DE60036590T2

DE60036590T2 - Gasturbine mit Kühlstruktur für Rotorschaufeln

Info

Publication number: DE60036590T2
Application number: DE60036590T
Authority: DE
Inventors: Ryou Hitachi-shi Akiyama; Shinya Hitachinaka-shi Marushima; Manabu Higashiibaraki-gun Matsumoto; Tsuyoshi Hitachi-shi Takano
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: CN1217092C; US6877324B2; US6405538B1; EP1098067A3; US20020124570A1; US6568192B2; JP3518447B2; US20030170114A1; HK1037706A1; DE60036590D1; CN1295184A; EP1098067B1; EP1098067A2; JP2001132476A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine mit Kühlung beweglicher bzw. bewegter Schaufeln mit einem Kühlmittel, eine Gasturbinenvorrichtung und ein Kühlmittelaufnahmeverfahren für bewegliche Schaufeln einer Gasturbine.
Die Verbrennungstemperaturen in Gasturbinen werden von Jahr zu Jahr höher, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, und insbesondere die beweglichen Schaufeln, die den Verbrennungsgasen ausgesetzt sind, werden sehr heiß, so dass es nötig ist, ein Kühlmittel in sie einströmen zu lassen und sie zu kühlen.
Als Kühlmittel werden aus einem Verdichter gewonnene verdichtete Luft, durch die Abwärme von Verbrennungsgasen erzeugter Dampf oder dergleichen verwendet.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrads einer Gasturbine ist es wichtig, zusätzlich zur Realisierung einer hohen Verbrennungstemperatur ein Kühlmittel zu verwenden und dieses nach dem Kühlen der beweglichen Schaufeln aufzunehmen. Daher wird der so genannte geschlossene Kühlkreislauf, bei dem der Kühlmittelströmungspfad ein geschlossener Kreis ist, wie er zum Beispiel in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift JP-A-8-14064 beschrieben ist, auf der der Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10 beruht, vorgeschlagen.
Die großen Probleme bei einer Gasturbine mit einem solchen geschlossenen Kühlkreislauf sind die Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte und die Dichteigenschaften der Verbindung der in dem Konfigurationselement der beweglichen Schaufeln angeordneten Kühlmittelströmungspfade und des Turbinenrotors.
Der Grund dafür, weshalb die Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte ein Problem darstellt, ist nachstehend angegeben.
Der Turbinenrotor dreht sich mit sehr hoher Geschwindigkeit um die Mittellinie der Turbine, so dass im Außenumfang aufgrund der Zentrifugalkräfte erhebliche Beanspruchungen erzeugt werden. Insbesondere das Rad weist viele bewegliche Schaufeln am Außenumfang auf, und die im Betrieb entstehenden Zentrifugalkräfte sind sehr groß, so dass eine hohe Festigkeit erforderlich ist. Im Allgemeinen sind im Inneren des Konfigurationselements des Turbinenrotors die Kühlmittelströmungspfade und sonstiges angeordnet, und daher sind die Konfigurationselemente nicht einheitlich, so dass sich die Beanspruchung an einem bestimmten Teil konzentriert und daher die Möglichkeit besteht, dass die Festigkeit abnimmt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Gasturbine, die der erhöhten Verbrennungstemperatur standhalten kann, trotz der Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte eine hohe Zuverlässigkeit aufweist und einen hohen Wirkungsgrad bietet. Dieses Ziel wird mit der Turbine nach Anspruch 1, der Gasturbinenvorrichtung nach Anspruch 9 und dem Kühlmittelaufnahmeverfahren nach Anspruch 10 erreicht. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Eine Gasturbine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Turbinenrotor, der mehrere bewegliche Schaufeln mit von Kühlmittel durchströmten Kühlpfaden, mehrere Räder mit den beweglichen Schaufeln am Außenumfang und mindestens ein zwischen den benachbarten Rädern eingebautes Abstandselement aufweist, wobei das Ab standselement mehrere Strömungspfade zum Durchtritt von Kühlmittel aufweist, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, und wobei die mehreren Strömungspfade erste Strömungspfade, die mit den in den beweglichen Schaufeln auf dem den Abstandselementen benachbarten ersten Rad angeordneten Kühlpfaden sowie mit dem ersten Raum verbunden sind, der auf einer Seitenwandfläche ausgebildet ist, die das dem Abstandselement benachbarte zweite Rad und das Abstandselement berühren, und zweite Strömungspfade aufweisen, die mit den in den beweglichen Schaufeln auf dem zweiten Rad angeordneten Kühlpfaden sowie mit dem zweiten Raum verbunden sind, der auf der Seitenwandfläche ausgebildet ist, die das erste Rad und das Abstandselement berühren.
Außerdem umfasst eine Gasturbinenvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Turbinenrotor, der mehrere bewegliche Schaufeln mit von Kühlmittel durchströmten Kühlpfaden, mehrere Räder mit den beweglichen Schaufeln am Außenumfang und mindestens ein zwischen den benachbarten Rädern eingebautes Abstandselement, einen Verdichter und einen Brenner aufweist, wobei das Abstandselement mehrere Strömungspfade zum Durchtritt von Kühlmittel aufweist, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, und wobei die mehreren Strömungspfade erste Strömungspfade, die mit den in den beweglichen Schaufeln auf dem den Abstandselementen benachbarten ersten Rad angeordneten Kühlpfaden sowie mit dem ersten Raum verbunden sind, der auf einer Seitenwandfläche ausgebildet ist, die das dem Abstandselement benachbarte zweite Rad und das Abstandselement berühren, und zweite Strömungspfade aufweisen, die mit den in den beweglichen Schaufeln auf dem zweiten Rad angeordneten Kühlpfaden sowie mit dem zweiten Raum verbunden sind, der auf der Seitenwandfläche ausgebildet ist, die das erste Rad und das Abstandselement berühren, den ersten und den zweiten Raum und Verbrennungsluft-Strömungspfade mit dem Brenner verbinden, verdichtete Luft, die vom Verdichter gewonnen wird, als Kühlmittel den Kühlpfaden der bewegli chen Schaufeln zuführen, um die beweglichen Schaufeln zu kühlen, das Kühlmittel nach dem Kühlen der beweglichen Schaufeln über den ersten und den zweiten Strömungspfad aufnehmen und als Verbrennungsluft für den Brenner benutzen.
Ein Kühlmittelaufnahmeverfahren für bewegliche Schaufeln einer Gasturbine nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in einer Gasturbine mit einem Turbinenrotor erreicht, der mehrere bewegliche Schaufeln mit von Kühlmittel durchströmten Kühlpfaden, mehrere Räder mit den beweglichen Schaufeln am Außenumfang und mindestens ein zwischen den benachbarten Rädern eingebautes Abstandselement aufweist, wobei ein in den auf dem dem Abstandselement benachbarten ersten Rad angeordneten beweglichen Schaufeln auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung strömendes Kühlmittel von der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung aus eingeleitet wird und auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung ausströmt, und das aus den beweglichen Schaufeln ausströmende Kühlmittel über die in dem Abstandselement ausgebildeten ersten Strömungspfade und die auf dem zweiten Rad angeordneten beweglichen Schaufeln in dem ersten Raum aufgenommen wird, der an der Grenzfläche des dem Abstandselement benachbarten zweiten Rads auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung und des Abstandselements ausgebildet ist, das darin strömende Kühlmittel von der stromabwärtigen Seite der Gasströmung aus eingeleitet wird und auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung ausströmt, und das aus den beweglichen Schaufeln ausströmende Kühlmittel über die in dem Abstandselement ausgebildeten zweiten Strömungspfade in dem zweiten Raum aufgenommen wird, der an der Grenzfläche des ersten Rads und des Abstandselements ausgebildet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ansicht der ersten Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Ansicht des Abstandselements nach der ersten Ausführungsform, gesehen von vorne entlang der Rotationsachse.
3 zeigt eine Ansicht des Abstandselements nach der ersten Ausführungsform, abgewickelt auf die Ebene von der Außenumfangsfläche.
4 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Gasturbinenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine schematische Ansicht einer Gasturbinenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
1 zeigt einen Teil einer Schnittansicht einer Gasturbinenvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Axialrichtung eines Turbinenrotors.
Der Aufbau der Gasturbinenvorrichtung im Hinblick auf die erste Ausführungsform wird nachstehend anhand von 1 bis 3 beschrieben.
In einem Turbinenrotor 3 sind von der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung aus gesehen in Längsrichtung der Drehwelle nacheinander ein scheibenförmiges erstes Rad 1, ein kreisförmiges erstes Abstandselement 4 und ein scheibenförmiges zweites Rad 2 angeordnet, und die Räder 1 und 2 und das Abstandselement 4 sind mit durch sie hindurchgehenden Bolzen 11 miteinander verbunden und integriert. Im Einzelnen ist zwischen dem ersten Rad 1 und dem zweiten Rad 2, die benachbarte Räder unter mehreren Rädern sind, das Abstandselement 4 angeordnet. Unter Berücksichtigung der Räder sind das erste Rad 1 und das zweite Rad 2 miteinander benachbart. Der Begriff „benachbart" in Bezug auf die Räder bedeutet hier „aneinander angrenzend" und tatsächlich können sie einander berühren oder nicht.
Am Außenumfang des ersten Rads 1 sind mehrere erste bewegliche Schaufeln 7, die im Inneren jeweils einen Kühlpfad 7a aufweisen, in Ringform angeordnet, und in gleicher Weise sind am Außenumfang des zweiten Rads 2 mehrere zweite bewegliche Schaufeln 8, die im Inneren jeweils einen Kühlpfad 8a aufweisen, in Ringform angeordnet.
Das erste Abstandselement 4 weist die Strömungspfade 5 und 6 im Inneren auf, durch die ein Kühlmittel strömt, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat.
An einer Grenzfläche 1a des ersten Abstandselements 4 und des ersten Rads 1 auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung des ersten Abstandselements 4 ist ein hohler Kühlmittelaufnahmeraum 9 auf der stromaufwärtigen Seite ausgebildet, und an einer Grenzfläche 2a des ersten Abstandselements 4 und des zweiten Rads 2 auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung des ersten Abstandselements 4 ist ein hohler Kühlmittelaufnahmeraum 10 auf der stromabwärtigen Seite ausgebildet.
Die Strömungspfade 5, durch die das Kühlmittel strömt, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, und die jeweils in dem ersten Abstandselement 4 angeordnet sind, verbinden die Kühlpfade 7a in den ersten beweglichen Schau feln 7 auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung und den Kühlmittelaufnahmeraum 10 auf der stromabwärtigen Seite, und die Strömungspfade 6 verbinden die Kühlpfade 8a in den zweiten beweglichen Schaufeln 8 auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung und den Kühlmittelaufnahmeraum 9 auf der stromaufwärtigen Seite.
Die Strömungspfade 5 und 6 weisen an Positionen in der Nähe der Mitte des Abstandselements 4 von Abstandsarmen 21 aus gebogene Teile 5a und 6a auf und sind so ausgebildet, dass sie parallel zu der Drehwelle zwischen der Verbindung der beweglichen Schaufeln und des Abstandselements 4 und den gebogenen Teilen 5a und 6a verlaufen.
Die Strömungspfade 5 und 6 zwischen den gebogenen Teilen 5a und 6a und den Kühlmittelaufnahmeräumen 9 und 10 weisen jeweils eine Konfiguration auf, dass sie linear hindurchgehen, wie in 1 gezeigt. Sie können jedoch auch in Kurvenform ausgebildet sein, was unter Berücksichtigung der Verarbeitbarkeit entschieden werden kann.
In diesem Fall sind die Abstandsarme 21 die Teile, wo am Außenumfang des ersten Abstandselements 4 die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 auf deren Innenumfangsseite ausgebildet sind.
Auf einer Seite 1b des ersten Rads 1 auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung ist ein hohler Kühlmittelzuführraum 18 ausgebildet, und in gleicher Weise ist auf einer Seite 2b des zweiten Rads 2 auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung ein hohler Kühlmittelzuführraum 19 ausgebildet. Der Kühlmittelzuführraum 18 ist über einen Pfad 1c im Inneren des ersten Rads 1 mit den Kühlpfaden 7a der beweglichen Schaufeln 7 verbunden, und der Kühlmittelzuführraum 19 ist über einen Pfad 2c im Inneren des zweiten Rads 2 mit den Kühlpfaden 8a der beweglichen Schaufeln 8 verbunden.
Nach dieser Ausführungsform stellen die als die Kühlmittelzuführräume 18 und 19 oder die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 bezeichneten Teile Räume oder Strömungspfade zum Verteilen oder Aufnehmen eines Kühlmittels für jede bewegliche Schaufel dar. Die Kühlmittelzuführräume 18 und 19 und die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 können jeweils als ein Raum oder Strömungspfad über den gesamten Umfang in Umfangsrichtung des Turbinenrotors 3 ausgebildet sein oder sie können in mehrere Teile unterteilt sein.
Um die Drehwelle herum auf der Innenumfangsseite von den Kühlmittelzuführräumen 18 und 19 oder den Kühlmittelaufnahmeräumen 9 und 10 des Turbinenrotors 3 aus sind mehrere Kühlmittelzuführrohre 12 und mehrere Kühlmittelaufnahmerohre 13 unabhängig voneinander angeordnet.
Die Kühlmittelzuführrohre 12 passieren durch das erste Rad 1, das erste Abstandselement 4 und das zweite Rad 2, und ein von woanders als aus dem Turbinenrotorsystem eingeleitetes Kühlmittel gelangt nacheinander von der stromabwärtigen Seite der Gasströmung durch das zweite Rad 2, das erste Abstandselement 4 und das erste Rad 1.
Auf der Seite 1b des ersten Rads 1 auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung und der Seite 2b des zweiten Rads 2 auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung sind entsprechenderweise jeweils Kühlmittelzuführschlitze 14 und 15 ausgebildet und verbinden das Kühlmittelzuführrohr 12 mit den Kühlmittelzuführräumen 18 und 19. Wenn die Kühlmittelzuführschlitze 14 und 15 praktisch ein aus dem Kühlmittelzuführrohr 12 verteiltes Kühlmittel in die Kühlmittelzuführräume 18 und 19 einleiten, können jede Form und Anzahl von Schlitzen verwendet werden.
Wenn das Kühlmittelzuführrohr 12 praktisch ein von woanders als aus dem Turbinenrotorsystem eingeleitetes Kühlmittel zu den Kühlmittelzuführschlitzen 14 und 15 leiten kann, sind die Anordnung im Turbinenrotor, die Form und Anzahl der Rohre und die Anzahl der Räder und Abstandselemente, durch die das Kühlmittel strömt, kein besonderes Thema. Ein Kühlmittel kann zum Beispiel von der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung des Turbinenrotors 3 eingeleitet wer den und nacheinander durch das erste Rad 1, das erste Abstandselement 4 und das zweite Rad 2 strömen.
Mehrere Kühlmittelzuführrohre 12 können entsprechend der Strömungsrate eines zu den beweglichen Schaufeln 7 und 8 der Räder 1 und 2 zu transportierenden Kühlmittels mit beiden oder mit einem der beiden Kühlmittelzuführschlitze 14 und 15 verbunden sein.
Das Kühlmittelaufnahmerohr 13 passiert durch das erste Rad 1 und das erste Abstandselement 4 und leitet ein aufgenommenes Kühlmittel, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, von der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung des Turbinenrotors 3 zu anderen Elementen als dem Turbinenrotorsystem.
Auf einer Seite 4a des ersten Abstandselements 4 auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung und einer Seite 4b auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung sind entsprechenderweise jeweils Kühlmittelaufnahmeschlitze 24 und 25 ausgebildet und verbinden die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 mit dem Kühlmittelaufnahmerohr 13. Wenn die Kühlmittelaufnahmeschlitze 24 und 25 praktisch die aufgenommenen Kühlmittel 17a und 18a, nachdem sie die beweglichen Schaufeln gekühlt haben, aus den Kühlmittelzuführräumen 18 und 19 zum Kühlmittelaufnahmerohr 13 leiten, sind die Form und Anzahl der Schlitze kein besonderes Thema.
Wenn das Kühlmittelzuführrohr 13 praktisch die Kühlmittel 16a und 17a, nachdem sie die beweglichen Schaufeln gekühlt haben, aus den Kühlmittelaufnahmeschlitzen 24 und 25 aufnehmen kann und sie von außen in das Turbinenrotorsystem einleitet, in derselben Weise wie bei dem Kühlmittelzuführrohr 12, sind die Anordnung im Turbinenrotor, die Form und Anzahl der Rohre und die Anzahl der Räder und Abstandselemente, durch die das Kühlmittel strömt, kein besonderes Thema. Ein Kühlmittel kann zum Beispiel nacheinander durch das erste Abstandselement 4 und das zweite Rad 2 strömen und kann von der stromabwärtigen Seite der Gasströmung des Turbinenrotors 3 von außen in das Turbinenrotorsystem eingeleitet werden.
Mehrere Kühlmittelaufnahmerohre 13 können entsprechend der Strömungsrate eines von den beweglichen Schaufeln 7 und 8 der Räder 1 und 2 aufzunehmenden Kühlmittels mit beiden oder mit einem der beiden Kühlaufnahmeschlitze 24 und 25 verbunden sein.
Der Aufbau der Gasturbinenvorrichtung nach dieser Ausführungsform wird nachstehend zusätzlich anhand von 2 und 3 erläutert.
2 zeigt einen Teil des ersten Abstandselements 4 der in 1 gezeigten Gasturbinenvorrichtung, gesehen von der stromaufwärtigen Seite der sich drehenden Welle.
Mehrere Strömungspfade 5 und 6 sind abwechselnd und unabhängig voneinander am Außenumfang des Abstandselements 4 angeordnet und für jede bewegliche Schaufel so eingerichtet, dass die Strömungspfade 5 mit dem Kühlpfadauslass 7b der ersten beweglichen Schaufeln 7 und die Strömungspfade 6 mit dem Kühlpfadauslass 8b der zweiten beweglichen Schaufeln 8 verbunden sind.
Die Strömungspfade 5 sind mit dem am Außenumfang, entsprechend der Rückseite des Blatts in 2, des ersten Abstandselements 4 angeordneten Kühlmittelaufnahmeraum 10 verbunden, und die Strömungspfade 6 sind mit dem am Außenumfang des ersten Abstandselements 4 angeordneten Kühlmittelaufnahmeraum 9 verbunden.
Der Kühlmittelaufnahmeraum 9 kann über den gesamten Umfang in Umfangsrichtung des ersten Abstandselements 4 ausgebildet sein oder er kann in mehrere Teile unterteilt sein.
Der Kühlmittelaufnahmeschlitz 24 ist auf der Seite des ersten Abstandselements 4 in Radialrichtung ausgebildet und verbindet den Kühlmittelaufnahmeraum 9 mit dem Kühlmittelaufnahmerohr 13, das um die Drehwelle des Turbinenrotors 3 herum angeordnet ist.
Um die Drehwelle des Turbinenrotors 3 herum sind der Bolzen 11, die Kühlmittelzuführrohre 12 und die Kühlmittelaufnahmerohre 13 unabhängig voneinander angeordnet, und mehrere erste Abstandselemente 4 sind entsprechenderweise angeordnet.
3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A' in 2, abgewickelt auf die Ebene gesehen vom Außenumfang der Abstandselemente. Die Kühlmittelaufnahmepfade 5 und 6 sind abwechselnd und linear ausgebildet und schneiden einander in den Abstandselementen nicht.
Als Nächstes wird die Strömung eines Kühlmittels zum Kühlen der beweglichen Schaufeln der Gasturbinenvorrichtung nach dieser Ausführungsform erläutert. Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel unter Verwendung von verdichteter Luft, die von dem Verdichter der Gasturbinenvorrichtung gewonnen wird, als Kühlmittel beschrieben.
Ein von einem Verdichter 30 (siehe zum Beispiel 8) gewonnenes Kühlmittel strömt durch einen Luftgewinnungs-Kühlmittelpfad 36 (siehe zum Beispiel 8) außerhalb des Turbinenrotorsystems und wird in mehrere Kühlmittelzuführrohre 12 eingeleitet, die um die Drehwelle des Turbinenrotors herum angeordnet sind. Ein in die Kühlmittelzuführrohre 12 eingeleitetes Kühlmittel wird auf mehrere Kühlmittelzuführschlitze 14 und 15 verteilt, die in der Seite 1b auf der stromaufwärtigen Seite der Gasströmung des ersten Rads 1 und der Seite 2b auf der stromabwärtigen Seite der Gasströmung des zweiten Rads 2 ausgebildet sind.
Kühlmittel, die durch die Kühlmittelzuführschlitze 14 und 15 strömen, werden in Umfangsrichtung des Turbinenrotors 3 in die Kühlmittelzuführräume 18 und 19 verteilt. Danach gelangen sie durch Pfad 1c des ersten Rads 1 und Pfad 2c des zweiten Rads 2 und werden in die Kühlpfade 7a und 8a der am Außenumfang des ersten Rads 1 bzw. des zweiten Rads 2 angeordneten beweglichen Schaufeln 7 und 8 eingeleitet.
Die Strömung der Kühlmittel in den beweglichen Schaufeln 7 und 8 ist jeweils durch Pfeile 16 und 17 in 1 dargestellt, und dabei kühlen die Kühlmittel die beweglichen Schaufeln 7 und 8, die aufgrund der auf der Außenseite fließenden Verbrennungsgase heiß werden.
Die Kühlmittel 16a und 17a werden, nachdem sie die beweglichen Schaufeln gekühlt haben, von den beweglichen Schaufeln 7 und 8 jeweils in die Strömungspfade 5 und 6 eingeleitet, die unabhängig im ersten Abstandselement 4 angeordnet sind. In diesem Fall wird das Kühlmittel 16a, nachdem es die ersten beweglichen Schaufeln 7 gekühlt hat, in den Strömungspfad 5 eingeleitet, und das Kühlmittel 17a, nachdem es die zweiten beweglichen Schaufeln 8 gekühlt hat, wird in den Strömungspfad 6 eingeleitet.
Das durch die Strömungspfade 5 strömende Kühlmittel 16a wird in den Kühlmittelaufnahmeraum 10 auf der stromabwärtigen Seite eingeleitet, und das durch die Strömungspfade 6 strömende Kühlmittel 17a wird in den Kühlmittelaufnahmeraum 9 auf der stromaufwärtigen Seite eingeleitet.
Außerdem strömen die Kühlmittel 16a und 17a über mehrere Kühlmittelaufnahmeschlitze 24 und 25 in den Seiten 4a und 4b des ersten Abstandselements 4 in Radialrichtung vom Kühlmittelaufnahmeraum 10 auf der stromabwärtigen Seite und vom Kühlmittelaufnahmeraum 9 auf der stromaufwärtigen Seite in die Kühlmittelaufnahmerohre 13, die um die Drehwelle des Turbinenrotors 3 herum angeordnet sind. Die Kühlmittel, die die Kühlmittelaufnahmerohre 13 erreichen, werden außerhalb des Turbinenrotorsystems eingeleitet und schließlich über einen Pfad 37 für aufgenommenes Kühlmittel (siehe zum Beispiel 8), der außerhalb des Turbinenrotorsystems angeordnet ist, der Verbrennungsluft des Brenners 31 zugeführt (siehe zum Beispiel 8).
Die im tatsächlichen Betrieb mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau nach der vorliegenden Ausführungsform erzielten Wirkungen werden nachstehend erläutert.
Die erste Wirkung dieser Ausführungsform besteht darin, dass hinsichtlich der Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte zuverlässige Räder erhalten werden können.
Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Gasturbine zunimmt, nehmen auch die auf das erste Rad 1, das zweite Rad 2 und das erste Abstandselement 4, die den Turbinenrotor 3 darstellen, einwirkenden Zentrifugalkräfte zu. Weil die Räder insbesondere die beweglichen Schaufeln 7 und 8 aufweisen, wirken erhebliche Beanspruchungen auf den Außenumfang jedes der Räder ein.
Wenn der Außenumfang der Räder 1 und 2 jeweils so aufgebaut ist, dass er viele Kühlmittelströmungspfade aufweist, kann keine ausreichende Festigkeit erzielt werden, und es besteht die Möglichkeit, dass sich die Beanspruchung auf den Umfangsteil des Kühlmittelströmungspfads konzentriert. Wenn ein Strömungspfad für ein Kühlmittel vorgesehen ist, das nach dem Kühlen der beweglichen Schaufeln heiß geworden ist, kommt außerdem das Kühlmittel in direkten Kontakt mit den Rädern, wodurch sich die Temperatur der Räder erhöht, weshalb es nötig ist, die zulässige Beanspruchung der Räder zu berücksichtigen.
Weil nach dieser Ausführungsform die Kühlmittelströmungspfade im ersten Rad 1 und im zweiten Rad 2 nur die Pfade 1c und 2c für ein Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur vor dem Kühlen der beweglichen Schaufeln sind, ist der Aufbau einfacher, und die Wirkung auf eine Verringerung der zulässigen Beanspruchung des Radelements aufgrund des Temperaturanstiegs ist gering, und daher können Räder mit hoher Festigkeit und Zuverlässigkeit bezogen auf die Beanspruchung durch Zentrifugalkräfte und Wärmebeanspruchung erhalten werden.
Die zweite Wirkung dieser Ausführungsform besteht darin, dass hinsichtlich der Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte ein zuverlässiges Abstandselement erhalten werden kann.
Wenn die durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte zunehmen, entsteht auf den Abstandsarmen 21 des ersten Abstandselements 4 in 1 und 3 eine in Radialrichtung nach außen gerichtete Biegebeanspruchung, und mit zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit nimmt die Biegebeanspruchung zu, weshalb es nötig ist, diese Beanspruchung zu berücksichtigen.
Andererseits kann nach dieser Ausführungsform auf die gebogene Teile 5a und 5b der Strömungspfade in dem Abstandselement 4 nicht ohne weiteres eine Biegebeanspruchung einwirken, weil sie nicht auf den Abstandsarmen 21 sind, und die auf die gebogenen Teile der Strömungspfade einwirkende Beanspruchung verringert sich. Der Krümmungsradius der gebogenen Teile 5a und 6a in den Strömungspfaden ist größer als wenn zum Beispiel die Kühlpfade 7a der ersten beweglichen Schaufeln 7 mit dem Kühlmittelaufnahmeraum 9 auf der stromaufwärtigen Seite und die Kühlpfade 8a der zweiten beweglichen Schaufeln 8 mit dem Kühlmittelaufnahmeraum 10 auf der stromabwärtigen Seite verbunden wären. Als Ergebnis wird die Spannungskonzentration verringert. Daher ist nicht nur für das erste Rad 1 und das zweite Rad 2, sondern auch für das erste Abstandselement 4 die Zuverlässigkeit hinsichtlich der Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte hoch.
Die dritte Wirkung dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Dichteigenschaften an der Verbindung der Kühlpfade in den beweglichen Schaufeln und den Kühlmittelströmungspfaden im Abstandselement hoch sind.
Wenn wie vorstehend erwähnt ein Kühlmittel in das Verbrennungsgas austritt, sinkt die Temperatur des Verbrennungsgases und der Wirkungsgrad der Turbine verringert sich, so dass es nötig ist, die Dichteigenschaften an der Verbindung mit den Kühlmittelströmungspfaden hoch zu halten. Insbesondere weil der Turbinenrotor sich mit hoher Geschwindigkeit bei einer hohen Temperatur dreht, ist es wichtig, eine Form zu verwenden, bei der unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen nicht ohne weiteres Verformungen aufgrund von Wärme und Zentrifugalkräften entstehen und die Dichteigenschaften hoch sind.
Wenn die Kühlmittelpfadauslässe 7a und 8b der beweglichen Schaufeln 7 und 8 direkt dem Raum mit einer Ausbreitung der Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 gegenüberliegen, weisen die Umfänge 4c und 4d in Kontakt mit den beweglichen Schaufeln 7 und 8 des Abstandselements 4 eine geringere strukturelle Festigkeit auf, und die Verformung aufgrund von Zentrifugalkräften nimmt zu. Außerdem ist die Kontaktfläche der beweglichen Schaufeln mit dem Abstandselement 4 klein, und es ist nötig, ein Austreten des Kühlmittels an den Umfängen 4c und 4d des Abstandselements 4 zu berücksichtigen.
Daher sind bei der vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strömungspfade 5 und 6 für ein Kühlmittel nach dem Kühlen der beweglichen Schaufeln in dem Abstandselement 4 unabhängig an jedem der Kühlpfadauslässe 7b und 7a der beweglichen Schaufeln angeordnet, so dass die Festigkeit der Umfänge 4c und 4d in Kontakt mit den beweglichen Schaufeln des Abstandselements 4 hoch ist und die Verformung aufgrund von Zentrifugalkräften verringert werden kann. Weil außerdem die Kontaktfläche der beweglichen Schaufeln 7 und 8 mit dem Abstandselement 4 groß ist, können die Dichteigenschaften an der Verbindung der Kühlpfadauslässe 7b und 8b der beweglichen Schaufeln mit den Strömungspfaden 5 und 6 in dem Abstandselement 4 hoch gehalten werden.
Darüber hinaus liefert diese Ausführungsform eine Wirkung dahingehend, dass die Auswirkung von Wärme auf die Festigkeit der Räder verringert werden kann. Im Einzelnen können, weil es keine Strömungspfade für ein Kühlmittel mit einer hohen Temperatur nach dem Kühlen der beweglichen Schaufeln in den Rädern gibt, die Räder sich nicht ohne weiteres erwärmen, und die Verringerung der zulässigen Beanspruchung aufgrund des Temperaturanstiegs wird unterbunden und die Festigkeit kann hoch gehalten werden. Gleich zeitig nimmt der Temperaturanstieg zwischen dem Abschnitt hoher Temperatur und dem Abschnitt niedriger Temperatur in dem Radelement nicht ohne weiteres zu, so dass die Wirkung der Wärmebeanspruchung auf die Räder verringert werden kann.
Wie vorstehend erwähnt, können nach dieser Ausführungsform hochfeste Räder erhalten werden, und die Spannungskonzentration aufgrund der auf die Räder und das Abstandselement einwirkenden Zentrifugalkräfte kann verringert werden, so dass eine zuverlässige Gasturbine erhalten werden kann. Darüber hinaus können die Dichteigenschaften an der Verbindung der Kühlpfade der beweglichen Schaufeln mit den Strömungspfaden in dem Abstandselement verbessert werden, so dass das Austreten von Kühlmittel unterbunden wird und ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann.
4 zeigt einen Teil der Schnittansicht einer Gasturbinenvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Axialrichtung des Turbinenrotors. Auf die Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs, die der ersten Ausführungsform entsprechen, wird hier verzichtet.
Nach dieser Ausführungsform sind die gebogenen Teile 5b und 6b der im Abstandselement 4 angeordneten Strömungspfade 5 und 6 in der Nähe der Mitte des Abstandselements 4 in Axialrichtung ausgebildet.
Die Nähe der Mitte des Abstandselements 4 in Axialrichtung ist eine Stelle, die durch die aufgrund der Zentrifugalkräfte auf die Abstandsarme 21 einwirkende Biegebeanspruchung am stärksten beeinträchtigt wird, so dass die auf die Nähe der gebogenen Teile einwirkende Beanspruchung geringer wird. Daher wird keine Spannungskonzentration in der Nähe des gebogenen Teils jedes der Strömungspfade erzeugt und es ergibt sich der Vorteil, dass hinsichtlich der Beanspruchung aufgrund der Zentrifugalkräfte ein zuverlässiges Abstandselement erhalten werden kann.
5 zeigt einen Teil der Schnittansicht einer Gasturbinenvorrichtung nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Axialrichtung des Turbinenrotors. Auf die Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs, die der ersten Ausführungsform entsprechen, wird hier verzichtet.
Nach dieser Ausführungsform sind die im Abstandselement 4 angeordneten Strömungspfade 5c und 5b nahezu linear angeordnet. Daher gibt es keine gebogenen Teile in den Strömungspfaden, so dass keine Spannungskonzentration an einem bestimmten Teil der Strömungspfade erzeugt wird und hinsichtlich der Beanspruchung aufgrund der Zentrifugalkräfte ein zuverlässiges Abstandselement erhalten werden kann.
6 zeigt einen Teil der Schnittansicht einer Gasturbinenvorrichtung nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Axialrichtung des Turbinenrotors. Auf die Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs, die der ersten Ausführungsform entsprechen, wird hier verzichtet.
Nach dieser Ausführungsform sind die Abstandselemente 22 so angeordnet, dass sie die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 in Räume 9b und 10b auf der Seite des ersten Abstandselements 4 und Räume 9a und 10a auf der Seite des ersten Rads 1 und des zweiten Rad 2 in Gesamtumfangsrichtung unterteilen.
Wenn ein Kühlmittel mit hoher Temperatur, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, direkt auf die Kühlmittelaufnahmeraumflächen 1d und 2d der Räder 1 und 2 geleitet wird und die Temperatur steigt, verringert sich die zulässige Beanspruchung des Radelements und dadurch wird die Festigkeit leicht verringert. Zwischen den Kühlmittelzuführräumen 18 und 19 mit vergleichsweise niedriger Temperatur auf den gegenüberliegenden Seiten 1b und 2b der Räder 1 und 2 wird eine Temperaturdifferenz erzeugt und dadurch entsteht in den Rädern leicht eine hohe Wärmebeanspruchung. Die Teile mit den Radhohlräumen befinden sich am Außenumfang der Räder und die beweglichen Schaufeln sind dort angeordnet, so dass es dort Stellen mit hoher Beanspruchung aufgrund der Zentrifugalkräfte gibt. Folglich überlagern sich die Wärmewirkung und die Wirkung der Beanspruchung aufgrund der Zentrifugalkräfte, so dass es nötig ist, die Zuverlässigkeit zu berücksichtigen.
Daher isolieren bei dieser Ausführungsform die Abstandsplatten 22 die Kühlmittelaufnahmeraumflächen 1d und 2d der Räder 1 und 2 von den Kühlmitteln 17a und 17b mit hoher Temperatur, nachdem diese die beweglichen Schaufeln gekühlt haben, und verringern so die Wärmewirkung auf die Räder 1 und 2. Daher kann verhindert werden, dass die Räder 1 und 2 warm werden, und die zulässige Beanspruchung wird geringer; gleichzeitig kann die auf die Räder 1 und 2 einwirkende Wärmebeanspruchung verringert werden, so dass die Zuverlässigkeit der Räder 1 und 2 weiter verbessert wird.
Wenn an der Grenzfläche der Räder 1 und 2 mit dem Abstandselement 4 die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 durch die Abstandsplatten 22 vollständig in die Räume 9a und 10a auf der radwärtigen Seite bzw. die Räume 9b und 10b auf der Seite des Abstandselements unterteilt sind, ist die Form der Abstandsplatten 22 kein besonderes Thema. Die Abstandsplatten können zum Beispiel in einer Ringform ausgebildet sein, so dass der Gesamtumfang mit anderen Elementen integriert oder kombiniert ist. Als Material für die Abstandsplatten 22 ist ein wärmebeständiges Material geeignet, und die Oberfläche eines Metallmaterials kann mit einem wärmebeständigen Material wie zum Beispiel Keramik oder Chromcarbid beschichtet sein.
Die vierte Ausführungsform weist einen Aufbau auf, bei dem die Kühlmittelaufnahmeräume 9 und 10 durch die Abstandsplatten 22 unterteilt sind und die Raumflächen 1d und 2d der Räder 1 und 2 von den Kühlmitteln 17a und 16a mit hoher Temperatur, nachdem diese die beweglichen Schaufeln gekühlt haben, isoliert sind. Darüber hinaus kann jedoch auch ein Aufbau verwendet werden, bei dem die Oberfläche jedes Elements, durch das ein Kühlmittel mit hoher Temperatur strömt, zum Beispiel die Raumflächen 1d und 2d der Räder 1 und 2 und die Flächen der Kühlmittelaufnahmeschlitze 24 und 25, beschichtet und gegen die Wärme isoliert ist. In diesem Fall ist als Beschichtungsmaterial ein wärmebeständiges Material wie zum Beispiel Keramik oder Chromcarbid oder ein poröses Material geeignet.
7 zeigt einen Teil der Schnittansicht einer Gasturbinenvorrichtung nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Axialrichtung des Turbinenrotors. Auf die Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs, die der ersten bis vierten Ausführungsform entsprechen, wird hier verzichtet.
Nach dieser Ausführungsform ist an einer Verbindung 23a des im Abstandselement 4 angeordneten Strömungspfads 5 und des Kühlpfadauslasses 7b der beweglichen Schaufeln 7 ein Dichtmaterial 23 angeordnet. Außerdem ist an der Verbindung des in der Zeichnung nicht gezeigten Strömungspfads 6 und des Kühlpfadauslasses 8b der beweglichen Schaufeln 8 ein Dichtmaterial 23 angeordnet.
Wenn der Kühlmittelpfadauslass der beweglichen Schaufeln direkt dem Raum mit einer Ausbreitung des Kühlmittelaufnahmeraums gegenüberliegt, ist es nötig, die Dichteigenschaften entsprechend der Verformung der bewegliche Schaufeln und des Abstandselements durch Wärme oder Zentrifugalkräfte zu berücksichtigen.
Nach den ersten bis vierten Ausführungsformen sind die im Abstandselement 4 angeordneten Strömungspfade 5 und 6 und die Kühlpfadauslässe 7b und 8b der beweglichen Schaufeln so ausgebildet, dass sie in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung miteinander verbunden sind, so dass, wenn das Dichtelement 23 an der Verbindung 23a angeordnet ist, wie bei der fünften Ausführungsform, die Dichteigenschaften leicht verbessert werden können. Daher kann das Austreten von Kühlmittel verhindert werden, und der Wirkungsgrad der Turbine kann hoch gehalten werden. Diese Ausführungsform zeigt ein Beispiel, bei dem ringförmige Dichtmaterialien 23 entsprechend dem im Abstandselement 4 angeordneten Strömungspfad 5 und der Öffnungsform des Kühlpfadauslasses 7b der beweglichen Schaufeln 7 eins zu eins in ein Paar Ver bindungen 23a eingesteckt sind. Andere Verfahren sind jedoch auch möglich. So können zum Beispiel bestimmte ringförmige Dichtmaterialien zum Einstecken in ein Paar Verbindungen 23a integriert sein, und wenn die Dichteigenschaften praktisch realisiert werden können, sind die Form und das Material derselben kein besonderes Thema.
8 zeigt eine Ausführungsform einer Gasturbine nach der vorliegenden Erfindung. Auf die Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs, die bei der vorherigen Ausführungsform beschrieben sind, wird hier verzichtet.
Der Turbinenrotor 3, der mehrere Räder 34 und mehrere Abstandselemente 35 aufweist, die durch die Bolzen 11 miteinander verbunden sind, und der Verdichter 30 sind auf der Mittellinie 33 der Turbine angeordnet, und Kraftstoff 32 wird vom Brenner 31 mit der durch den Verdichter 30 verdichteten Verbrennungsluft gemischt, und das erhaltene Verbrennungsgas mit hoher Temperatur wird in die Turbine 38 eingeleitet.
Nach dieser Ausführungsform wird verdichtete Luft, die vom Verdichter 30 gewonnen wird, über den Luftgewinnungs-Kühlmittelpfad 36 in das Turbinenrotorsystem eingeleitet und als Kühlmittel für die beweglichen Schaufeln verwendet.
Der Luftgewinnungs-Kühlmittelpfad 36 ist mit den Kühlmittelzuführrohren 12 im Turbinenrotorsystem verbunden, und verdichtete Luft wird über die bei den ersten bis fünften Ausführungsformen beschriebenen Pfade den Kühlpfaden 7a und 8a der beweglichen Schaufeln zugeführt.
Verdichtete Luft, die im Turbinenrotorsystem aufgenommen wird, nachdem sie die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, wird über die bei den ersten bis fünften Ausführungsformen beschriebenen Kühlmittelaufnahmepfade 13 nach außerhalb des Turbinenrotorsystems geleitet, über den Pfad 37 für aufgenommenes Kühlmittel dem Brenner 31 zugeführt und als Teil der Verbrennungsluft verwendet.
Hierdurch können die beweglichen Schaufeln ausreichend gekühlt werden, auch wenn das Verbrennungsgas eine hohe Temperatur annimmt, und ein Kühlmittel, das durch Wärmeaustausch warm wird, kann als Teil der Verbrennungsluft verwendet werden, so dass eine effiziente Gasturbine erhalten werden kann.
Als Kühlmittel kommen außerdem ein gasförmiges Medium wie zum Beispiel Dampf, Stickstoff und Wasserstoff und eine Flüssigkeit wie Wasser in Frage, und Dampf, der zum Beispiel mit der Verbrennungsabwärme der Gasturbine erzeugt wird, kann benutzt werden.
Wie vorstehend erwähnt, kann nach der vorliegenden Erfindung bei einer Gasturbine, bei der die Verbrennungstemperatur erhöht ist und die Realisierung eines hohen Wirkungsgrads erforderlich ist, eine dahingehende Wirkung erzielt werden, dass hinsichtlich der Beanspruchung aufgrund der durch das Rotieren der Gasturbine verursachten Zentrifugalkräfte eine zuverlässige und effiziente Gasturbine erhalten werden kann.

Claims

Gasturbine mit einem Turbinenrotor (3), der mehrere bewegliche Schaufeln (7, 8) mit von Kühlmittel durchströmten Kühlpfaden (7a, 8a), mehrere Räder (1, 2) mit den beweglichen Schaufeln am Außenumfang und mindestens ein zwischen den benachbarten Rädern eingebautes Abstandselement (4) aufweist, wobei das Abstandselement mehrere Strömungspfade (5, 6) zum Durchtritt von Kühlmittel, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungspfade (5, 6) folgendes aufweisen: erste Strömungspfade (5), die mit den in den beweglichen Schaufeln (7) auf einem dem Abstandselement (4) benachbarten ersten Rad (1) angeordneten Kühlpfaden (7a) sowie mit einem ersten Raum (10) verbunden sind, der auf einer Seitenwandfläche ausgebildet ist, wo das Abstandselement ein zweites ihm benachbartes Rad (2) berührt, sowie zweite Strömungspfade (6), die mit den in den beweglichen Schaufeln (8) auf dem zweiten Rad (2) angeordneten Kühlpfaden (8a) sowie mit einem zweiten Raum (9) verbunden sind, der auf einer anderen Seitenwandfläche ausgebildet ist, wo das erste Rad (1) und das Abstandselement (4) einander berühren.
Gasturbine nach Anspruch 1, die so eingerichtet ist, daß sich das erste Rad (1) bezüglich der Gasströmung in der in Gebrauch befindlichen Turbine auf der stromaufwärtigen Seite und das zweite Rad (2) auf der stromabwärtigen Seite des Abstandselements (4) befindet.
Gesturbine nach Anspruch 1 oder 2, wobei in den Räumen (9, 10) ein wärmebeständiges Element angeordnet ist und die Oberflächen der Räume auf der radwärtigen Seite vom Kühlmittel, das von den beweglichen Schaufeln (7, 8) her aufgenommen wird, isoliert sind.
Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in den im Abstandselement (4) angeordneten Strömungspfaden (5, 6), bezüglich der Axialrichtung der Turbine in der Nähe der Mitte des Abstandselements, gebogene Teile (5a, 6a) ausgebildet sind.
Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die im Abstandselement (4) angeordneten Strömungspfade (5, 6) nahezu linear sind.
Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die im Abstandselement (4) angeordneten Strömungspfade (5, 6) so eingerichtet sind, daß sie entsprechenderweise mit jedem der in den beweglichen Schaufeln angeordneten Kühlpfaden (7a, 8a) verbunden sind.
Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste (5) und der zweite (6) Strömungspfad unabhängig voneinander ausgebildet sind.
Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an der Verbindung der im Abstandselement (4) angeordneten Strömungspfade (5, 6) und der in den beweglichen Schaufeln (7, 8) angeordneten Kühlpfade (7a, 8a) ein Dichtelement (23) eingefügt ist.
Gasturbinenvorrichtung mit einer Turbine nach einem der Ansprüche l bis 8 sowie einem Verdichter (30) und einem Brenner (31), wobei das Abstandselement (4) mehrere Strömungspfade (12, 13) aufweist, die den ersten und den zweiten Raum (9, 10) und Verbrennungsluft-Strömungspfade (36, 37) mit dem Brenner verbinden, um verdichtete Luft, die vom Verdichter gewonnen wird, als Kühlmittel den Kühlpfaden (7a, 8a) der beweglichen Schaufeln (7, 8) zuzuführen, die beweglichen Schaufeln zu kühlen, Kühlmittel nach dem Kühlen der beweglichen Schaufeln über den ersten und den zweiten Strö mungspfad (5, 6) aufzunehmen und es der Verbrennungsluft des Brenners zuzuführen.
Kühlmittelaufnahmeverfahren für bewegliche Schaufeln (7, 8) einer Gasturbine mit einem Turbinenrotor (3), der mehrere bewegliche Schaufeln (7, 8) mit von Kühlmittel durchströmten Kühlpfaden (7a, 8a), mehrere Räder (1, 2) mit den beweglichen Schaufeln am Außenumfang und mindestens ein zwischen den benachbarten Rädern eingebautes Abstandselement (4) aufweist, wobei im Abstandselement mehrere Strömungspfade (5, 6) angeordnet sind, durch die Kühlmittel strömt, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, dadurch_, gekennzeichnet, daß Kühlmittel zum Kühlen der beweglichen Schaufeln auf einem dem Abstandselement benachbarten ersten Rad (1) von im ersten Rad (1) ausgebildeten Zuführpfaden (14, 18) in die Kühlpfade (7a) der beweglichen Schaufeln (7) eingeleitet und das Kühlmittel, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, von den Kühlpfaden der beweglichen Schaufeln in im Abstandselement (4) angeordnete erste Strömungspfade (5) eingeleitet und in einem ersten Raum (10) aufgenommen wird, der an einer Grenzfläche des Abstandselements und eines ihm benachbarten zweiten Rads (2) ausgebildet ist, und Kühlmittel zum Kühlen der beweglichen Schaufeln (8) auf dem zweiten Rad (2) von im zweiten Rad ausgebildeten Zuführpfaden (15, 19) in die Kühlpfade (8a) der beweglichen Schaufeln (8) eingeleitet und das Kühlmittel, nachdem es die beweglichen Schaufeln gekühlt hat, von den Kühlpfaden der beweglichen Schaufeln in im Abstandselement (4) angeordnete zweite Strömungspfade (6) eingeleitet und in einem zweiten Raum (9) aufgenommen wird, der an einer Grenzfläche des ersten Rads (1) und des Abstandselements ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Kühlmittel in den am ersten Rad (1) angeordneten beweglichen Schaufeln (7) bezüglich der Gasströmung in der Turbine von der stromaufwärtigen Seite aus eingeleitet wird und auf der stromabwärtigen Seite ausströmt und über die ersten Strömungspfade (5) auf der stromabwärtigen Seite des Abstandselements (4) aufgenommen wird, und das Kühlmittel in den am zweiten Rad (2) angeordneten beweglichen Schaufeln (8) von der stromabwärtigen Seite aus eingeleitet wird und auf der stromaufwärtigen Seite ausströmt und über die zweiten Strömungspfade (6) auf der stromaufwärtigen Seite des Abstandselements (4) aufgenommen wird.