EP1283328A1 - Sealing bushing for cooled gas turbine blades - Google Patents

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Publication number
EP1283328A1
EP1283328A1 EP01119265A EP01119265A EP1283328A1 EP 1283328 A1 EP1283328 A1 EP 1283328A1 EP 01119265 A EP01119265 A EP 01119265A EP 01119265 A EP01119265 A EP 01119265A EP 1283328 A1 EP1283328 A1 EP 1283328A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
channel
gas turbine
turbine
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01119265A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Tiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP01119265A priority Critical patent/EP1283328A1/en
Publication of EP1283328A1 publication Critical patent/EP1283328A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/085Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/205Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine with a number arranged on a turbine shaft via a blade root Blades, each with an integrated coolant channel exhibit.
  • Gas turbines are used to drive generators in many areas or used by work machines.
  • the fuel will To do this, burned in a combustion chamber, using an air compressor compressed air is supplied. That in the combustion chamber generated by the combustion of the fuel, under high pressure and working medium at high temperature is via a turbine unit downstream of the combustion chamber managed where it relaxes while working.
  • To generate the rotational movement of the turbine shaft are a number of them usually in groups of blades or rows of blades grouped together arranged, via a pulse transfer from the working medium drive the turbine shaft.
  • For guiding the working medium in the turbine unit are usually between neighboring rows of blades with the turbine housing connected rows of vanes arranged.
  • the components and parts exposed to it are high exposed to thermal loads.
  • Ensuring affected components is common cooling of the affected components, in particular of Rotor and / or guide vanes of the turbine unit are provided.
  • the turbine blades are therefore usually designed to be coolable, being particularly effective and reliable Cooling seen in the flow direction of the working medium first rows of blades should be ensured.
  • the respective turbine blade usually has one integrated into the airfoil or the airfoil Coolant channel from which a coolant is targeted especially the thermally stressed zones of the turbine blade is feedable.
  • Cooling air for example, is used as the coolant. This is usually the case for the respective turbine blade in the manner of open cooling via an integrated one Coolant channel supplied. Flowing through from this the cooling air in the branching ducts are provided Areas of the turbine blade. Are on the outlet side these channels left open so that the cooling air after the Flow through the turbine blade and exits with the working medium in the turbine unit mixed.
  • a desirable saving in cooling air requirement for these reasons is achievable by keeping the cooling system closed Cooling system is formed.
  • a closed cooling system is the used coolant, especially cooling air, returned to the combustion process.
  • the cooling air has a comparatively high pressure loss may be subject to, but is usually a local and customized supply of cooling air depending on the intended feed point is comparatively high pressure required. This includes the pressure loss when guiding the cooling air through a closed system to consider.
  • Systems can increase pressure loss significantly contribute to the requirements for the cooling air to be provided.
  • high pressure means that it is comparatively complex Construction of the associated systems, in particular at high pressure requirements to provide the Cooling air compressors required depending on the operating conditions those achievable through closed cooling Efficiency or performance advantages partially or even can fully compensate.
  • the invention is therefore based on the object of a gas turbine of the type mentioned above, in the case of a safe cooling of the blades of the coolant requirement is kept particularly low and a reliable separated Feeding the blades with various coolants, especially with cooling air of different pressures, at particularly low service requirements.
  • a blade associated with the turbine shaft Supply channel for coolant in an outlet side End area is expanded in its cross section, and in the end area with an outer contour on the inner cross section adapted to the end region, in its longitudinal direction slidable feed bushing is arranged.
  • the invention is based on the consideration that for one of the needs for coolant for reliable cooling the blades can be kept particularly low if a coolant leakage is largely excluded, and that on the other hand a higher flexibility of cooling can be achieved is chosen by designing the cooling can have various leads attached close to each other are. Both can be realized if a reliable one Seal between the supply channel for coolant in the Turbine shaft and the coolant channel in the blade can be provided. This in turn is done with simple Funds achieved through targeted use of the company or gas turbine centrifugal force.
  • the socket, the hollow is for the passage of the coolant, then the Center axis of the turbine shaft pressed outward and is therefore on the underside of the blade root. Thereby there is a good sealing effect because the centrifugal force is very high is high. As experiments have shown, it can be in the range of 10,000 g, with g being the acceleration due to gravity is designated.
  • a blade assigned to each blade in the turbine shaft has an integrated drainage channel for coolant in an entry-side initial area in its cross section is expanded, with one in its initial range Outer contour adapted to the inner cross section of the starting area longitudinally displaceable lead bushing is arranged. In this way, both the coolant supply line as well as the coolant drainage Cooling effect reinforcing a highly effective seal of the coolant.
  • the sealing effect can in particular without additional components can be further advantageously increased if an inlet assigned to the supply duct and / or a Discharge channel assigned outlet of the coolant channel in an essentially flat, the end of the Supply channel and / or the initial area of the discharge channel facing contact surface of the respective blade root empties.
  • the feed bushing and if necessary the discharge socket is extremely safe during operation of the gas turbine and with a large contact surface flat against the contact surface of the blade root, which prevents any leakage becomes.
  • Sealing of the coolant channel is also achieved if the feed bushing and, if necessary, the discharge bushing is displaceable on a straight line which is the central axis of the Turbine shaft does not cut. In this case it just does the component running in the direction of the straight line the centrifugal force the seal.
  • a particularly good sealing effect is achieved when the feed bushing is advantageous and / or the lead bushing related to the central axis the turbine shaft are / is radially displaceable. Consequently the feed bushing and / or the discharge bushing is exact oriented towards the centrifugal force, which is their optimal Use for sealing possible.
  • each Socket with the associated channel piece formed annulus intended.
  • the respective bushing on their facing away from the blade root Tapered end and with a circumferential sealing ring Mistake.
  • Air is preferably provided as the coolant in the gas turbine, that is particularly easy to provide in this case and is manageable.
  • Coolant supply bushing in the end area of a arranged in the turbine shaft supply duct and fitted into it, one in the operation of the gas turbine with the centrifugal force increasing seal from the supply channel and a coolant channel in a blade is, whereby different supply lines are placed close to each other can be prevented and loss of coolant becomes.
  • a recess for example a bore, to provide the end region of the supply duct as well as the socket as such with extremely small manufacturing tolerances producible, since this is preferably Round body. Due to the small tolerances is a high sealing effect also along the longitudinal direction of the bush achievable.
  • the respective blade is also special can be assembled or disassembled with little effort.
  • the gas turbine 1 or FIG. 1 has a compressor 2 for Combustion air, a combustion chamber 4 and a turbine 6 for Drive the compressor 2 and a generator, not shown or a work machine. To do this are the turbine 6 and the compressor 2 on a common, also as a turbine rotor designated turbine shaft 8 arranged with the the generator or the working machine is also connected and which is rotatably mounted about its central axis 9.
  • the combustion chamber 4 is provided with a number of burners 10 Combustion of a liquid or gaseous fuel. It is still not closer to its inner wall provided heat shield elements.
  • the turbine 6 has a number of with the turbine shaft 8 connected, rotatable blades 12.
  • the blades 12 are arranged in a ring shape on the turbine shaft 8 and thus form a number of rows of blades.
  • the turbine 6 comprises a number of fixed guide vanes 14, which is also ring-shaped with the formation of Guide vane rows attached to an inner wall 16 of the turbine 6 are.
  • the blades 12 serve to drive the Turbine shaft 8 by momentum transfer from the turbine 6 flowing through Working medium M.
  • the guide vanes 14, however, serve to flow the working medium M between each two seen in the flow direction of the working medium M. successive rows of blades or blade rings.
  • a successive pair from a wreath of Guide vanes 14 or a row of guide vanes and from one Wreath of blades 12 or a row of blades is also referred to as the turbine stage.
  • Each guide vane 14 has one which is also referred to as a blade root Platform 18, which is used to fix the respective guide vane 14 on the inner wall 16 of the turbine 6 as a wall element is arranged.
  • the platform 18 is a thermal comparison heavily loaded component that the outer boundary a hot gas duct for the one flowing through the turbine 6 Working medium M forms.
  • Each blade 12 is analog Way over a platform 20 also referred to as a blade root attached to the turbine shaft 8.
  • each guide ring 21 is also hot, flowing through the turbine 6 Working medium M exposed and in the radial direction from the outer end 22 of the blade opposite to it 12 spaced by a gap.
  • the between Guide rings 21 arranged adjacent rows of guide vanes serve in particular as cover elements that cover the inner wall 16 or other housing installation parts before a thermal Overuse by the flowing through the turbine 6 protects hot working medium M.
  • the gas turbine 1 for a comparatively high outlet temperature of the working medium emerging from the combustion chamber 4 M designed from about 1200 ° C to 1300 ° C.
  • the blades 12 and Guide vanes 14 designed to be coolable as cooling medium by cooling air.
  • FIG 2 is by means of a blade root 20 on the Turbine shaft 8 arranged blade 12 of the gas turbine shown enlarged.
  • the blade 12 has an in they integrated coolant channel 24, the course of which here is reproduced only in a highly simplified manner, and therefore is drawn in dashed lines.
  • Air as coolant K to reduce the thermal load the blade 12 guided, a feeding of the Coolant channel 24 through an integrated in the turbine shaft 8, here only simplified supply channel 26 takes place.
  • the flow direction of the coolant K becomes indicated by arrows 28.
  • the supply channel 26 is expanded, and in this End region 30 is a displaceable in its longitudinal direction L1 Feed bushing 32 arranged.
  • the outer contour of the Feed bushing 32 is on the inside cross section of the end portion 30 of the feed channel 26 adapted so that the socket 32 sealing on the inner wall of the feed channel 26 is applied.
  • the blade 12 has a closed cooling, what means that the coolant K is derived from the blade 12 and is returned. This derivation and return takes place by means of an integrated in the turbine shaft 8 Discharge channel 34.
  • the transition from the coolant channel 24 to Discharge channel 34 is analogous to the transition from the feed channel 26 to the coolant duct 24: the discharge duct 34 is in an entry-side initial area 36 with a expanded cross-section, being in the initial area 36 a lead bushing displaceable in its longitudinal direction L2 38, the outer contour of the inner cross section of the Starting area 36 is sealingly adapted, is arranged.
  • Both the feed bushing 32 and the drain bushing 38 are related to the central axis 9 of the turbine shaft 8 radially displaceable.
  • FIG. 3 An exploded view of a connection area of a Turbine shaft 8 with a further blade 12 one The gas turbine is shown in FIG. 3.
  • a coolant channel 24 having blade root 20 in a disk groove 46 on the Turbine shaft 8 arranged.
  • the turbine shaft 8 with a feed channel 26 and a drain channel 34 for Provide coolant, the supply channel 26 in one End area 30 and the discharge channel 34 in an initial area 36 is provided with a cross-sectional expansion.
  • a feed bush 32 In the end portion 30 is a feed bush 32 and in the Starting area 36 a lead bushing 38 slidably mounted.
  • the centrifugal force Bushes 32, 38 pressed against the flat contact surface 52 which creates tight transitions between channels 24, 26, 34 result.
  • the discharge channel 34 shown in FIG. 3 could also be a be another supply channel through which another coolant than the blade root 20 through the feed channel 26 is feedable.
  • the sockets 32, 38 in the extended areas 30, 36 of the channels 26, 34 and the Blade foot 20 would not result in any changes.
  • sealing is a crosstalk between the Channels 26, 34 excluded.
  • the Guide bush 32 and / or the department bush 38 on her respective end 60 facing away from the blade root 18 or 20 be beveled.

Abstract

The gas turbine has a number of turbine blades (12), each fitted to a turbine shaft via a blade foot (20) and having an internal cooling medium channel (24) coupled to cooling medium feed and return channels (26,34) integrated in the turbine shaft. The connection ends of the feed and return channels each have a widened cross-section and a matching cross-section sealing sleeve (30,36) which can slide in the longitudinal direction.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit einer Anzahl von über einen Schaufelfuß an einer Turbinenwelle angeordneten Laufschaufeln, die jeweils einen integrierten Kühlmittelkanal aufweisen.The invention relates to a gas turbine with a number arranged on a turbine shaft via a blade root Blades, each with an integrated coolant channel exhibit.

Gasturbinen werden in vielen Bereichen zum Antrieb von Generatoren oder von Arbeitsmaschinen eingesetzt. Dabei wird der Energieinhalt eines Brennstoffs zur Erzeugung einer Rotationsbewegung einer Turbinenwelle genutzt. Der Brennstoff wird dazu in einer Brennkammer verbrannt, wobei von einem Luftverdichter verdichtete Luft zugeführt wird. Das in der Brennkammer durch die Verbrennung des Brennstoffs erzeugte, unter hohem Druck und unter hoher Temperatur stehende Arbeitsmedium wird dabei über eine der Brennkammer nachgeschaltete Turbineneinheit geführt, wo es sich arbeitsleistend entspannt.Gas turbines are used to drive generators in many areas or used by work machines. The Energy content of a fuel to generate a rotational movement a turbine shaft. The fuel will To do this, burned in a combustion chamber, using an air compressor compressed air is supplied. That in the combustion chamber generated by the combustion of the fuel, under high pressure and working medium at high temperature is via a turbine unit downstream of the combustion chamber managed where it relaxes while working.

Zur Erzeugung der Rotationsbewegung der Turbinenwelle sind dabei an dieser eine Anzahl von üblicherweise in Schaufelgruppen oder Schaufelreihen zusammengefaßten Laufschaufeln angeordnet, die über einen Impulsübertrag aus dem Arbeitsmedium die Turbinenwelle antreiben. Zur Führung des Arbeitsmediums in der Turbineneinheit sind zudem üblicherweise zwischen benachbarten Laufschaufelreihen mit dem Turbinengehäuse verbundene Leitschaufelreihen angeordnet.To generate the rotational movement of the turbine shaft are a number of them usually in groups of blades or rows of blades grouped together arranged, via a pulse transfer from the working medium drive the turbine shaft. For guiding the working medium in the turbine unit are usually between neighboring rows of blades with the turbine housing connected rows of vanes arranged.

Bei der Auslegung derartiger Gasturbinen ist zusätzlich zur erreichbaren Leistung üblicherweise ein besonders hoher Wirkungsgrad ein Auslegungsziel. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades läßt sich dabei aus thermodynamischen Gründen grundsätzlich durch eine Erhöhung der Austrittstemperatur erreichen, mit dem das Arbeitsmedium aus der Brennkammer ab- und in die Turbineneinheit einströmt. Daher werden Temperaturen von etwa 1200 °C bis 1300 °C für derartige Gasturbinen angestrebt und auch erreicht.When designing such gas turbines in addition to achievable performance usually a particularly high efficiency a design goal. An increase in efficiency can basically be done for thermodynamic reasons by increasing the outlet temperature, with which the working medium from the combustion chamber and into the Turbine unit flows. Therefore temperatures of around Desired 1200 ° C to 1300 ° C for such gas turbines and also achieved.

Bei derartig hohen Temperaturen des Arbeitsmediums sind jedoch die diesem ausgesetzten Komponenten und Bauteile hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Um dennoch bei hoher Zuverlässigkeit eine vergleichsweise lange Lebensdauer der betroffenen Komponenten zu gewährleisten, ist üblicherweise eine Kühlung der betroffenen Komponenten, insbesondere von Lauf- und/oder Leitschaufeln der Turbineneinheit, vorgesehen. Die Turbinenschaufeln sind daher üblicherweise kühlbar ausgebildet, wobei insbesondere eine wirksame und zuverlässige Kühlung der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen ersten Schaufelreihen sichergestellt sein soll. Zur Kühlung weist die jeweilige Turbinenschaufel dabei üblicherweise einen in das Schaufelblatt oder das Schaufelprofil integrierten Kühlmittelkanal auf, von dem aus ein Kühlmittel gezielt insbesondere den thermisch belasteten Zonen der Turbinenschaufel zuleitbar ist.At such high temperatures of the working medium however, the components and parts exposed to it are high exposed to thermal loads. To still at high Reliability has a comparatively long lifespan Ensuring affected components is common cooling of the affected components, in particular of Rotor and / or guide vanes of the turbine unit are provided. The turbine blades are therefore usually designed to be coolable, being particularly effective and reliable Cooling seen in the flow direction of the working medium first rows of blades should be ensured. For cooling the respective turbine blade usually has one integrated into the airfoil or the airfoil Coolant channel from which a coolant is targeted especially the thermally stressed zones of the turbine blade is feedable.

Als Kühlmittel kommt dabei beispielsweise Kühlluft zum Einsatz. Diese wird der jeweiligen Turbinenschaufel üblicherweise in der Art einer offenen Kühlung über einen integrierten Kühlmittelkanal zugeführt. Von diesem ausgehend durchströmt die Kühlluft in abzweigenden Kanälen die jeweils vorgesehenen Bereiche der Turbinenschaufel. Austrittsseitig sind diese Kanäle offen gelassen, so daß die Kühlluft nach dem Durchströmen der Turbinenschaufel aus dieser austritt und sich dabei mit dem in der Turbineneinheit geführten Arbeitsmedium vermischt.Cooling air, for example, is used as the coolant. This is usually the case for the respective turbine blade in the manner of open cooling via an integrated one Coolant channel supplied. Flowing through from this the cooling air in the branching ducts are provided Areas of the turbine blade. Are on the outlet side these channels left open so that the cooling air after the Flow through the turbine blade and exits with the working medium in the turbine unit mixed.

Auf diese Weise ist mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein zuverlässiges Kühlsystem für die Turbinenschaufel bereitstellbar, wobei auch thermisch besonders belastete Zonen der Turbinenschaufel geeignet mit Kühlmittel beaufschlagbar sind. Andererseits ist jedoch bei der Einleitung der Kühlluft in das in der Turbineneinheit geführte Arbeitsmedium darauf zu achten, daß ihr Druck den des Arbeitsmediums an der Einspeisestelle übersteigt, so daß eine problemlose Einleitung der Kühlluft ermöglicht ist. Insbesondere ist auch die zulässige Aufheizung der Kühlluft bei der Kühlung der Turbinenschaufeln nur begrenzt, so daß gerade bei vergleichsweise hohen angestrebten Austrittstemperaturen des Arbeitsmediums eine besonders große Menge an Kühlluft erforderlich ist. Dies wirkt sich wiederum negativ auf den Wirkungsgrad der Gasturbine und auf Stickoxid-Emissionen aus.In this way, a comparatively simple means reliable cooling system available for the turbine blade, Zones of the particularly thermally stressed Turbine blade suitable coolant can be applied. On the other hand, however, when the cooling air is introduced into the working medium guided in the turbine unit towards it make sure that your pressure is that of the working medium at the feed point exceeds, so that a smooth initiation of the Cooling air is allowed. In particular, the permissible too Heating of the cooling air when cooling the turbine blades only limited, so that the target is comparatively high Outlet temperatures of the working medium a special large amount of cooling air is required. This works in turn adversely affect the efficiency of the gas turbine and on nitrogen oxide emissions.

Eine aus diesen Gründen wünschenswerte Einsparung an Kühlluftbedarf ist erreichbar, indem das Kühlsystem als geschlossenes Kühlsystem ausgebildet ist. Bei einem derartigen geschlossenen Kühlsystem wird das verbrauchte Kühlmittel, insbesondere Kühlluft, in den Verbrennungsprozeß zurückgeführt. Gerade bei einem derartigen geschlossenen Kühlsystem, bei dem die Kühlluft einem vergleichsweise hohen Druckverlust unterliegen kann, ist jedoch üblicherweise eine orts- und bedarfsangepaßte Bereitstellung von Kühlluft mit abhängig von der vorgesehenen Einspeisestelle vergleichsweise hohem Druck erforderlich. Dabei ist unter anderem auch der Druckverlust bei der Führung der Kühlluft durch ein geschlossenes System zu berücksichtigen. Gerade bei vergleichsweise lang ausgedehnten Systemen kann der Druckverlust in erheblichem Maße zu den Anforderungen an die bereitzustellende Kühlluft beitragen. Gerade die Bereitstellung von Kühlluft mit vergleichsweise hohem Druck bedingt jedoch eine vergleichsweise aufwendige Konstruktion der zugeordneten Systeme, wobei insbesondere bei hohen Druckanforderungen der zur Bereitstellung der Kühlluft erforderliche Kühlluftverdichter je nach Betriebsbedingungen die durch die geschlossene Kühlung erreichbaren Wirkungsgrad- oder Leistungsvorteile teilweise oder sogar ganz kompensieren kann.A desirable saving in cooling air requirement for these reasons is achievable by keeping the cooling system closed Cooling system is formed. With such a closed cooling system is the used coolant, especially cooling air, returned to the combustion process. Especially with such a closed cooling system, in which the cooling air has a comparatively high pressure loss may be subject to, but is usually a local and customized supply of cooling air depending on the intended feed point is comparatively high pressure required. This includes the pressure loss when guiding the cooling air through a closed system to consider. Especially with comparatively long ones Systems can increase pressure loss significantly contribute to the requirements for the cooling air to be provided. Especially the provision of cooling air with comparatively however, high pressure means that it is comparatively complex Construction of the associated systems, in particular at high pressure requirements to provide the Cooling air compressors required depending on the operating conditions those achievable through closed cooling Efficiency or performance advantages partially or even can fully compensate.

Um Druckverluste bei der Zuführung des Kühlmittels möglichst gering zu halten, besteht ein Erfordernis darin, an Übergangsstellen des Kühlmittelkanals eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten. Eine kritische Übergangsstelle ist dabei vor allem der in dem Schaufelfuß angeordnete Anschluß des Kühlmittelkanals einer Laufschaufel an einen in der Turbinenwelle angeordneten Kanal zur Zuführung des Kühlmittels; denn gerade die Eintrittsfläche des Kühlmittelkanals im Schaufelfuß unterliegt einer beträchtlichen Fliehkraftbelastung sowie einer hohen thermischen Beanspruchung. Daher kann sich der konstruktionsbedingt - unter anderem aus Montagezwecken - ohnehin vorhandene Spalt zwischen der Mündung des in die Turbinenwelle integrierten Kühlmittelkanals und der Eintrittsöffnung für das Kühlmittel im Schaufelfuß beim Betrieb der Gasturbine in einem Maß öffnen, das eine Dichtung erforderlich macht, um einen Verlust an Kühlmittel zu vermeiden.In order to avoid pressure losses when supplying the coolant To keep it low, there is a requirement at transition points the coolant channel to a high level of tightness guarantee. There is a critical transition point all the connection of the coolant channel arranged in the blade root a blade to one in the turbine shaft arranged channel for supplying the coolant; because just now the inlet surface of the coolant channel in the blade root is subject to considerable centrifugal force as well a high thermal load. Therefore, the construction-related - among other things for assembly purposes - anyway existing gap between the mouth of the in the Turbine shaft integrated coolant channel and the inlet opening for the coolant in the blade root during operation open the gas turbine to a degree that requires a seal to avoid loss of coolant.

Das geschilderte Problem ist zusätzlich von besonderer Bedeutung, wenn in die Laufschaufel verschiedenartige Kühlmittel, z. B. Kühlluft oder Dampf mit verschiedenem Druck für Vorderund Hinterkante der Schaufel, einzuspeisen sind. In diesem Fall müssen die jeweiligen Anschlüsse gegeneinander abgedichtet werden, um ein Vermischen der Kühlmittel zu verhindern. Dafür können benachbarte Eintrittsöffnungen im selben Schaufelfuß für unterschiedliche Kühlmittel möglichst weit voneinander entfernt angeordnet werden, so daß ein Übersprechen nicht auftreten kann. Das ist z. B. mit Hilfe von sogenannten Minidiscs, von denen eine vorne und eine weitere hinten am Schaufelfuß angebracht ist, anstelle eigentlicher Kanäle zu erreichen. Die Minidiscs können jedoch Leckageprobleme zwischen benachbarten Bereichen bedingen und somit einen erhöhten Dichtungsaufwand erforderlich machen. Außerdem können keine sich kreuzenden Zuleitungen für Kühlmittelströme verlegt werden, so daß die Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt sind.The problem described is also of particular importance, if different types of coolant are in the blade, z. B. cooling air or steam with different pressure for fore and aft Trailing edge of the shovel. In this Case, the respective connections must be sealed against each other to prevent the coolant from mixing. This can be done by adjacent inlet openings in the same blade root for different coolants as far apart as possible be placed away so that crosstalk cannot occur. That is e.g. B. with the help of so-called Mini discs, one at the front and another at the back Blade foot is attached instead of actual channels too to reach. However, the mini discs can have leakage problems between adjacent areas and thus one require increased sealing effort. You can also no intersecting supply lines for coolant flows be relocated so that the possible uses are restricted are.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbine der oben genannten Art anzugeben, bei der bei einer sicheren Kühlung der Laufschaufeln der Kühlmittelbedarf besonders gering gehalten ist und die eine zuverlässige separierte Bespeisung der Schaufeln auch mit verschiedenen Kühlmitteln, insbesondere mit Kühlluft verschiedener Drücke, bei besonders geringem Serviceaufwand ermöglicht.The invention is therefore based on the object of a gas turbine of the type mentioned above, in the case of a safe cooling of the blades of the coolant requirement is kept particularly low and a reliable separated Feeding the blades with various coolants, especially with cooling air of different pressures, at particularly low service requirements.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein jeweils einer Laufschaufel zugeordneter, in die Turbinenwelle integrierter Zuleitungskanal für Kühlmittel in einem austrittsseitigen Endbereich in seinem Querschnitt erweitert ist, und indem im Endbereich eine in ihrer Außenkontur an den Innenquerschnitt des Endbereichs angepaßte, in ihrer Längsrichtung verschiebbare Zuführungsbuchse angeordnet ist.This object is achieved according to the invention by one a blade associated with the turbine shaft Supply channel for coolant in an outlet side End area is expanded in its cross section, and in the end area with an outer contour on the inner cross section adapted to the end region, in its longitudinal direction slidable feed bushing is arranged.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß zum einen der Bedarf an Kühlmittel für eine zuverlässige Kühlung der Laufschaufeln besonders gering gehalten werden kann, wenn eine Kühlmittelleckage weitestgehend ausgeschlossen ist, und daß zum anderen eine höhere Flexibilität der Kühlung erreichbar ist, indem die Auslegung der Kühlung so gewählt werden kann, daß verschiedene Zuleitungen nahe benachbart angebracht sind. Beides läßt sich realisieren, wenn eine zuverlässige Dichtung zwischen dem Zuleitungskanal für Kühlmittel in der Turbinenwelle und dem Kühlmittelkanal in der Laufschaufel bereitgestellt werden kann. Dieses wiederum wird mit einfachen Mitteln erreicht durch gezielte Nutzung der beim Betrieb oder Gasturbine auftretenden Fliehkraft. Die Buchse, die hohl ist für den Durchtritt des Kühlmittels, wird dann von der Mittelachse der Turbinenwelle weg nach außen gepreßt und liegt somit an der Unterseite des Schaufelfußes an. Dadurch ergibt sich eine gute Dichtwirkung, da die Fliehkraft sehr hoch ist. Sie kann, wie Versuche gezeigt haben, im Bereich von 10.000 g liegen, wobei mit g die Erdbeschleunigung bezeichnet ist.The invention is based on the consideration that for one of the needs for coolant for reliable cooling the blades can be kept particularly low if a coolant leakage is largely excluded, and that on the other hand a higher flexibility of cooling can be achieved is chosen by designing the cooling can have various leads attached close to each other are. Both can be realized if a reliable one Seal between the supply channel for coolant in the Turbine shaft and the coolant channel in the blade can be provided. This in turn is done with simple Funds achieved through targeted use of the company or gas turbine centrifugal force. The socket, the hollow is for the passage of the coolant, then the Center axis of the turbine shaft pressed outward and is therefore on the underside of the blade root. Thereby there is a good sealing effect because the centrifugal force is very high is high. As experiments have shown, it can be in the range of 10,000 g, with g being the acceleration due to gravity is designated.

Bei einer offenen Kühlung erfolgt keine Rückführung des Kühlmittels, sondern dieses tritt nach dem Durchströmen der Turbinenschaufel aus dieser aus und vermischt sich mit dem Arbeitsmedium. Im Gegensatz dazu wird bei einer besonders effektiven geschlossenen Kühlung das Kühlmittel zurückgeführt, wozu in der Turbinenwelle ein Ableitungskanal für verbrauchtes Kühlmittel angeordnet ist. Da der Druck des Kühlmittels im Verlauf des Kühlmittelkanals in der Turbinenschaufel abnimmt und da eine Gefahr des Übersprechens zwischen verschiedenen Kanälen im wesentlichen beim Eintritt in die Schaufel besteht, könnte beim Übergang vom Kühlmittelkanal in den Ableitungskanal in einigen Fällen auf eine zusätzliche Dichtung verzichtet werden. Von besonderem Vorteil ist es aber, wenn ein jeweils einer Laufschaufel zugeordneter, in die Turbinenwelle integrierter Ableitungskanal für Kühlmittel in einem eintrittsseitigen Anfangsbereich in seinem Querschnitt erweitert ist, wobei im Anfangsbereich eine in ihrer Außenkontur an den Innenquerschnitt des Anfangsbereichs angepaßte, in ihrer Längsrichtung verschiebbare Ableitungsbuchse angeordnet ist. Auf diese Weise erfolgt sowohl bei der Kühlmittelzuleitung als auch bei der Kühlmittelableitung die Kühlwirkung verstärkend eine höchst wirkungsvolle Abdichtung des Kühlmittels.With open cooling, there is no return of the coolant, but this occurs after flowing through the turbine blade out of this and mixes with the Working medium. In contrast, one is special effective closed cooling, the coolant is returned, why in the turbine shaft a drain channel for used Coolant is arranged. Because the pressure of the coolant in the course of the coolant channel in the turbine blade decreases and there is a risk of crosstalk between different channels essentially when entering the Vane exists, could be in the transition from the coolant duct in the discharge channel in some cases to an additional one Seal be dispensed with. It is particularly advantageous however, if a blade assigned to each blade in the turbine shaft has an integrated drainage channel for coolant in an entry-side initial area in its cross section is expanded, with one in its initial range Outer contour adapted to the inner cross section of the starting area longitudinally displaceable lead bushing is arranged. In this way, both the coolant supply line as well as the coolant drainage Cooling effect reinforcing a highly effective seal of the coolant.

Die Dichtwirkung kann ohne zusätzliche Bauelemente in besonders einfacher Weise vorteilhaft weiter erhöht werden, wenn ein dem Zuleitungskanal zugeordneter Einlaß und/oder ein dem Ableitungskanal zugeordneter Auslaß des Kühlmittelkanals in einer im wesentlichen eben ausgeführten, dem Endbereich des Zuleitungskanals und/oder dem Anfangsbereich des Ableitungskanals zugewandten Kontaktfläche des jeweiligen Schaufelfußes mündet. Somit wird die Zuführungsbuchse und gegebenenfalls die Ableitungsbuchse im Betrieb der Gasturbine äußerst sicher und mit einer großen Auflagefläche plan gegen die Kontaktfläche des Schaufelfußes gedrückt, wodurch jegliche Leckage ausgeschlossen wird.The sealing effect can in particular without additional components can be further advantageously increased if an inlet assigned to the supply duct and / or a Discharge channel assigned outlet of the coolant channel in an essentially flat, the end of the Supply channel and / or the initial area of the discharge channel facing contact surface of the respective blade root empties. Thus, the feed bushing and if necessary the discharge socket is extremely safe during operation of the gas turbine and with a large contact surface flat against the contact surface of the blade root, which prevents any leakage becomes.

Um eine besonders stabile Lage der Laufschaufel an der Turbinenwelle und damit eine sichere Abdichtung des Kühlmittelkanals auch über eine lange Betriebsdauer der Gasturbine zu gewährleisten, kann der Schaufelfuß vorteilhaft in einer Scheibennut an der Turbinenwelle angeordnet sein. Bei einer solchen Ausführungsform wäre es grundsätzlich denkbar, den Zuleitungskanal und gegebenenfalls auch den Ableitungskanal für Kühlmittel in Umfangsrichtung der Turbinenwelle seitlich in den Schaufelfuß und den in diesem geführten Kühlmittelkanal münden zu lassen. Die bestmögliche Dichtwirkung ergibt sich aber, wenn der austrittsseitige Endbereich des Zuleitungskanals und/oder der eintrittsseitige Anfangsbereich des Ableitungskanals in dem Nutgrund der Scheibennut angeordnet ist, da auf diese Weise die Fliehkraft in voller Höhe zur Bewirkung der Abdichtung beitragen kann.For a particularly stable position of the rotor blade on the turbine shaft and thus a secure seal of the coolant channel also over a long service life of the gas turbine ensure the blade root can be advantageous in one Disk groove can be arranged on the turbine shaft. At a such an embodiment, it would be conceivable in principle Supply channel and possibly also the discharge channel for coolant in the lateral direction of the turbine shaft in the blade root and the coolant channel guided in this to let it flow. The best possible sealing effect results but if the outlet-side end region of the supply duct and / or the entry-side initial area of the Discharge channel arranged in the groove base of the disc groove is because in this way the centrifugal force is at full height Effect of the seal.

Eine Abdichtung des Kühlmittelkanals wird auch erreicht, wenn die Zuführungsbuchse und gegebenenfalls die Ableitungsbuchse auf einer Geraden verschiebbar ist, die die Mittelachse der Turbinenwelle nicht schneidet. In diesem Fall bewirkt lediglich die in Richtung genannter Geraden verlaufende Komponente der Fliehkraft die Abdichtung. Eine besonders gute Dichtwirkung wird hingegen erzielt, wenn vorteilhaft die Zuführungsbuchse und/oder die Ableitungsbuchse bezogen auf die Mittelachse der Turbinenwelle radial verschiebbar sind/ist. Somit ist die Zuführungsbuchse und/oder die Ableitungsbuchse genau in Richtung der Fliehkraft ausgerichtet, was deren optimale Ausnutzung zur Abdichtung ermöglicht.Sealing of the coolant channel is also achieved if the feed bushing and, if necessary, the discharge bushing is displaceable on a straight line which is the central axis of the Turbine shaft does not cut. In this case it just does the component running in the direction of the straight line the centrifugal force the seal. A particularly good sealing effect is achieved when the feed bushing is advantageous and / or the lead bushing related to the central axis the turbine shaft are / is radially displaceable. Consequently the feed bushing and / or the discharge bushing is exact oriented towards the centrifugal force, which is their optimal Use for sealing possible.

Um die Leckage noch weiter zu verringern, ist vorteilhafterweise auch eine Abdichtung des außerhalb der jeweiligen Buchse mit dem zugeordneten Kanalstück gebildeten Ringraums vorgesehen. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die jeweilige Buchse dazu an ihrem vom Schaufelfuß abgewandten Ende abgeschrägt ausgeführt und mit einem umlaufenden Dichtring versehen.To further reduce the leakage is advantageous also sealing the outside of each Socket with the associated channel piece formed annulus intended. In a particularly advantageous embodiment, the respective bushing on their facing away from the blade root Tapered end and with a circumferential sealing ring Mistake.

Bei der Gasturbine ist vorzugsweise Luft als Kühlmittel vorgesehen, das in diesem Fall besonders einfach bereitzustellen und handzuhaben ist. Air is preferably provided as the coolant in the gas turbine, that is particularly easy to provide in this case and is manageable.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die in ihrer Längsrichtung verschiebbaren Zuführungsbuchse für Kühlmittel, die im Endbereich eines in die Turbinenwelle integrierten Zuleitungskanals angeordnet und in diesen eingepaßt ist, eine im Betrieb der Gasturbine mit der Fliehkraft steigende Abdichtung von dem Zuleitungskanal und einem Kühlmittelkanal in einer Laufschaufel erreicht wird, wodurch verschiedene Zuleitungen nahe benachbart angebracht werden können und ein Kühlmittelverlust verhindert wird. Zudem sind eine Ausnehmung, beispielsweise eine Bohrung, zur Bereitstellung des Endbereichs des Zuleitungskanals sowie die Buchse als solche mit extrem geringen Fertigungstoleranzen herstellbar, da es sich hierbei vorzugsweise um Rundkörper handelt. Aufgrund der geringen Toleranzen ist eine hohe Dichtwirkung auch entlang der Längsrichtung der Buchse erzielbar. Zudem ist die jeweilige Laufschaufel mit besonders geringem Aufwand montierbar oder demontierbar.The advantages achieved with the invention are in particular in that by the displaceable in its longitudinal direction Coolant supply bushing in the end area of a arranged in the turbine shaft supply duct and fitted into it, one in the operation of the gas turbine with the centrifugal force increasing seal from the supply channel and a coolant channel in a blade is, whereby different supply lines are placed close to each other can be prevented and loss of coolant becomes. In addition, a recess, for example a bore, to provide the end region of the supply duct as well as the socket as such with extremely small manufacturing tolerances producible, since this is preferably Round body. Due to the small tolerances is a high sealing effect also along the longitudinal direction of the bush achievable. The respective blade is also special can be assembled or disassembled with little effort.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1
einen Halbschnitt durch eine Gasturbine,
Figur 2
einen vergrößerten Halbschnitt durch eine Laufschaufel der Gasturbine nach Figur 1,
Figur 3
eine Explosionsdarstellung eines Verbindungsbereichs einer Turbinenwelle mit einer weiteren Laufschaufel, und
Figur 4
im Ausschnitt eine Zuführungs- oder Ableitungsbuchse.
An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. In it show:
Figure 1
a half-section through a gas turbine,
Figure 2
2 shows an enlarged half section through a rotor blade of the gas turbine according to FIG. 1,
Figure 3
an exploded view of a connection area of a turbine shaft with a further blade, and
Figure 4
in the cutout a feed or discharge socket.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. The same parts have the same reference symbols in all the figures Mistake.

Die Gasturbine 1 noch Figur 1 weist einen Verdichter 2 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 4 sowie eine Turbine 6 zum Antrieb des Verdichters 2 und eines nicht dargestellten Generators oder einer Arbeitsmaschine auf. Dazu sind die Turbine 6 und der Verdichter 2 auf einer gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenwelle 8 angeordnet, mit der auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist und die um ihre Mittelachse 9 drehbar gelagert ist.The gas turbine 1 or FIG. 1 has a compressor 2 for Combustion air, a combustion chamber 4 and a turbine 6 for Drive the compressor 2 and a generator, not shown or a work machine. To do this are the turbine 6 and the compressor 2 on a common, also as a turbine rotor designated turbine shaft 8 arranged with the the generator or the working machine is also connected and which is rotatably mounted about its central axis 9.

Die Brennkammer 4 ist mit einer Anzahl von Brennern 10 zur Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs bestückt. Sie ist weiterhin an ihrer Innenwand mit nicht näher dargestellten Hitzeschildelementen versehen.The combustion chamber 4 is provided with a number of burners 10 Combustion of a liquid or gaseous fuel. It is still not closer to its inner wall provided heat shield elements.

Die Turbine 6 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 8 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 12 auf. Die Laufschaufeln 12 sind kranzförmig an der Turbinenwelle 8 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiterhin umfaßt die Turbine 6 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 14, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an einer Innenwand 16 der Turbine 6 befestigt sind. Die Laufschaufeln 12 dienen dabei zum Antrieb der Turbinenwelle 8 durch Impulsübertrag vom die Turbine 6 durchströmenden Arbeitsmedium M. Die Leitschaufeln 14 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums M zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen aufeinanderfolgenden Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen. Ein aufeinanderfolgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 14 oder einer Leitschaufelreihe und aus einem Kranz von Laufschaufeln 12 oder einer Laufschaufelreihe wird dabei auch als Turbinenstufe bezeichnet.The turbine 6 has a number of with the turbine shaft 8 connected, rotatable blades 12. The blades 12 are arranged in a ring shape on the turbine shaft 8 and thus form a number of rows of blades. Farther the turbine 6 comprises a number of fixed guide vanes 14, which is also ring-shaped with the formation of Guide vane rows attached to an inner wall 16 of the turbine 6 are. The blades 12 serve to drive the Turbine shaft 8 by momentum transfer from the turbine 6 flowing through Working medium M. The guide vanes 14, however, serve to flow the working medium M between each two seen in the flow direction of the working medium M. successive rows of blades or blade rings. A successive pair from a wreath of Guide vanes 14 or a row of guide vanes and from one Wreath of blades 12 or a row of blades is also referred to as the turbine stage.

Jede Leitschaufel 14 weist eine auch als Schaufelfuß bezeichnete Plattform 18 auf, die zur Fixierung der jeweiligen Leitschaufel 14 an der Innenwand 16 der Turbine 6 als Wandelement angeordnet ist. Die Plattform 18 ist dabei ein thermisch vergleichsweise stark belastetes Bauteil, das die äußere Begrenzung eines Heißgaskanals für das die Turbine 6 durchströmende Arbeitsmedium M bildet. Jede Laufschaufel 12 ist in analoger Weise über eine auch als Schaufelfuß bezeichnete Plattform 20 an der Turbinenwelle 8 befestigt.Each guide vane 14 has one which is also referred to as a blade root Platform 18, which is used to fix the respective guide vane 14 on the inner wall 16 of the turbine 6 as a wall element is arranged. The platform 18 is a thermal comparison heavily loaded component that the outer boundary a hot gas duct for the one flowing through the turbine 6 Working medium M forms. Each blade 12 is analog Way over a platform 20 also referred to as a blade root attached to the turbine shaft 8.

Zwischen den beabstandet voneinander angeordneten Plattformen 18 der Leitschaufeln 14 zweier benachbarter Leitschaufelreihen ist jeweils ein Führungsring 21 an der Innenwand 16 der Turbine 6 angeordnet. Die äußere Oberfläche jedes Führungsrings 21 ist dabei ebenfalls dem heißen, die Turbine 6 durchströmenden Arbeitsmedium M ausgesetzt und in radialer Richtung vom äußeren Ende 22 der ihm gegenüber liegenden Laufschaufel 12 durch einen Spalt beabstandet. Die zwischen benachbarten Leitschaufelreihen angeordneten Führungsringe 21 dienen dabei insbesondere als Abdeckelemente, die die Innenwand 16 oder andere Gehäuse-Einbauteile vor einer thermischen Überbeanspruchung durch das die Turbine 6 durchströmende heiße Arbeitsmedium M schützt.Between the spaced platforms 18 of the guide vanes 14 of two adjacent rows of guide vanes is a guide ring 21 on the inner wall 16 of the Turbine 6 arranged. The outer surface of each guide ring 21 is also hot, flowing through the turbine 6 Working medium M exposed and in the radial direction from the outer end 22 of the blade opposite to it 12 spaced by a gap. The between Guide rings 21 arranged adjacent rows of guide vanes serve in particular as cover elements that cover the inner wall 16 or other housing installation parts before a thermal Overuse by the flowing through the turbine 6 protects hot working medium M.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Gasturbine 1 für eine vergleichsweise hohe Austrittstemperatur des aus der Brennkammer 4 austretenden Arbeitsmediums M von etwa 1200 °C bis 1300 °C ausgelegt. Um dies zu ermöglichen, sind zumindest einige der Laufschaufeln 12 und der Leitschaufeln 14 durch Kühlluft als Kühlmedium kühlbar ausgelegt.To achieve a comparatively high efficiency the gas turbine 1 for a comparatively high outlet temperature of the working medium emerging from the combustion chamber 4 M designed from about 1200 ° C to 1300 ° C. In order to make this possible, are at least some of the blades 12 and Guide vanes 14 designed to be coolable as cooling medium by cooling air.

In Figur 2 ist eine mittels eines Schaufelfußes 20 auf der Turbinenwelle 8 angeordnete Laufschaufel 12 der Gasturbine vergrößert dargestellt. Die Laufschaufel 12 weist einen in sie integrierten Kühlmittelkanal 24 auf, dessen Verlauf hier nur stark vereinfacht wiedergegeben ist, und der daher gestrichelt gezeichnet ist. In dem Kühlmittelkanal 24 wird Luft als Kühlmittel K zur Verminderung der thermischen Belastung der Laufschaufel 12 geführt, wobei eine Bespeisung des Kühlmittelkanals 24 durch einen in die Turbinenwelle 8 integrierten, hier nur vereinfacht dargestellten Zuleitungskanal 26 erfolgt. Die Strömungsrichtung des Kühlmittels K wird durch Pfeile 28 angegeben. In seinem austrittsseitigen Endbereich 30 ist der Zuleitungskanal 26 erweitert, und in diesem Endbereich 30 ist eine in ihrer Längsrichtung L1 verschiebbare Zuführungsbuchse 32 angeordnet. Die Außenkontur der Zuführungsbuchse 32 ist an den Innenquerschnitt des Endbereichs 30 des Zuleitungskanals 26 angepaßt, so daß die Buchse 32 dichtend an der Innenwandung des Zuleitungskanals 26 anliegt.In Figure 2 is by means of a blade root 20 on the Turbine shaft 8 arranged blade 12 of the gas turbine shown enlarged. The blade 12 has an in they integrated coolant channel 24, the course of which here is reproduced only in a highly simplified manner, and therefore is drawn in dashed lines. In the coolant channel 24 Air as coolant K to reduce the thermal load the blade 12 guided, a feeding of the Coolant channel 24 through an integrated in the turbine shaft 8, here only simplified supply channel 26 takes place. The flow direction of the coolant K becomes indicated by arrows 28. In its outlet end area 30, the supply channel 26 is expanded, and in this End region 30 is a displaceable in its longitudinal direction L1 Feed bushing 32 arranged. The outer contour of the Feed bushing 32 is on the inside cross section of the end portion 30 of the feed channel 26 adapted so that the socket 32 sealing on the inner wall of the feed channel 26 is applied.

Die Laufschaufel 12 weist eine geschlossene Kühlung auf, was bedeutet, daß das Kühlmittel K aus der Laufschaufel 12 abgeleitet und rückgeführt wird. Diese Ableitung und Rückführung erfolgt mittels eines in die Turbinenwelle 8 integrierten Ableitungskanals 34. Der Übergang vom Kühlmittelkanal 24 zum Ableitungskanal 34 ist analog dem Übergang vom Zuleitungskanal 26 zum Kühlmittelkanal 24 aufgebaut: Der Ableitungskanal 34 ist in einem eintrittsseitigen Anfangsbereich 36 mit einem erweiterten Querschnitt versehen, wobei in dem Anfangsbereich 36 eine in ihrer Längsrichtung L2 verschiebbare Ableitungsbuchse 38, deren Außenkontur an den Innenquerschnitt des Anfangsbereichs 36 dichtend angepaßt ist, angeordnet ist. Sowohl die Zuführungsbuchse 32 als auch die Ableitungsbuchse 38 sind bezogen auf die Mittelachse 9 der Turbinenwelle 8 radial verschiebbar.The blade 12 has a closed cooling, what means that the coolant K is derived from the blade 12 and is returned. This derivation and return takes place by means of an integrated in the turbine shaft 8 Discharge channel 34. The transition from the coolant channel 24 to Discharge channel 34 is analogous to the transition from the feed channel 26 to the coolant duct 24: the discharge duct 34 is in an entry-side initial area 36 with a expanded cross-section, being in the initial area 36 a lead bushing displaceable in its longitudinal direction L2 38, the outer contour of the inner cross section of the Starting area 36 is sealingly adapted, is arranged. Both the feed bushing 32 and the drain bushing 38 are related to the central axis 9 of the turbine shaft 8 radially displaceable.

Beim Betrieb der Gasturbine öffnet sich aufgrund der Fliehkraft ein Spalt 40 zwischen Schaufelfuß 20 und Turbinenwelle 8. Gleichzeitig gleiten aber - ebenfalls aufgrund der Fliehkraft - sowohl die Zuführungsbuchse 32 als auch die Ableitungsbuchse 38 in dem querschnittserweiterten Endbereich 30 des Zuleitungskanals 26 und in dem querschnittserweiterten Anfangsbereich 36 des Ableitungskanals 34 nach außen, d. h. in Richtung des Schaufelfußes 20. Nach Überbrückung von Zwischenräumen 42, 44 in dem Endbereich 30 und in dem Anfangsbereich 36 kommen die Zuführungsbuchse 32 und die Ableitungsbuchse 38 an dem Schaufelfuß 20 zur Anlage, so daß sowohl der Übergang vom Zuleitungskanal 26 zum Kühlmittelkanal 24 als auch vom Kühlmittelkanal 24 zum Ableitungskanal 34 seitlich leckagefrei geschlossen bleibt. Selbst bei einer Vergrößerung des Spaltes 40, z. B. hervorgerufen durch eine Erhöhung der Drehzahl der Turbinenwelle 8, sind die Kanalübergänge abgedichtet, da die Buchsen 32, 38 permanent und bei Vergrößerung der Fliehkraft entsprechend verstärkt gegen den Schaufelfuß 20 gepreßt werden.When the gas turbine is operating, it opens due to the centrifugal force a gap 40 between the blade root 20 and the turbine shaft 8. At the same time, however - also due to the centrifugal force - Both the feed bushing 32 and the discharge bushing 38 in the cross-sectional end region 30 of the feed channel 26 and in the cross-section expanded Initial area 36 of the discharge channel 34 to the outside, i. H. towards the blade root 20. After bridging gaps 42, 44 in the end area 30 and in the start area 36 come the feed bushing 32 and the drain bushing 38 on the blade root 20 to the system, so that both the Transition from the supply channel 26 to the coolant channel 24 as also laterally from the coolant channel 24 to the discharge channel 34 remains closed without leakage. Even with an enlargement of the gap 40, e.g. B. caused by an increase in Speed of the turbine shaft 8, the channel transitions are sealed, since the sockets 32, 38 permanently and when enlarged corresponding to the centrifugal force against the blade root 20 are pressed.

Eine Explosionsdarstellung eines Verbindungsbereichs einer Turbinenwelle 8 mit einer weiteren Laufschaufel 12 einer Gasturbine zeigt Figur 3. Dabei ist ein einen Kühlmittelkanal 24 aufweisender Schaufelfuß 20 in einer Scheibennut 46 an der Turbinenwelle 8 angeordnet. Ferner ist die Turbinenwelle 8 mit einem Zuleitungskanal 26 und einem Ableitungskanal 34 für Kühlmittel versehen, wobei der Zuleitungskanal 26 in einem Endbereich 30 und der Ableitungskanal 34 in einem Anfangsbereich 36 mit einer Querschnittserweiterung versehen ist. In dem Endbereich 30 ist eine Zuführungsbuchse 32 und in dem Anfangsbereich 36 eine Ableitungsbuchse 38 verschiebbar gelagert.An exploded view of a connection area of a Turbine shaft 8 with a further blade 12 one The gas turbine is shown in FIG. 3. There is a coolant channel 24 having blade root 20 in a disk groove 46 on the Turbine shaft 8 arranged. Furthermore, the turbine shaft 8 with a feed channel 26 and a drain channel 34 for Provide coolant, the supply channel 26 in one End area 30 and the discharge channel 34 in an initial area 36 is provided with a cross-sectional expansion. In the end portion 30 is a feed bush 32 and in the Starting area 36 a lead bushing 38 slidably mounted.

Ein dem Zuleitungskanal 26 zugeordneter Einlaß 48 und ein dem Ableitungskanal 34 zugeordneter Auslaß 50 des Kühlmittelkanals 24 mündet jeweils in einer eben ausgeführten Kontaktfläche 52, die dem Endbereich 30 des Zuleitungskanals 26 und dem Anfangsbereich 36 des Ableitungskanals 34 zugewandt ist. Beim Betrieb der Gasturbine werden aufgrund der Fliehkraft die Buchsen 32, 38 gegen die ebene Kontaktfläche 52 gepreßt, wodurch sich dichte Übergänge zwischen den Kanälen 24, 26, 34 ergeben. Dazu ist sowohl der austrittsseitige Endbereich 30 des Zuleitungskanals 26 als auch der eintrittsseitige Anfangsbereich 36 des Ableitungskanals 34 in dem Nutgrund 54 der Scheibennut 46 angeordnet.An inlet 48 assigned to the inlet channel 26 and an inlet Outlet channel 34 associated outlet 50 of the coolant channel 24 ends in a contact surface that has just been executed 52, the end portion 30 of the feed channel 26 and the Starting area 36 of the discharge channel 34 faces. At the Operation of the gas turbine is due to the centrifugal force Bushes 32, 38 pressed against the flat contact surface 52, which creates tight transitions between channels 24, 26, 34 result. For this purpose, both the exit-side end region 30 of the feed channel 26 and the inlet side Initial region 36 of the discharge channel 34 in the groove base 54 the disc groove 46 arranged.

Der in Figur 3 gezeigte Ableitungskanal 34 könnte auch ein weiterer Zuleitungskanal sein, durch den ein anderes Kühlmittel als durch den Zuleitungskanal 26 dem Schaufelfuß 20 zuführbar ist. Für die Ausbildung der Buchsen 32, 38 in den erweiterten Bereichen 30, 36 der Kanäle 26, 34 sowie des Schaufelfußes 20 würden sich dadurch keine Änderungen ergeben. Durch die mit den Buchsen 32, 38 im Betrieb der Gasturbine erzielte Abdichtung ist ein Übersprechen zwischen den Kanälen 26, 34 ausgeschlossen.The discharge channel 34 shown in FIG. 3 could also be a be another supply channel through which another coolant than the blade root 20 through the feed channel 26 is feedable. For the formation of the sockets 32, 38 in the extended areas 30, 36 of the channels 26, 34 and the Blade foot 20 would not result in any changes. By using the bushings 32, 38 in the operation of the gas turbine achieved sealing is a crosstalk between the Channels 26, 34 excluded.

Wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 gezeigt, kann die Führungsbuchse 32 und/oder die Abteilungsbuchse 38 an ihrem jeweiligen, dem Schaufelfuß 18 bzw. 20 abgewandten Ende 60 abgeschrägt ausgeführt sein. Dadurch ist ein zugeordneter Dichtring 62 einsetzbar, der den Ringraum 64 zwischen der jeweiligen Buchse 32, 38 und der Innenwand des Endbereichs 30 bzw. des Anfangsbereichs 36 abdichtet. Somit sind auch durch den Ringraum 64 möglicherweise auftretende Leckagen zuverlässig unterbunden.As shown in the embodiment of Figure 4, the Guide bush 32 and / or the department bush 38 on her respective end 60 facing away from the blade root 18 or 20 be beveled. This makes an assigned Sealing ring 62 can be used, the annular space 64 between the respective bushing 32, 38 and the inner wall of the end region 30 or the initial area 36 seals. So are also through the annulus 64 possibly occurring leaks reliably prevented.

Claims (7)

Gasturbine (1) mit einer Anzahl von über einen Schaufelfuß (20) an einer Turbinenwelle (8) angeordneten Laufschaufeln (12), die jeweils einen integrierten Kühlmittelkanal (24) aufweisen, wobei ein jeweils einer Laufschaufel (12) zugeordneter, in die Turbinenwelle (8) integrierter Zuleitungskanal (26) für Kühlmittel (K) in einem austrittsseitigen Endbereich (30) in seinem Querschnitt erweitert ist und wobei im Endbereich (30) eine in ihrer Außenkontur an den Innenquerschnitt des Endbereichs (30) angepaßte, in ihrer Längsrichtung (L1) verschiebbare Zuführungsbuchse (32) angeordnet ist.Gas turbine (1) with a number of over a blade root (20) on a turbine shaft (8) arranged rotor blades (12), each with an integrated coolant channel (24) comprising a rotor blade (12), supply duct integrated in the turbine shaft (8) (26) for coolant (K) in an outlet-side end area (30) is expanded in its cross section and being in the end region (30) one in its outer contour to the inner cross section the end region (30) adapted in its longitudinal direction (L1) slidable feed bushing (32) is arranged. Gasturbine nach Anspruch 1, bei der ein jeweils einer Laufschaufel (12) zugeordneter, in die Turbinenwelle (8) integrierter Ableitungskanal (34) für Kühlmittel (K) in einem eintrittsseitigen Anfangsbereich (36) in seinem Querschnitt erweitert ist, wobei im Anfangsbereich (36) eine in ihrer Außenkontur an den Innenquerschnitt des Anfangsbereichs (36) angepaßte, in ihrer Längsrichtung (L2) verschiebbare Ableitungsbuchse (38) angeordnet ist.Gas turbine according to claim 1, wherein each one Blade (12) assigned to the turbine shaft (8) Integrated drainage channel (34) for coolant (K) in one cross section of the entry-side initial region (36) is expanded, with one in its in the initial area (36) Outer contour on the inner cross section of the starting area (36) adapted, in its longitudinal direction (L2) movable lead bushing (38) is arranged. Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein dem Zuleitungskanal (26) zugeordneter Einlaß (48) und/oder ein dem Ableitungskanal (34) zugeordneter Auslaß (50) des Kühlmittelkanals (24) in einer im wesentlichen eben ausgeführten, dem Endbereich (30) des Zuleitungskanals (26) und/oder dem Anfangsbereich (36) des Ableitungskanals(34) zugewandten Kontaktfläche (52) des jeweiligen Schaufelfußes (20) mündet.Gas turbine according to claim 1 or 2, wherein one of the supply duct (26) assigned inlet (48) and / or a Discharge channel (34) assigned outlet (50) of the coolant channel (24) in an essentially flat, the end region (30) of the feed channel (26) and / or the Start area (36) of the discharge channel (34) facing the contact surface (52) of the respective blade root (20) opens out. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Schaufelfuß (20) in einer Scheibennut (46) an der Turbinenwelle (8) angeordnet ist.Gas turbine according to one of claims 1 to 3, wherein the Blade root (20) in a disk groove (46) on the turbine shaft (8) is arranged. Gasturbine nach Anspruch 4, bei der der austrittsseitige Endbereich (30) des Zuleitungskanals (26) und/oder der eintrittsseitige Anfangsbereich (36) des Ableitungskanals (34) in dem Nutgrund (54) der Scheibennut (46) angeordnet ist.Gas turbine according to claim 4, wherein the outlet side End region (30) of the feed channel (26) and / or the entry-side initial region (36) of the discharge channel (34) in the groove base (54) of the disc groove (46) is. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Zuführungsbuchse (32) und/oder die Ableitungsbuchse (38) bezogen auf die Mittelachse (9) der Turbinenwelle (8) radial verschiebbar sind/ist.Gas turbine according to one of claims 1 to 5, wherein the Feed bushing (32) and / or the discharge bushing (38) based on the central axis (9) of the turbine shaft (8) radially are / can be moved. Gasturbine nach einem Ansprüche 1 bis 6, bei der als Kühlmittel Luft vorgesehen ist.Gas turbine according to one of claims 1 to 6, in which as a coolant Air is provided.
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