DE3736836A1 - Axial durchstroemte gasturbine - Google Patents

Axial durchstroemte gasturbine

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    • F01D5/145Means for influencing boundary layers or secondary circulations

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine axial durchströmte Gasturbine mit Kühleinrichtungen für den Turbinenrotor und seine Laufschaufelkränze, wobei die Kühlluft aus dem Ver­ dichter abgezweigt und auf bekannte Weise durch eine Drall­ einrichtung in Umfangsrichtung so beschleunigt wird, daß sie gegenüber Kühlluftbohrungen am Turbinenrotor, durch welche die Kühlluft in das Kühlluftsystem einströmt, in der Umfangsrichtung die Geschwindigkeit Null hat.
Bei Gasturbinen hoher Leistungdichte kommt der Kühlung der hochtemperaturbeanspruchten Bauteile, das sind die Beschau­ felung, insbesondere die Laufschaufeln, die neben hohen Temperaturen und Gaskräften auch durch Zentrifugalkräfte beansprucht sind, sowie der Rotor, besondere Bedeutung zu. Dies im Hinblick auf den Wirkungsgrad, der u.a. von der Eintrittstemperatur der Treibgase abhängt. Die höchstzulässige Eintrittstemperatur ist durch die zu erreichende Lebensdauer der wärmebeanspruchten Bauteile begrenzt.
Gegenüber einer Gasturbine ohne Kühlung dieser Teile erlaubt eine Gasturbine mit Kühlung derselben eine höhere Gasein­ trittstemperatur, was den Wirkungsgrad und die Leistung erhöht.
Stand der Technik
Bei den bekannten Industriegasturbinen hängen die Kühlluft­ führung und der Kühlluftstrom und seine Verteilung über die Länge des Turbinenrotors von den in den einzelnen Stufen der Turbine herrschenden Gastemperaturen ab. Für die ersten, am höchsten temperaturbeanspruchten Stufen kann es erforder­ lich sein, die Laufschaufeln von innen her zu kühlen, indem aus der den Rotorkörper umströmenden Kühlluft ein Teil in Kühlkanäle hinein abgezweigt wird, die die betreffenden Laufschaufeln in ihrer Längserstreckung durchsetzen. Am Schaufelende tritt die erwärmte Kühlluft in den Treibgas­ strom aus. In den auf die letzte gekühlte Schaufel folgenden Stufen ist die Gastemperatur bereits so weit gesunken, daß auf die innere Kühlung der Laufschaufeln verzichtet werden kann. Sie erhalten lediglich Kühlung im Bereich der Schaufel­ füße durch die am Umfang des Rotorkörpers zu seinem Ende hin strömende Luft, die dort vor und nach dem Fußbereich der letzten Laufschaufelreihe in den bereits weitgehend entspannten Treibgasstrom austritt und mit diesem in den Abgasdiffusor gelangt.
Die Kühlluft wird dem Verdichter nach seiner letzten Stufe entnommen und gelangt drallfrei entlang der Mantelfläche des zwischen Verdichter und Turbine befindlichen Abschnitts der Welle oder Trommel in eine Reihe axialer Bohrungen, die über den Umfang einer planen Ringfläche des Rotors ver­ teilt vor der ersten Turbinenstufe vorhanden sind. Über diese Bohrungen gelangt der Kühlluftstrom in die Kühlkanäle des Rotors, an dessen Ende er, verringert um den zur Kühlung der heißesten Laufschaufeln abgezweigten Anteil, in den Treibgasstrom austritt und mit diesem in den Diffusor ge­ langt.
Da, wie gesagt, die Zuströmung der Kühlluft zum Rotor im wesentlichen drallfrei, also ohne Umfangskomponente, im Drehrichtungssinn der Trommel erfolgt, wird sie auf ihrem Weg zum Rotor durch die Reibung an der Mantelfläche der Trommel in deren Umfangsrichtung beschleunigt, wenn auch im Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit nicht sehr stark, so daß am Eintritt in die genannten Bohrungen und in die Rotorkühlkanäle diesen gegenüber noch eine große Geschwin­ digkeitsdifferenz besteht. Sie muß also dort auf die Rotor­ umfangsgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die Trommel und der Rotor müssen also Pumparbeit leisten, die überdies die Kühllufttemperatur erhöht. Dies stellt also wie auch größtenteils die Durchströmung der Kühlkanäle einen Verlust­ faktor dar.
Ein weiterer Verlust ist mit dem am Laufschaufelfuß der letzten Stufe austretenden Kühlluftstrom verbunden. Er tritt in die Treibgasströmung mit einer radial, tangential und axial gerichteten Geschwindigkeitskomponente ein und drängt sie radial ab, so daß die Nabengrenzschicht am Diffusor­ eintritt eine für den Rückgewinn schädliche Verdickung er­ leidet.
Um die Pumpverluste zu vermeiden, wird in der DE-A-34 24 139 der Anmelderin vorgeschlagen, der Rotorkühlluft nach ihrem Austritt aus dem Verdichter durch feststehende Drallgitter mit im wesentlichen radial gerichteten Schaufeln eine im Drehsinn des Rotors gerichtete Umfangsgeschwindigkeitskom­ ponente zu verleihen, in der Größe der Umfangsgeschwindigkeit der Rotorkühlkanäle, so daß die Kühlluft nicht erst auf diese beschleunigt werden muß. Die erwähnte Pumparbeit und die damit verbundenen Verluste fallen dadurch weg.
Neben der Kühlung der Beschaufelung und des Rotors im Bereich der Schaufelbefestigungsnuten ist es bei Rotoren, die aus einer Reihe am Umfang miteinander verschweißter Scheiben zusammengesetzt sind, nötig, auch die letzte Rotorscheibe separat zu kühlen, um die gewünschte Lebensdauer zu erhalten. Die Kühlluft dafür wird der ersten Zapfstelle des Verdichters, also bei tiefem Druck und tiefer Temperatur, entnommen und über das Lagerschild nach der letzten Rotorscheibe in das Rotorgehäuse eingeführt, von wo ihr Hauptteil radial auswärts strömt und durch einen schmalen, von der Umfangskante der letzten Rotorscheibe und dem daran anschließenden Innenmantel des Abgasdiffusors begrenzten Ringspalt in den Diffusor eintritt, und zwar mit einer radial auswärts gerichteten Geschwindigkeitskomponente und, wegen der Reibung der Kühlluft an der Rotorscheibe, auch einer Umfangskomponente in der Rotordrehrichtung. Ein kleiner Teil der Kühlluft sperrt das Labyrinth der Wellendurchführung am Lagerschild.
Aufgabe der Erfindung
Die vorliegende Erfindung entstand aus der Aufgabe, durch eine zweckentsprechende Führung sowohl der Rotor- und Schaufel­ kühlluft als auch der Rotorscheibenkühlluft diese in ihren Austrittsbereichen am Rotorende so in den Diffusor hinein zu lenken, daß ihre Geschwindigkeitsvektoren mit jenem des mittleren Abgasstromes an den genannten Bereichen be­ züglich Betrag und Richtung im wesentlichen übereinstimmen. Darüber hinaus soll die Arbeitsfähigkeit der Rotorkühlluft weitgehend ausgenützt werden. Durch diese Führung soll auch der Rotormantel im Bereich der letzten Stufe bei gleicher Rotorkühlluftmenge stärker gekühlt werden als dies bei den bekannten Konstruktionen der Fall ist. Dadurch kann die Scheibenkühlluftmenge reduziert werden, was die Temperatur­ differenzen innerhalb des Rotors und somit die Wärmespannungen verringert, um eine Verlängerung der Lebensdauer des Turbinen­ rotors zu erzielen.
Die erfindungsgemäße axial durchströmte Gasturbine ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlluftführung im Bereich der letzten Stufe Kanäle vorgesehen sind, die im Bereich des Leitschaufelkranzes der letzten Stufe im Rotor­ mantel und im Bereich des Laufschaufelkranzes der letzten Stufe in dessen Schaufelfüßen verlaufen, wobei mindestens am Ende des letzten Laufschaufelkranzes ein Kühlluftschaufel­ gitter in einem am Turbinenrotor befestigten Kühlschaufel­ kranz vorhanden ist, dessen Kanäle so orientiert sind, daß die Geschwindigkeitsvektoren der in den Diffusor austretenden Kühlluft im wesentlichen mit dem mittleren Geschwindigkeitsvek­ tor der Abgasströmung übereinstimmt, und wobei die Begren­ zungen für das Abströmen der Kühlluft in den Diffusor so gestaltet sind, daß deren Ablösung vermieden und die Treib­ gasströmung im Nabenbereich des letzten Laufschaufelkranzes homogenisiert wird.
Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
In der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hälfte eines Gasturbinen­ rotors mit schematischer Darstellung der Beschaufelung,
Fig. 2 und 3 Details aus Fig. 1,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 Details aus diesem Ausführungsbeispiel, und die Fig. 6 eine dritte Variante der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Turbinenrotors 1, der sich aus geschmiedeten Rotorscheiben 2, 3, 4 zusammensetzt, die entlang an deren Stirnseiten angeschmiedeter Ringe miteinan­ der verschweißt sind. Die Schaufeln der Laufschaufelkränze 5 bis 9 sind auf bekannte Weise mit ihrem Fuß von Doppel­ hammerkopfprofil in die entsprechend profilierten Schaufel­ befestigungsnuten eingesetzt. Zwischen zwei benachbarten Laufschaufelkränzen sind in einem Leitschaufelträger 10 auf ähnliche Weise wie die Laufschaufeln im Rotor Leitschaufeln von Leitschaufelkränzen 11 bis 14 verankert. Da im vorliegenden Zusammenhang unerheblich, sind die Leitschaufelbefestigungen nur schematisch angedeutet.
Für die Kühlung des Rotormantels, worunter die äußerte Zone des Rotors mit ihren Befestigungsnuten für die Lauf­ schaufeln und Wärmestausegmente zu verstehen ist, sowie der durch die Treibgastemperatur höchstbeanspruchten Lauf­ schaufeln wird der letzten Stufe des nicht dargestellten Verdichters - er befindet sich rechts des ersten Laufschaufel­ kranzes 5 der Turbine - der erforderliche Kühlluftstrom entnommen, worauf ihm durch ein zwischen dem Verdichter und der ersten Turbinenstufe angeordnetes Drallschaufelgitter, das in der eingangs erwähnten DE-A-34 24 139 beschrieben ist, eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente erteilt wird, die gleich ist der Umfangsgeschwindigkeit der Rotor­ kühlkanäle. Die Kühlluft tritt also dann mit der Relativge­ schwindigkeit Null in Umfangsrichtung gegenüber dem Turbinen­ rotor im wesentlichen axial, wie durch den Geschwindigkeits­ pfeil 16 angedeutet, durch eine Reihe von Kühlluftbohrungen 15 in das Kühlkanalsystem der Turbine ein. Ueber die Kühlluft­ bohrungen 15, die in großer Zahl über eine kreisringförmige, ebene Stirnfläche 17 vor dem ersten Laufschaufelkranz verteilt vorgesehen sind, gelangt die Kühlluft in eine Ringnut 18, die sich zu ihrem Umfang hin im Querschnitt keilförmig erwei­ tert, und aus dieser durch eine Reihe von unterbrochenen Ringspalten 19 vor dem ersten Laufschaufelkranz 5 und zwischen jeweils zweien der folgenden Laufschaufelkränze sowie durch Kanäle 20 im Bereich der Schaufelfüße schließlich in Schau­ felfußkanäle 21 des letzten Laufschaufelkranzes 9. Die Ringspalte 19 sind begrenzt durch die Umfangsflächen des Rotormantels und durch unsymmetrische Wärmestausegmente 22, 23, die sich zwischen je zwei Laufschaufelkränzen befinden und den Rotormantel und die Laufschaufelfüße vor Überhitzung durch den Treibgasstrom schützen. Die dem Treibgasstrom ausgesetzte zylindrische Außenfläche der längeren der beiden unsymmetrischen Wärmestausegmente bilden zusammen mit den beiden Dichtleisten an den Deckbändern der Leitschaufeln 11-14 Drosselstellen, um die Verluste im Gasstrom zu mini­ mieren. Für die Laufschaufeln der letzten Stufe mit ihren nahezu axial gerichteten Sägezahnfüßen ist anstatt der vor und hinter den Schaufeln angeordneten Wärmestausegmente 22, 23 ein Kranz von symmetrischen Wärmestausegmenten 24 mit einer eigenen Befestigungsnut im Rotormantel für die Aufnahme ihrer Schaufelfüße vorgesehen. Ihre Stege 25 sind dann mit irgendwelchen Durchbrüchen 26 für die Kühlluft zu versehen.
Die Schaufelfußkanäle 20, 21 können zweckmäßig aus zwei Nuten in den jeweils beiden, in Umfangsrichtung aneinander­ stoßenden Seitenflanken benachbarten Laufschaufeln gebildet sein, die zusammen geschlossene Kanäle ergeben. Bei den nahezu axial gerichteten Schaufelfüßen können diese Kanäle, wie bei den Schaufeln des letzten Laufschaufelkranzes 9, aber auch in den Schaufelnuten selbst vorgesehen sein.
Bei Gasturbinen hoher Leistungsdichte werden im allgemeinen die Leit- und Laufschaufeln der am stärksten temperatur­ belasteten Stufen, beispielsweise die ersten zwei, als Hohl­ schaufeln mit Luftkühlung ausgeführt. Für die Laufschaufeln wird die Kühlluft an den Schaufelfüßen aus dem beschrie­ benen Kühlluftstrom abgezweigt. Da für die Erfindung un­ wesentlich, sind die Elemente der Schaufelkühlung in Fig. 1 nicht dargestellt.
Aus den Schaufelfußkanälen 21 des letzten Laufschaufelkranzes 9 gelangt die Kühlluft in einen Kühlluftschaufelkranz 27, der am Rotorkörper befestigt ist und der knapp innerhalb seines Umfangs ein kegelstumpfförmiges Laufschaufelgitter 28 aufweist, das, über seinen Umfang gleichmäßig verteilt, Kühlluftschaufeln 31 aufweist, denen ein Gleichrichterring 29 vorgeschaltet ist, der aus über den ganzen Durchströmquer­ schnitt verteilten, wabenförmigen Kanälen 30 besteht.
Die Fig. 2 zeigt das eingekreiste Detail II von Fig. 1 in größerem Maßstab und die Fig. 3 die Abwicklung des in Fig. 2 eingetragenen Schnittverlaufes III-III in Form einer durch die Kanalmitte gelegten Kegelschale. Der Gleichrichter­ ring 29 hat die Aufgabe, die aus den Schaufelfußkanälen 21 der letzten Laufschaufeln 9 austretenden Kühlluftstrahlen zu homogenisieren, um eine möglichst ablösungsfreie Strömung in den von den Schaufeln 31 begrenzten Kanälen zu erhalten.
Der Kühlluftschaufelkranz 27 erfüllt einen Teil der in der Einleitung gestellten Erfindungsaufgabe, indem er die Strom­ fäden des Kühlluftstromes so umlenkt, daß sich ihre Ge­ schwindigkeitsvektoren auf dem ganzen Umfang der Diffusornabe im wesentlichen mit dem mittleren Geschwindigkeitsvektor des Abgasstromes decken mit der eingangs beschriebenen ver­ lustmindernden Wirkung, indem der energiearmen Grenzschicht an der Diffusornabe Energie zugeführt und ihre Ablösestelle stromabwärts verschoben wird. Gleichzeitig wird die Energie der Rotorkühlluft teilweise zur Arbeitsabgabe an den Rotor ausgenützt.
Diese Wirkungen des Kühlluftstromes werden unterstützt durch die zweite erfindungsgemäße Maßnahme, die darin besteht, daß auch die zur Kühlung der letzten Rotorscheibe 4 benutzte, aus dem Verdichter abgezweigte Kühlluft, wie die Schaufel­ kühlluft, geführt in den Diffusor ausströmt. Die Scheiben­ kühlluft tritt durch zwei in einem äußeren Turbinengehäuse­ boden 32 vorgesehene Scheibenluftkanäle 33 in einen vom Boden 32 und einem inneren Turbinengehäuseboden 34 begrenz­ ten scheibenförmigen Hohlraum 35 ein, wird, wie durch die Geschwindigkeitspfeile angedeutet, in diesem radial nach innen gegen die Rotorachse umgelenkt und gelangt durch eine Reihe in Achsnähe vorgesehener innerer Scheibenluftkanäle 36 vor die Rotorscheibe 4, wo ihr Hauptteil nach oben ab­ gelenkt und über einen Ringspalt 37 und einen Ringraum 38 durch einen Ringschlitz 39 in die Nabengrenzschicht aus­ geblasen wird. Zu der erfindungsgemäß beabsichtigten Ein­ strömung in die Nabengrenzschicht trägt neben der inneren Kontur des Kühlluftschaufelringes 27 auch der konvexgekrümmte Einlaufbereich 40 der Diffusornabe 41 bei, der die ausströ­ mende Scheibenkühlluft zusammen mit der Reaktorkühlluft durch seine Krümmung ansaugt. Die kegelstumpfförmige Mantel­ fläche 64 des Kühlluftschaufelkranzes 27 ist gegenüber der Rotorachse so geneigt ausgeführt und in der Länge so bemessen, daß der Abgasstrom hinter dem letzten Laufschaufelkranz 9 homogenisiert wird.
Ein kleiner Teil der durch den Kanal 36 einströmenden Scheiben­ kühlluft sperrt das Labyrinth 41 am Lagerschild.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Rotorkühlluftführung. Nach dem vorletzten Laufschaufelkranz 43 tritt die Kühlluft über einen rotorfesten Zwischenkanal 44 in ein Schaufelgitter 45 eines rotorfesten Schaufelgitter­ kranzes 46 ein und aus diesem in ein Schaufelgitter 47 eines leitschaufelfesten Schaufelgitterkranzes 48, aus dem sie in Endkanäle 49 umgelenkt wird. Die Eintrittspartien der­ selben bestehen aus der vorderen Hälfte 50 eines Schaufel­ gitters, den Profilnasen, in einem rotorfesten Schaufel­ gitterkranz 50′, und der Austrittsbereich aus der hinteren Hälfte 51 dieses Schaufelgitters im Kühlluftschaufelkranz 53. Die Endkanäle 49 sind in Fig. 5 parallel zur Rotorachse verlaufend dargestellt, doch wird man sie in der Regel schräg zur Rotorachse verlaufend vorsehen, z.B. unter einem Winkel von 5-7°. Die am Rotorende austretende Kühlluft tritt sodann, gemeinsam mit der noch notwendigen Scheibenkühlluft, über den Ringraum 52 am Rotorende über den Einlaufbereich 40 der Diffusornabe in den Abgasstrom ein.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 6. Nach dem vorletzten Laufschaufelkranz 43 wird die Kühlluft im wesentlichen bis zum Ende des Laufschaufelkranzes 9 axial geführt und erst dort durch einen Kühlluftschaufelkranz 63 mit der gewünschten Richtung in den Abgasstrom ausgeblasen. Nach dem vorletzten Laufschaufelkranz 43 durchläuft sie wiederum, wie bei der Ausführung nach Fig. 4, einen Zwischen­ kanal 54 und ein Schaufelgitter 55 in einem rotorfesten Schaufelgitterkranz 56, ein Schaufelgitter 57 in einem leit­ schaufelfesten Schaufelgitterkranz 58, sodann einen am letzten Laufschaufelkranz 9 befestigten rotorfesten Schaufelgitter­ kranz 59, dessen Schaufelgitter 60 aus den vorderen Schaufel­ hälften besteht, während die hinteren Schaufelhälften das Schaufelgitter 62 im Kühlluftschaufelkranz 63 bilden. Zwischen den beiden Schaufelgittern 60 und 61 erstrecken sich wie bei der Ausführung nach Fig. 4 die Endkanäle 61, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel gegen eine Achsparallele geneigt.

Claims (6)

1. Axial durchströmte Gasturbine mit Kühleinrichtungen für den Turbinenrotor (1) und seine Laufschaufelkränze (5-9), wobei die Kühlluft aus dem Verdichter abgezweigt und auf bekannte Weise durch eine Dralleinrichtung in Umfangsrichtung so beschleunigt wird, daß sie gegenüber Kühlluftbohrungen (15) am Turbinenrotor (1), durch welche die Kühlluft in das Kühlluftführungssystem einströmt, in der Umfangsrichtung die Geschwindigkeit Null hat, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlluftführung im Bereich der letzten Stufe (9 + 14) Kanäle (26, 21, 28; 44, 45, 47, 50, 49, 51, 52, 39; 54, 55, 57, 60, 61, 62) vorgesehen sind, die im Bereich des Leitschaufelkranzes (14) der letzten Stufe im Rotormantel und im Bereich des Laufschaufelkranzes (9) der letzten Stufe in dessen Schaufelfüßen verlaufen, wobei mindestens am Ende des letzten Laufschaufelkranzes (9) ein Kühlluftschaufelgitter (28; 51; 62) in einem am Turbinenrotor (1) befestigten Kühlluftschaufelkranz (27; 53; 63) vorhanden ist, dessen Kanäle so orientiert sind, daß die Geschwindigkeits­ vektoren der in den Diffusor austretenden Kühlluft im wesentlichen mit dem mittleren Geschwindigkeitsvektor der Abgasströmung übereinstimmen, und wobei die Begren­ zungen für das Abströmen der Kühlluft in den Diffusor so gestaltet sind, daß deren Ablösung vermieden und die Treibgasströmung im Nabenbereich des letzten Lauf­ schaufelkranzes (9) homogenisiert wird.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftkanal im Bereich des letzten Leitschaufel­ kranzes (14) von einer durch symmetrische Wärmestausegmente (24) abgedeckten Ringnut im Rotorkörper und von Durch­ brüchen (26) in den Stegen (25) dieser Wärmestausegmente (24) gebildet wird daß für die Kühlluftführung im Bereich des letzten Laufschaufelkranzes (9) Schaufelfußkanäle (21) vorgesehen sind, und daß dem Kühlluftschaufelgitter (28) im Kühlluftschaufelkranz (27), in Strömungsrich­ tung gesehen, ein Gleichrichterring (29) vorgesetzt ist.
3. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftführung im Bereich des letzten Leitschaufel­ kranzes (14) aus Zwischenkanälen (54) im Rotormantel, einem rotorfesten Schaufelgitter (55) am Ende dieser Zwischenkanäle und einem Schaufelgitter (57) in einem leitschaufelfesten Schaufelgitterkranz (58) besteht, und daß die Kühlluftführung im Bereich des letzten Lauf­ schaufelkranzes (9) ein Schaufelgitter (60) in einem rotorfesten Schaufelgitterkranz (59) aufweist, welches Schaufelgitter (60) aus den die Schaufelnasen bildenden vorderen Schaufelhälften besteht, ferner Endkanäle (61) in den Schaufelfüßen des letzten Laufschaufelkranzes (9) sowie einen rotorfesten Kühlluftschaufelkranz (63) mit einem Kühlluftschaufelgitter (62), welches aus den hinteren Schaufelhälften besteht.
4. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftführung im Bereich des letzten Leitschaufel­ kranzes (14) rotorfeste Zwischenkanäle (44), einen rotor­ festen Schaufelgitterkranz (46) mit einem zur Rotorachse hin gerichteten, gekrümmten Schaufelgitter (45) sowie ein zur Rotorachse hin gerichtetes Schaufelgitter (47) in einem leitschaufelfesten Schaufelgitterkranz (48) auf­ weist, und daß die Kühlluftführung im Bereich des letzten Laufschaufelkranzes (9) ein Schaufelgitter (50) in einem rotorfesten Schaufelgitterkranz (50′) aufweist, welches Schaufelgitter (50) aus den die Schaufelnasen bildenden vorderen Schaufelhälften besteht, ferner Endkanäle (49) im Bereich der Schaufelfüße des letzten Laufschaufel­ kranzes (9) und einen rotorfesten Kühlluftschaufelkranz (53) mit einem Kühlluftschaufelgitter (51), welches aus den hinteren Schaufelhälften besteht, ferner gekennzeich­ net durch einen Ringraum (52) und einen Ringschlitz (39) zwischen dem Kühlluftschaufelkranz (53) und der Diffusor­ nabe (42).
5. Gasturbine nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufbereich (40) der Diffusor­ nabe (42) im Axialschnitt stromlinienförmig profiliert ist.
6. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Mantelfläche (64) des Kühlluft­ schaufelkranzes (27; 53; 63) gegenüber der Rotorachse so geneigt ausgeführt und so bemessen ist, daß der Abgas­ strom hinter dem letzten Laufschaufelkranz (9) homogeni­ siert wird.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19617539A1 (de) * 1996-05-02 1997-11-13 Asea Brown Boveri Rotor für eine thermische Turbomaschine
DE19852604A1 (de) * 1998-11-14 2000-05-18 Abb Research Ltd Rotor für eine Gasturbine
DE19854907A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Rolls Royce Deutschland Kühlluftführung an einer Axialturbine
US9255479B2 (en) 2011-12-06 2016-02-09 Alstom Technology Ltd High pressure compressor
US9382802B2 (en) 2011-07-26 2016-07-05 General Electric Technology Gmbh Compressor rotor
DE102022200592A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbinenschaufel und Rotor
DE102022201077A1 (de) 2022-02-02 2023-08-03 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verbessertes Nutdesign einer Scheibe für eine Turbinenschaufel, Verfahren und Rotor
WO2023169725A1 (de) 2022-03-10 2023-09-14 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Rotorscheibe, rotor und verfahren zur wartung einer rotorscheibe

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0447886B1 (de) * 1990-03-23 1994-07-13 Asea Brown Boveri Ag Axialdurchströmte Gasturbine
DE4324034A1 (de) * 1993-07-17 1995-01-19 Abb Management Ag Gasturbine mit gekühltem Rotor
US6217280B1 (en) 1995-10-07 2001-04-17 Siemens Westinghouse Power Corporation Turbine inter-disk cavity cooling air compressor
DE19653839A1 (de) * 1996-12-21 1998-06-25 Asea Brown Boveri Rotor eines Turbogenerators mit direkter Gaskühlung
DE19854908A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Rolls Royce Deutschland Schaufel und Laufscheibe einer Strömungsmaschine
DE19914227B4 (de) * 1999-03-29 2007-05-10 Alstom Wärmeschutzvorrichtung in Gasturbinen
US6402471B1 (en) * 2000-11-03 2002-06-11 General Electric Company Turbine blade for gas turbine engine and method of cooling same
DE102004007327A1 (de) * 2004-02-14 2005-09-15 Alstom Technology Ltd Rotor
GB0503676D0 (en) * 2005-02-23 2005-03-30 Rolls Royce Plc A lock plate arrangement
US8277170B2 (en) 2008-05-16 2012-10-02 General Electric Company Cooling circuit for use in turbine bucket cooling
US8628297B2 (en) 2010-08-20 2014-01-14 General Electric Company Tip flowpath contour
US8591184B2 (en) * 2010-08-20 2013-11-26 General Electric Company Hub flowpath contour
US8784061B2 (en) * 2011-01-31 2014-07-22 General Electric Company Methods and systems for controlling thermal differential in turbine systems
EP2520764A1 (de) * 2011-05-02 2012-11-07 MTU Aero Engines GmbH Schaufel mit gekühltem Schaufelfuss
US9080449B2 (en) * 2011-08-16 2015-07-14 United Technologies Corporation Gas turbine engine seal assembly having flow-through tube
EP2725191B1 (de) 2012-10-23 2016-03-16 Alstom Technology Ltd Gasturbine und Turbinenschaufel für solch eine Gasturbine
EP2837769B1 (de) * 2013-08-13 2016-06-29 Alstom Technology Ltd Rotorwelle für eine Turbomaschine
US10001061B2 (en) 2014-06-06 2018-06-19 United Technologies Corporation Cooling system for gas turbine engines
EP3106613A1 (de) * 2015-06-06 2016-12-21 United Technologies Corporation Kühlsystem für gasturbinentriebwerken
EP3124742B1 (de) * 2015-07-28 2018-11-07 MTU Aero Engines GmbH Gasturbine
FR3054855B1 (fr) * 2016-08-08 2020-05-01 Safran Aircraft Engines Disque de rotor de turbomachine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH340669A (de) * 1956-04-06 1959-08-31 Sulzer Ag Gasturbine mit einem mehrstufigen, mindestens teilweise gekühlten Rotor
DE2639511A1 (de) * 1975-09-08 1977-03-17 Gen Electric Kuehlluftleckstromausnutzung
DE2549112A1 (de) * 1975-10-10 1977-04-21 Bbc Brown Boveri & Cie Turbinenkuehlung
GB1524956A (en) * 1975-10-30 1978-09-13 Rolls Royce Gas tubine engine
DE3221323A1 (de) * 1981-06-11 1982-12-30 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Kuehlluftinjektor fuer turbinenschaufeln
US4425079A (en) * 1980-08-06 1984-01-10 Rolls-Royce Limited Air sealing for turbomachines
DE3424139A1 (de) * 1984-06-30 1986-01-09 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Rotor, im wesentlichen bestehend aus einer trommel und einer zu kuehlenden scheibe
DE3712628A1 (de) * 1986-05-01 1987-11-05 Gen Electric Drallduese fuer ein kuehlsystem von gastrubinenmotoren

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1819864A (en) * 1930-03-24 1931-08-18 Gen Electric Elastic fluid turbine
BE478671A (de) * 1939-12-19 1948-01-31
US2489683A (en) * 1943-11-19 1949-11-29 Edward A Stalker Turbine
US2713990A (en) * 1948-12-21 1955-07-26 Solar Aircraft Co Exhaust structure for gas turbine
GB999611A (en) * 1962-03-07 1965-07-28 Gasturbinenbaw Und Energinmasc Means for cooling turbine discs
CH483557A (de) * 1967-09-12 1969-12-31 Prvni Brnenska Strojirna Zd Y Einrichtung zum Oberflächenschutz von Turbinenläufern, insbesondere von Gasturbinen
US4186554A (en) * 1975-11-10 1980-02-05 Possell Clarence R Power producing constant speed turbine
US4113406A (en) * 1976-11-17 1978-09-12 Westinghouse Electric Corp. Cooling system for a gas turbine engine
GB2118629B (en) * 1982-04-21 1985-07-17 Rolls Royce Device for passing a fluid flow eg. cooling air through a barrier eg. bolted joint

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH340669A (de) * 1956-04-06 1959-08-31 Sulzer Ag Gasturbine mit einem mehrstufigen, mindestens teilweise gekühlten Rotor
DE2639511A1 (de) * 1975-09-08 1977-03-17 Gen Electric Kuehlluftleckstromausnutzung
DE2549112A1 (de) * 1975-10-10 1977-04-21 Bbc Brown Boveri & Cie Turbinenkuehlung
GB1524956A (en) * 1975-10-30 1978-09-13 Rolls Royce Gas tubine engine
US4425079A (en) * 1980-08-06 1984-01-10 Rolls-Royce Limited Air sealing for turbomachines
DE3221323A1 (de) * 1981-06-11 1982-12-30 General Electric Co., Schenectady, N.Y. Kuehlluftinjektor fuer turbinenschaufeln
DE3424139A1 (de) * 1984-06-30 1986-01-09 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Rotor, im wesentlichen bestehend aus einer trommel und einer zu kuehlenden scheibe
DE3712628A1 (de) * 1986-05-01 1987-11-05 Gen Electric Drallduese fuer ein kuehlsystem von gastrubinenmotoren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CH-Z: Brown Boveri Technik 3, 1985, S.104-110 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19617539A1 (de) * 1996-05-02 1997-11-13 Asea Brown Boveri Rotor für eine thermische Turbomaschine
DE19617539B4 (de) * 1996-05-02 2006-02-09 Alstom Rotor für eine thermische Turbomaschine
DE19852604A1 (de) * 1998-11-14 2000-05-18 Abb Research Ltd Rotor für eine Gasturbine
DE19854907A1 (de) * 1998-11-27 2000-05-31 Rolls Royce Deutschland Kühlluftführung an einer Axialturbine
US9382802B2 (en) 2011-07-26 2016-07-05 General Electric Technology Gmbh Compressor rotor
US9255479B2 (en) 2011-12-06 2016-02-09 Alstom Technology Ltd High pressure compressor
DE102022200592A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbinenschaufel und Rotor
WO2023138866A1 (de) 2022-01-20 2023-07-27 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbinenschaufel und rotor
DE102022201077A1 (de) 2022-02-02 2023-08-03 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Verbessertes Nutdesign einer Scheibe für eine Turbinenschaufel, Verfahren und Rotor
WO2023169725A1 (de) 2022-03-10 2023-09-14 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Rotorscheibe, rotor und verfahren zur wartung einer rotorscheibe
DE102022202368A1 (de) 2022-03-10 2023-09-14 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Nutdesign einer Scheibe für eine Turbinenschaufel, Rotor und ein Verfahren

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Publication number Publication date
JP2656576B2 (ja) 1997-09-24
EP0313826A1 (de) 1989-05-03
US4910958A (en) 1990-03-27
DE3874283D1 (de) 1992-10-08
CA1310273C (en) 1992-11-17
JPH01151725A (ja) 1989-06-14
EP0313826B1 (de) 1992-09-02

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