EP3017147B1 - Rotor für eine turbine - Google Patents

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EP3017147B1
EP3017147B1 EP14734797.5A EP14734797A EP3017147B1 EP 3017147 B1 EP3017147 B1 EP 3017147B1 EP 14734797 A EP14734797 A EP 14734797A EP 3017147 B1 EP3017147 B1 EP 3017147B1
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EP
European Patent Office
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rotor
tie rod
turbine
groove
coupling element
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP14734797.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3017147A2 (de
Inventor
Karin COSTAMAGNA
Sascha Dungs
Harald Hoell
Kevin KAMPKA
Karsten Kolk
Ulf LAUDAGE
Peter Schröder
Vyacheslav Veitsman
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3017147A2 publication Critical patent/EP3017147A2/de
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Publication of EP3017147B1 publication Critical patent/EP3017147B1/de
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    • 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
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • the invention relates to a rotor for a turbine, comprising a number of aligned in the axial direction, via a tie rod rotor components, wherein on one of the rotor components, a circumferentially extending, axially open groove is disposed, wherein in the groove around the tie rod circumferential coupling element is arranged to support the tie rod.
  • a turbine is a turbomachine that converts the internal energy (enthalpy) of a flowing fluid (liquid or gas) into rotational energy and ultimately into mechanical drive energy.
  • the fluid flow is removed by the vortex-free as possible laminar flow around the turbine blades a portion of its internal energy, which passes to the blades of the turbine.
  • the turbine shaft is rotated, the usable power is delivered to a coupled machine, such as a generator.
  • Blades and shaft are parts of the movable rotor or rotor of the turbine, which is arranged within a housing.
  • blades are mounted on the axle. Blades mounted in a plane each form a paddle wheel or impeller. The blades are slightly curved profiled, similar to an aircraft wing. Before each impeller is usually a stator. These vanes protrude from the housing into the flowing medium and cause it to spin. The swirl generated in the stator (kinetic energy) is used in the following impeller to set the shaft on which the impeller blades are mounted in rotation. The stator and the impeller together are called stages. Often several such stages are connected in series.
  • the rotor of a turbine is held together in the axial direction usually by means of a tie rod.
  • the individual rotor components such as turbine disks, rotor disks and hollow shafts are lined up and clamped by a tie rod.
  • the rotor disks are positively connected to each other by a Hirth toothing, so that torque can be transmitted between the individual elements.
  • the tie rod is held by supports which are used in the various compressor and Turbinenradin and in the cooling air separation tube.
  • supports which are used in the various compressor and Turbinenradin and in the cooling air separation tube.
  • annular, conically tapered coupling elements are provided, which engage in an introduced on the respective rotor component, extending in the circumferential direction, and opened in the axial direction groove.
  • the coupling elements are heated during assembly, so that they in the groove of the respective rotor component such.
  • B. a wheel disc are connected to a shrinkage. Due to the conical shape, the coupling elements surround the tie rod flush at their smallest diameter and likewise have a shrinkage there.
  • This object is achieved by the serving for the radial support of the tie rod relative to the other rotor components coupling element is arranged on a holding element connected to the tie rod.
  • the invention is based on the consideration that a particularly stable support of the tie rod would be possible if the fixation of the coupling element, d. H. of the engaging in the respective rotor member part in the groove would no longer be guaranteed solely by shrinking and thus a non-positive connection to the tie rod itself. Instead, a positive connection should be provided instead. This can be achieved with technically simple means, if provided on the tie rod with this holding elements, on which the coupling element is arranged.
  • the coupling element is designed annular. This results in a particularly easy to manufacture and to be mounted support the tie rod. Due to the fact that the coupling element is arranged on a separate holding element on the tie rod, no compelling conical shape is required any longer, but rather the coupling element can form a ring in a simple cylinder jacket shape.
  • the groove in the respective rotor component is advantageously designed to be completely circumferential around the tie rod.
  • the coupling element can be in simple groove shape along the entire circumference in the groove, which improves the stability.
  • a circumferentially extending, in the axial direction to the first groove open towards the second groove is arranged, in which engages the coupling element to the respective holding element.
  • the groove of the retaining element lies the groove in the respective rotor component in the axial direction opposite.
  • the ring-shaped coupling element thus engages on a first axial side in the groove on the rotor component, on the other axial side in the groove of the holding element.
  • a plurality of retaining elements is arranged along the circumference of the tie rod.
  • the number of holding elements can be adjusted as needed: The more holding elements are provided, the better the support of the tie rod. However, a smaller number of support members may be advantageous in terms of weight and assembly complexity.
  • the respective holding element is a nut screwed to the tie rod.
  • a turbine advantageously comprises such a described rotor.
  • the turbine is designed as a gas turbine.
  • the thermal and mechanical stresses are particularly high, so that the described embodiment of the support of the tie rod offers particular advantages in terms of stability.
  • a power plant advantageously comprises such a turbine.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that by supporting the tie rod not by shrinking the coupling element on the tie rod itself, but on attachment to a separate retaining element on the tie rod a particularly stable and technically easy to implement avoiding vibrations of the tie rod is made possible.
  • an internal cooling air supply is made possible, since passages remain between the retaining elements.
  • a tie rod support is realized without the need for additional axial securing components. The risk of a temporary transient loss of contact is eliminated.
  • the FIG. 1 shows a turbine 100, here a gas turbine, in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted around a rotation axis 102 (axial direction) rotor 103, which is also referred to as a turbine runner.
  • a rotation axis 102 axial direction
  • rotor 103 which is also referred to as a turbine runner.
  • the annular combustion chamber 106 communicates with an annular hot gas channel 111.
  • the annular combustion chamber 106 communicates with an annular hot gas channel 111.
  • there form for example, four successive turbine stages 112, the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed of two blade rings.
  • a series of vanes 120 follows in the hot gas duct 111 of a row of vanes 115.
  • the vanes 130 are fastened to the stator 143, whereas the rotor blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133.
  • the rotor blades 120 thus form components of the rotor or rotor 103.
  • Coupled to the rotor 103 is a generator or a working machine (not shown).
  • air 135 is sucked and compressed by the compressor 105 through the intake housing 104.
  • the compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 expands in a pulse-transmitting manner, so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 seen in the flow direction of the working medium 113 first Turbine stage 112 is most thermally stressed in addition to the heat shield bricks lining the annular combustor 106. In order to withstand the temperatures prevailing there, they are cooled by means of a coolant.
  • Each vane 130 has a vane root (not shown here) facing the inner casing 138 of the turbine 108 and a vane head opposite the vane root.
  • the Leitschaufelkopf faces the rotor 103 and fixed to a sealing ring 140 of the stator 143.
  • Each sealing ring 140 encloses the shaft of the rotor 103.
  • the turbine disks 130 and other components not described in more detail, such as hollow shafts are connected via a tie rod 144. To avoid vibrations of the tie rod 144 this is supported on the rotor components, as shown in the schematic diagram of the FIG. 2 is shown.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section (with respect to the axis 102) by the tie rod 144 at its radial outer edge.
  • a thread 146 is introduced, which protrudes radially from the tie rod 144.
  • a nut 148 is screwed as a holding element. Analogous combinations of thread 146 and nut 148 are arranged along the circumference of tie rod 144 at regular intervals.
  • the nut 148 has a groove 150, which is open in the axial direction, namely the turbine disk 130 facing.
  • An annular coupling element is arranged in the manner of a tongue and groove connection in the two grooves 150, 152 and thus fixes the tie rod 144 in the radial direction.
  • the turbine disk 130 is fixed by the tension of the tie rod 144, the nut 148 via the thread 146.
  • Appropriate supports may be provided in different axial regions of the tie rod 144 on each rotor component.
  • the nut 148 has a central opening 156 passing through in the axial direction. As well as between the individual nuts 148, cooling air can pass through this opening 156, as a result of which an internal cooling air line for cooling the tie rod 144 is possible.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of the area around the coupling element 154 in detail.
  • the nut 148 here still has a projection 158 which rests against the turbine disk 130 and realizes a stabilization in the axial direction.
  • nut 148 and coupling element 154 are heated. Upon cooling, the nut 148 and coupling member 154 therefore shrink so that movement of the coupling member 154 and the groove 150 toward the axle 102 occurs. As a result, the coupling element 154 rests on the radial inner side of the groove 152 of the turbine disk 130 and on the radial outer side of the groove 150 of the nut 148. This results in a preload that counteracts the centrifugal force generated during operation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Turbine, umfassend eine Anzahl von in axialer Richtung aufgereihten, über einen Zuganker verbundenen Rotorbauteilen, wobei an einem der Rotorbauteile eine in Umfangsrichtung verlaufende, in axialer Richtung geöffnete Nut angeordnet ist, wobei in der Nut ein um den Zuganker umlaufendes Kopplungselement zur Abstützung des Zugankers angeordnet ist.
  • Eine Turbine ist eine Strömungsmaschine, welche die innere Energie (Enthalpie) eines strömenden Fluids (Flüssigkeit oder Gas) in Rotationsenergie und letztlich in mechanische Antriebsenergie umwandelt. Dem Fluidstrom wird durch die möglichst wirbelfreie laminare Umströmung der Turbinenschaufeln ein Teil seiner inneren Energie entzogen, der auf die Laufschaufeln der Turbine übergeht. Über diese wird dann die Turbinenwelle in Drehung versetzt, die nutzbare Leistung wird an eine angekuppelte Arbeitsmaschine, wie beispielsweise an einen Generator, abgegeben. Laufschaufeln und Welle sind Teile des beweglichen Rotors oder Läufers der Turbine, der innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist.
  • In der Regel sind mehrere Schaufeln auf der Achse montiert. In einer Ebene montierte Laufschaufeln bilden jeweils ein Schaufelrad oder Laufrad. Die Schaufeln sind leicht gekrümmt profiliert, ähnlich einer Flugzeugtragfläche. Vor jedem Laufrad befindet sich üblicherweise ein Leitrad. Diese Leitschaufeln ragen vom Gehäuse in das strömende Medium hinein und versetzen es in einen Drall. Der im Leitrad erzeugte Drall (kinetische Energie) wird im darauffolgenden Laufrad genutzt, um die Welle, auf der die Laufradschaufeln montiert sind, in Rotation zu versetzen. Leitrad und Laufrad zusammen bezeichnet man als Stufe. Oft sind mehrere solcher Stufen hintereinandergeschaltet.
  • Der Rotor einer Turbine ist in axialer Richtung in der Regel mittels eines Zugankers zusammengehalten. Die einzelnen Rotorbauteile wie Turbinenradscheiben, Rotorscheiben und Hohlwellen sind aufgereiht und über einen Zuganker verklemmt. Die Rotorscheiben sind dabei untereinander durch eine Hirth-Verzahnung formschlüssig verbunden, so dass Drehmoment zwischen den einzelnen Elementen übertragen werden kann.
  • Um Schwingungen des Zugankers zu reduzieren, wird der Zuganker dabei über Abstützungen gehalten, die in den verschiedenen Verdichter- und Turbinenradscheiben und im Kühllufttrennrohr eingesetzt sind. Hierfür sind üblicherweise ringförmige, kegelartig angeschrägte Kopplungselemente vorgesehen, die in eine auf dem jeweiligen Rotorbauteil eingebrachte, in Umfangsrichtung verlaufende, und in axialer Richtung geöffnete Nut eingreifen. Die Kopplungselemente werden dabei bei der Montage erhitzt, damit diese in der Nut des jeweiligen Rotorbauteils wie z. B. einer Radscheibe mit einem Schrumpf verbunden sind. Durch die Kegelform umschließen die Kopplungselemente an ihrem geringsten Durchmesser den Zuganker bündig und haben dort ebenfalls einen Schrumpf.
  • Typischerweise ist bei den bekannten Abstützungen jedoch eine zusätzliche axiale Sicherungskomponente erforderlich, um ein mögliches axiales Wandern zu unterbinden. Beispielsweise müssen die Halteelemente stets zwischen zwei Scheiben platziert werden. Trotz dieser Maßnahmen besteht weiterhin die Gefahr eines temporären transienten Kontaktverlusts.
  • Weiter ist aus der DE 2135 088 A1 bekannt, über eine in Umfangsrichtung gezahnte Paarung von Buchsen den Zuganker eines Rotors einer Strömungsmaschine gegenüber einer äußeren Ummantelung zu sichern.
  • Daneben ist aus der US 2007/0286733 A1 eine thermische Trennung von Rotorscheiben und Zuganker einer Gasturbine bekannt. Dazu sind zwischen der letzten Rotorscheibe und dem Ende des Zugankers ein Isolationsring und zwei von radial außen eingesetzte Abstandssegmente angeordnet. Um letztere gegen einen fliehkraftbedingten Verlust zu sichern, wird dem Isolationsring und den Abstandselementen eine Hülse übergestülpt, die wiederum durch einen Spaltring gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Nachteilig ist hierbei, dass der Zuganker zwischen seinen beiden Enden nicht abgestützt und somit dort schwingungsfähig ist.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rotor der eingangs genannten Art anzugeben, welcher eine besonders stabile Abstützung des Zugankers zur Vermeidung von Schwingungen mit technisch einfachen Mitteln erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das zur radialen Abstützung des Zugankers gegenüber den anderen Rotorbauteilen dienende Kopplungselement an einem mit dem Zuganker verbundenen Halteelement angeordnet ist.
  • Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine besonders stabile Abstützung des Zugankers möglich wäre, wenn die Fixierung des Kopplungselements, d. h. des in die Nut des in das jeweilige Rotorbauteil eingreifenden Teils nicht mehr allein durch Aufschrumpfen und damit über eine kraftschlüssige Verbindung am Zuganker selbst gewährleistet würde. Stattdessen sollte vielmehr eine formschlüssige Verbindung vorgesehen werden. Dies ist mit technisch einfachen Mitteln realisierbar, wenn am Zuganker mit diesem verbundene Halteelemente vorgesehen werden, an denen das Kopplungselement angeordnet wird.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Kopplungselement ringförmig ausgestaltet. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfach herzustellende und zu montierende Abstützung des Zugankers. Dadurch, dass das Kopplungselement an einem separaten Halteelement am Zuganker angeordnet ist, ist auch keine zwingende Kegelform mehr erforderlich, vielmehr kann das Kopplungselement einen Ring in einfacher Zylindermantelform bilden.
  • Die Nut in dem jeweiligen Rotorbauteil ist vorteilhafterweise um den Zuganker vollständig umlaufend ausgestaltet. Damit kann das Kopplungselement bei einfacher Ringform entlang des kompletten Umfangs in der Nut liegen, was die Stabilität verbessert.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist an dem jeweiligen Halteelement eine in Umfangsrichtung verlaufende, in axialer Richtung zur ersten Nut hin geöffnete zweite Nut angeordnet, in die das Kopplungselement eingreift. Mit anderen Worten: Die Nut des Halteelements liegt der Nut im jeweiligen Rotorbauteil in axialer Richtung gegenüber. Das ringformige kopplungselement greift somit auf einer ersten axialen Seite in die Nut am Rotorbauteil ein, auf der anderen axialen Seite in die Nut des Halteelements.
  • Vorteilhafterweise ist dabei eine Mehrzahl von Halteelementen entlang des Umfangs des Zugankers angeordnet. Die Anzahl der Halteelemente kann dabei bedarfsgerecht angepasst werden: Je mehr Halteelemente vorgesehen sind, desto besser ist die Abstützung des Zugankers. Eine geringere Anzahl von Halteelementen kann jedoch hinsichtlich des Gewichts und der Montagekomplexität von Vorteil sein.
  • In besonders einfacher vorteilhafter Ausgestaltung ist das jeweilige Halteelement eine mit dem Zuganker verschraubte Mutter. Dies erleichtert die Montage weiter: Auf dem Zuganker müssen hierfür lediglich Gewinde angebracht werden, die aus dem Zuganker in radialer Richtung heraus ragen. Auf diese Gewinde können dann in der oben beschriebenen Form Muttern aufgeschraubt werden, die als Halteelemente die Kopplungselemente halten und so den Zuganker abstützen.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung eines beschriebenen Rotors werden Kopplungs- und/oder Halteelement in einem vorgewärmten Zustand montiert. Hierdurch wird die Montage erleichtert. Nach dem Abkühlen der Elemente stellt sich ein Schrumpfsitz ein, der den Zuganker fest stabilisiert. Besonders von Vorteil ist hierbei, dass beim Schrumpfen die Nut des Halteelements zur Achse des Zugankers hin verschoben wird und damit ein Versatz zur Nut des jeweiligen Rotorbauteils entsteht. In Verbindung mit dem beim Abkühlen reduzierten Durchmesser des Kopplungselements entsteht somit eine Vorspannung, die der im Betrieb entstehenden Fliehkraft entgegen wirkt und so einen besonders stabilen Halt ermöglicht.
  • Eine Turbine umfasst vorteilhafterweise einen derartigen beschriebenen Rotor.
  • Vorteilhafterweise ist die Turbine dabei als Gasturbine ausgelegt. Gerade in Gasturbinen sind die thermischen und mechanischen Belastungen besonders hoch, so dass die beschriebene Ausgestaltung der Abstützung des Zugankers besondere Vorteile hinsichtlich der Stabilität bietet.
  • Eine Kraftwerksanlage umfasst vorteilhafterweise eine derartige Turbine.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch Abstützung des Zugankers nicht durch Aufschrumpfen des Kopplungselements auf dem Zuganker selbst, sondern über Befestigung an einem separaten Halteelement am Zuganker eine besonders stabile und technisch einfach zu realisierende Vermeidung von Schwingungen des Zugankers ermöglicht wird. Zusätzlich wird in Kombination mit der Abstützung des Zugankers eine innere Kühlluftversorgung ermöglicht, da zwischen den Halteelementen Durchtritte verbleiben. Es wird eine Zugankerunterstützung realisiert, ohne dass zusätzliche axiale Sicherungskomponenten notwendig wären. Die Gefahr eines temporären transienten Kontaktverlusts wird eliminiert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
    • FIG 1
    einen teilweisen Längsschnitt durch eine Gasturbine,
    FIG 2
    eine Prinzipskizze einer Abstützung des Zugankers, und
    FIG 3
    einen Längsschnitt durch die Abstützung des Zugankers im Bereich der Nuten.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die FIG 1 zeigt eine Turbine 100, hier eine Gasturbine, in einem Längsteilschnitt. Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 (Axialrichtung) drehgelagerten Rotor 103 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.Die Ringbrennkammer 106 kommuniziert mit einem ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108. Jede Turbinenstufe 112 ist aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.Die Leitschaufeln 130 sind dabei am Stator 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. Die Laufschaufeln 120 bilden somit Bestandteile des Rotors oder Läufers 103. An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt).Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
  • Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 106 auskleidenden Hitzeschildsteinen am meisten thermisch belastet. Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, werden diese mittels eines Kühlmittels gekühlt. Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M = Fe, Co, Ni, Seltene Erden) und Wärme (Wärmedämmschicht, beispielsweise ZrO2, Y2O4-ZrO2) aufweisen.
  • Jede Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Dichtring 140 des Stators 143 festgelegt. Jeder Dichtring 140 umschließt dabei die Welle des Rotors 103.Auf dem Rotor 103 sind die Turbinenscheiben 130, sowie weitere, nicht näher beschriebene Bauteile wie Hohlwellen über einen Zuganker 144 verbunden. Zur Vermeidung von Schwingungen des Zugankers 144 ist dieser an den Rotorbauteilen abgestützt, wie dies in der Prinzipskizze der FIG 2 dargestellt ist.
  • Die FIG 2 zeigt einen Längsschnitt (bezogen auf die Achse 102) durch den Zuganker 144 an dessen radialer Außenkante. In den Zuganker 144 ist ein Gewinde 146 eingebracht, welches radial aus dem Zuganker 144 herausragt. Auf das Gewinde 146 ist eine Mutter 148 als Halteelement geschraubt. Analoge Kombinationen von Gewinde 146 und Mutter 148 sind entlang des Umfangs des Zugankers 144 in regelmäßigen Abständen angeordnet.
  • Die Mutter 148 weist eine Nut 150 auf, die in axialer Richtung geöffnet ist, und zwar der Turbinenscheibe 130 zugewandt. Der Nut 150 gegenüberliegend in der Turbinenscheibe 130 ist eine weitere Nut 152 eingebracht, die um den gesamten Umfang umläuft. Ein ringförmiges Kopplungselement ist in der Art einer Nut-Feder-Verbindung in den beiden Nuten 150, 152 angeordnet und fixiert so den Zuganker 144 in radialer Richtung. In axialer Richtung ist die Turbinenscheibe 130 über die Spannung des Zugankers 144 fixiert, die Mutter 148 über das Gewinde 146.Entsprechende Abstützungen können in verschiedenen axialen Bereichen des Zugankers 144 an jedem Rotorbauteil vorgesehen sein. Die Mutter 148 weist eine zentrale, in axialer Richtung durchtretende Öffnung 156 auf. Durch diese Öffnung 156 kann ebenso wie zwischen den einzelnen Muttern 148 Kühlluft durchtreten, wodurch eine interne Kühlluftleitung zur Kühlung des Zugankers 144 möglich ist.
  • FIG 3 zeigt einen Längsschnitt des Bereichs um das Kopplungselement 154 im Detail. Die Mutter 148 weist hier noch einen Vorsprung 158 auf, der an der Turbinenscheibe 130 anliegt und eine Stabilisierung in axialer Richtung realisiert.
  • Bei der Montage werden Mutter 148 und Kopplungselement 154 erwärmt. Beim Abkühlen schrumpfen Mutter 148 und Kopplungselement 154 daher, so dass eine Bewegung des Kopplungselements 154 und der Nut 150 in Richtung auf die Achse 102 hin erfolgt. Dadurch liegt das Kopplungselement 154 auf der radialen Innenseite der Nut 152 der Turbinenscheibe 130 an und auf der radialen Außenseite der Nut 150 der Mutter 148. Hierdurch ergibt sich eine Vorspannung, die der im Betrieb entstehenden Fliehkraft entgegen wirkt.

Claims (10)

  1. Rotor (103) für eine Turbine (100), umfassend eine Anzahl von in axialer Richtung aufgereihten, über einen Zuganker (144) verbundenen Rotorbauteilen (130), wobei an einem der Rotorbauteile (130) eine in Umfangsrichtung verlaufende, in axialer Richtung geöffnete Nut (152) angeordnet ist, wobei in der Nut (152) ein um den Zuganker (144) umlaufendes Kopplungselement (154) zur schwingungsvermeidenden radialen Abstützung des Zugankers (144) angeordnet ist, und wobei das Kopplungselement (154) an einem mit dem Zuganker (144) verbundenen Halteelement (150) angeordnet ist.
  2. Rotor (103) nach Anspruch 1,
    bei dem das Kopplungselement (154) ringförmig ausgestaltet ist.
  3. Rotor (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem die Nut (152) um den Zuganker (144) vollständig umlaufend ausgestaltet ist.
  4. Rotor (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem an dem jeweiligen Halteelement (148) eine in Umfangsrichtung verlaufende, in axialer Richtung zur ersten Nut (152) hin geöffnete zweite Nut (150) angeordnet ist, in die das Kopplungselement (154) eingreift.
  5. Rotor (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem eine Mehrzahl von Halteelementen (148) entlang des Umfangs des Zugankers (144) angeordnet ist.
  6. Rotor (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem das jeweilige Halteelement (148) eine mit dem Zuganker (144) verschraubte Mutter (148) ist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (103) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem Kopplungs- und/oder Halteelement (148, 154) in einem vorgewärmten Zustand montiert werden.
  8. Turbine (100) mit einem Rotor (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder einem Rotor, hergestellt nach Anspruch 7.
  9. Turbine (100) nach Anspruch 8, die als Gasturbine (100) ausgelegt ist.
  10. Kraftwerksanlage mit einer Turbine (100) nach Anspruch 8 oder 9.
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