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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Turbinen und insbesondere
auf landgestützte
Gasturbinen zur Energieerzeugung. Konkreter bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Einstellen des Temperaturunterschieds zwischen
Rotorelementen, z.B. einem Turbinenrad und einem hinteren Wellenrad
während
des transienten Betriebs durch eine Steuerung der Strömung eines
thermischen Mediums entlang eines von solchen Elementes unter Verwendung
einer sich selbst positionierenden, thermisch ansprechenden Dichtung.
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In
einer typischen Gasturbine wird der Turbinenrotor durch Stapeln
bzw. Schichten von Rotorrädern
und Abstandhaltern aufgebaut, wobei die mehreren gestapelten Räder und
Abstandhalter miteinander verschraubt sind. Zwischen den Abstandhaltern und
den Rädern
werden typischerweise Falzfugenverbindungen bzw. Rabbated Joints
geschaffen. In moderneren Gasturbinen werden zur Kühlung der Schaufeln
Kühlkreisläufe durch
den Rotor hindurch geschaffen. Kühldampf
kann z.B. durch ein eine hintere Welle bildendes Teil der Rotoranordnung
für eine Strömung entlang
des Randes des Rotors zu den Schaufeln einer oder mehrerer der Turbinenstufen zugeführt werden,
um die Schaufeln zu kühlen.
Der abgegebene Kühldampf
strömt
ebenfalls von den Schaufeln in einem Rückleitungskanal entlang des Randes
des Rotors und durch die hintere Welle hindurch zurück.
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Durch
die Packung der Rotorräder
und -abstandhalter und durch sich ändernde Temperaturen, die während des
Betriebs der Turbine, d.h. dem Hochfahren, dem stationären Betrieb
und dem Herunterfahren, zu verschiedenen Zeiten auf die verschiedenen
Rotorelemente einwirken, kann der Temperaturunterschied bzw. die
Temperaturabweichung zwischen Turbinenrotorelementen in bestimmten Phasen
des Turbinenbetriebs von einer ausreichenden Größe sein, um eine Relativbewegung
zwischen solchen Elementen mit daraus resultierenden zerstörerischen
Wirkungen hervorzurufen. Ein Temperaturunterschied zwischen einem
Rotorrad und einem angrenzenden Abstandhalter kann z.B. die Falzfugenverbindungen
zwischen diesen öffnen.
Der Unterschied bzw. die Abweichung tritt insbesondere in den gegenwärtigen hoch
entwickelten Gasturbinenausführungen
auf, weil Dampfkühlkreisläufe in der
hinteren Welle und dem hinteren Wellenrad geschaffen werden, wobei
das Letztere mit dem Rad der letzten Turbinenstufe, z.B. der vierten
Stufe, zusammenpasst. Es wird erkannt, dass der Temperaturunterschied
zwischen Elementen des Turbinenrotors und insbesondere zwischen
der hinteren Welle und dem Rad der letzten Stufe im stationären Turbinenbetrieb innerhalb
eines vorbestimmten akzeptablen Bereiches liegt. Die Temperaturänderung
innerhalb des Bereiches ist nicht ausreichend, um eine relative
Bewegung zwischen den Rädern
und den Abstandhaltern oder der hinteren Welle und den Rädern der
letzten Stufe zu bewirken, und daher verschieben oder öffnen sich
die Falzfugenverbindungen nicht. Folglich gibt es im stationären Betrieb
keine Relativbewegung zwischen den Turbinenrotorelementen, die anderenfalls
dazu führen
könnte,
dass der Rotor das Gleichgewicht verliert, was möglicherweise zu starken Schwingungen
und der Notwendigkeit führen
könnte, den
Rotor unter erheblichen Kosten neu auszuwuchten oder auszutauschen.
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Während des
Herunterfahrens der Turbine strömen
die heißen
Gase der Verbrennung jedoch nicht länger durch den Heißgaspfad,
und innerhalb einer relativ kurzen Zeitdauer von etwa einer Stunde bremst
die Turbine von 3000 auf 7 Umdrehungen pro Minute ab. Es wird erkannt,
dass bei einer nur noch geringen Strömung durch die Turbine bei
dieser niedrigen Drehzahl, bei der die Dampfkühlkreisläufe ihren Betrieb einstellen,
und bei der relativ großen
Masse des Turbinenrades die Temperatur des Turbinenrades mit einer
wesentlich niedrigeren Änderungsgeschwindigkeit
sinkt als die Temperatur der hinteren Welle sinkt, was einen Temperaturunterschied
zwischen diesen Elementen hervorruft. Zwischen diesen Elementen
ist während
des Herunterfahrens der Turbine ein Temperaturunterschied von 280°F gezeigt worden.
Ein großer
Temperaturunterschied wie dieser kann die Falzfugenverbindungen
entlasten und eine Relativbewegung zwischen diesen Elementen hervorrufen.
Mit der Zeit nimmt der Temperaturunterschied natürlich ab, bis im Wesentlichen
ein thermisches Gleichgewicht zwischen diesen Elementen besteht.
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In
der gleichen Weise treten beim Hochfahren der Turbine Temperaturunterschiede
zwischen verschiedenen Rotorelementen auf. Beim Hochfahren erhitzt
das heiße
Gas, das durch den Heißgaspfad
der Turbine strömt,
z.B. das Turbinerad der letzten Stufe wegen seiner großen Masse
sehr langsam. Umgekehrt erhitzen sich die hintere Welle und das Rad
der hinteren Welle, die das Kühlmedium,
zu Beginn Luft und anschließend
Dampf, führen,
ziemlich schnell, wodurch ein Temperaturunterschied zwischen der
hinteren Welle und den Rädern
der letzten Stufe hervorgerufen wird. Dies kann wiederum bewirken,
dass sich die Falzfugenverbindung zwischen diesen Elmenten öffnet, was
zu der Gefahr eines unausgewuchteten Rotors führt.
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US 3,736,751 offenbart eine
Turbine, die ein erstes und ein zweites Element enthält, die
einen Strömungspfad
in der Turbine bilden, um ein thermisches Medium zu leiten, wobei
die Elemente gegenüber
einwirkenden Temperaturen verschiedene Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
bzw. thermische Antworten aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen
diesen Elementen erzeugen.
US 5,593,274 offenbart
eine Rotorkühlkreislaufanordnung
für eine
Turbine.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Turbine geschaffen, die aufweist: Ein erstes
und ein zweites Element, die einen Strömungspfad in der Turbine bilden,
um ein thermisches Medium zu leiten, wobei die Elemente verschiedene
Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
gegenüber
einwirkenden Temperaturen aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen
diesen Elementen erzeugen, eine Dichtung, die von dem ersten oder
zweiten Element getragen wird und sich in dem Strömungspfad
befindet, wobei die Dichtung auf die Relativbewegung zwischen den
Elementen anspricht, um die Strömung des
thermischen Mediums entlang des Strömungspfads zu regeln, wodurch
die Strömung
des thermischen Mediums entlang des Strömungspfads verstärkt oder
verringert wird, um die Temperatur des zweiten Elementes zu regeln,
wobei das zweite Element und ein drittes Element miteinander verbunden sind
und auf verschiedene einwirkende Temperaturen ansprechen, die einen
transienten Temperaturunterschied zwischen diesen erzeugen, wobei
die Dichtung die Strömung
des thermischen Mediums entlang des Strömungspfads regelt, um das zweite
Element auf eine Temperatur entweder zu erhitzen oder zu kühlen, die
es ermöglicht,
dass der Betrag des Temperaturunterschieds des zweiten Elementes
und des dritten Elementes innerhalb eines vorbestimmten Temperaturunterschiedes
liegt, und wobei das dritte Element ein Turbinenrotorrad zur Befestigung
von Schaufeln aufweist und das zweite Element ein angrenzendes Rad
aufweist, das eine Falzfugenverbindung mit dem Turbinenrotorrad
aufweist, wobei das angrenzende Rad erhitzt oder gekühlt wird,
um den Temperaturunterschied zwischen dem Turbinenrotorrad und dem
angrenzenden Rad unter eines vorbestimmten Temperaturunterschieds
zu reduzieren, um eine relative Verschiebung der Falzfugenverbindung zwischen
diesen auszuschließen.
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Verschiedene
Wege zur Steuerung der Temperaturänderungsgeschwindigkeit von
Turbinenrotorelementen sind in Betracht gezogen worden. Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Dichtung geschaffen, um die
Strömung
eines thermischen Mediums in Übereinstimmung
mit der Temperaturänderungsgeschwindigkeit und
folglich der Relativbewegung der Turbinenelemente während transienter
Betriebszustände
zu steuern. Das bedeutet, dass die relative Position der Turbinenelemente
an dem Ort der Dichtung während des
Hoch- und Herunterfahrens der Turbine die Strömung des thermischen Mediums
zu den möglicherweise
thermisch abweichenden Elementen steuert. Während des Herunterfahrens der
Turbine, wenn sich das Rad der letzten Stufe bezogen auf das hintere
Wellenrad langsam abkühlt,
ist die Dichtung z.B. in einem Strömungskanal für ein thermisches
Medium angeordnet, um die Kühlwirkung
des strömenden thermischen
Mediums auf das hintere Wellenrad zu verringern, wodurch der Temperaturunterschied
zwischen dem Rad der letzten Stufe und dem hinteren Wellenrad verringert
wird. Insbesondere kann der Temperaturunterschied während des
Herunterfahrens verringert werden, indem ein thermisches Medium
an einer Oberfläche
des hinteren Wellenrades vorbei geleitet und die Flussrate bzw.
Strömungsgeschwindigkeit
des thermischen Mediums als ein Ergebnis der inhärenten Relativbewegung der
Turbinenelemente durch thermisches Ansprechen verringert wird. Indem
eine Dichtung z.B. zwischen dem Auslassrahmen und dem hinteren Wellenrad
in dem Strömungskanal
für ein
thermisches Medium in einer Wärmeaustauschbeziehung
mit dem hinteren Wellenrad angeordnet wird, verursacht die Relativbewegung
zwischen dem Auslassrahmen und dem Rotor während des Herunterfahrens,
dass die Dichtung die Strömung
des thermischen Mediums verringert. Dies verringert den Temperaturunterschied
zwischen dem hinteren Wellenrad und dem Rad der vierten Stufe während des
Herunterfahrens. Es wird erkannt, dass die Dichtung selbst keine
sich bewegenden Teile enthält
und passiv anspricht, um die Strömung
des thermischen Mediums zu steuern.
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Umgekehrt
erhöht
dieselbe Dichtung während
des Hochfahrens die Strömung
des thermischen Mediums, um das weniger massive und dadurch leichter
erhitzte Turbinenelement zu kühlen, um
seinen Temperaturunterschied gegenüber einem angrenzenden Turbinenelement
innerhalb eines vorbestimmten Temperaturunterschiedes zu halten.
Insbesondere eröffnet
die Dichtung, die zwischen dem Auslassrahmen und dem Turbinenrotor
angeordnet ist, den Strömungskanal
des thermischen Mediums durch den vorderen Verschlussplattenhohlraum
hindurch, wodurch eine verstärkte
Strömung
auftritt, die die Geschwindigkeit der Wärmezunahme in dem hinteren
Wellenrad verringert, so dass der Temperaturunterschied zwischen
diesem Rad und dem Rad der vierten Stufe innerhalb vorbestimmter
Grenzen gehalten wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Turbine geschaffen, die ein erstes und ein zweites
Element aufweist, die einen Strömungspfad
in der Turbine bilden, um ein thermisches Medium zu leiten, wobei
die Elemente gegenüber
einwirkenden Temperaturen, die eine Relativbewegung zwischen den
Elementen erzeugen, verschiedene Temperaturänderungsgeschwindigkeiten aufweisen,
wobei eine Dichtung von dem ersten Element getragen wird und sich
in dem Strömungspfad
befindet, wobei die Dichtung auf die Relativbewegung zwischen den
Elementen anspricht, um die Strömung
des thermischen Mediums entlang des Strömungspfads zu regeln, wodurch
die Strömung
des thermischen Mediums entlang des Strömungspfads verstärkt oder
verringert wird, um die Temperatur eines der Elemente zu regeln.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Turbine geschaffen, die ein erstes und ein zweites Element
aufweist, die einen Strömungspfad
in der Turbine bilden, um ein thermisches Medium zu leiten, wobei
die Elemente gegenüber
einwirkenden Temperaturen, die eine Relativbewegung zwischen diesen Elementen
erzeugen, verschiedene thermische Antworten bzw. Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
aufweisen, wobei eine Dichtung von einem der Elemente getragen wird
und sich in dem Strömungspfad
befindet, wobei ein drittes Element mit dem zweiten Element verbunden
ist und auf verschiedene, auf dieses einwirkende Temperaturen anspricht, die
einen Temperaturunterschied zwischen diesen erzeugen, wobei die
Dichtung auf die Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten
Element anspricht, um die Strömung
des thermischen Mediums entlang des Strömungspfads an der Dichtung vorbei
zu regeln, wodurch die Temperatur des dritten Elementes so geregelt
wird, dass es möglich
gemacht wird, dass der Temperaturunterschied zwischen dem zweiten
und dem dritten Element innerhalb eines vorbestimmten Bereiches
liegt.
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In
noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in einer Turbine, die ein erstes und ein zweites
Element aufweist, die einen Strömungspfad
zum Leiten eines thermischen Mediums bilden, wobei die Elemente verschiedene
Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
gegenüber
einwirkenden Temperaturen aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen
diesen Elementen erzeugen, ein Verfahren zur Regelung der Temperatur
eines der Elemente geschaffen, das den Schritt des passiven Regelns
der Strömung
des thermischen Mediums entlang des Strömungspfads als Antwort auf
die Relativbewegung zwischen den Elementen enthält, um die Strömung zu
verstärken
oder zu verringern, wodurch die Temperatur des Elementes geregelt
wird.
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Dementsprechend
ist es eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung und Verfahren zur Steigerung der Kühlung/Erhitzung von Turbinenelementen
unter transienten Betriebsbedingungen der Turbine, d.h. während des Herunterfahrens/Hochfahrens,
unter Verwendung einer Dichtung zu schaffen, die durch eine thermisch ansprechende
Relativbewegung der Turbinenelemente positioniert wird, wodurch
die Zufuhr von Heiz- oder Kühlmedium
zu einer Oberfläche
eines der Elemente passiv kontrolliert und dadurch der Temperaturunterschied
zwischen diesen Elementen geregelt wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun im Wege eines Beispiels unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben:
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1 zeigt
eine bruchstückhafte
Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Turbine, die eine bevorzugte
Art zur Einstellung der Temperaturänderungen eines Paares von
Turbinenelementen darstellt, und
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2 und 3 sind
vergrößerte Darstellungen
der passiven Dichtung hieraus in verschiedenen relativen Stellungen
jeweils während
des Herunter- und Hochfahrens der Turbine.
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Mit
Bezug auf 1: Es ist ein Abschnitt einer
Turbine dargestellt, die einen allgemein mit 10 bezeichneten
Turbinenrotor enthält,
der aus gestapelten Elementen, z.B. den Rotorrädern 12, 14, 16 und 18 besteht,
die Abschnitte eines beispielhaften vierstufigen Turbinenrotors
bilden, wobei sich zwischen den Rädern Abstandhalter 20, 22 und 24 mit diesen
abwechseln. Es wird erkannt, dass die Rad- und Abstandhalterelemente
in dem Rotor durch eine Mehrzahl von länglichen, in Umfangsrichtung
sich erstreckenden Schrauben zusammengehalten werden, von denen
nur eine bei 26 dargestellt ist. Die Räder 12, 14, 16 und 18 tragen
jeweils eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Turbinenschaufeln 12a, 14a, 16a und 18a.
Düsen 30, 32, 34 und 36 bilden
jeweils mit den Schaufeln 12a, 14a, 16a und 18a Stufen.
Man beachte, dass die Räder
und Abstandhalter zueinander in axialer Reihe bzw. Ausrichtung liegen
und zwischen den Rädern
und Abstandhaltern Falzfugenverbindungen vorhanden sind. Eine beispielhafte,
mit 40 bezeichnete Falzfugenverbindung ist zwischen dem
Rad 18 der letzten Stufe und einem hinteren Wellenrad 42 dargestellt,
das einen Teil der hinteren Welle 44 bildet. Die Falzfugenverbindungen werden über alle
Betriebsbereiche der Turbine hinweg zueinander geschlossen gehalten.
Wie dargestellt ist die hintere Welle 44 in einem von einem
hinteren Lagerhohlraum 66 umgebenen hinteren Lager 46 mit
dem Rotor 10 drehbar.
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In
einer modernen Gasturbinenausführung der
Anmelderin enthält
die hintere Welle eine Bohrungsröhrenanordnung,
die allgemein ausgedrückt, jeweils
ein äußeres und
ein inneres Rohr 48 und 50 enthält, die
einen ringförmigen
Dampfkühlkanal 52 und
einen Kühlrücklaufkanal 54 für abgegebenen Dampf
bilden. Die Kanäle 52 und 54 leiten
Dampf zu und von dem äußeren Rand
des Rotors durch Gruppen von sich jeweils radial erstreckenden Bohrungen oder
Leitungen 56 oder 58, die ihrerseits mit in Längsrichtung
sich erstreckenden Röhren
in Verbindung stehen, die um den Umfang des Rotors herum beabstandet
angeordnet sind. Es genügt
zu sagen, dass der durch den Dampfkanal 52 und die Bohrungen 56 zugeführte Dampf
die Schaufeln der ersten und zweiten Stufe mit Kühldampf beliefert, während die
Bohrungen 58 und der Rücklaufkanal 54 den
abgegebenen Kühldampf
zur Rückführung von
den Schaufeln aufnehmen.
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Wie
zuvor erwähnt
treten zwischen verschiedenen Elementen des Rotors während des
Turbinenbetriebs, insbesondere beim He runterfahren und Hochfahren
der Turbine, Temperaturunterschiede auf. Während des stationären Turbinenbetriebs
liegt die Temperaturverteilung zwischen den verschiedenen Elementen
der Turbine innerhalb eines vorbestimmten Bereiches des Temperaturunterschieds, der
den Betrieb der Turbine nicht in zerstörerischer Weise beeinträchtigen
würde.
Während
des transienten Betriebs, d.h. bei Herunter- und Hochfahren, sind die
Temperaturunterschiede signifikant größer und müssen ausgeglichen werden. Die
Falzfugenverbindung 40 zwischen dem hinteren Wellenrad 42 und dem
Rad 18 der letzten, z.B. der vierten Stufe, weist während transienter
Betriebszustände
z.B. einen signifikanten Temperaturunterschied auf, der deutlich oberhalb
eines akzeptablen Temperaturunterschieds liegt und eine offene oder
unbelastete Verbindung bewirken könnte. Das bedeutet, dass ein
solcher Zustand die Elementen dazu veranlassen könnte, sich relativ zueinander
zu bewegen, und folglich bewirken könnte, dass der Rotor das Gleichgewicht
verliert, was zu starken Schwingungen und dem Erfordernis einer
kostspieligen erneuten Auswuchtung oder eines kostspieligen Austausches
des Rotors führt.
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Konkreter
werden beim Herunterfahren die heißen Gase, die durch den Heißgaspfad
der verschiedenen Turbinenstufen strömen, angehalten und die Strömung des
Dampfes durch die Bohrungsröhrenkühlkreislaufanordnung
beendet. Weil das Rad 18 eine sehr große Masse aufweist und während des stationären Turbinenbetriebs
auf eine hohe Temperatur erhitzt worden ist, wird das Rad 18 die
Wärme im Vergleich
zu dem Wärmeverlust
in dem hinteren Wellenrad 42 mit einer sehr geringen Geschwindigkeit verlieren,
was einen großen
Temperaturunterschied an der Falzfugenverbindung 40 hervorruft.
Wie zuvor angemerkt kann der Temperaturunterschied 138°C (280°F) betragen,
was ein Öffnen
der Verbindung bewirken könnte.
In ähnlicher
Weise tritt ein großer Temperaturunterschied
beim Hochfahren auf. Beim Hochfahren ist das Rad 18 kühl und nimmt
Wärme aus
dem Heißgaspfad
im Vergleich zu der Geschwindigkeit des Anstiegs der in dem hinteren
Rad 42 durch die Strömung
des Kühlmediums,
z.B. ursprünglich
Luft und danach Kühldampf,
durch die Kanäle 52, 54 und
die Bohrungsröhren 56 und 58 absorbierten
Wärme relativ
langsam auf. Folglich tritt während
des transienten Betriebs ein erheblicher thermischer Gradient oder
Temperaturunterschied zwischen diesen beiden Elementen auf, d.h.
das Rad 18 weist im Vergleich zu dem hinteren Rad 42 während des
Herunterfahrens eine erhöhte
Temperatur auf, während
das hintere Rad 42 im Vergleich zu der Temperatur des Rades 18 beim
Hochfahren eine erhöhte Temperatur
aufweist.
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Ein
thermisches Medium wird im Hohlraum 60 zwischen der vorderen
Verschlussplatte 62 und der hinteren Oberfläche des
hinteren Wellenrades 42 zugeführt. Das thermische Medium
kann von einer geeigneten Quelle geliefert werden und strömt an der radialen
Oberfläche
des hinteren Wellenrades vorbei und auswärts in den Heißgaspfad
hinter der letzten Stufe hinein.
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Um
die Strömung
des thermischen Mediums passiv zu steuern und dadurch den Temperaturunterschied
während
der transienten Phasen des Turbinenbetriebs zu reduzieren, wird
zwischen den Turbinenelementen, die gegenüber einwirkenden Temperaturen
unterschiedlicher Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
aufweisen, die eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen erzeugen,
eine ringförmige
Dichtung 72 geschaffen. In dem dargestellten Beispiel ist
die Dichtung 72 in dem Strömungspfad des thermischen Mediums
stromabwärts
des Hohlraum 60 und an dem Rotor 10 oder dem Auslassrahmen 74 angeordnet.
Es wird erkannt, dass die Dichtung 72 als Reaktion auf
eine relative axiale Bewegung zwischen dem Auslassrahmen und dem
Rotor die ringförmige Öffnung zwischen
solchen Elemente vergrößert oder
verkleinert. Während
des Herunterfahrens, wenn das Rad 18 der letzten Stufe langsamer
als das hintere Wellenrad 42 abkühlt, ist es z.B. wünschenswert,
die Strömung
des thermischen Mediums, das an dem hinteren Wellenrad 42 vorbeiströmt, zu reduzieren,
wodurch die Abkühlgeschwindigkeit
des hinteren Wellenrades verringert wird, so dass sie der Abkühlgeschwindigkeit
des Rades 18 genauer entspricht. Während des Herunterfahrens verursachen
die Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
des Auslassrahmens und des Rotors eine relative Bewegung derselben
in eine Richtung(en), die die ringförmige Öffnung zwischen ihnen schließt. Durch
ein Schließen
der Öffnung
verringert die Dichtung 72 die Flussrate des Kühlmediums
an dem hinteren Rad vorbei, was die Abkühlung des hinteren Wellenrades
verlangsamt. Auf diese Weise wird der Temperaturunterschied zwischen
den hinteren Wellenrad und dem Rad der vierten Stufe innerhalb vorbestimmter
Grenzen gehalten. Das bedeutet, dass der Temperaturunterschied,
wenn er innerhalb solcher Grenzen gehalten wird, keine Relativbewegung zwischen
dem hinteren Wellenrad 42 und dem Rad 18 der vierten
Stufe hervorruft, die ansonsten während des Herunterfahrens die
Falzfugenverbindung öffnen
könnte.
Dementsprechend wird ein akzeptabler Temperaturunterschied aufrechterhalten.
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Während des
Hochfahrens, wenn das hintere Wellenrad mit einer höheren Geschwindigkeit
als das Rad der letzten Stufe erwärmt wird, ist es umgekehrt
wünschenswert,
die Strömung
des thermischen Mediums entlang der Oberfläche des hinteren Wellenrades
zu verstärken,
um seine Wärmezunahme zu
verlangsamen. Das bedeutet, dass die Temperaturänderungsgeschwindigkeit des
Auslassrahmens und des Rotors eine Relativbewegung derselben in eine
Richtung(en) hervorruft, die die ringförmige Öffnung zwischen diesen öffnet. Das Öffnen des
Strömungskanals
steigert die Kühlwirkung
des dem hinteren Wellenrad zugeführten
thermischen Mediums, wodurch der Temperaturunterschied zwischen
dem hinteren Wellenrad und dem Rad der letzten Stufe während des
Hochfahrens verringert wird. Sobald ein stationärerer Betrieb der Turbine erreicht
worden ist, wird der Temperaturunterschied infolge eines wesentlichen
Temperaturgleichgewichts zwischen den Elementen, d.h. dem Rad 18 und
dem hinteren Wellenrad 42, innerhalb akzeptabler Grenzen
gehalten. Indem eine Dichtung 72 in den Strömungspfad
eines thermischen Mediums zwischen Turbinenelementen, z.B. dem ersten
und zweiten Element 74 und 42, eingesetzt wird,
die gegenüber
einwirkenden Temperaturen unterschiedliche Temperaturänderungsgeschwindigkeiten
aufweisen, veranlasst die Relativbewegung zwischen den Elementen
folglich die Dichtung, die Strömung
entlang des Strömungspfads
zu steuern und dadurch die Temperatur des zweiten Elementes zu regeln,
um den Temperaturunterschied zwischen dem zweiten Element und einem
dritten Element, z.B. dem hinteren Wellenrad 42, innerhalb eines
vorbestimmten Temperaturunterschieds zu halten.