EP1321626A1 - Gasturbine rotor - Google Patents
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- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
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-
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- 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
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
- F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
Definitions
- the invention relates to a gas turbine with compressor and Turbine disks that are fastened together.
- the object of the invention is a technical solution to indicate how the many different discs of a rotor assembled or held together in a gas turbine can be, without reducing the rotor rigidity a simple exchange of blades in hot gas duct without Unstacking of the compressor blades can be guaranteed can.
- the core of the solution to this problem according to the invention is a Multiple mounting disc between a compressor disc and a turbine disc.
- the multiple mounting washer is central with the Compressor discs of the compressor and decentrally with the Turbine disks attached in the turbine area so that the advantageous type of fastening used in the compressor area can be and the decentralized attachment with their Advantages for easy replacement of turbine disks is limited to the turbine area only.
- FIG. 1 schematically shows a gas turbine 1 in a longitudinal section.
- a compressor 7, a combustion chamber 10 and a turbine part 13 are arranged one behind the other along a tie rod 4.
- the turbine part 13 has a hot gas duct 16.
- Gas turbine blades 20 are arranged in the hot gas duct 16.
- Guide vane and rotor blade rings are alternately provided in succession.
- the gas turbine blades 20 are cooled, for example, by a combined air and / or steam cooling.
- compressor air is taken, for example, from the compressor 7 and fed to the gas turbine blades 20 via an air duct 23.
- Steam is also supplied to the gas turbine blades 20, for example, via a steam feed 26. This steam preferably originates from a steam turbine of a combined gas and steam process.
- FIG. 2 shows the tie rod 4, for example according to FIG. 1, in a partial section, which extends from the compressor 7 to its end 5, where the turbine part 13 begins.
- At least one compressor disk 29 is present in the compressor 7, on the circumference of which a blade ring made of compressor blades 32 is arranged. If several compressor disks 29 are present, adjacent compressor disks 29 have mechanical contact with one another so that they rotate with one another.
- the compressor disks 29 are fastened on the tie rod 4 by means of a central fastening, for example a continuous fastening screw (not shown) on the tie rod 4.
- Central fastening means screwing on both sides on a central screw axis, ie coaxially on the turbine axis. Other types of fastening besides the fastening screw such as welding etc.
- the last, that is to say the turbine part 13 closest to the compressor disk 30 is followed by a multiple mounting disk 35, which is also in mechanical contact with the compressor disk 30.
- the multiple fastening disc 35 is fastened to the tie rod 4 centrally with the compressor discs 29, 30.
- the intermediate piece 38 is, for example, a ring, but can also be a disc.
- the multiple mounting plate 35 can also be designed so that they are with the intermediate pieces 38th is formed in one piece.
- the at least one turbine disk 41 to which gas turbine blades 56 are fastened, has a plurality of decentralized bores 53 through which the turbine disks 41 are connected to one another, for example by a fastening screw 44.
- Decentralized fastening means that there is a radial distance between the axis of the fastening means and the axis of rotation 2.
- the at least one fastening screw 44 in turn connects the multiple fastening disk 35 to the turbine disks 41 and the intermediate pieces 38 which may be present, ie the multiple fastening disk 35 and the intermediate pieces 35 which may be present have corresponding decentralized bores 53 for the fastening screw 44.
- the fastening screw 44 engages at one end 45 on the multiple fastening disk 35 and one end piece 47 in the turbine part 13, the end piece 47 being mounted, for example, on a bearing or being a bearing itself.
- the tie rod 4 has, for example, at its end 5 a ramp piece 50 with a conical bevel 51 as Sealing surface on which the multiple mounting plate 35 its rear end, i.e. the end near the turbine part 13, is applied.
- the tension of the tie rod 4 with the Compressor disks 29, 30 are e.g. over a Screwing in the left part of the, not shown Tie rod 4 or by means of a tie rod 4 screwed on ramp piece 50.
- the multiple mounting washer 35 and the turbine washers 41 have at least one bore 53 through which also steam can be directed to the gas turbine blades 56th is forwarded and cools it effectively with steam.
- the arrangement shown has further advantages over previous solutions. It is possible to use a rear hollow shaft 63 for steam cooling. Steam enters the hollow shaft 63 via a steam inlet 60 from the steam feed (FIG. 1) and is guided to the blades in the hot gas duct 16 and cools the blades 20 there. The steam is returned to the steam circuit via a steam outlet 66. Likewise, smaller peripheral speeds of a seal at the transition point for the steam flow between the rotor and stator are of great advantage.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit Verdichter- und Turbinenscheiben, die miteinander befestigt sind.The invention relates to a gas turbine with compressor and Turbine disks that are fastened together.
Es ist allgemein bekannt, alle Scheiben für die Turbine samt
zugehörigen Verdichter auf einen Zuganker entweder zentral
oder dezentral zu befestigen, wobei diese zwei
Befestigungsarten ihre jeweiligen Vor- und Nachteile haben.
Der Vorteil der zentralen Befestigung liegt in der einfachen
Bauweise, was Kosten und Gewicht spart, niedrige Spannungen
nahe einer Trommel und einfache Dichtungsmöglichkeiten. Bei
einem Austausch von Schaufeln im Heissgaskanal müssen jedoch
auch die Schaufeln im Verdichterkanal entstapelt werden.
Bei der dezentralen Befestigung ist der Rotor teilbar, führt
jedoch mittels eines Multizugankers u.a. zu einer Reduzierung
der Rotorsteifigkeit im Bereich der ersten drei
Verdichterscheiben.It is generally known to fasten all the disks for the turbine together with the associated compressor to a tie rod either centrally or decentrally, these two types of fastening having their respective advantages and disadvantages. The advantage of the central fastening is the simple construction, which saves costs and weight, low tensions near a drum and simple sealing options. When replacing blades in the hot gas duct, however, the blades in the compressor duct must also be unstacked.
With decentralized fastening, the rotor can be divided, but using a multi-tie rod leads to a reduction in rotor rigidity in the area of the first three compressor disks.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine technische Lösung anzugeben, wie die vielen verschiedenen Scheiben eines Rotors bei einer Gasturbine zusammengefügt bzw. zusammengehalten werden können, wobei ohne Reduzierung der Rotorsteifigkeit ein einfacher Austausch von Schaufeln in Heißgaskanal ohne Entstapelung der Verdichterbeschaufelung gewährleistet werden kann.The object of the invention is a technical solution to indicate how the many different discs of a rotor assembled or held together in a gas turbine can be, without reducing the rotor rigidity a simple exchange of blades in hot gas duct without Unstacking of the compressor blades can be guaranteed can.
Kern der erfindungsgemässen Lösung dieser Aufgabe ist eine Mehrfachbefestigungsscheibe zwischen einer Verdichterscheibe und einer Turbinenscheibe.The core of the solution to this problem according to the invention is a Multiple mounting disc between a compressor disc and a turbine disc.
Die Mehrfachbefestigungsscheibe ist dabei zentral mit den Verdichterscheiben des Verdichters und dezentral mit den Turbinenscheiben im Turbinenbereich befestigt, so dass die vorteilhafte Befestigungsart im Verdichterbereich ausgenutzt werden kann und die dezentrale Befestigung mit ihren Vorteilen für einen leichten Austausch von Turbinenscheiben ausschließlich auf den Turbinenbereich beschränkt ist.The multiple mounting washer is central with the Compressor discs of the compressor and decentrally with the Turbine disks attached in the turbine area so that the advantageous type of fastening used in the compressor area can be and the decentralized attachment with their Advantages for easy replacement of turbine disks is limited to the turbine area only.
Zwischen der Mehrfachbefestigungsscheibe und den Scheiben im Turbinenbereich ist vorteilhafterweise zumindest eine Zwischenscheibe vorhanden, um einen gewünschten Abstand zwischen Turbinen- und Verdichterbereich einzustellen.Between the multiple mounting washer and the washers in the Turbine area is advantageously at least one Washer available to a desired distance between the turbine and compressor area.
Bei einer Reparatur bzw. bei einem Austausch des Turbinenteils muss dadurch nicht der ganze Verdichterbereich mit seinen Scheiben entstapelt werden.When repairing or replacing the This means that the turbine section does not have to cover the entire compressor area to be unstacked with its slices.
Durch eine Bohrung einer dezentralen Schraube im Turbinenbereich kann vorteilhaft Dampf geleitet werden, um die Turbinenschaufeln im Turbinenbereich mittels Dampfkühlung zu kühlen, so dass keine zusätzliche Leitung für die Dampfkühlung notwendig ist.By drilling a decentralized screw in the Turbine area can advantageously be directed to steam the turbine blades in the turbine area by means of steam cooling to cool so that no additional line for the Steam cooling is necessary.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is illustrated by way of example with reference to the drawing explained.
Es zeigen
Gleiche Bezugszeichen haben bei den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.The same reference numerals have the different figures same meaning.
Figur 1 zeigt schematisch in einem Längsschnitt eine
Gasturbine 1.
Entlang eines Zugankers 4 sind ein Verdichter 7, eine
Brennkammer 10 und ein Turbinenteil 13 hintereinander
angeordnet. Das Turbinenteil 13 weist einen Heissgaskanal 16
auf. Im Heissgaskanal 16 sind Gasturbinenschaufeln 20
angeordnet. Leitschaufel- und Laufschaufelkränze sind
wechselnd aufeinanderfolgend vorgesehen. Die
Gasturbinenschaufeln 20 werden beispielsweise über eine
kombinierte Luft- und/oder Dampfkühlung gekühlt. Dazu wird
beispielsweise dem Verdichter 7 Verdichterluft entnommen und
über eine Luftführung 23 den Gasturbinenschaufeln 20
zugeführt. Über eine Dampfzuführung 26 wird den
Gasturbinenschaufeln 20 bspw. auch Dampf zugeführt.
Vorzugsweise stammt dieser Dampf aus einer Dampfturbine eines
kombinierten Gas und Dampfprozesses.FIG. 1 schematically shows a
A
Figur 2 zeigt den Zuganker 4 bspw. gemäss Figur 1 im
Teilausschnitt, der sich vom Verdichter 7 bis zu seinem Ende
5, wo das Turbinenteil 13 beginnt, erstreckt.
Im Verdichter 7 ist zumindest eine Verdichterscheibe 29
vorhanden, an deren Umfang ein Schaufelkranz aus
Verdichterschaufeln 32 angeordnet ist.
Sind mehrere Verdichterscheiben 29 vorhanden, so haben
benachbarte Verdichterscheiben 29 mechanischen Kontakt
miteinander, so dass sie sich miteinander drehen.
Die Verdichterscheiben 29 sind auf dem Zuganker 4 mittels
einer zentralen Befestigung, beispielsweise einer
durchgehenden Befestigungsschraube (nicht dargestellt) auf
dem Zuganker 4 befestigt. Zentrale Befestigung bedeutet eine
beidseitige Verschraubung auf einer zentralen
Schraubenachse, d.h. koaxial auf der Turbinenachse.
Andere Befestigungsarten neben der Befestigungsschraube wie
z.B. Schweissen u.ä. sind zwar möglich, aber mangels
Lösbarkeit nicht bevorzugt.
An die letzte, d.h. dem Turbinenteil 13 am nächsten liegende
Verdichterscheibe 30 schließt sich eine
Mehrfachbefestigungsscheibe 35 an, die ebenfalls mit der
Verdichterscheibe 30 mechanischen Kontakt hat. Die
Mehrfachbefestigungsscheibe 35 ist mit den Verdichterscheiben
29, 30 zentral auf den Zuganker 4 befestigt. FIG. 2 shows the tie rod 4, for example according to FIG. 1, in a partial section, which extends from the
At least one
If
The
Other types of fastening besides the fastening screw such as welding etc. are possible, but are not preferred because they cannot be solved.
The last, that is to say the
An die Mehrfachbefestigungsscheibe 35 zum Turbinenteil 13 hin
schließt sich beispielsweise, aber nicht notwendigerweise,
zumindest ein Zwischenstück 38 an, wodurch ein Abstand
zwischen der Mehrfachbefestigungsscheibe 35 und der ersten
und zumindest einen Turbinenscheibe 41 eingestellt werden
kann. Das Zwischenstück 38 ist bspw. ein Ring, kann aber auch
eine Scheibe sein. Die Mehrfachbefestigungsscheibe 35 kann
auch so gestaltet sein, dass sie mit den Zwischenstücken 38
einteilig ausgebildet ist.Towards the
Die zumindest eine Turbinenscheibe 41, an der
Gasturbinenschaufeln 56 befestigt sind, weist mehrere
dezentrale Bohrungen 53 auf, durch die die Turbinenscheiben
41 bspw. durch jeweils eine Befestigungsschraube 44
miteinander verbunden werden. Dezentrale Befestigung
bedeutet, dass ein radialer Abstand der Achse des
Befestigungmittels von der Drehachse 2 vorhanden ist.
Die zumindest eine Befestigungsschraube 44 verbindet die
Mehrfachbefestigungsscheibe 35 wiederum mit den
Turbinenscheiben 41 und die ggf. vorhandenen Zwischenstücke
38, d.h., die Mehrfachbefestigungsscheibe 35 und die ggf.
vorhandenen Zwischenstücke 35 weisen entsprechende dezentrale
Bohrungen 53 für die Befestigungsschraube 44 auf. Die
Befestigungsschraube 44 greift jeweils an einem Ende 45 an
der Mehrfachbefestigungsscheibe 35 und einem Endstück 47 im
Turbinenteil 13 an, wobei das Endstück 47 beispielsweise an
einem Lager gelagert ist oder selbst ein Lager ist.The at least one
The at least one
Der Zuganker 4 weist bspw. an seinem Ende 5 beispielsweise
ein Rampenstück 50 mit einer konischen Schräge 51 als
Dichtfläche auf, an dem die Mehrfachbefestigungsscheibe 35 an
ihrem hinterem Ende, d.h. dem Turbinenteil 13 nahen Ende,
anliegt. Die Verspannung des Zugankers 4 mit den
Verdichterscheiben 29, 30 erfolgt z.B. über eine
Verschraubung im linken, nicht dargestellten Teil des
Zugankers 4 oder mittels eines auf den Zuganker 4
aufgeschraubten Rampenstück 50.The tie rod 4 has, for example, at its end 5
a
Die Mehrfachbefestigungsscheibe 35 und die Turbinenscheiben
41 weisen zumindest eine Bohrung 53 auf, durch die auch Dampf
geleitet werden kann, der zu den Gasturbinenschaufeln 56
weitergeleitet wird und diese mittels Dampf effektiv kühlt.The
Die gezeigte Anordnung hat noch weitere Vorteile gegenüber
den bisherigen Lösungsformen.
Es besteht die Möglichkeit eine hintere Hohlwelle 63 für die
Dampfkühlung einzusetzen.
Über einen Dampfeintritt 60 tritt Dampf aus der
Dampfzuführung (Fig. 1) 26 in die Hohlwelle 63 ein und wird
zu den Schaufeln im Heissgaskanal 16 geführt und kühlt dort
die Schaufeln 20. Über einen Dampfaustritt 66 wird der Dampf
in den Dampfkreislauf zurückgeführt.
Ebenso sind kleinere Umfangsgeschwindigkeiten einer Dichtung
an der Übergangsstelle für die Dampfführung zwischen Rotor
und Stator von großem Vorteil. The arrangement shown has further advantages over previous solutions.
It is possible to use a rear
Steam enters the
Likewise, smaller peripheral speeds of a seal at the transition point for the steam flow between the rotor and stator are of great advantage.
- 11
- Gasturbinegas turbine
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 44
- Zugankertie rods
- 55
- Ende von 4End of 4
- 77
- Verdichtercompressor
- 1010
- Brennkammercombustion chamber
- 1313
- Turbinenteilturbine part
- 1616
- HeißgaskanalHot gas duct
- 2020
- GasturbinenschaufelnGas turbine blades
- 2323
- Luftführungair duct
- 2626
- Dampfzuführungsteam supply
- 2929
- Verdichterscheibecompressor disk
- 3030
- Verdichterscheibecompressor disk
- 3232
- Verdichterschaufelcompressor blade
- 3535
- MehrfachbefestigungsscheibeMultiple mounting disk
- 3838
- Zwischenstückconnecting piece
- 4141
- Turbinenschaufelturbine blade
- 4444
- Befestigungsschraubefixing screw
- 4545
- Ende von 35End of 35
- 4747
- Endstücktail
- 5050
- RampenstückRampenstück
- 5151
- Schrägeslope
- 5353
- Bohrungdrilling
- 5656
- Turbinenschaufelturbine blade
- 6060
- Dampfeintrittsteam inlet
- 6363
- Hohlwellehollow shaft
- 6666
- Dampfaustrittsteam outlet
Claims (4)
wobei die Turbinenscheiben (41) dezentral befestigt sind, mit einer Mehrfachbefestigungsscheibe (35) zwischen einer hinteren Verdichterscheibe (29) und einer vorderen Turbinenscheibe (41),
wobei die Mehrfachbefestigungsscheibe (35) zentral mit den Verdichterscheiben (29) befestigt ist.Gas turbine, with a compressor part (27) and turbine part (13) connected in a rotationally fixed manner, with a tie rod (4) with compressor disks (29) in the compressor part (7), with turbine disks (41) in the turbine part (13), the compressor disks (29) are centrally attached to the tie rod (4),
wherein the turbine disks (41) are attached decentrally, with a multiple attachment disk (35) between a rear compressor disk (29) and a front turbine disk (41),
wherein the multiple mounting plate (35) is attached centrally to the compressor plates (29).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrfachbefestigungsscheibe (35) dezentral mit den Turbinenscheiben (41) befestigt ist.Turbine according to claim 1,
characterized in that
the multiple mounting disc (35) is attached decentrally to the turbine discs (41).
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Mehrfachbefestigungsscheibe (35) und einer Turbinenscheibe (41) zumindest ein Zwischenstück (38) angeordnet ist, um einen gewissen Abstand zwischen diesen einzustellen.Turbine according to claim 1 or 2,
characterized in that
at least one intermediate piece (38) is arranged between the multiple fastening disk (35) and a turbine disk (41) in order to set a certain distance between them.
dadurch gekennzeichnet, dass
über eine dezentrale Bohrung (53) der Turbinenscheiben (41) eine Zuleitung von Dampf zu den Turbinenschaufeln (56) möglich ist, um die Turbinenschaufeln (56) mit Dampf zu kühlen.Turbine according to claim 1,
characterized in that
A supply of steam to the turbine blades (56) is possible via a decentralized bore (53) in the turbine disks (41) in order to cool the turbine blades (56) with steam.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01130725A EP1321626A1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Gasturbine rotor |
PCT/EP2002/013621 WO2003054355A1 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-02 | Gas turbine with a multiple fixing disk |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01130725A EP1321626A1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Gasturbine rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP1321626A1 true EP1321626A1 (en) | 2003-06-25 |
Family
ID=8179664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP01130725A Withdrawn EP1321626A1 (en) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Gasturbine rotor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1321626A1 (en) |
WO (1) | WO2003054355A1 (en) |
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Also Published As
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WO2003054355A1 (en) | 2003-07-03 |
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