EP1079070B1 - Bouclier thermique pour un rotor de turbine - Google Patents

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EP1079070B1
EP1079070B1 EP00810682A EP00810682A EP1079070B1 EP 1079070 B1 EP1079070 B1 EP 1079070B1 EP 00810682 A EP00810682 A EP 00810682A EP 00810682 A EP00810682 A EP 00810682A EP 1079070 B1 EP1079070 B1 EP 1079070B1
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EP
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rotor
heat shield
shield unit
contour
toothed
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EP00810682A
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EP1079070A2 (fr
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Herbert Brandl
Peter Marx
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/40—Use of a multiplicity of similar components

Definitions

  • the invention relates to a device for separating one with a hot Working medium flowed through the space range of one, preferably coolable, Space within a rotor assembly of a turbomachine, preferably a gas turbine, arranged with at least two axially behind one another Rotor disks, the at least one connection region fixedly connected to each other are and at least in the region of their radial peripheral edges from each other are spaced apart, and with a flat heat accumulation unit, the between two adjacent rotor disks is arranged and two connecting edges along which the heat accumulation unit in each case in the region of the peripheral edges the adjacent rotor disks can be brought into operative connection, and the one Rotor side extending between the two rotor discs gap covers.
  • the heat accumulation units are mainly used to shape the interior a gas turbine provided hot gas channel at its rotor facing Diameter and protects rotor structural parts against overheating.
  • Figure 1 is a cross-sectional view through two adjacent rotor disks a bolted rotor shown on the screw connection not in detail will be received.
  • the about an axis of rotation A rotating, adjacent Rotor disks 1, 2 see at their peripheral peripheral edge 3 receiving units for the connection of blades 4, 5 before.
  • a vane 12 is introduced between the two adjacent rotor disks 1, 2 an annular Heat accumulation unit 8 firmly integrated.
  • the invention is based on the object, a device for separating a with a hot working medium flowed through space area of a room area within a rotor assembly of a turbomachine in the form of a heat accumulation unit the aforementioned genus in such a way that preferably in completely pre-assembled rotor disc assemblies the subsequent Integration of a heat accumulation unit is possible, the state of the art does not have listed disadvantages.
  • the heat accumulation unit as a completely ring-shaped structure between two fixed Pre-assembled rotor disks by means of an intimate but detachable joint connection contribute.
  • the heat accumulation unit should also be the highest Tightness between the flow channel and the rotor side facing gap allow to have minimal sealing gaps and a mechanical stable and stress-optimized shape and geometry.
  • the invention is based on a device for separating one with a hot Working medium flowed through space area of a space area within a rotor assembly of a flow machine, preferably a gas turbine, the at least two axially successively arranged rotor discs provides.
  • the rotor disks are firmly connected to each other via at least one connection area, for example, by a welded joint, being in the range of their Radial peripheral edges are spaced from each other.
  • each individual connection element sees for the sake of a form-fitting Connection at least one mold section before, the remaining contour surmounted by the connecting element.
  • the mold section as Swallowtail process be formed or in the simplest sense across the Be elongated longitudinal extension of the connecting element.
  • each is in the region of the peripheral edge of the rotor disks, to the toothed contour the connecting edges of the heat accumulating unit in approximately corresponding toothed Contour contour provided with raised teeth, each providing recesses, the exact fit one, the mold sections corresponding counter contour correspond.
  • the heat accumulation unit has, to the axially encircling counter contour corresponding curvature, whose inner radius is approximately the outer radius the radially encircling counter contour in the region of the peripheral edge of the rotor disk equivalent.
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section of a rotor arrangement through two Rotor disks 1, 2 at the radial peripheral edge 3 blades 4, 5 are provided are. Between the blades 4, 5, a guide blade 12 protrudes.
  • Both rotor discs 1, 2 are fixedly connected to each other via a weld 11 and rotate together about the axis of rotation A.
  • a weld 11 In the peripheral area, near her Peripheral edges see the rotor disks 1, 2 on both sides opposite counter contours 13, 14 into which the connecting edges 15, 16 protrude.
  • the mating contours 13, 14 and the connecting edges 15, 16 each have one toothed contour, which is formed corresponding to each other. So attacks in the illustrated case according to Figure 3, the connecting element 17 with its dovetail trained mold section 18 in the corresponding recess 19th of the tooth 20 in the mating contour 13.
  • FIG. 4 shows a section of a perspective view of a section through the rotor disks 1 and 2 shown, the fixed together via a weld 11 are connected.
  • the rotor disk 1 the counter contour 13
  • a plurality of juxtaposed teeth 20 with therebetween Interdental spaces 21 provides.
  • the teeth 20 have recesses 19, which in the illustrated Example, provide a dovetail cutout.
  • the heat accumulation unit 8 introduced, which has a curved surface shape.
  • Your connecting edges 15, 16 have toothed elements 17 which at the bottom of a mold section Provide 18, which is formed in the manner of a dovetail.
  • the mold sections 18 In the illustrated Case sit the mold sections 18 in the recesses 19 and secure due its shape, the heat accumulation unit 8 radial direction.
  • the tooth elements 17 are axially opposite the interdental spaces 21 of the counter contours 13, 14 placed and in Axial direction between the rotor disks 1, 2 shifted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Claims (16)

  1. Dispositif pour la séparation d'une région d'espace (10) parcourue par un fluide de travail chaud d'une région d'espace (9) à l'intérieur d'un agencement de rotor d'une turbomachine, en particulier d'une turbine à gaz, comprenant au moins deux disques de rotor disposés axialement l'un derrière l'autre (1, 2), qui peuvent être connectés fixement l'un à l'autre par le biais d'au moins une région de connexion, et qui sont espacés l'un de l'autre au moins dans la région de leurs bords périphériques radiaux, et comprenant un bouclier thermique réalisé sous forme plate (8), qui est disposé entre deux disques de rotor voisins (1, 2) et présente deux arêtes de liaison (15, 16), le long desquelles le bouclier thermique (8) peut être amené en liaison coopérante à chaque fois dans la région des bords périphériques des disques de rotor voisins, et qui recouvre un espace intermédiaire (9) s'étendant du côté du rotor entre les deux disques de rotor (1, 2),
    caractérisé en ce que
    les arêtes de liaison (15, 16) du bouclier thermique (8) présentent à chaque fois un contour denté avec des éléments de connexion réalisés sous forme de nervures (17) avec des espaces intermédiaires (16) entre eux, en ce qu'à chaque fois dans la région du bord périphérique des disques de rotor (1, 2), on prévoit un contour conjugué (13, 14) denté, correspondant approximativement au contour denté des arêtes de liaison (15, 16), et en ce que les éléments de connexion (17) peuvent être amenés avec le contour conjugué denté en liaison fixe desserrable par engagement par coopération de forme.
  2. Dispositif selon la revendication 1,
    caractérisé en ce que les éléments de connexion présentent à chaque fois au moins une portion de forme (18) qui dépasse du reste du contour de l'élément de connexion (17) et
    en ce que le contour conjugué (13, 14) présente des dents (20) avec des évidements (19) qui correspondent à la configuration des portions de forme (18).
  3. Dispositif selon la revendication 2,
    caractérisé en ce que les portions de forme (18) peuvent être introduites avec un ajustement exact dans les évidements (19) et constituent une connexion par engagement par coopération de forme.
  4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3,
    caractérisé en ce que les portions de forme (18) sur les éléments de connexion (17) et les évidements correspondants (19) sont réalisés à la manière d'une liaison à queue d'aronde.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
    caractérisé en ce que le bouclier thermique réalisé sous forme plate (8) présente une courbure de surface qui correspond approximativement à la courbure du bord périphérique radial des disques de rotor (1, 2).
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
    caractérisé en ce que les arêtes de liaison (15, 16) du bouclier thermique réalisé sous forme plate (8) s'étendent parallèlement les unes aux autres, et en ce que le bouclier thermique (8) est réalisé avec une courbure perpendiculaire aux arêtes de liaison (15, 16).
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
    caractérisé en ce que le bouclier thermique (8) est assemblé à partir de segments de bouclier thermique individuels, qui, juxtaposés individuellement, entourent complètement les disques de rotor (1, 2).
  8. Dispositif selon la revendication 7,
    caractérisé en ce que les segments de bouclier thermique individuels peuvent être montés radialement ou axialement.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
    caractérisé en ce que le bouclier thermique (8) se compose d'une structure unique de forme annulaire continue.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
    caractérisé en ce que la mise en forme d'au moins un disque de rotor sur la périphérie externe permet un enfilement axial d'un bouclier thermique réalisé avec une forme annulaire.
  11. Dispositif selon la revendication 10,
    caractérisé en ce que les dents (20) sur le disque de rotor (1, 2) viennent en prise dans les espaces intermédiaires des dents (21) du bouclier thermique (8) lorsque le bouclier thermique annulaire (8) est enfilé sur le disque de rotor (1, 2).
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
    caractérisé en ce que les disques de rotor (1, 2) sont soudés, vissés, rivetés ou assemblées fixement l'un contre l'autre d'une autre manière ou sont usinés d'une seule pièce.
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12,
    caractérisé en ce que dans le bord périphérique des disques de rotor (1, 2) pénètrent des bases d'aube mobiles, sur lesquelles est prévu le contour conjugué (13, 14) dans lequel vient en prise le contour denté des arêtes de liaison (15, 16), ou en ce que sur le bord périphérique des disques de rotor (1, 2) est prévu justement le contour conjugué (13, 14) dans lequel vient en prise le contour denté des arêtes de liaison (15, 16).
  14. Dispositif selon la revendication 7 ou 8,
    caractérisé en ce que les segments de bouclier thermique sont réalisés de telle sorte qu'une introduction axiale ou radiale soit possible dans le contour conjugué du disque de rotor (1, 2).
  15. Dispositif selon la revendication 9,
    caractérisé en ce que le bouclier thermique annulaire (8) peut être assemblé axialement dans le contour conjugué (13, 14) du disque de rotor (1, 2).
  16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15,
    caractérisé en ce que la liaison fixe desserrable par engagement par coopération de forme entre le bouclier thermique et le disque de rotor s'effectue par rotation du bouclier thermique dans la direction périphérique.
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