DE60129382T2 - Methode und Einrichtung um Turbinenrotoren mit Kühlluft zu versorgen - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Gasturbinentriebwerke und speziell aerodynamische Einrichtungen von Gasturbinentriebwerken.
  • Ein Gasturbinentriebwerk enthält gewöhnlich eine Rotoranordnung und mehrere sekundäre Kühlluftkreisläufe. Um den sekundären Luftkreisläufen Luft zuzuführen, enthalten Triebwerke aerodynamische Einrichtungen, die dazu dienen, einen rotierenden Luftstrom von einem Radius zu einem weiteren zu befördern, um eine Überschreitung von Luftturbulenzenbeschränkungen zu vermeiden. Eine Bauart einer aerodynamischen Einrichtung verwendet eine Reihe von Kammern, die eine kontrollierte Rotation des Luftstroms induzieren, während die Luft zwischen Kammern strömt, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Kammern sind entweder mittels einzelner Rohre oder paralleler Platten ausgebildet, zu denen unterteilende Wände gehören. Andere bekannte aerodynamische Einrichtungen enthalten anstelle von Trennwänden gekrümmte Durchlasskanäle, um den Strom in eine entgegengesetzte Richtung abzulenken und einen dynamischen Kopf des Luftstroms abzufangen sowie die Höhe der aerodynamischen Einrichtung zu reduzieren.
  • Im Falle von Einrichtungen, die Rohre als Kammern benutzen, bestimmt die Länge der zum Bilden der Kammer verwendeten einzelnen Rohre den durch die Kammer erreichten aerodynamischen Effekt. Mit einer Steigerung der Länge der Rohre wird der in der Kammer erzielte aerodynamische Effekt verbessert. Allerdings erhöht die erweiterte Länge der Rohre auch das Gewicht der aerodynamischen Einrichtung und kann sich nachteilig auf die strukturelle Dynamik der aero dynamischen Einrichtung auswirken. Um Gewichtsprobleme zu bewältigen, werden zum Bilden der Kammer dünnwandige Rohre verwendet. Da dünnwandige Rohre anfälliger für Schwingungen sind, sind in den Rohren möglicherweise Dämpfer eingebaut. Die Dämpfer steigern das Gewicht der Rohre und können die durchschnittliche Belastung eines Rohrs erhöhen.
  • Im Falle von Einrichtungen, die als Leitbleche für Kammern parallele Platten benutzen, erzeugen Verbindungen zwischen den parallelen Platten und den Durchlasskanälen im Betrieb vielfältige Spannungskonzentrationen, die eine aufgrund der Rotation vorhandene Dehnspannung in den Platten verstärken. Um die Effekte der Dehnspannungskonzentration zu reduzieren, können konturierte Hohlkehlen um die zwischen der Platte und der Trennwand gebildeten Übergangsverbindungsbereiche eingerichtet sein. Die Hohlkehlen steigern das Gewicht der Rohre und verteuern den Zusammenbau der Rotoranordnung.
  • In der Patentanmeldung US-A-5 997 244 ist eine Rotoranordnung für ein Gasturbinentriebwerk im Wesentlichen gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1 der Erfindung offenbart.
  • Erfindungsgemäß ist eine Rotoranordnung nach Anspruch 1 geschaffen.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Gasturbinentriebwerksrotoranordnung mehrere aerodynamische Einrichtungen, um einen Luftstrom in einer rotierenden Umgebung radial nach innen zu lenken, um in sekundären Kühlluftkreisläufen als Kühlluft eingesetzt zu werden. Die Gasturbinentriebwerksrotoranordnung enthält eine Rotorwelle, die mehrere Öffnungen aufweist, die sich zwischen einer Außenfläche der Welle und eine Innenfläche der Welle erstrecken. Die Rotorwelle enthält ferner ein Paar Flansche, die sich von der Welleninnenfläche ausgehend radial nach innen erstrecken und eine Einheit definieren. Jede aerodynamische Einrichtung weist eine Öffnung und eine konturierte Außenfläche auf, die es ermöglicht, die aerodynamische Einrichtung bündig gegen eine Innenfläche der Rotorwelle zu positionieren. Die aerodynamischen Einrichtungen sind geeignet bemessen, um in die Rotorwellenflanschtasche zu passen, und jede Einrichtung enthält außerdem ein Paar Schaufelsegmente. Die Schaufelsegmente definieren einen gekrümmten Durchlasskanalpfad, der sich von der Öffnung der aerodynamischen Einrichtung aus erstreckt.
  • Im Betrieb drücken in der Rotoranordnung erzeugte Zentrifugalkräfte die aerodynamischen Einrichtungen in jeder Rotorwellentasche radial nach außen. Der Rotorwellenflansch fixiert die aerodynamische Einrichtung so, dass die aerodynamische Einrichtungsöffnung und die Rotorwellenöffnungen konzentrisch fluchtend ausgerichtet sind. Durch das Gasturbinentriebwerk mit einer verhältnismäßig hohen Tangentialgeschwindigkeit strömende Luft wird durch die aerodynamischen Einrichtungen hindurch radial nach innen gelenkt, um in stromabwärts gelegenen sekundären Kühlluftkreisläufen als Kühlluft eingesetzt zu werden. Die von den Schaufelsegmenten gebildete gekrümmte Gestalt des Durchlasskanalpfads bewirkt, dass der Luftstrom die aerodynamischen Einrichtungen nach einer ausgeprägten Wende in einer entgegengesetzten Richtung verlässt, was es ermöglicht, die aerodynamische Einrichtung mit kleineren Abmessungen als im Falle bekannter aerodynamischer Einrichtungen herzustellen. Es wird eine Verringerung der aufgrund der Luftstromumkeh rung auftretenden Druckverluste gefördert, und die sekundären Kühlluftkreisläufe empfangen den Luftstrom mit ausreichendem Druck und angemessener Temperatur. Da die aerodynamischen Einrichtungen nicht als eine einteilige Konstruktion entlang des Umfangs ausgebildet sind, werden außerdem Reifenspannungen, die in den aerodynamischen Einrichtungen aufgrund von Zentrifugalbelastungen des Grundkörpers hervorgerufen werden, im Vergleich zu bekannten aerodynamischen Einrichtungen reduziert.
  • Im Folgenden wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung exemplarisch anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben:
  • 1 veranschaulicht in einem Schema ein Gasturbinentriebwerk;
  • 2 zeigt eine Schnittansicht der in 1 dargestellten Gasturbine, die eine aerodynamische Einrichtung enthält;
  • 3 veranschaulicht die in 2 dargestellte aerodynamische Einrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
  • 4 zeigt eine Schnittansicht der in 2 dargestellten aerodynamischen Einrichtung; und
  • 5 zeigt in einer Schnittansicht mehrere der in 2 dargestellten aerodynamischen Einrichtungen in einer eingebauten Anordnung.
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einem Niederdruckverdichter 12, einem Hockdruckverdichter 14 und einer Brennkammer 16. Das Triebwerk 10 enthält ferner eine Hochdruckturbine 18 und eine Niederdruckturbine 20. Der Verdichter 12 und die Turbine 20 sind über eine erste Welle 21 verbunden, und der Verdichter 14 und die Turbine 18 sind über eine zweite Welle 22 verbunden.
  • Im Betrieb strömt Luft durch den Niederdruckverdichter 12, und die verdichtete Luft wird von dem Niederdruckverdichter 12 dem Hockdruckverdichter 14 zugeführt. Die hochverdichtete Luft wird der Brennkammer 16 zugeführt, wo sie mit Brennstoff vermischt und verbrannt wird. Der (in 1 nicht dargestellte) Luftstrom aus der Brennkammer 16 wird durch die Turbinen 18 und 20 ins Freie entlassen, um Leistung hervorzubringen, die dazu dient, die Verdichter 12 bzw. 14 anzutreiben. Der erwärmte Luftstrom verlässt anschließend das Gasturbinentriebwerk 10 durch einen Leitapparat 24.
  • 2 zeigt eine Schnittansicht einer Rotoranordnung 42, die im Zusammenhang mit dem (in 1 gezeigten) Turbinentriebwerk 10 verwendet wird. In einem Ausführungsbeispiel ist die Rotoranordnung 42 eine Turbinenrotoranordnung, die im Zusammenhang mit den (in 1 gezeigten) Turbinen 18 und 20 verwendet wird. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Rotoranordnung 42 eine Rotorwelle 44 und mehrere Rotoren 46. In einem Ausführungsbeispiel ähnelt die Rotorwelle 44 der in 1 dargestellten Welle 22. Die Welle 44 weist ein im Wesentlichen kreisförmiges Querschnittsprofil auf und weist eine Außenfläche 48, eine Innenfläche 50 und mehrere sich dazwischen erstreckende Öffnungen 52 auf. Die Außen- und Innenflächen 48 bzw. 50 sind gekrümmt und im Wesentlichen parallel, und die Innenfläche 50 definiert einen (nicht gezeigten) Innendurchmesser.
  • Die Welle 44 weist ferner ein Paar ringförmige Flansche 60 und 64 auf, die sich von der Welleninnenfläche 50 ausgehend radial nach innen erstrecken. Die Flansche 60 und 64 definieren eine Tasche 65, die axial und radial bemessen ist, um mehrere aerodynamische Einrichtungen 66 aufzunehmen, so dass jede aerodynamische Einrichtung 66 benachbart zu der Welleninnenfläche 50 angeordnet ist. Die Wellenöffnung 52 erstreckt sich zwischen der Außen- und Innenfläche 48 bzw. 50 der Welle in die Tasche 65.
  • In der Welle 44 sind mehrere aerodynamische Einrichtungen 66 eingebaut, um die rotierende Luft 70 zu entwirbeln und um die Luft 70 mit einer verringerten absoluten Geschwindigkeit zur Kühlung in die Welle 44 zu befördern. In einem Ausführungsbeispiel dienen die Einrichtungen 66 dazu, (nicht gezeigten) stromabwärts gelegenen sekundären Luftkreisläufen Kühlluft 70 zuzuführen. Die weiter unten näher erläuterten Einrichtungen 66 sind innerhalb der Rotorwelle 44 um eine Mittellinie 72 des Triebwerks 10 entlang des Umfangs verbunden. Jede Einrichtung 66 weist eine Öffnung 74 auf, die sich relativ zur Triebwerksmittellinie 72 im Wesentlichen radial durch die aerodynamische Einrichtung 66 erstreckt. Die Einrichtungen 66 sind geeignet bemessen, um so in die Wellenflanschtaschen 65 zu passen, dass jede Einrichtungsöffnung 74 tangential und axial unterhalb der Rotorwellenöffnung 52 angeordnet ist und in Bezug auf die Wellenöffnung 52 konzentrisch fluchtend ausgerichtet ist.
  • Eine Rückhaltevorrichtung oder -Führung 80 ist mit dem Ringflansch 60 verbunden und erstreckt sich von dem ringförmigen Flansch 60 aus radial nach innen. Die weiter unten näher erläuterte Führung 80 enthält eine Haltelippe 86, die dazu dient, mit jeder aerodynamischen Einrichtung 66 in Eingriff zu kommen, um jede aerodynamische Einrichtung 66 radial in den Wellentaschen 65 zu fixieren. In einer Abwandlung kann eine beliebige Haltevorrichtung eingesetzt werden, die die aerodynamischen Einrichtungen 66 radial in den Wellentaschen 65 fixiert.
  • Während des Betriebs wird durch das Triebwerk 10 geleitete turbulente Luft 70 durch die aerodynamischen Einrichtungen 66 hindurch umgelenkt, um in den sekundären Kühlluftkreisläufen eingesetzt zu werden. Die Luft 70 tritt durch die Rotorwellenöffnungen 52 in jede aerodynamische Einrichtung 66 ein und wird durch die aerodynamischen Einrichtungen 66 radial nach innen in Richtung der Triebwerksmittellinie 72 kanalisiert. Die aus den aerodynamischen Einrichtungen 66 austretende Luft 70 wird mittels der Führung 80 axial stromabwärts gelenkt.
  • 3 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht die in die Rotorwelle 44 eingebaute aerodynamische Einrichtung 66, die eine Vorderseite 94 und eine Rückseite 96 aufweist. In einem Ausführungsbeispiel sind die aerodynamischen Einrichtungen 66 aus standardmäßigen Materialien, z.B. Inconel 718®, hergestellt. In noch einem Ausführungsbeispiel sind die aerodynamische Einrichtungen 66 aus leichtgewichtigen intermetallischen Werkstoffen, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, aus Titanaluminid hergestellt. Der Rotorwellenringflansch 60 erstreckt sich von der Rotorwelleninnenfläche 50 aus radial nach in nen und weist einen Verbindungsflansch 100 auf, der sich von dem ringförmigen Flansch 60 aus axial nach vorne erstreckt. Der Verbindungsflansch 100 ist mit einer Nut 106 ausgebildet, die in Richtung der Triebwerksmittellinie 72 radial nach innen verläuft. Ein in die Nut 106 eingeführter (nicht gezeigter) Spaltring hält die Führung 80 axial fest.
  • Die Ringflansche 60 und 64 weisen jeweils eine Innenfläche 120 auf. Jede Innenfläche 120 weist mehrere Vorsprünge 124 auf, die axial in die Tasche 65 ragen. Die Vorsprünge 124 erlauben es den Flanschen 60 und 64, die aerodynamische Einrichtung 66 in der Tasche 65 zu positionieren. In einem Ausführungsbeispiel weist der Flansch 60 einen Vorsprung 124 auf, der in die Tasche 65 ragt, und der Flansch 64 weist zwei in die Tasche 65 ragende Vorsprünge 124 auf.
  • Ein weiterer Vorsprung 130 erstreckt sich von der Rotorwelleninnenfläche 50 aus radial nach innen in die Tasche 54 und ist durch die Wellenöffnung 52 unterbrochen. Der Vorsprung 130 bildet einen Befestigungskeil, der die aerodynamische Einrichtung 66 in der Tasche 65 sichert. Der Vorsprung 130 sichert die aerodynamische Einrichtung 66 so, dass die Öffnung 74 der aerodynamischen Einrichtung in Bezug auf die Rotorwellenöffnung 52 konzentrisch fluchtend ausgerichtet ist.
  • Die aerodynamische Einrichtung 66 weist eine obere Fläche 132, ein Paar Schaufelsegmente 140 und ein Paar Seitenwände 142 auf. Die Seitenwände 142 sind mit einem Vorsprung 144 ausgebildet, der sich von der Außenfläche 146 jeder Seitenwand 142 ausgehend nach außen erstreckt.
  • Die Vorsprünge 144 sind geeignet bemessen, um in der Rotorwellentasche 65 zwischen den Ringflanschvorsprüngen 124 aufgenommen zu werden. Die Seitenwände 142 verlaufen im Wesentlichen parallel und erstrecken sich von der oberen Fläche 132 der aerodynamischen Einrichtung ausgehend zwischen den Schaufelsegmenten 140 radial nach innen. Die Schaufelsegmente 140 sind gekrümmt und erstrecken sich von der aerodynamischen oberen Fläche 132 ausgehend radial nach innen. Die Schaufelsegmente 140 und die Seitenwände 142 definieren einen (in 3 nicht dargestellten) gekrümmten Durchlasskanalpfad, der sich von der Öffnung 74 der aerodynamischen Einrichtung aus zu einer Abströmkante 150 erstreckt.
  • Die obere Fläche 132 der aerodynamischen Einrichtung definiert die Öffnung 74 der aerodynamischen Einrichtung und erstreckt sich zwischen den Schaufelsegmenten 140 und den Seitenwänden 142. Die obere Fläche 132 ist gekrümmt, um zu einem durch die Rotorwelleninnenfläche 50 gebildeten Umriss zu passen, so dass es der aerodynamischen Einrichtung 66 möglich ist, nach ihrem Einbau in die Rotorwellentasche 65 zusammen mit der Rotorwelle 44 eine Dichtung zu bilden.
  • Ein Ansaugseitenschaufelsegment 152 weist einen Vorsprung 154 auf, der sich von einer Außenfläche 156 des Schaufelsegments 152 ausgehend radial nach außen erstreckt. Der Vorsprung 154 kommt mit dem Rotorwellenvorsprung 130 in Eingriff, um die aerodynamische Einrichtung 66 in der Rotorwellentasche 65 zu sichern.
  • Im Betrieb drücken in der Rotoranordnung 40 während der Rotation der (in 2 gezeigten) Rotoranordnung 40 erzeugte Zentrifugalkräfte die aerodynamischen Einrichtun gen 66 in jeder Rotorwellentasche 65 radial nach außen. Die Rotorwellenvorsprünge 130 und 124 stehen mit den aerodynamischen Vorsprüngen 154 und Seitenwänden 146 in Eingriff, um jede aerodynamische Einrichtung 66 in der Rotorwellentasche 65 so zu sichern, dass zwischen jeder aerodynamischen Einrichtung 66 und der Rotorwelle 44 eine Berührungsfläche ausgebildet ist. Außerdem verhindert die Kombination der Vorsprünge 124 und 130, dass die aerodynamische Einrichtung 66 falsch orientiert in die Wellentasche 65 eingebaut wird.
  • Da die obere Fläche 132 jeder aerodynamischen Einrichtung konturiert ist, wird zwischen jeder aerodynamischen Einrichtung 66 und der Rotorwelleninnenfläche 50 eine Dichtung gebildet. Da benachbarte aerodynamische Einrichtungen 66 in der Rotorwelle 44 entlang des Umfangs angeordnet sind und nicht als eine 360°-Konstruktion ausgebildet sind, sind in den aerodynamischen Einrichtungen 66 erzeugte Reifenspannungen im Vergleich zu den in bekannten Einrichtungen erzeugten Reifenspannungen außerdem reduziert. Da zwischen benachbarten aerodynamischen Einrichtungen 66 entstehende geteilte Strömungslinien sich nicht in dem (in 2 gezeigten) Strömungspfad der Luft 70 befinden, ist außerdem der Verlust an aerodynamischem Wirkungsgrad zwischen benachbarten aerodynamischen Einrichtungen beschränkt.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht der aerodynamischen Einrichtung 66, die Schaufelsegmente 140 enthält. Die (in 3 gezeigten) Seitenwände 142 und die Schaufelsegmente 140 definieren einen gekrümmten Durchlasskanalpfad 170, der sich von der Öffnung 74 der aerodynamischen Einrichtung aus zu der Abströmkante 150 erstreckt. Der gekrümmte Durchlasskanalpfad 170 ist strömungsmäßig mit der Rotorwellenöffnung 52 verbunden, und die Öffnung 74 der aerodynamischen Ein richtung ist mit der Rotorwellenöffnung 52 konzentrisch fluchtend ausgerichtet.
  • Die Rotorwellenöffnung 52 erstreckt sich durch die Rotorwelle 44 unter einem Winkel 172, der relativ zu einer durch die Rotorwelle 44 hindurch verlaufenden Radiallinie 174 gemessen ist. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel 172 gegenüber der Radiallinie etwa 30 Grad und die Luft 70 strömt relativ zu den aerodynamischen Einrichtungen 66 unter einem Winkel von etwa 70° gegenüber der Radiallinie tangential durch das Triebwerk 10. Ein Auslassstromwinkel 176 bewirkt, dass die Luft 70 sich wendet und durch den Durchlasskanalpfad 170 hindurch entwirbelt wird. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Auslassstromwinkel 176 etwa 70°, so dass die Richtung des Luftstroms 70 um etwa 140° gewendet wird.
  • Der Durchlasskanalpfad 170 ist durch das Ansaugseitenschaufelsegment 152 und ein Druckseitenschaufelsegment 180 definiert. Die Schaufelsegmente 152 und 180 sind gekrümmt, so dass das Ansaugseitensegment 150 einen ersten Bereich 182, einen zweiten Bereich 184, einen dritten Bereich 186 und einen vierten Bereich 188 aufweist. Jeder nachfolgende Bereich 184, 186 und 188 erstreckt sich ausgehend von einem vorausgehenden Bereich, 182, 184 bzw. 186. Der Durchlasskanalpfad 170 weist ferner eine Anströmkante 190, eine Mündung 192 und die Abströmkante 150 auf.
  • Wegen eines großen Einfallswinkels, der sich aus der Differenz zwischen dem Rotorwellenwinkel 172 und dem Luftstromwinkel ergibt, und aufgrund der Tatsache, dass der Rotorwellenwinkel 172 durch mechanische Belastungsgrenzen beschränkt ist, neigt die Luft 70 im Betrieb dazu, beim Ein tritt des Luftstroms 70 in die aerodynamische Einrichtung 66 sich von dem Ansaugseitenschaufelsegment 152 abzulösen. Da die Neigung zur Trennung besteht, erlaubt eine Krümmung des Durchlasskanalpfads 170, um der aerodynamischen Einrichtung 66 eine wirkungsvolle Entwirbelung der Luft 70 zu ermöglichen, dem Luftstrom 70, sich wieder an das Ansaugseitenschaufelsegment 152 anzubinden, so dass die Luft 70 unter einem gewünschten Austrittswinkel 176 gelenkt werden kann.
  • Um die Luft 70 wieder an das Ansaugseitenschaufelsegment 152 anzubinden, weist der Durchlasskanalpfad 170 stromaufwärts der Durchlasskanalpfadmündung 192 einen dritten Bereich 186. Der dritte Bereich 186 ist ein stromaufwärts der Durchlasskanalpfadmündung 192 angeordneter langer "bedeckter" Durchlasskanalpfad, der es der Luft 70 erlaubt, sich wieder an das Ansaugseitenschaufelsegment 152 anzubinden. Der zweite Bereich 184 ist ein Bereich starker Krümmung, der stromaufwärts des dritten Bereichs 186 angeordnet ist. In anderen bekannten aerodynamischen Einrichtungen sind Bereiche starker Krümmung, wie der zweite Bereich 184, unerwünscht, da solche Bereiche eine Trennung des Luftstroms hervorrufen. Allerdings wird im Falle der aerodynamischen Einrichtung 66 ein Abreißen des Luftstroms angenommen, und der zweite Bereich 184 ermöglicht an sich hinsichtlich des Gewichts Vorteile für die aerodynamische Einrichtung 66.
  • Die Krümmung des Durchlasskanalpfads 170 ist in dem vierten Bereich 188 gegenüber derjenigen des dritten Bereichs 186 weiter reduziert. Der vierte Bereich 188 ist ein "nicht bedeckter" Abschnitt des Durchlasskanalpfads 170 und befindet sich abstromseitig der Mündung 192 auf dem Ansaug seitenschaufelsegment 152. Der vierte Bereich 188 erlaubt es dem aus der aerodynamischen Einrichtung 66 austretenden Luftstrom 70, einen gewünschten Austrittswinkel 172 aufzuweisen, ohne dass die Möglichkeit einer weiteren Trennung des Luftstroms 70 vorhanden ist.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht mehrerer aerodynamischer Einrichtungen 66, die in einer eingebauten Anordnung 200 veranschaulicht sind. Benachbarte aerodynamische Einrichtungen 66 sind in der (in 2 gezeigten) Rotorwelle 44 entlang des Umfangs so angeordnet, dass eine Abströmkante 204 jeder aerodynamischen Einrichtung 60 anhand benachbarter aerodynamischer Einrichtungen 66 gebildet wird. Insbesondere ist eine Dicke 206 der Abströmkante 204 durch ein Druckseitenschaufelsegment 210, das sich von einer ersten aerodynamischen Einrichtung 212 aus erstreckt, und ein Ansaugseitenschaufelsegment 152 gebildet, das sich von einer zweiten aerodynamischen Einrichtung 214 aus erstreckt.
  • Die oben beschriebene Rotoranordnung ist kostengünstig und in hohem Maße zuverlässig. Die aerodynamischen Einrichtungen erlauben die Entwirbelung eines Luftstroms ausgehend von einem Bereich größeren Durchmessers durch eine Rotorwelle hindurch in Richtung eines geringeren Durchmessers, wobei in der aerodynamischen Einrichtung nur geringe Spannungen induziert werden. Außerdem erlauben es die aerodynamischen Einrichtungen einen eine hohe Tangentialgeschwindigkeit aufweisenden Luftstrom, mit nur geringen Wendeverlusten, und ohne die Turbulenzbeschränkungen des Luftstroms zu überschreiten, radial nach innen zu lenken. Dementsprechend ist eine aerodynamische Einrichtung geschaffen, die einen Luftstrom für den Einsatz in sekundären Kühlluftkreisläufen radial nach innen lenkt.

Claims (7)

  1. Rotoranordnung (42) für ein Gasturbinentriebwerk (10), wobei die Rotoranordnung eine Rotorwelle (44) mit einer Innenfläche (50) und einer Außenfläche (48) aufweist; wobei die Rotorwelle ferner mehrere erste Öffnungen (52) aufweist, die sich zwischen der Innenfläche (50 und der Außenfläche (48) erstrecken; und mit einer Anzahl von aerodynamischen Einrichtungen (66), die sich innerhalb der Rotorwelle entlang des Umfangs erstrecken und dazu eingerichtet sind, um einen Luftstrom (70) durch die Rotorwelle (44) hindurch umzulenken, dadurch gekennzeichnet, dass jede aerodynamische Einrichtung eine sich durch sie hindurch erstreckende zweite Öffnung (74) aufweist, die in Umfangsrichtung mit der ersten Öffnung fluchtet und in der Rotorwelle (44) während der Rotation der Rotorwelle radial beweglich ist.
  2. Rotoranordnung (42) nach Anspruch 1, wobei die Rotorwelle (44) ferner ein Paar Flansche (60, 64) aufweist, die sich von der Rotorwelleninnenfläche (50) aus radial nach innen erstrecken, wobei mehreren aerodynamischen Einrichtungen (66) dimensioniert sind, um in dem Paar Rotorwellenflanschen aufgenommen zu werden, so dass jede der zweiten Öffnungen (74) der aerodynamischen Einrichtung mit den jeweiligen ersten Öffnungen (52) der Rotorwelle konzentrisch sind.
  3. Rotoranordnung (42) nach Anspruch 2, wobei jede der aerodynamischen Einrichtungen (66) ferner einen Vorsprung (144) aufweist, der dazu eingerichtet ist, jede aerodynamische Einrichtung in einer radial fluchtenden Ausrichtung bezüglich des Rotorwellenflansches (60, 64) zu positionieren.
  4. Rotoranordnung (42) nach Anspruch 1, wobei die Rotorwelle (44) ferner einen Nutkeil (130) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die aerodynamische Einrichtung (66) in einer radial fluchtenden Ausrichtung bezüglich der Rotorwelle zu positionieren.
  5. Rotoranordnung (42) nach Anspruch 1, wobei die aerodynamische Einrichtung (66) ferner eine Außenfläche (132) aufweist, die konturiert ist, um der aerodynamische Einrichtung zu erlauben, mit der Rotorwelleninnenfläche (50) bündig in Berührung zu kommen.
  6. Rotoranordnung (42) nach Anspruch 1, wobei die aerodynamische Einrichtung (66) ferner eine erste Seitenwand (142) und eine zweite Seitenwand (142) und eine Paar gekrümmte Schaufelsegmente (140) aufweist, die dazu eingerichtet sind, um im Falle eines getrennten Luftstroms (70) zu bewirken, dass ein solcher Luftstrom sich innerhalb des gekrümmten Durchlasses (170) wieder anlegt.
  7. Verfahren zum Zuführen eines rotierenden Luftstroms (70) innerhalb einer Rotoranordnung (42) mit dem Schritt der Verwendung einer Anzahl einzelner aerodynamischer Einrichtungen (66), wobei die Rotoranordnung eine Rotorwelle (44) mit mehreren sich durch sie hindurch erstreckenden ersten Öffnungen (52) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass jede der aerodynamischen Einrichtungen eine sich durch sie hindurch erstreckende zweite Öffnung (74) aufweist, die bewirkt, dass die Rotoranordnung jede aerodynamische Einrichtung radial in der Rotorwelle bewegt, um jede der zweiten aerodynamischen Einrichtungsöffnungen (74) gegenüber jeder der ersten Rotorwellenöffnungen (52) konzentrisch fluchtend auszurichten und einen Luftstrom durch die mehreren aerodynamischen Einrichtungen in die Rotorwelle hinein zu leiten.
DE60129382T 2000-07-14 2001-05-11 Methode und Einrichtung um Turbinenrotoren mit Kühlluft zu versorgen Expired - Lifetime DE60129382T2 (de)

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