FR2976019A1

FR2976019A1 - TURBINE DISPENSER

Info

Publication number: FR2976019A1
Application number: FR1254744A
Authority: FR
Inventors: Jr Fred Thomas Wiilett
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2012-12-07
Also published as: DE102012104620A1; US20120308360A1; RU2012122108A

Abstract

Systèmes de régulation thermique de parties d'une turbine (500). Un ensemble de distributeur de turbine (17) comprend une couronne de diaphragme extérieure (505), une aube fixe (503), reliée physiquement à la couronne de diaphragme extérieure (505), et une couronne de diaphragme intérieure (507), reliée physiquement à l'aube fixe (503). La couronne de diaphragme intérieure (507) comprend une première dent axiale (508) configurée pour interagir et former sensiblement un joint d'étanchéité (207) avec une deuxième dent axiale (509) disposée sur un socle d'aube mobile (502).Thermal control systems for parts of a turbine (500). A turbine nozzle assembly (17) includes an outer diaphragm ring (505), a fixed blade (503), physically connected to the outer diaphragm ring (505), and an inner diaphragm ring (507), physically connected at fixed dawn (503). The inner diaphragm ring (507) includes a first axial tooth (508) configured to interact and substantially form a seal (207) with a second axial tooth (509) disposed on a movable blade pedestal (502).

Description

Distributeur de turbine La présente invention a pour objet des turbines et plus particulièrement des joints à recouvrement pour un circuit de refroidissement de rotor tambour de turbine. Certains systèmes de centrales électriques, par exemple certains systèmes de centrales nucléaires à cycle simple et à cycle combiné, utilisent des turbines pour leur conception et leur fonctionnement. Certaines de ces turbines sont entraînées par un flux de vapeur à haute température qui est dirigé sur les aubes/pales de la turbine. Cette vapeur à haute température peut avoir des effets négatifs sur l'état et la durée de vie de certains composants de la turbine, tels que le rotor tambour. L'exposition répétée du rotor à la vapeur à haute température peut entraîner un fonctionnement inefficace, de la corrosion, des détériorations du système et l'obligation de réparer et/ou remplacer le rotor. Certains systèmes tentent d'adapter le rotor tambour pour qu'il supporte le contact avec la vapeur à haute température, afin d'éviter la réduction de la durée de vie du rotor tambour. Dans ces systèmes, le processus de conception et de construction du rotor tambour englobe des matériaux spécifiques, résistant aux températures élevées, qui doivent permettre au rotor de fonctionner au contact de la vapeur à haute température, sans subir de détériorations significatives. Toutefois, ces matériaux spécifiques, résistant aux températures élevées, peuvent être coûteux et contribuer à un coût global accru du système. D'autre part, l'utilisation de ces matériaux peut rendre le processus de conception et de construction plus compliqué. The present invention relates to turbines and more particularly to lap joints for a turbine drum rotor cooling circuit. Some power plant systems, for example some single cycle and combined cycle nuclear power plants, use turbines for their design and operation. Some of these turbines are driven by a high temperature steam flow that is directed at the blades / blades of the turbine. This high temperature steam can have negative effects on the condition and life of some turbine components, such as the drum rotor. Repeated exposure of the rotor to high temperature steam can result in inefficient operation, corrosion, system damage, and the need to repair and / or replace the rotor. Some systems attempt to adapt the drum rotor to withstand contact with high temperature steam to avoid reducing the life of the drum rotor. In these systems, the design and construction process of the drum rotor includes specific, high temperature resistant materials which must allow the rotor to operate in contact with the high temperature vapor without significant deterioration. However, these specific, high temperature resistant materials can be expensive and contribute to an overall increased cost of the system. On the other hand, the use of these materials can make the design and construction process more complicated.

La présente invention décrit des dispositifs de protection et de refroidissement de composants de turbine. Selon un mode de réalisation, l'invention a pour objet un distributeur de turbine comprenant une couronne de diaphragme extérieure; une aube fixe reliée physiquement à la couronne de diaphragme extérieure; et une couronne de diaphragme intérieure reliée physiquement à l'aube fixe, la couronne de diaphragme intérieure comportant une première dent axiale configurée pour interagir et former sensiblement un joint d'étanchéité avec une deuxième dent axiale disposée sur un socle d'aube mobile. Le distributeur de turbine peut comprendre une couronne de diaphragme extérieure; une aube fixe reliée physiquement à la couronne de diaphragme extérieure; et une couronne de diaphragme intérieure reliée physiquement à l'aube fixe, la couronne de diaphragme intérieure comportant une première dent axiale configurée pour interagir et former sensiblement un joint d'étanchéité avec une deuxième dent axiale disposée sur un socle d'aube mobile. L'aube mobile peut comprendre une pale et un socle d'aube mobile couplé à la pale, le socle comprenant une première dent axiale configurée pour s'étendre en direction d'une aube fixe, en formant sensiblement un joint d'étanchéité avec l'aube fixe. La turbine peut comprendre un stator; un passage de fluide de travail, entouré essentiellement par le stator; un rotor tambour configuré radialement à l'intérieur par rapport au passage de fluide de travail; un circuit de refroidissement relié en vue d'une communication de fluide au rotor tambour; et un joint à recouvrement disposé entre une aube fixe, couplée au stator, et une aube mobile couplée au rotor tambour, le joint à recouvrement séparant sensiblement, du point de vue de l'écoulement d'un fluide, le passage de fluide de travail et le circuit de refroidissement, le joint à recouvrement comprenant : une première dent axiale disposée sur l'aube fixe; et une deuxième dent axiale disposée sur l'aube mobile, la deuxième dent axiale étant configurée pour interagir et former sensiblement un joint d'étanchéité avec la première dent axiale D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un système de turbine selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe d'un système de turbine selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe de parties d'un système de turbine selon l'invention, - la figure 4 est une vue en perspective tridimensionnelle d'une aube mobile selon l'invention, - la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe de parties d'un système de turbine conforme à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une vue schématique partielle en coupe d'une aube fixe et d'une aube mobile selon l'invention, - la figure 7 est une vue schématique partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe et d'une aube mobile selon l'invention, - la figure 8 est une vue schématique partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe et d'une aube mobile selon l'invention, - la figure 9 est une vue schématique partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe et d'une aube mobile selon l'invention, - la figure 10 représente un schéma fonctionnel illustrant des parties d'un système de centrale électrique à cycle combiné selon l'invention, et - la figure 11 représente un schéma fonctionnel illustrant des parties d'un système de centrale à cycle combiné à arbre unique, selon l'invention. The present invention describes devices for protecting and cooling turbine components. According to one embodiment, the subject of the invention is a turbine distributor comprising an outer diaphragm ring; a fixed blade physically connected to the outer diaphragm ring; and an inner diaphragm ring physically connected to the fixed vane, the inner diaphragm ring having a first axial tooth configured to interact and substantially form a seal with a second axial tooth disposed on a moving vane base. The turbine dispenser may include an outer diaphragm ring; a fixed blade physically connected to the outer diaphragm ring; and an inner diaphragm ring physically connected to the fixed vane, the inner diaphragm ring having a first axial tooth configured to interact and substantially form a seal with a second axial tooth disposed on a moving vane base. The vane may comprise a blade and a movable blade pedestal coupled to the blade, the pedestal comprising a first axial tooth configured to extend toward a fixed blade, substantially forming a seal with the blade. dawn fixed. The turbine may comprise a stator; a working fluid passage, essentially surrounded by the stator; a drum rotor configured radially inwardly of the working fluid passage; a cooling circuit connected for fluid communication with the drum rotor; and a lap joint disposed between a stationary blade coupled to the stator and a moving blade coupled to the drum rotor, the lap joint substantially separating the flow of fluid from a fluid flow point of view and the cooling circuit, the lap joint comprising: a first axial tooth disposed on the fixed blade; and a second axial tooth disposed on the moving blade, the second axial tooth being configured to interact and substantially forming a seal with the first axial tooth. Other objects, features and advantages will be apparent from reading the following description given only as a non-limiting example and made with reference with reference to the appended figures in which: - Figure 1 is a partial schematic sectional view of a turbine system according to the invention - Figure 2 is a schematic view partial sectional view of a turbine system according to the invention, - Figure 3 is a partial schematic sectional view of parts of a turbine system according to the invention, - Figure 4 is a three-dimensional perspective view of a moving blade according to the invention, - Figure 5 is a partial schematic sectional view of parts of a turbine system according to one embodiment of the invention, - Figure 6 e st a partial schematic view in section of a fixed blade and a moving blade according to the invention, - Figure 7 is a partial schematic sectional view of an embodiment of a fixed blade and a dawn mobile device according to the invention, - Figure 8 is a partial schematic sectional view of an embodiment of a fixed blade and a moving blade according to the invention - Figure 9 is a partial schematic sectional view of an embodiment of a fixed blade and a blade according to the invention, - Figure 10 shows a block diagram illustrating parts of a combined cycle power plant system according to the invention, and Fig. 11 is a block diagram illustrating parts of a single-shaft combined cycle plant system according to the invention.

I1 convient de noter que les dessins de l'exposé ne sont pas nécessairement à l'échelle. Ils sont destinés à illustrer uniquement des aspects typiques de la description et ne doivent par conséquent pas être considérés comme limitatifs de la portée de l'invention. Sur le dessin, des références identiques désignent des éléments identiques entre les figures. Certaines turbines comportent des distributeurs statiques qui dirigent le courant d'un fluide de travail dans les aubes mobiles reliées à un rotor tambour tournant. Les aubes mobiles comprennent des socles d'aubes et des pales (aubes profilées), et l'ensemble de distributeur comprend une pluralité d'aubes fixes, "aubes directrices" ou "aubes profilées", et est parfois désigné par le terme "diaphragme" ou "étage d'ensemble de distributeur". Les diaphragmes de turbines à vapeur comportent deux couronnes, à savoir la couronne de diaphragme extérieure et la couronne de diaphragme intérieure. Ces deux couronnes sont séparées par plusieurs aubes fixes et couplées entre elles par ces aubes. L'ensemble de distributeur est généralement constitué de deux moitiés, à savoir une moitié supérieure et une moitié inférieure, qui comportent chacune une couronne intérieure, une couronne extérieure et plusieurs aubes directrices. Les moitiés supérieure et inférieure sont assemblées autour du rotor. Comme précisé plus haut, des aspects de l'invention prévoient des systèmes et des dispositifs configurés pour protéger du point de vue thermique des parties d'une turbine contre des détériorations dues au contact avec un fluide de travail de la turbine (par exemple de la vapeur à haute température), en utilisant des joints à recouvrement et un circuit de refroidissement. Le circuit de refroidissement fournit un fluide de refroidissement (par exemple de la vapeur à basse température) au rotor tambour. La vapeur à basse température passe dans le rotor tambour, par l'intermédiaire du circuit de refroidissement qui est formé en partie par des passages axiaux traversant les aubes mobiles, et des joints à recouvrement qui sont disposés entre les aubes fixes et les aubes mobiles dans la turbine. Les joints à recouvrement ferment sensiblement l'interstice axial entre les plateformes des aubes mobiles et les pieds des aubes distributrices et limitent les flux radiaux vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Dans le domaine des systèmes de production d'électricité (comprenant par exemple des réacteurs nucléaires, des turbines à vapeur, des turbines à gaz, etc.), les turbines entraînées par de la vapeur à haute température sont fréquemment utilisées en tant que partie du système. La vapeur à haute température est dirigée à travers plusieurs jeux d'aubes mobiles pour entraîner ainsi en rotation un rotor tambour et convertir de l'énergie thermique en énergie mécanique. Généralement, à mesure que la température de la vapeur augmente, il en va de même pour le rendement de l'ensemble du système de production d'électricité. Cependant, la vapeur à haute température peut avoir des effets négatifs sur certains composants de la turbine, tels que le rotor tambour. La température élevée de la vapeur peut provoquer des détériorations du matériau du rotor, ce qui fait augmenter les coûts de maintenance du système et réduit la durée de vie du rotor tambour. Les figures représentent des modes de réalisation d'un circuit de refroidissement comportant des joints à recouvrement, comme montré, où le circuit de refroidissement peut avoir une influence sur le rendement et augmenter la durée de vie prévue du rotor tambour, de la turbine et de l'ensemble du système de production d'électricité, en refroidissant le rotor tambour et en protégeant le rotor tambour contre le contact avec un fluide de travail (par exemple de la vapeur à haute température). Chacun des composants des figures peut être relié par des moyens classiques, par exemple via une conduite traditionnelle ou d'autres moyens connus, comme indiqué dans les figures 1 à 11. Plus particulièrement, la figure 1 montre une vue partielle en coupe d'une turbine 100 conforme à des modes de réalisation de l'invention. La turbine 100 peut comprendre un rotor tambour 10 (représenté partiellement dans la figure 1) et un stator 15 (représenté partiellement dans la figure 1) qui entoure sensiblement le rotor 10. Le rotor tambour 10 peut comporter au moins une rainure en queue d'aronde 40 sensiblement circonférentielle, disposée sur son pourtour extérieur. Une aube mobile 12 peut être fixée dans au moins une rainure en queue d'aronde 40 sensiblement circonférentielle, sur le rotor tambour 10. Le rotor 10 peut comporter plusieurs rainures en queue d'aronde 40 sensiblement circonférentielles et plusieurs aubes mobiles 12 qui sont fixées dans le rotor de la manière connue dans la technique. Le stator 15 peut comprendre au moins une aube fixe 17 montée dans une rainure à aube 19. Comme le montre la figure 1, le stator 15 peut comprendre plusieurs aubes fixes 17 qui définissent des étages de la turbine et peuvent être fixées dans des rainures à aubes fixes 19. Les aubes fixes 17 et les aubes mobiles 12 peuvent s'étendre radialement, respectivement à partir du stator 15 et du rotor tambour 10, de manière à ce que les aubes fixes 17 et les aubes mobiles 12 soient intercalées les unes entre les autres sur la longueur axiale de la turbine 100. Un fluide de travail, tel que de la vapeur, peut être dirigé vers un emplacement aval 14, le long d'un passage de fluide de travail primaire 5, traversant les aubes mobiles 12 et les aubes fixes 17, pour aider la rotation du rotor tambour 10. It should be noted that the drawings in the presentation are not necessarily to scale. They are intended to illustrate only typical aspects of the description and therefore should not be considered as limiting the scope of the invention. In the drawing, identical references designate identical elements between the figures. Some turbines have static distributors that direct the flow of a working fluid into the blades connected to a rotating drum rotor. The blades comprise blade pedestals and blades (profiled vanes), and the manifold assembly includes a plurality of vanes, "guide vanes" or "profiled vanes", and is sometimes referred to as "diaphragm". "or" distributor assembly stage ". The steam turbine diaphragms comprise two rings, namely the outer diaphragm ring and the inner diaphragm ring. These two crowns are separated by several blades fixed and coupled together by these blades. The dispenser assembly is generally comprised of two halves, namely an upper and a lower half, each of which includes an inner ring, an outer ring, and a plurality of guide vanes. The upper and lower halves are assembled around the rotor. As mentioned above, aspects of the invention provide systems and devices configured to thermally protect parts of a turbine against damage due to contact with a working fluid of the turbine (for example high temperature steam), using lap seals and a cooling circuit. The cooling circuit provides a cooling fluid (eg low temperature steam) to the drum rotor. The low temperature steam passes into the drum rotor, through the cooling circuit which is formed in part by axial passages passing through the moving blades, and overlapping seals which are arranged between the vanes and the vanes in the turbine. The lap joints substantially close the axial gap between the blades of the blades and the feet of the distributor vanes and limit the radial flow inwards or outwards. In the field of power generation systems (including, for example, nuclear reactors, steam turbines, gas turbines, etc.), turbines driven by high temperature steam are frequently used as part of system. The high temperature steam is directed through a plurality of sets of blades to thereby rotate a drum rotor and convert heat energy to mechanical energy. Generally, as the temperature of the steam increases, so does the efficiency of the entire power generation system. However, high temperature steam can have negative effects on some turbine components, such as the drum rotor. The high temperature of the steam can cause damage to the rotor material, which increases the maintenance costs of the system and reduces the life of the drum rotor. The figures show embodiments of a cooling circuit having lap joints, as shown, where the cooling circuit can influence efficiency and increase the expected life of the drum rotor, the turbine and the rotor. the entire power generation system, cooling the drum rotor and protecting the drum rotor against contact with a working fluid (eg high temperature steam). Each of the components of the figures may be connected by conventional means, for example via a conventional pipe or other known means, as shown in FIGS. 1 to 11. More particularly, FIG. 1 shows a partial sectional view of a turbine 100 according to embodiments of the invention. The turbine 100 may comprise a drum rotor 10 (shown partially in FIG. 1) and a stator 15 (shown partially in FIG. 1) which substantially surrounds the rotor 10. The drum rotor 10 may comprise at least one tail groove substantially circumferential dovetail 40, disposed on its outer periphery. A moving blade 12 may be fixed in at least one substantially circumferential dovetail groove 40 on the drum rotor 10. The rotor 10 may have a plurality of substantially circumferential dovetail grooves 40 and a plurality of blades 12 which are secured in the rotor in the manner known in the art. The stator 15 may comprise at least one fixed blade 17 mounted in a blade groove 19. As shown in FIG. 1, the stator 15 may comprise several stationary vanes 17 which define stages of the turbine and may be fixed in grooves to The vanes 17 and the blades 12 may extend radially, respectively from the stator 15 and the drum rotor 10, so that the vanes 17 and the blades 12 are interposed between each other. the others over the axial length of the turbine 100. A working fluid, such as steam, can be directed to a downstream location 14, along a primary working fluid passage 5, passing through the blades 12 and the vanes 17, to assist the rotation of the drum rotor 10.

La figure 2 représente une vue de côté schématique partielle en coupe d'une turbine 200 comprenant un joint à recouvrement 207, conformément à des modes de réalisation. Il convient de noter que les éléments désignés dans la figure 2 par les mêmes références que dans la figure 1 peuvent être sensiblement similaires à ceux décrits en référence à la figure 1. D'autre part, dans les modes de réalisation illustrés et décrits en référence aux figures 2 à 11, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques. Par souci de clarté, ces éléments ne sont pas décrits plusieurs fois. Enfin, il convient de noter que les composants des figures 1 à 11 et leurs descriptions respectives peuvent être appliqués à n'importe quel mode de réalisation décrit ici. On se réfère de nouveau à la figure 2, sur laquelle on peut voir que la turbine 200 peut comprendre une boîte d'étanchéité 210. Un fluide de refroidissement peut être introduit dans la turbine 200 par un circuit de refroidissement 7, par l'intermédiaire d'un bec 202 prévu dans la boîte d'étanchéité 210. Le fluide introduit par le circuit de refroidissement 7 peut contenir de la vapeur ou tout autre fluide connu dans la technique. Le bec 202 peut être configuré pour fournir du fluide à un espace annulaire 206, via des passages d'arrivée de fluide de refroidissement 204. Selon un mode de réalisation, la boîte d'étanchéité 210 peut comporter plusieurs becs 202, configurés pour introduire du fluide de refroidissement dans la turbine 200, par l'intermédiaire du circuit de refroidissement 7. Selon un mode de réalisation, la boîte d'étanchéité 210 peut comporter un seul passage d'arrivée de fluide de refroidissement 204. Selon un autre mode de réalisation, les passages d'arrivée de fluide de refroidissement 204 peuvent être configurés sous forme de passages rectilignes, s'étendant dans la direction radiale. Selon un autre mode de réalisation, les passages d'arrivée de fluide de refroidissement 204 peuvent avoir la forme d'un ensemble de passages sinueux. Dans tous les cas, le circuit de refroidissement 7 peut diriger un fluide vers l'espace annulaire 206 par l'intermédiaire du bec 202 et des passages d'arrivée de fluide de refroidissement 204. A partir de l'espace annulaire 206, le circuit de refroidissement 7 dirige le fluide à travers le rotor tambour 10. Dans le rotor 10, le circuit de refroidissement 7 est en outre défini par le joint à recouvrement 207 disposé entre l'aube mobile 12 et l'aube fixe 17. Le joint à recouvrement 207 est configuré pour protéger le rotor tambour 10 contre le contact avec le fluide et/ou le contact thermique avec un passage de fluide de travail 5, et pour séparer, du point de vue de l'écoulement d'un fluide, le passage 5 et le circuit de refroidissement 7. La figure 3 représente une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une turbine 300, comportant un circuit de refroidissement 7 défini en partie par plusieurs joints à recouvrement 207 et un ensemble de passages axiaux 302 (dessinés en tirets), réalisés dans les socles d'aubes mobiles 502. Dans ce mode de réalisation, les passages axiaux 302 peuvent être reliés, du point de vue de l'écoulement d'un fluide, au circuit de refroidissement 7 pour permettre au fluide de passer de l'espace annulaire 206 à travers de multiples étages de la turbine 300, par l'intermédiaire des passages axiaux 302. Les joints à recouvrement 207 sont disposés sur un socle 502 d'une aube mobile 12 et une couronne de diaphragme intérieure 507 du distributeur 17. D'autre part, les joints à recouvrement 207 définissent le circuit de refroidissement 7, protègent le rotor 10 vis-à-vis du passage de fluide de travail 5 et séparent le passage de fluide de travail 5 et le circuit de refroidissement 7. Selon un mode de réalisation, le circuit de refroidissement 7 peut passer dans un ensemble de joints de pied d'aube fixe 304 disposés entre le rotor 10 et les aubes fixes 17. Selon un mode de réalisation, le circuit de refroidissement 7 peut être mis sous pression, de manière à créer une différence de pression positive par rapport au passage de fluide de travail 5. Selon un autre mode de réalisation, le passage de fluide de travail 5 peut être mis sous pression, de manière à créer une différence de pression positive par rapport au circuit de refroidissement 7. D'après un mode de réalisation, un fluide passant dans le circuit de refroidissement 7 peut être à une température basse par rapport à un fluide circulant dans un passage de fluide de travail 5. Selon un mode de réalisation, après avoir traversé un ensemble d'étages dans la turbine 300, via des passages axiaux 302, le circuit de refroidissement 7 peut évacuer le fluide de refroidissement dans le passage de fluide de travail 5. La figure 4 représente une perspective partielle en trois dimensions d'un environnement 400 comprenant un mode de réalisation d'un socle d'aube mobile 502 qui est traversé par un ensemble de passages axiaux 302. Les passages axiaux 302 permettent à un fluide de traverser plusieurs étages d'une turbine. Selon un mode de réalisation, les passages axiaux 302 peuvent être usinés dans le socle d'aube mobile 502. Selon un autre mode de réalisation, les passages axiaux 302 peuvent être façonnés dans le socle d'aube 502. Conformément à un autre mode de réalisation, les passages axiaux 302 peuvent être reliés en vue d'une communication de fluide au circuit de refroidissement 7. Figure 2 is a schematic partial sectional side view of a turbine 200 having a lap joint 207, in accordance with embodiments. It should be noted that the elements designated in Figure 2 by the same references as in Figure 1 may be substantially similar to those described with reference to Figure 1. On the other hand, in the embodiments illustrated and described with reference in Figures 2 to 11, identical references may designate identical elements. For the sake of clarity, these elements are not described more than once. Finally, it should be noted that the components of Figures 1 to 11 and their respective descriptions may be applied to any of the embodiments described herein. Referring again to Figure 2, it can be seen that the turbine 200 may comprise a sealing box 210. A cooling fluid can be introduced into the turbine 200 by a cooling circuit 7, via a nozzle 202 provided in the sealing box 210. The fluid introduced by the cooling circuit 7 may contain steam or any other fluid known in the art. The nozzle 202 may be configured to supply fluid to an annular space 206 via cooling fluid inlet passages 204. According to one embodiment, the seal box 210 may have a plurality of nozzles 202, configured to introduce the cooling fluid in the turbine 200, through the cooling circuit 7. According to one embodiment, the sealing box 210 may comprise a single cooling fluid inlet passage 204. According to another embodiment the cooling fluid inlet passages 204 may be configured as rectilinear passages extending in the radial direction. According to another embodiment, the cooling fluid inlet passages 204 may be in the form of a set of sinuous passages. In all cases, the cooling circuit 7 can direct a fluid towards the annular space 206 via the spout 202 and the cooling fluid inlet passages 204. From the annular space 206, the circuit The cooling circuit 7 directs the fluid through the drum rotor 10. In the rotor 10, the cooling circuit 7 is further defined by the overlap seal 207 disposed between the moving blade 12 and the fixed blade 17. overlap 207 is configured to protect the drum rotor 10 from contact with the fluid and / or thermal contact with a working fluid passage 5, and to separate, from the point of view of the flow of a fluid, the passage 5 and the cooling circuit 7. FIG. 3 represents a partial sectional view of an embodiment of a turbine 300, comprising a cooling circuit 7 defined in part by several overlapping joints 207 and a set of axial passages. 302 (dess dashes), made in the moving blade bases 502. In this embodiment, the axial passages 302 can be connected, from the point of view of the flow of a fluid, to the cooling circuit 7 to allow the fluid passes from the annular space 206 through multiple stages of the turbine 300, through the axial passages 302. The lap joints 207 are arranged on a base 502 of a blade 12 and a diaphragm crown On the other hand, the lap joints 207 define the cooling circuit 7, protect the rotor 10 from the working fluid passage 5 and separate the working fluid passage 5 and the According to one embodiment, the cooling circuit 7 can pass through a set of fixed blade root seals 304 disposed between the rotor 10 and the vanes 17. According to one embodiment, the circuit Cooling 7 may be pressurized, so as to create a positive pressure difference with respect to the working fluid passage 5. According to another embodiment, the working fluid passage 5 may be pressurized, so as to creating a positive pressure difference with respect to the cooling circuit 7. According to one embodiment, a fluid passing through the cooling circuit 7 can be at a low temperature with respect to a fluid flowing in a working fluid passage 5. According to one embodiment, after having passed through a set of stages in the turbine 300, via axial passages 302, the cooling circuit 7 can evacuate the cooling fluid in the working fluid passage 5. FIG. represents a three-dimensional partial perspective of an environment 400 comprising an embodiment of a movable blade plinth 502 which is traversed by a set of axi 302. The axial passages 302 allow a fluid to pass through several stages of a turbine. According to one embodiment, the axial passages 302 can be machined in the moving blade base 502. According to another embodiment, the axial passages 302 can be shaped in the blade base 502. In accordance with another embodiment of realization, the axial passages 302 can be connected for a communication of fluid to the cooling circuit 7.

La figure 5 montre une vue en coupe partielle d'une partie d'un mode de réalisation d'une turbine 500, comprenant des dents axiales 508, disposées sur une couronne de diaphragme intérieure 507 du distributeur 17, et des dents axiales 509 disposées sur un socle 502 d'une aube mobile 12. Dans ce mode de réalisation, les dents axiales 508 s'étendent en direction du socle d'aube mobile 502, de manière à ce que les dents axiales 508 recouvrent les dents axiales 509 et interagissent avec ces dents qui s'étendent en direction de la couronne de diaphragme intérieure 507, en formant ainsi une pluralité de joints à recouvrement 207. Les joints à recouvrement 207 définissent en partie le circuit de refroidissement 7, conjointement avec le passage axial 302 (représenté en tirets) et un passage axial 510 (représenté en tirets). Dans ce mode de réalisation, l'aube mobile 12 comporte un socle 502 et une pale 504. Le distributeur 17 comprend une couronne de diaphragme extérieure 505, une couronne de diaphragme intérieure 507 et une pale de distributeur 503. Dans ce mode de réalisation, les joints à recouvrement 207 séparent sensiblement, du point de vue de l'écoulement d'un fluide, le passage de fluide de travail 5 et le circuit de refroidissement 7 qui se trouve radialement vers l'intérieur par rapport passage de fluide de travail 5 et passe sous les dents axiales 508 et 509 et par les passages axiaux 302 et 510. Selon un mode de réalisation, le circuit de refroidissement 7 peut déboucher dans le passage de fluide de travail 5, via le passage axial 510. Conformément à un mode de réalisation, la pale de distributeur 503 peut avoir une hauteur comprise entre environ 2,54 cm (1 pouc,e) et environ 5,08 cm (2 pouces), et une largeur comprise entre environ 2,54 cm (1 pouce) et environ 5,08 cm (2 pouces). Selon un autre mode de réalisation, la pale de distributeur 503 peut avoir une hauteur comprise entre environ 5,08 cm (2 pouces) et environ 7,62 cm (3 pouces), et une largeur entre environ 5,08 cm (2 pouces) et environ 7,62 cm (3 pouces). Conformément à un mode de réalisation, les pales de distributeur 503 peuvent être espacées les unes des autres sur la circonférence d'une distance comprise entre environ 0,508 cm (0,2 pouce) et environ 1,778 cm (0,7 pouce). FIG. 5 shows a partial sectional view of a portion of an embodiment of a turbine 500, comprising axial teeth 508, disposed on an inner diaphragm ring 507 of the distributor 17, and axial teeth 509 disposed on a base 502 of a moving blade 12. In this embodiment, the axial teeth 508 extend towards the moving blade base 502, so that the axial teeth 508 cover the axial teeth 509 and interact with these teeth extending towards the inner diaphragm ring 507, thereby forming a plurality of lap joints 207. The lap joints 207 partially define the cooling circuit 7, together with the axial passage 302 (shown in FIG. dashes) and an axial passage 510 (shown in dashed lines). In this embodiment, the blade 12 comprises a base 502 and a blade 504. The distributor 17 comprises an outer diaphragm ring 505, an inner diaphragm ring 507 and a distributor blade 503. In this embodiment, the lap joints 207 substantially separate, from a fluid flow point of view, the working fluid passage 5 and the cooling circuit 7 which is radially inward with respect to the working medium passage 5 and passes under the axial teeth 508 and 509 and axial passages 302 and 510. According to one embodiment, the cooling circuit 7 can lead into the working fluid passage 5, via the axial passage 510. In accordance with a In one embodiment, the dispenser blade 503 may have a height of about 2.54 cm (1 inch, e) to about 5.08 cm (2 inches), and a width of about 2.54 cm (1 inch). and about 5.08 cm (2 inches). In another embodiment, the dispenser blade 503 may have a height of about 2 inches to about 3 inches, and a width of about 2 inches. ) and about 7.62 cm (3 inches). In accordance with one embodiment, the dispenser blades 503 may be circumferentially spaced from each other by a distance of between about 0.508 cm (0.2 inches) and about 1.778 cm (0.7 inches).

La figure 6 montre une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe 17 et d'un ensemble d'aubes mobiles 12, comportant une pluralité de dents axiales 508 et 509. Dans ce mode de réalisation, deux dents axiales 508 disposées sur la couronne de diaphragme intérieure 507 peuvent être configurées entre deux dents axiales 509 disposées sur le socle d'aube mobile 502, de manière à interagir et former des joints à recouvrement 207. Selon un mode de réalisation, le joint à recouvrement 207 peut être constitué d'un nombre quelconque de dents axiales 508 et 509. Avec les passages axiaux 302, le joint à recouvrement 207 définit en partie le circuit de refroidissement 7 qui peut passer par les joints de pied d'aube 304. La figure 7 montre une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe 17 et d'un ensemble d'aubes mobiles 12, comportant des dents axiales 508 configurées par rapport aux dents axiales 509 de manière à former des joints à recouvrement 207. Dans ce mode de réalisation, les dents axiales 508 disposées sur la couronne de diaphragme intérieure 507 ont une partie d'extrémité 808 s'étendant radialement vers l'intérieur. Cette partie d'extrémité 808 réduit encore davantage l'espace entre les dents axiales 508 et 509 et forme sensiblement un joint d'étanchéité entre elles. La figure 8 représente une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe 17 et d'un ensemble d'aubes mobiles 12, comportant des dents axiales 508 configurées par rapport aux dents axiales 509 de manière former des joints à recouvrement 207. Dans ce mode de réalisation, les dents axiales 509 disposées sur des socles d'aubes mobiles 502 comportent une partie d'extrémité 809 s'étendant dans la direction radiale. Cette partie d'extrémité 809 réduit encore l'espace entre les dents axiales 508 et 509 et forme sensiblement un joint d'étanchéité entre elles. La figure 9 représente une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation d'une aube fixe 17 et d'un ensemble d'aubes mobiles 12, comportant des dents axiales 508 configurées par rapport aux dents axiales 509 de manière former des joints à recouvrement 207. Dans ce mode de réalisation, les dents axiales 508 comportent une partie d'extrémité 808 s'étendant dans la direction radiale, et les dents axiales 509 comportent une partie d'extrémité 809 s'étendant dans la direction radiale. Ces parties d'extrémité 808 et 809 s'étendant dans la direction radiale réduisent encore l'espace entre les dents axiales 508 et 509 et forment sensiblement un joint d'étanchéité entre elles. FIG. 6 shows a partial sectional view of an embodiment of a fixed blade 17 and a set of blades 12, including a plurality of axial teeth 508 and 509. In this embodiment, two teeth axial members 508 disposed on the inner diaphragm ring 507 can be configured between two axial teeth 509 disposed on the moving blade base 502, so as to interact and form lap joints 207. According to one embodiment, the lap joint 207 may consist of any number of axial teeth 508 and 509. With the axial passages 302, the lap joint 207 partially defines the cooling circuit 7 which can pass through the blade root seals 304. The FIG. 7 shows a partial sectional view of an embodiment of a fixed blade 17 and a set of blades 12, having axial teeth 508 configured with respect to the axial teeth 509 so as to form gaskets. 207. In this embodiment, the axial teeth 508 disposed on the inner diaphragm ring 507 have an end portion 808 extending radially inwardly. This end portion 808 further reduces the gap between the axial teeth 508 and 509 and substantially forms a seal therebetween. FIG. 8 represents a partial sectional view of an embodiment of a fixed blade 17 and a set of blades 12, including axial teeth 508 configured with respect to the axial teeth 509 so as to form In this embodiment, the axial teeth 509 disposed on movable blade bases 502 have an end portion 809 extending in the radial direction. This end portion 809 further reduces the gap between the axial teeth 508 and 509 and substantially forms a seal between them. FIG. 9 represents a partial sectional view of an embodiment of a fixed blade 17 and a set of blades 12, comprising axial teeth 508 configured with respect to the axial teeth 509 so as to form joints with In this embodiment, the axial teeth 508 have a radially extending end portion 808, and the axial teeth 509 have a radially extending end portion 809. These radially extending end portions 808 and 809 further reduce the gap between the axial teeth 508 and 509 and substantially form a seal therebetween.

La figure 10 montre une vue schématique de parties d'une centrale électrique à cycle combiné 900 multi-arbres. Cette centrale 900 peut comporter par exemple une turbine à gaz 902, reliée du point de vue du fonctionnement à un alternateur 908. L'alternateur 908 et la turbine à gaz 902 peuvent être couplés mécaniquement par un arbre 907 qui peut transférer l'énergie entre un arbre d'entraînement (non représenté) de la turbine à gaz 902 et l'alternateur 908. La figure 10 montre également un échangeur de chaleur 904, relié du point de vue du fonctionnement à la turbine à gaz 902 et à une turbine à vapeur 906. L'échangeur de chaleur 904 peut être relié, en vue d'une communication de fluide, à la fois à la turbine à gaz 902 et à une turbine à vapeur 906, par l'intermédiaire de conduites classiques (sans références). La turbine à gaz 902 et/ou la turbine à vapeur 906 peut être reliée en vue d'une communication de fluide au circuit de refroidissement 7 de la figure 3 ou d'autres modes de réalisation décrits ici. L'échangeur de chaleur 904 peut être un générateur de vapeur à récupération de chaleur (GVRC) classique, tels que ceux utilisés dans des systèmes classiques à cycle combiné. Comme cela est connu dans la technique de la production d'électricité, le générateur de vapeur GVRC 904 peut utiliser des gaz d'échappement chauds provenant de la turbine à gaz 902, en combinaison avec une alimentation en eau, pour produire de la vapeur qui est envoyée à la turbine à vapeur 906. La turbine à vapeur 906 peut être couplée à un deuxième système d'alternateur 908 (par un deuxième arbre 907). Il convient de noter que les alternateurs 908 et les arbres 907 peuvent avoir n'importe quelles dimensions et être de n'importe quel type connu dans la technique et peuvent être différents en fonction de leur application ou du système auquel ils sont reliés. Les références identiques pour les alternateurs et les arbres sont utilisées par souci de clarté et ne signifient pas nécessairement que ces alternateurs ou arbres sont effectivement identiques. Selon un mode de réalisation (dessiné en tirets), le circuit de refroidissement 7 peut recevoir un fluide du générateur de vapeur GVRC 904. D'après un autre mode de réalisation, le circuit de refroidissement 7 peut recevoir un fluide d'une turbine à vapeur 906. Un autre mode de réalisation (dessiné en tirets) de la présente invention prévoit que le circuit de refroidissement 7 reçoit un fluide d'une source de fluide 909. La source de fluide 909 peut être un compresseur, une source de gaz sous pression ou une autre source de fluide connue dans la technique. Selon un autre mode de réalisation (dessiné en tirets), le circuit de refroidissement 7 peut recevoir un fluide sous forme d'air comprimé, produit par le fonctionnement d'une turbine à gaz 902. Conformément à un autre mode de réalisation, la turbine à vapeur 906 peut être intégrée au circuit de refroidissement 7, sur le plan de l'écoulement de fluide. D'après un autre mode de réalisation représenté dans la figure 11, une centrale électrique à cycle combiné 990 à arbre unique peut comporter un seul alternateur 908 couplé à la fois à la turbine à gaz 902 et la turbine à vapeur 906, par l'intermédiaire d'un arbre unique 907. La turbine à vapeur 906 et/ou la turbine à gaz 902 peuvent être reliées, du point de vue de l'écoulement de fluide, au circuit de refroidissement 7 de la figure 3 ou des autres modes de réalisation 200, 400, 500, 600, 700, 800 ou 900 décrits ici. Les joints à recouvrement et le circuit de refroidissement divulgués ici ne sont pas limités à une turbine particulière, ni à un système de production d'électricité particulier ou un autre système particulier, et peuvent être utilisés avec d'autres systèmes (par exemple à cycle combiné, à cycle simple, des réacteurs nucléaires, etc.). De plus, les joints à recouvrement et le circuit de refroidissement de la présente invention peuvent être utilisés avec d'autres systèmes qui ne sont pas décrits ici et peuvent bénéficier de la protection thermique du circuit de refroidissement décrit ici. Figure 10 shows a schematic view of parts of a multi-shaft combined cycle power plant 900. This plant 900 may comprise, for example, a gas turbine 902, which is operationally connected to an alternator 908. The alternator 908 and the gas turbine 902 can be mechanically coupled by a shaft 907 which can transfer energy between a drive shaft (not shown) of the gas turbine 902 and the alternator 908. Fig. 10 also shows a heat exchanger 904 operably connected to the gas turbine 902 and a turbine. The heat exchanger 904 can be connected, for fluid communication, to both the gas turbine 902 and a steam turbine 906 via conventional lines (without references). . The gas turbine 902 and / or the steam turbine 906 may be connected for fluid communication to the cooling circuit 7 of Figure 3 or other embodiments described herein. The heat exchanger 904 may be a conventional heat recovery steam generator (GVRC), such as those used in conventional combined cycle systems. As is known in the art of power generation, the GVRC 904 steam generator can utilize hot exhaust gas from the gas turbine 902, in combination with a water supply, to produce steam which is sent to the steam turbine 906. The steam turbine 906 can be coupled to a second alternator system 908 (by a second shaft 907). It should be noted that the alternators 908 and the shafts 907 may be of any size and of any type known in the art and may be different depending on their application or the system to which they are connected. The identical references for generators and shafts are used for the sake of clarity and do not necessarily mean that these alternators or shafts are actually identical. According to one embodiment (drawn in dashed lines), the cooling circuit 7 can receive a fluid from the steam generator GVRC 904. According to another embodiment, the cooling circuit 7 can receive a fluid from a turbine. Another embodiment (dashed) of the present invention provides that the cooling circuit 7 receives fluid from a source of fluid 909. The source of fluid 909 may be a compressor, a source of pressure or other fluid source known in the art. According to another embodiment (drawn in broken lines), the cooling circuit 7 can receive a fluid in the form of compressed air, produced by the operation of a gas turbine 902. According to another embodiment, the turbine Steam 906 can be integrated in the cooling circuit 7 in terms of fluid flow. According to another embodiment shown in FIG. 11, a single shaft combined cycle power plant 990 may comprise a single alternator 908 coupled to both the gas turbine 902 and the steam turbine 906 by the 907. The steam turbine 906 and / or the gas turbine 902 can be connected, from the point of view of the flow of fluid, to the cooling circuit 7 of FIG. 3 or the other modes of operation. embodiment 200, 400, 500, 600, 700, 800 or 900 described herein. The lap joints and cooling circuit disclosed herein are not limited to a particular turbine, a particular power generation system or other particular system, and may be used with other systems (eg, cycle combined, single cycle, nuclear reactors, etc.). In addition, the lap seals and cooling circuit of the present invention may be used with other systems not described herein and may benefit from the thermal protection of the cooling circuit described herein.

Nomenclature des pièces Passage de fluide de travail 7 Circuit de refroidissement 5 10 Rotor tambour 12 Aube mobile 14 Emplacement aval 15 Stator 17 Aube fixe 19 Rainure d'aube fixe 40 Rainure en queue d'aronde 100 Turbine 200 Turbine 202 Bec 204 Passages d'arrivée de fluide de refroidissement 206 Espace annulaire 207 Joint à recouvrement 210 Boîte d'étanchéité 300 Turbine 302 Passages axiaux 304 Joints de pied d'aube fixe 400 Environnement 500 Turbine 502 Socles d'aubes mobiles 503 Pale distributeur 504 Pale 505 Couronne de diaphragme extérieure 507 Couronne de diaphragme intérieure 508 Dents axiales 509 Dents axiales 510 Passage axial, 808 Partie d'extrémité s'étendant dans la direction radiale 809 Partie d'extrémité s'étendant dans la direction radiale 900 Centrale à cycle combiné 902 Turbine à gaz 904 Echangeur de chaleur (GVRC) 906 Turbine à vapeur 907 Arbre 908 Alternateur 909 Source de fluide 990 Centrale à cycle combiné à arbre unique Parts list Working fluid passage 7 Cooling circuit 5 10 Drum rotor 12 Moving blade 14 Downstream position 15 Stator 17 Fixed blade 19 Fixed vane groove 40 Dovetail slot 100 Turbine 200 Turbine 202 Nozzle 204 Passages coolant inlet 206 Annular space 207 Lap joint 210 Sealing box 300 Turbine 302 Axial passages 304 Fixed blade seals 400 Environment 500 Turbine 502 Rotary vane bases 503 Pale distributor 504 Pale 505 External diaphragm crown 507 Inner diaphragm crown 508 Axial teeth 509 Axial teeth 510 Axial port, 808 Radially extending end portion 809 Radially extending end portion 900 Combined cycle plant 902 Gas turbine 904 Intercooler Heat Exchanger (GVRC) 906 Steam Turbine 907 Shaft 908 Alternator 909 Fluid Source 990 Single-Shape Combined Cycle Plant

Claims

REVENDICATIONS1. A turbine dispenser (17), comprising: an outer diaphragm ring (505), a fixed blade (503) physically connected to the outer diaphragm ring (505); and an inner diaphragm ring (507) physically connected to the fixed vane (503), the inner diaphragm ring (507) having a first axial tooth (508) configured to interact and substantially form a seal (207). ) with a second axial tooth (509) disposed on a base (502) of moving blade.

The turbine dispenser (17) according to claim 1, wherein the inner diaphragm ring (507) comprises a first plurality of axial teeth (508, 808) configured to interact and substantially form a seal (207). with a second plurality of axial teeth (509, 809) disposed on the moving blade base (502).

The turbine dispenser (17) according to claim 1, wherein the first axial tooth (508, 808) comprises an end portion (808, 809) extending in the radial direction, said end portion (808, 809) radial) being configured to extend toward the second axial tooth (509, 809).

The turbine dispenser (17) according to claim 1, wherein the second axial tooth (509, 809) comprises an end portion (809) extending in the radial direction, said radial end portion (809). being configured to extend toward the first axial tooth (508).

The turbine dispenser (17) according to claim 4, wherein the first axial tooth (508) comprises an end portion (808) extending in the radial direction, said radial end portion (808 ') being configured to extend toward the second axial tooth (509).

The turbine dispenser (17) according to claim 1, wherein the first axial tooth (508) and the second axial tooth (509) are configured to substantially separate, in fluid flow, two parts a turbine (5,7), thus maintaining a pressure difference between them.

The movable blade (12) according to any one of claims 1 to 6, comprising: a blade (504); and a movable blade pedestal (502) coupled to the blade (504), the movable blade pedestal (502) including a first axial tooth (509) configured to extend toward a fixed blade (17) substantially forming a seal (207) with the stationary blade (17).

The movable blade (12) according to claim 7, wherein the movable blade pedestal (502) comprises a first plurality of axial teeth (509) configured to interact and substantially form a seal (207) with a second a plurality of axial teeth (508) disposed on the fixed blade (17).

The turbine (100, 200, 300, 500, 902, 906) according to any one of claims 1 to 8, comprising: a stator (15); a working fluid passage (5) substantially surrounded by the stator (15); a drum rotor (10) configured radially inward with respect to the working fluid passage (5); a cooling circuit (7) connected for fluid communication with the drum rotor (10); and a lap joint (207) disposed between a stationary blade 9 (17), coupled to the stator (15), and a blade (12) coupled to the drum rotor (10), the lap joint (207) substantially separating, from the point of view of fluid flow, the working fluid passage (5) and the cooling circuit (7), the lap joint (207) comprising: a first axial tooth (508) disposed on the fixed blade (17); and a second axial tooth (509) disposed on the moving blade (12), the second axial tooth (509) being configured to interact and substantially form a seal (207) with the first axial tooth (508).

The turbine (100, 200, 300, 500, 902, 906) according to claim 9, further comprising a seal box (210), having a coolant inlet passage (204), connected to view flow of a fluid to the cooling circuit (7), and a spout (202) disposed in the sealing box (210), the cooling fluid inlet passage (204) being configured to provide a fluid from the nozzle (202) and convey the fluid to the cooling circuit (7).