlwirkung zu maximieren. Unter Umständen kann aus einer derartigen Turbinenschaufel die Kühlluft allerdings in Form eines Strahles austreten, der eine Inhomogenisierung der Verteilungen von Geschwindigkeit und Temperatur in dem Strom verursacht und damit wiederum thermodynamische Verluste mit sich bringt.However, the cooling gas does not heat up very high when cooling the components to be cooled; a temperature increase of 100° C to 200° C is achieved. Since the flow in the combustion section is heated by up to 1,000° C, possibly even more, and since the proportion of cooling gas branched off behind the compressor section is as much as 10% of the total air provided, the cooling of the flow when the cooling gas is added is considerable. In order to remedy this disadvantage, a great deal of effort is made in the design and manufacture of the components to be cooled; cooling channels are designed in complicated shapes and arrangements in order to achieve turbulent flows and high flow velocities and thus maximize the cooling effect for a given amount of cooling air. Under certain circumstances, however, the cooling air can emerge from such a turbine blade in the form of a jet, which causes an inhomogenization of the distribution of speed and temperature in the flow and thus in turn brings with it thermodynamic losses.

Auch die Tatsache, daß Strukturen einer Brennkammer einer modernen Hochtemperatur-Gasturbine der Kühlung bedürfen, bringt spezifische Probleme mit sich. Inzwischen ist das am Eintritt des Turbinenteiles einer modernen Gasturbine erreichte Temperaturniveau so hoch, daß die Vermeidung der Bildung von Stickoxiden ein wesentliches Problem darstellt. Zwischen Stickoxiden sowie den Komponenten, also Sauerstoff und Stickstoff, besteht ein thermodynamisches Gleichgewicht, welches sich mit steigender Temperatur zu den Stickoxiyden verlagert.The fact that the combustion chamber structures of a modern high-temperature gas turbine require cooling also brings with it specific problems. The temperature level reached at the inlet of the turbine section of a modern gas turbine is now so high that preventing the formation of nitrogen oxides is a major problem. There is a thermodynamic equilibrium between nitrogen oxides and the components, i.e. oxygen and nitrogen, which shifts towards nitrogen oxides as the temperature increases.

0 Um eine dadurch bedingte Bildung von Stickoxiden auszuschließen, muß in einem Verbrennungsteil einer Gasturbine dafür gesorgt werden, daß lokale Temperaturspitzen, an denen Temperaturen von 1.600° C und darüber auftreten können, vermieden werden. Aus diesem Grunde werden in der Regel Vormischbrenner 5 benutzt, um den benötigten Brennstoff in der verdichteten Luft zu verteilen und zu verbrennen. In solchen Brennern wird der zugeführte Brennstoff zunächst intensiv mit der zugeführ-0 In order to prevent the formation of nitrogen oxides, it must be ensured in the combustion section of a gas turbine that local temperature peaks, where temperatures of 1,600° C and above can occur, are avoided. For this reason, premix burners 5 are generally used to distribute and burn the required fuel in the compressed air. In such burners, the supplied fuel is first intensively mixed with the supplied

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durch verläuft die eigentliche Verbrennung auf einer niedrigeren Temperatur als in einer Diffusionsflamme, die sich ausbildet, wenn der Brennstoff einfach in die Luft eingedüst wird. Je magerer das Gemisch zwischen dem Brennstoff und der verdichteten Luft ist, um so niedriger ist das Temperaturniveau. Je weniger verdichtete Luft eine Brennkammer also zu ihrer Kühlung bedarf, um so mehr verdichtete Luft steht zur Verfugung, um mit dem Brennstoff vorgemischt zu werden; dementsprechend kann das zu bildende Gemisch aus Brennstoff und Luft magerer und das Temperaturniveau bei der Verbrennung niedriger gehalten werden.The actual combustion takes place at a lower temperature than in a diffusion flame, which forms when the fuel is simply injected into the air. The leaner the mixture between the fuel and the compressed air, the lower the temperature level. The less compressed air a combustion chamber needs to cool it, the more compressed air is available to be premixed with the fuel; accordingly, the mixture of fuel and air to be formed can be kept leaner and the temperature level during combustion can be kept lower.

Auf der Grundlage all dieser Erwägungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Alternative zur Kühlung einer von einem hoch verdichteten und hoch erhitzten Strom eines Gases umströmten Komponente der eingangs genannten Art anzugeben.On the basis of all these considerations, the invention is based on the object of providing an alternative for cooling a component of the type mentioned above around which a highly compressed and highly heated stream of gas flows.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird eine Komponente in einer Gasturbine, welche Komponente betrieblich von einem 0 hoch verdichteten und hoch erhitzten Strom eines Gases umströmt ist und einen inneren Kühlkanal aufweist, welche gekennzeichnet ist durch ein zugeordnetes Gebläse, durch welches der Kühlkanal zur Kühlung der Komponente mit gering verdichtetem Kühlgas beaufschlagbar ist, und eine zugeordnete Ableitung, durch die das Kühlgas aus dem Kühlkanal unmittelbar einer Drucksenke der Gasturbine zuführbar ist.To solve this problem, a component in a gas turbine is specified, which component is operationally surrounded by a highly compressed and highly heated stream of gas and has an internal cooling channel, which is characterized by an associated fan, by which the cooling channel can be supplied with low-compressed cooling gas to cool the component, and an associated discharge line, by which the cooling gas from the cooling channel can be fed directly to a pressure sink of the gas turbine.

Erfindungsgemäß erfolgt die Kühlung einer hochbelasteten Komponente einer Gasturbine mit einem Kühlgas, welches lediglich 0 unter einem vergleichsweise geringem Druck steht und welches zu seiner Bereitstellung nicht eine hohe Kompressionsarbeit fordert, wie dies der Fall ist bei der Luft, die für den thermodynamisehen Prozess in der Gasturbine bereitgestellt werden muß. In Anwendung der Erfindung ist es nicht mehr erforderlich, von der hoch komprimierten Luft einen Teil abzunehmen, um damit entsprechend belastete Komponenten zu kühlen. Natürlich ist es weiterhin denkbar und unter UmständenAccording to the invention, the cooling of a highly loaded component of a gas turbine is carried out with a cooling gas which is only 0 under a comparatively low pressure and which does not require a high compression work to be provided, as is the case with the air which must be provided for the thermodynamic process in the gas turbine. When applying the invention, it is no longer necessary to take a portion of the highly compressed air in order to cool correspondingly loaded components. Of course, it is still conceivable and under certain circumstances

vorteilhaft, Luft aus einem Kompressor eines Turboverdichters abzuzapfen und als Kühlgas zu benutzen; die Abzapfung kann freilich aus einer Vorstufe des Verdichters erfolgen, wo die zur Kompression aufgewendete Arbeit noch gering ist. Für den Turboverdichter bedeutet dies durchaus eine Vereinfachung, da er die zur Kühlung bestimmte Luft nicht mehr von seinem Einlaß zu seinem Auslaß, sondern lediglich noch von seinem Einlaß bis zu einer Anzapfung bewältigen muß.advantageous to tap air from a compressor of a turbo compressor and use it as cooling gas; the tap can of course be made from a preliminary stage of the compressor, where the work required for compression is still low. For the turbo compressor, this is certainly a simplification, since it no longer has to handle the air intended for cooling from its inlet to its outlet, but only from its inlet to a tap.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß das Kühlgas nicht mehr aus der Komponente in den diese umströmenden, hoch erhitzten Strom entlassen wird, so daß die dadurch bewirkte und bisher in der Regel in Kauf zu nehmende Abkühlung des Stromes vermieden wird. Auch entfällt die bisher in Kauf zu nehmende Beeinträchtigung des Stromes durch strahlenförmig in diesen eintretendes Kühlgas.A further advantage of the invention is that the cooling gas is no longer released from the component into the highly heated stream flowing around it, so that the cooling of the stream caused thereby and which had to be accepted up to now is avoided. The impairment of the stream caused by cooling gas entering it in a radial manner, which had to be accepted up to now, is also eliminated.

Die Abdichtung des gesamten Systems, in dem das Kühlgas geführt wird, muß selbstverständlich besonders sorgfältig aus-0 gelegt werden, da eine Undichtigkeit dazu führen kann, daß hoch erhitzes Gas aus dem Strom in das System eindringt, wodurch große Schaden verursacht werden können. Die hierzu erforderlichen Lehren und Mittel sind dem Fachmann geläufig, vergleiche insbesondere die zitierten Dokumente des Standes der Technik. Eine im Hinblick auf diese Erwägungen besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung wird weiter unten beschrieben. The sealing of the entire system in which the cooling gas is conducted must of course be designed with particular care, since a leak can lead to highly heated gas from the stream penetrating the system, which can cause great damage. The teachings and means required for this are familiar to the person skilled in the art, see in particular the cited prior art documents. A particularly preferred development of the invention in view of these considerations is described below.

Wie bereits erwähnt, ist das der Komponente zugeordnete Ge-0 blase zur Beaufschlagung der Komponente mit Kühlgas eine Anzapfung in einem zu der Gasturbine gehörigen Turboverdichter.As already mentioned, the blower assigned to the component for supplying the component with cooling gas is a tap in a turbo compressor belonging to the gas turbine.

Die der Komponente zugeordnete Drucksenke, in die das Kühlgas aus dem Kühlkanal zugeführt werden soll, ist vorzugsweise ein zu der Gasturbine gehöriger Abgaskanal. In diesem Zusammenhang kann je nach der Temperatur, die das Kühlgas im Kühlkanal der Komponente angenommen hat und der Temperatur, mit derThe pressure sink assigned to the component into which the cooling gas is to be fed from the cooling channel is preferably an exhaust gas channel belonging to the gas turbine. In this context, depending on the temperature that the cooling gas has assumed in the cooling channel of the component and the temperature at which

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der den Turbinenteil der Gasturbine verlassende Strom in den Abgaskanal gelangt, ein weiterer Vorteil erschlossen werden, welcher besteht in einer Umkehrung des bei einer Kühlung im herkömmlichen Sinn auftretenden thermodynamischen Verlustes in einen thermodynamischen Gewinn. Wie bereits erläutert, muß bei einer herkömmlichen Kühlung das Kühlgas eine deutlich geringere Temperatur als der die zu kühlende Komponente umströmende Strom haben. Es ist jedoch durchaus denkbar, daß das Kühlgas während der Kühlung eine Temperatur annimmt, die höher liegt als die Temperatur des Stromes, nachdem dieser in dem Turbinenteil der Gasturbine entspannt und abgekühlt wurde. Es ist dann möglich, den Strom in dem Abgaskanal durch Zuführung des Kühlgases aufzuheizen, womit insbesondere die Wirkung eines Dampferzeugers, der in dem Abgaskanal liegt, verbessert würde. Dieser Dampferzeuger kann nämlich die durch die Beimischung des Kühlgases erzielte Temperaturerhöhung weitergeben an den erzeugten Dampf, und dadurch kann der thermodynamische Wirkungsgrad eines thermo-dynamischen Prozesses, in welchem der Dampf entspannt wird, erhöht werden.the flow leaving the turbine part of the gas turbine reaches the exhaust duct, a further advantage can be achieved, which consists in reversing the thermodynamic loss that occurs with cooling in the conventional sense into a thermodynamic gain. As already explained, with conventional cooling the cooling gas must have a significantly lower temperature than the flow flowing around the component to be cooled. However, it is quite conceivable that the cooling gas takes on a temperature during cooling that is higher than the temperature of the flow after it has been expanded and cooled in the turbine part of the gas turbine. It is then possible to heat up the flow in the exhaust duct by supplying the cooling gas, which would in particular improve the effect of a steam generator located in the exhaust duct. This steam generator can pass on the temperature increase achieved by the addition of the cooling gas to the steam generated, and in this way the thermodynamic efficiency of a thermodynamic process in which the steam is expanded can be increased.

0 Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Gasturbine mit einer Dampfturbine kombiniert ist, wobei das Abgas der Gasturbine zur Bereitstellung des Dampfes, der in der Dampfturbine entspannt wird, herangezogen wird.0 This is of particular importance when the gas turbine is combined with a steam turbine, whereby the exhaust gas of the gas turbine is used to provide the steam that is expanded in the steam turbine.

Wie bereits gesagt, ist an die Dichtigkeit des gesamten Systemes, in welchem das Kühlgas geführt wird, ein hoher Anspruch zu stellen, da das Eindringen von heißem Gas aus dem Strom in das System verhindert werden muß. Um eine eventuelle Undichtigkeit aufzudecken, ist vorzugsweise ein Mittel zur 0 Einspeisung eines Spurenstoffes in den Strom, bevor dieser die Komponente umströmt, sowie ein Sensor zum Nachweis des Spurenstoffes in der Drucksenke vorgesehen. Dieser Sensor ist insbesondere angeschlossen an eine Alarmeinrichtung und löst einen Alarm aus, wenn er den Spurenstoff in der Drucksenke 5 nachweist. Der Sensor ist insbesondere angeordnet in der zu der Drucksenke führenden Ableitung.As already mentioned, the tightness of the entire system in which the cooling gas is fed must be very high, as the penetration of hot gas from the flow into the system must be prevented. In order to detect any leaks, a means for feeding a trace substance into the flow before it flows around the component is preferably provided, as well as a sensor for detecting the trace substance in the pressure sink. This sensor is connected in particular to an alarm device and triggers an alarm when it detects the trace substance in the pressure sink. The sensor is in particular arranged in the discharge line leading to the pressure sink.

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Die Möglichkeit zur Überwachung des Systems unter Benutzung eines Spurenstoffes ergibt sich als Besonderheit der Erfindung, da sie ein geschlossenes Kühlsystem voraussetzt. Der Spurenstoff muß nicht unbedingt eine separat in den Strom eingeführte Chemikalie sein; im Rahmen der als wichtigsten betrachteten Anwendung der Erfindung, bei der der Strom ein Rauchgas ist, in welchem eine Verbrennung stattgefunden hat, kann als Spurenstoff ein typisches Verbrennungsprodukt, beispielsweise Kohlendioxid, benutzt werden. Kohlendioxid kommt zwar auch in gewöhnlicher Luft vor, allerdings nur zu einem sehr geringen Anteil. In einem Rauchgas muß der Anteil des Kohlendioxids um mehrere Zehnerpotenzen höher liegen, was mit einem Sensor und unter Benutzung eines geeigneten Diskriminators problemlos festgestellt werden kann.The possibility of monitoring the system using a trace substance is a special feature of the invention, since it requires a closed cooling system. The trace substance does not necessarily have to be a chemical separately introduced into the stream; in the context of the application of the invention considered to be the most important, in which the stream is a flue gas in which combustion has taken place, a typical combustion product, for example carbon dioxide, can be used as a trace substance. Carbon dioxide is also present in ordinary air, but only in very small quantities. In a flue gas, the proportion of carbon dioxide must be several orders of magnitude higher, which can be easily determined with a sensor and using a suitable discriminator.

Für die Anwendung der Erfindung von besonderer Bedeutung ist eine Komponente in Form eines Teils einer Brennkammer der Gasturbine. Eine Brennkammer enthält stets Komponenten, die der bei der Verbrennung eines Brennstoffes in hoch verdichteter Luft entstehenden Wärme unmittelbar ausgesetzt sind und entsprechender Kühlung bedürfen. Für derartige Komponenten, insbesondere Hitzeschildelemente oder Hitzeschilde, Flammrohre und dergleichen, eignet sich die Erfindung in besonderer Weise. Eine solche Komponente ist insbesondere ausgeführt als zweischaliges, druckdichtes und den Kühlkanal umschließendes Bauteil.Of particular importance for the application of the invention is a component in the form of part of a combustion chamber of the gas turbine. A combustion chamber always contains components that are directly exposed to the heat generated during the combustion of a fuel in highly compressed air and require corresponding cooling. The invention is particularly suitable for such components, in particular heat shield elements or heat shields, flame tubes and the like. Such a component is designed in particular as a two-shell, pressure-tight component that encloses the cooling channel.

Eine weitere Komponente, die für die Anwendung der Erfindung besonders in Betracht kommt, ist eine Leitschaufel in einem 0 Turbinenteil der Gasturbine, insbesondere eine Leitschaufel an einem Einlaß des Turbinenteils. Eine solche Leitschaufel wird ebenso wie eine Komponente in einer Brennkammer dem Strom ausgesetzt, wenn dieser seine maximal mögliche Temperatur hat. Es ergeben sich somit dieselben Kühlungsprobleme wie in der Brennkammer, und sie können mit denselben Mitteln wie in der Brennkammer bekämpft werden.Another component that is particularly suitable for the application of the invention is a guide vane in a turbine section of the gas turbine, in particular a guide vane at an inlet of the turbine section. Such a guide vane is exposed to the flow in the same way as a component in a combustion chamber when the flow has reached its maximum possible temperature. The same cooling problems therefore arise as in the combustion chamber, and they can be combated with the same means as in the combustion chamber.

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Eine kühlbare Komponente in Form einer Leitschaufel gehört insbesondere zu einer Vielzahl gleichartiger solcher Komponenten, wobei die Komponenten eine Mehrzahl von Leitschaufelkränzen in dem Turbinenteil bilden, welche betrieblich von dem Strom entlang einer Strömungsrichtung nacheinander umströmt werden, und wobei die Kühlkanäle von zu verschiedenen Leitschaufelkränzen gehörigen Komponenten in Reihe geschaltet sind und betrieblich in einer Richtung entgegen der Strömungsrichtung von dem Kühlgas durchströmt werden.A coolable component in the form of a guide vane belongs in particular to a large number of similar components of this type, wherein the components form a plurality of guide vane rings in the turbine part, around which the flow flows in succession along a flow direction during operation, and where the cooling channels of components belonging to different guide vane rings are connected in series and are flowed through by the cooling gas during operation in a direction opposite to the flow direction.

Das zuletzt genannte Teilmerkmal, nämlich die Durchströmung der Leitschaufelkränze im Gegenstrom zu dem Strom, ist von besonders hoher Bedeutung dann, wenn das Kühlgas in einem thermodynamisehen Prozeß eingespeist werden soll, denn auf diese Weise wird die Aufheizung des Kühlgases maximiert. Ein mit dieser Ausgestaltung immer verbundener Vorteil liegt darin, daß die Temperaturdifferenzen zwischen dem Strom und dem Kühlgas an jeder Komponente des Satzes so gering wie möglich bleiben, denn bei der gewählten Konfiguration steigt die 0 Temperatur des Kühlgases mit der Temperatur des Stromes, welcher die Komponenten des Satzes umströmt, und es werden extreme Temperaturdifferenzen zwischen dem Kühlgas und dem Strom vermieden.The last-mentioned feature, namely the flow through the guide vane rings in countercurrent to the flow, is of particularly great importance when the cooling gas is to be fed in a thermodynamic process, because in this way the heating of the cooling gas is maximized. An advantage always associated with this design is that the temperature differences between the flow and the cooling gas at each component of the set remain as small as possible, because with the selected configuration the 0 temperature of the cooling gas increases with the temperature of the flow that flows around the components of the set, and extreme temperature differences between the cooling gas and the flow are avoided.

Während eines Betriebes einer Gasturbine wird die Komponente von einem hoch verdichteten und hoch erhitzten Strom eines Gases umströmt sowie durch einen inneren Kühlkanal von einem Kühlgas durchströmt wird, wobei der Kühlkanal aus einem Gebläse mit dem Kühlgas beaufschlagt und das Kühlgas aus dem 0 Kühlkanal unmittelbar einer Drucksenke der Gasturbine zugeführt wird.During operation of a gas turbine, the component is surrounded by a highly compressed and highly heated stream of gas and a cooling gas flows through an internal cooling channel, whereby the cooling channel is supplied with the cooling gas from a fan and the cooling gas from the cooling channel is fed directly to a pressure sink in the gas turbine.

Das Kühlgas ist, wie auch vorstehend bereits erläutert, vorzugsweise Luft, und diese Luft wird weiterhin vorzugsweise von einer insoweit als Gebläse arbeitenden Anzapfung eines zu der Gasturbine gehörigen Turboverdichters abgezweigt. Das Kühlgas wird ebenfalls vorzugsweise in einen insoweit alsThe cooling gas is, as already explained above, preferably air, and this air is also preferably branched off from a tapping of a turbo compressor belonging to the gas turbine, which operates as a fan. The cooling gas is also preferably fed into a

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Drucksenke arbeitenden Abgaskanal der Gasturbine abgeleitet. Durch den in diesem Abgaskanal herrschenden Druck ist unter Berücksichtigung aller Druckverluste, die in dem System zur Führung des Kühlgases auftreten, der Druck im Kühlkanal der Komponente definiert. Dieser Druck wird regelmäßig nur wenig über dem Druck in dem Abgaskanal liegen und damit deutlich geringer sein als der Druck in dem Strom, welcher die Komponente umströmt.The pressure in the cooling channel of the component is defined by the pressure prevailing in this exhaust channel, taking into account all pressure losses that occur in the system for guiding the cooling gas. This pressure will usually be only slightly higher than the pressure in the exhaust channel and thus significantly lower than the pressure in the flow that flows around the component.

Um kontrollieren zu können, daß kein heißes Gas aus dem Strom in den Kühlkanal gelangt und der Kühlkanal in der Komponente dicht ist/ wird der die Komponente umströmende Strom vorzugsweise mit einem Spurenstoff versetzt, und das aus der Komponente der Drucksenke gelangende Kühlgas wird auf ein Vorhandensein des Spurenstoffes untersucht. Die Versetzung des Stromes mit dem Spurenstoff erfolgt vorzugsweise derart, daß in dem Strom eine Verbrennung bewirkt wird, bevor oder während er die Komponente umströmt. Als Spurenstoff wird dabei ein bei der Verbrennung entstehendes Produkt, beispielsweise Wasser oder Kohlendioxid, verwendet.In order to be able to check that no hot gas from the flow enters the cooling channel and that the cooling channel in the component is sealed, the flow flowing around the component is preferably mixed with a trace substance and the cooling gas coming out of the pressure sink component is examined for the presence of the trace substance. The flow is preferably mixed with the trace substance in such a way that combustion is caused in the flow before or while it flows around the component. A product created during combustion, for example water or carbon dioxide, is used as the trace substance.

Der Nachweis des Spurenstoffes in dem Kühlgas zeigt an, daß es eine Undichtigkeit gibt, durch welche heißes Gas aus dem Strom in das Kühlgas eindringen kann, beispielweise an einem Riß oder dergleichen. In einem solchen Fall wird regelmäßig eine Abschaltung der Gasturbine erforderlich sein, um zu verhindern, daß die schadhafte Komponente versagt und durch Einwirkung heißen Gases aus dem Strom zerstört wird. Gegebenenfalls können mehrere Sensoren zum Nachweis des Spurenstoffes 0 verwendet werden, um durch Auswertung von Meßwerten mehrerer Sensoren auf den Ort, an dem sich eine schadhafte Komponente befindet, schließen zu können.The detection of the trace substance in the cooling gas indicates that there is a leak through which hot gas from the flow can penetrate into the cooling gas, for example through a crack or the like. In such a case, it will regularly be necessary to shut down the gas turbine in order to prevent the defective component from failing and being destroyed by the effects of hot gas from the flow. If necessary, several sensors can be used to detect the trace substance 0 in order to be able to determine the location of a defective component by evaluating the measured values of several sensors.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung ist der Klarheit halber teilweise schematisiert und/oder verzerrt ausgeführt und er-Embodiments of the invention will now be explained with reference to the drawing. For the sake of clarity, the drawing is partially schematic and/or distorted and

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hebt in keinem Fall den Anspruch der Maßstäblichkeit. Im einzelnen zeigen:in no way negates the claim of scale. In detail show:

FIG 1 eine Gasturbine mit nachgeschaltetem Dampferzeuger, eingerichtet zur Kühlung bestimmter Komponenten im Sinne der Erfindung;FIG 1 shows a gas turbine with a downstream steam generator, designed to cool certain components in the sense of the invention;

FIG 2 eine Skizze eines Turboverdichters mit einer Möglichkeit zur Abzapfung von Gas aus einer Verdichterstufe; FIG 3 eine Skizze eines Turbinenteils einer Gasturbine mit Leitschaufeln, die kühlbar sind; FIG 4 einen Längsschnitt durch eine kühlbare Brennkammer.FIG 2 is a sketch of a turbo compressor with a possibility of tapping gas from a compressor stage; FIG 3 is a sketch of a turbine part of a gas turbine with guide vanes that can be cooled; FIG 4 is a longitudinal section through a coolable combustion chamber.

Figur 1 zeigt eine Gasturbine 1, 2, 3, bestehend aus einem Verdichterteil 1, einem Verbrennungsteil 2 und einem Turbinenteil 3. Der Verdichterteil 1 und der Turbinenteil 3 sind gemäß üblicher Praxis mechanisch gekuppelt, so daß der Verdichterteil 1 von dem Turbinenteil 3 angetrieben werden kann. Diese mechanische Kupplung ist der Übersicht halber nicht dargestellt; es kommt im übrigen im vorliegenden Zusammenhang 0 auf das Vorhandensein oder NichtVorhandensein einer solchen Kupplung nicht an. Der Turbinenteil 3 kann außerdem mit einer weiteren Maschine verkuppelt sein, um diese weitere Maschine ebenfalls anzutreiben. Wichtig ist im vorliegenden Zusammenhang die Wirkverbindung, gemäß der der Verdichterteil 1 einen Strom 4 hoch verdichteter Luft liefert, welcher in einem Verbrennungsteil 2 durch Verbrennen eines Brennstoffes (Einzelheiten sind der Übersicht halber nicht dargestellt) hoch erhitzt und anschließend in dem Turbinenteil 3 unter Abgabe mechanischer Arbeit entspannt wird.Figure 1 shows a gas turbine 1, 2, 3, consisting of a compressor part 1, a combustion part 2 and a turbine part 3. The compressor part 1 and the turbine part 3 are mechanically coupled in accordance with standard practice, so that the compressor part 1 can be driven by the turbine part 3. This mechanical coupling is not shown for the sake of clarity; in the present context, the presence or absence of such a coupling is not important. The turbine part 3 can also be coupled to another machine in order to drive this other machine as well. What is important in the present context is the operative connection according to which the compressor part 1 supplies a stream 4 of highly compressed air, which is heated to a high level in a combustion part 2 by burning a fuel (details are not shown for the sake of clarity) and is then expanded in the turbine part 3 while delivering mechanical work.

Hinter dem Turbinenteil 3 gelangt der Strom 4 in einen Abgaskanal und durchströmt dort einen Dampferzeuger 5 sowie einen Kamin 6, aus welchem er in die Umwelt entlassen wird. Zur Kühlung bestimmter Komponenten 7, 8 des Verbrennungsteils 2 bzw. des Turbinenteils 3, welche von dem hoch erhitzten und hoch verdichteten Strom 4 umströmt werden und welche in Figur 1 lediglich sumarisch als Wärmetauschstrukturen dargestelltBehind the turbine part 3, the flow 4 enters an exhaust duct and flows through a steam generator 5 and a chimney 6, from which it is released into the environment. For cooling certain components 7, 8 of the combustion part 2 or the turbine part 3, which are surrounded by the highly heated and highly compressed flow 4 and which are only shown in summary form as heat exchange structures in Figure 1

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sind, wird dem Verdichterteil 1 aus einer Anzapfung 9 vergleichsweise gering verdichtete Luft entnommen, welche den Komponenten 7 und 8 zwecks Kühlung zufließt und welche nach Durchströmung dieser Komponenten 7, 8 über entsprechende Ableitungen 10, 11 und 12 unmittelbar einer Drucksenke 5, 6 der Gasturbine 1, 2, 3, nämlich dem Abgaskanal 5, 6, zugeführt wird. Auf diese Weise bleibt der Druck in den Komponenten 7 und 8 deutlich geringer als der Druck in dem Strom 4. Dies hat einerseits den Vorteil, daß die zur Bereitstellung des Kühlgases aufzuwendende Arbeit gegenüber herkömmlicher Praxis deutlich verringert ist; es hat jedoch den Nachteil, daß das gesamte System 7, 8, 9, 10, 11, 12 zur Führung des Kühlgases gegen Strom 4 abgedichtet sein muß. Kommt es zu einem Riß in einer der Komponenten 7 oder 8, so kann hoch erhitztes Gas aus dem Strom 4 in die Komponente 7 oder 8 eindringen und diese in kurzer Zeit beeinträchtigen, womöglich zerstören. Dementsprechend ist jeder Komponente 7, 8 in einer zugehörigen Ableitung 10 bzw. 11 ein Sensor 13 zugeordnet, mit dem das Vorhandensein eines Spurenstoffes, mit dem der 0 Strom 4 vor oder während des umströmens der Komponenten 7 und 8 versetzt wurde, in dem Kühlgas feststellbar ist. Dieser Spurenstoff ist vorzugsweise ein Produkt, welches sich bei der in dem Verbrennungsteil 2 ablaufenden Verbrennung ergibt; es ist jedoch auch durchaus denkbar, den Strom 4 vor oder in dem Verbrennungsteil 2 mit einem besonderen, eigens ausgewählten und bereitgestellten Spurenstoff zu versetzen. Meldet jedenfalls einer der Sensoren 13 das Vorhandensein des Spurenstoffes, so kann sofort ein Alarm ausgelöst und die Gasturbine 1, 2, 3 stillgesetzt werden. Da jeder Komponente 7 0 bzw. 8 jeweils für sich ein Sensor 13 zugeordnet ist, kann aus der Tatsache, welcher der Sensoren 13 einen Alarm ausgelöst hat, auch geschlossen werden, bei welcher Komponente 7 oder 8 ein Schaden vorliegen muß.are, comparatively lowly compressed air is taken from the compressor part 1 from a tap 9, which flows to the components 7 and 8 for cooling and which, after flowing through these components 7, 8, is fed directly to a pressure sink 5, 6 of the gas turbine 1, 2, 3, namely the exhaust gas duct 5, 6, via corresponding discharge lines 10, 11 and 12. In this way, the pressure in the components 7 and 8 remains significantly lower than the pressure in the flow 4. On the one hand, this has the advantage that the work required to provide the cooling gas is significantly reduced compared to conventional practice; however, it has the disadvantage that the entire system 7, 8, 9, 10, 11, 12 for guiding the cooling gas against the flow 4 must be sealed. If a crack occurs in one of the components 7 or 8, highly heated gas from the flow 4 can penetrate into the component 7 or 8 and impair it in a short time, possibly destroying it. Accordingly, each component 7, 8 is assigned a sensor 13 in an associated discharge line 10 or 11, with which the presence of a trace substance in the cooling gas, with which the flow 4 was mixed before or during the flow around the components 7 and 8, can be detected. This trace substance is preferably a product that results from the combustion taking place in the combustion part 2; however, it is also entirely conceivable to mix the flow 4 before or in the combustion part 2 with a special, specially selected and provided trace substance. If one of the sensors 13 reports the presence of the trace substance, an alarm can be triggered immediately and the gas turbine 1, 2, 3 can be shut down. Since each component 7 0 or 8 is assigned a sensor 13, it can be determined from the fact which of the sensors 13 triggered an alarm which component 7 or 8 must be damaged.

Figur 2 zeigt einen Verdichterteil 1, nämlich einen Turboverdichter 1, welcher zwischen seinem Einlaß 14 und seinem Auslaß 15 eine Anzapfung 9 aufweist, aus welcher ein Teil derFigure 2 shows a compressor part 1, namely a turbo compressor 1, which has a tap 9 between its inlet 14 and its outlet 15, from which part of the

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insgesamt in den Einlaß 14 eingetretenen Luft abgeleitet werden kann, bevor dieser den Auslaß 15 erreicht. Solcherart abgeleitete Luft ist geeignet, um in der Anordnung gemäß Figur 1 als Kühlgas eingesetzt zu werden. Der Turboverdichter 1 hat einen drehbaren Rotor 16, auf welchem betrieblich umlaufende Laufschaufeln 17 angebracht sind. Zwischen die Laufschaufeln 17 ragen Leitschaufeln 18, welche an feststehenden Außengehäuseteilen 19 und 2 0 befestigt sind. Die beiden Außengehäuseteile 19 und 20 überragen einander teilweise, wobei das vordere Außengehäuse 19 das hintere hintere Außengehäuse 2 0 konzentrisch umgibt unter Freilassung eines Spaltes 9, welcher die Anzapfung 9 bildet. Aus der ersten Stufe des Verdichters, gebildet mit den am weitesten links angeordneten Laufschaufeln 17 und Leitschaufeln 18, gelangt ein Teil der insgesamt geförderten Luft in diesen Spalt 9 und kann von dort abgeführt werden. Die erste Verdichterstufe wirkt in diesem Sinne als Gebläse.all of the air entering the inlet 14 can be diverted before it reaches the outlet 15. Air diverted in this way is suitable for use as cooling gas in the arrangement according to Figure 1. The turbo compressor 1 has a rotatable rotor 16 on which rotating blades 17 are mounted. Guide vanes 18 protrude between the blades 17 and are attached to fixed outer housing parts 19 and 20. The two outer housing parts 19 and 20 partially protrude over one another, with the front outer housing 19 concentrically surrounding the rear outer housing 20, leaving a gap 9 which forms the tap 9. From the first stage of the compressor, formed by the leftmost rotor blades 17 and guide vanes 18, a portion of the total air conveyed reaches this gap 9 and can be discharged from there. In this sense, the first compressor stage acts as a blower.

Figur 3 zeigt ein Turbinenteil 3 mit Leitschaufeln 8, die im 0 Sinne der vorstehenden Ausführungen kühlbar sind, indem ein Kühlgasstrom 21 durch Kühlkanäle 22 in diesen Leitschaufeln 8 geleitet wird. Die Leitschaufeln 8 sind in herkömmlicher Weise gruppiert zu Kränzen von Leitschaufeln 8, zwischen denen sich Kränze von Laufschaufeln 23 befinden. Jede Laufschaufel 23 ist fixiert auf einen drehbaren Rotor 24. Die Leitschaufeln 8 sind aufgehängt in einem Außengehäuse 25, und Bohrungen 26 in diesem Außengehäuse 25 dienen der Zuführung bzw. Abführung des Kühlgases. Alle dargestellten Leitschaufeln 8 sind bezüglich einer Richtung, in der der Turbinenteil 0 3 von dem Strom 4 durchflossen wird, hintereinander angeordnet, und sie werden nacheinander von dem Strom 21 des Kühlgases durchströmt. Das Kühlgas strömt dabei dem Strom 4 entgegen, so daß die am weitestens links angeordnete Leitschaufel 8, welche zuerst von dem Strom 4 erreicht wird und damit am höchsten thermisch belastet ist, von dem Kühlgas erst erreicht wird, wenn dieses sich in den anderen Leitschaufeln 8 erwärmt hat. Erfahrungsgemäß ist die Aufwärmung des KühlgasesFigure 3 shows a turbine part 3 with guide vanes 8, which can be cooled in the sense of the above statements by a cooling gas flow 21 being guided through cooling channels 22 in these guide vanes 8. The guide vanes 8 are grouped in a conventional manner to form rings of guide vanes 8, between which rings of rotor blades 23 are located. Each rotor blade 23 is fixed to a rotatable rotor 24. The guide vanes 8 are suspended in an outer housing 25, and holes 26 in this outer housing 25 serve to supply or discharge the cooling gas. All of the guide vanes 8 shown are arranged one behind the other with respect to a direction in which the turbine part 3 is flowed through by the flow 4, and the flow 21 of the cooling gas flows through them one after the other. The cooling gas flows against the flow 4, so that the leftmost guide vane 8, which is reached first by the flow 4 and is thus subjected to the highest thermal load, is only reached by the cooling gas once it has warmed up in the other guide vanes 8. Experience has shown that the heating of the cooling gas

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im Turbinenteil 3 nicht sehr hoch, so daß die Kühlwirkung beim Durchfließen der Kühlkanäle 22 keinerlei wesentliche Beeinträchtigung erfährt; da jedoch die am höchsten thermisch belastete Leitschaufel 8 das wärmste Kühlgas erhält, werden die Wärmespannungen in dieser Leitschaufel 8 so gering wie möglich gehalten, was der Haltbarkeit der Leitschaufeln 8 entgegenkommt. Analoge Erwägungen gelten für alle anderen dargestellten Leitschaufeln 8. Beachtlich ist auch, daß bei dieser Hintereinanderschaltung der Kühlkanäle 22 die Aufheizung des Kühlgases maximiert wird; dies kann von Bedeutung sein, wenn das Kühlgas mit dem Abgas der Gasturbine in einen Dampferzeuger gelangt. Derart ist es nämlich möglich, durch Zumischen des Kühlgases zu dem Abgas der Gasturbine einen thermodynamisehen Vorteil zu erzielen, wie bereits eingehend erläutert wurde.in the turbine part 3 is not very high, so that the cooling effect is not significantly impaired when flowing through the cooling channels 22; however, since the guide vane 8 with the highest thermal load receives the warmest cooling gas, the thermal stresses in this guide vane 8 are kept as low as possible, which is beneficial to the durability of the guide vanes 8. Analogous considerations apply to all other guide vanes 8 shown. It is also noteworthy that with this series connection of the cooling channels 22, the heating of the cooling gas is maximized; this can be important if the cooling gas enters a steam generator with the exhaust gas from the gas turbine. In this way, it is possible to achieve a thermodynamic advantage by mixing the cooling gas with the exhaust gas from the gas turbine, as has already been explained in detail.

Figur 4 zeigt eine Brennkammer 7 als Bestandteil des Verbrennungsteils 2 einer Gasturbine, welche ebenfalls in erwähnter Weise kühlbar ist. Die Brennkammer 7 hat ein aus einer äußeren Schale 27 und einer inneren Schale 28 gebildetes Gehäuse, wobei die äußere Schale 27 und die innere Schale 28 einen Kühlkanal 2 9 zwischen sich einschließen. Diesem Kühlkanal 2 9 wird, wie ausführlich erläutert, über ein Gebläse 9 ein Strom 21 gering verdichteten Kühlgases zugeführt, und dieser Strom 21 gelangt hinter dem Kühlkanal 29 unmittelbar in eine Drucksenke der Gasturbine und dort in den Kamin 6. Einzelheiten zur Geometrie der Brennkammer 7 sind nicht dargestellt, da es auf solche Einzelheiten im vorliegenden Zusammenhang nicht ankommt. Die Brennkammer 7 kann sowohl eine großvolumige Si-0 Io-Brennkammer sein, die als Einzelbrennkammer oder zusammen mit einer anderen, gleichartigen Brennkammer den Verbrennungsteil 2 einer Gasturbine bildet, sie kann auch eine Ringbrennkammer sein, welche einen Rotor in einer Gasturbine, welcher den Turbinenteil mit dem Verdichterteil verbindet, kreisringförmig umgibt. Der Strom 4 gelangt in die Brennkammer 7 durch einen Brenner 30, welcher im Regelfall einer von vielen in der Brennkammer 7 installierten Brennern 3 0 seinFigure 4 shows a combustion chamber 7 as a component of the combustion part 2 of a gas turbine, which can also be cooled in the manner mentioned. The combustion chamber 7 has a housing formed from an outer shell 27 and an inner shell 28, the outer shell 27 and the inner shell 28 enclosing a cooling channel 29 between them. As explained in detail, a flow 21 of slightly compressed cooling gas is fed to this cooling channel 29 via a fan 9, and this flow 21 passes behind the cooling channel 29 directly into a pressure sink of the gas turbine and from there into the chimney 6. Details of the geometry of the combustion chamber 7 are not shown, since such details are not important in the present context. The combustion chamber 7 can be a large-volume Si-0 Io combustion chamber, which forms the combustion part 2 of a gas turbine as a single combustion chamber or together with another, similar combustion chamber, or it can be an annular combustion chamber which surrounds a rotor in a gas turbine, which connects the turbine part to the compressor part, in a circular ring. The stream 4 enters the combustion chamber 7 through a burner 30, which is usually one of many burners 30 installed in the combustion chamber 7.

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wird. In dem Brenner 3 0 wird der Strom 4 mit Brennstoff gemischt, und dieses Gemisch wird entzündet, um in der Brennkammer zu verbrennen.In the burner 3 0 the stream 4 is mixed with fuel, and this mixture is ignited to burn in the combustion chamber.

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine thermisch hoch belastete Komponente einer Gasturbine, welches wesentliche Nachteile herkömmlicher Kühlsysteme vermeidet und welches thermische Energie, die von dem Kühlsystem aus der gekühlten Komponente ausgekoppelt wird, einer vorteilhaften Nutzung zuführen kann.The invention relates to a cooling system for a thermally highly stressed component of a gas turbine, which avoids significant disadvantages of conventional cooling systems and which can advantageously use thermal energy that is extracted from the cooled component by the cooling system.

Claims

GR 95 G 3371 DE · :!.. ·; ·; : : .· 16 Protection claims

1. Component (7,8) in a gas turbine (1,2,3), which component (7,8) is operationally surrounded by a highly compressed and highly heated stream (4) of a gas and has an internal cooling channel (22,29), characterized by an associated fan (9) through which the cooling channel (22,29) can be supplied with low-compressed cooling gas for cooling the component (7,8), and an associated discharge line (10,11,12) through which the cooling gas from the cooling channel (22,29) can be fed directly to a pressure sink (5,6) of the gas turbine (1,2,3).

2. Component (7,8) according to claim 1, whose associated

Blower is a tap (9) in a turbo compressor (1) belonging to the gas turbine (1,2,3).

3. Component (7,8) according to claim 1 or 2, wherein the pressure sink (5,6) is an exhaust gas duct (5,6) belonging to the gas turbine (1,2,3).

4. Component (7,8) according to claim 3, wherein the exhaust gas duct (5,6) leads through a steam generator (5).

5. Component (7,8) according to one of the preceding claims, which is associated with a means (2) for feeding a trace substance into the stream (4) before it flows around the component (7,8), and a sensor (13) for detecting the trace substance in the pressure sink (5,6).

6. Component (7,8) according to claim 5, wherein the sensor (13) triggers an alarm when it detects the trace substance in the pressure sink (5,6).

7. Component (7, 8) according to one of claims 5 or 6, in which the sensor (7, 8) is arranged in the discharge line (10, 11, 12).

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8. Component (7,8) according to one of the preceding claims, which is a combustion chamber (7) of the gas turbine (1,2,3).

9. Component (7,8) according to claim 8, which is a two-shell pressure-tight component (7) and encloses the cooling channel (29).

10. Component (7,8) according to one of claims 1 to 7, which is a guide vane (8) in a turbine part (3) of the gas turbine (1,2,3).

11. Component (7, 8) according to claim 10, which forms a plurality of guide vane rings (8) in the turbine part (3) with a plurality of similar guide vanes (8), which guide vane rings (8) are operatively flowed around by the flow (4) one after the other, wherein the cooling channels (22) of guide vanes (8) belonging to different guide vane rings (8) are connected in series and operatively flowed through by the cooling gas against the flow (4).