NO742784L

NO742784L -

Info

Publication number: NO742784L
Application number: NO742784A
Authority: NO
Inventors: L A Wojcik
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1973-08-02
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1975-03-03
Also published as: GB1472570A; JPS5070709A; IT1017694B; NL7410063A; FR2239590A1; CA1005344A

Description

Anordning ved gassturbinrotor Device at gas turbine rotor

I en gassturbinrotor i hvilken der er montert væskekjolte, svalebaleforsynte skovler må disse fastholdes i den korrekte aksiale posisjon under drift, og dessuten må den nodvendige kjolevæske for-deles til hver skovl. Den foreliggende oppfinnelse omfatter en konstruksjon for samtidig å tilfredsstille begge disse behov. In a gas turbine rotor in which liquid-sheathed, swallow-bale-supplied blades are mounted, these must be maintained in the correct axial position during operation, and in addition, the necessary sheath fluid must be distributed to each blade. The present invention comprises a construction to simultaneously satisfy both of these needs.

Der anvendes to kjolevæske-materinger av hvilke en er festet på hver side av turbinrotoren. Korrekt plassering'av de svalehaleforsynte skovler på rotorkransen sikres ved tilstedeværel-sen av disse ringer som krympepasses på rotoren og dessuten er festet til denne med en inngrepsvinkelpasning. Riktig fordeling av kjolevæske til hver skovl blir sikret ved i tillegg til forsinstaltningene for montering av ringen å gi denne en utformning som omfatter en ringformet renne i stromningsforbindelse med skovlene gjennom en rekke matehull med samme innbyrdes avstand. Plasseringen av matehullene i forhold til skovlene blir sikret ved hjelp av en styretapp på rotoren. Two cooling fluid feeds are used, one of which is fixed on each side of the turbine rotor. Correct placement of the dovetail-equipped vanes on the rotor rim is ensured by the presence of these rings which are crimp-fit on the rotor and are also attached to this with an engagement angle fit. Correct distribution of dressing liquid to each vane is ensured by, in addition to the pre-settings for mounting the ring, giving this a design that includes an annular chute in flow connection with the vanes through a series of feed holes with the same mutual distance. The position of the feed holes in relation to the vanes is ensured by means of a guide pin on the rotor.

Oppfinnelsen blir forklart nærmere i det folgende under henvisning til de skjematiske figurer, av hvilke fig. 1 er et side-riss , delvis i snitt, som viser turbinskovlens utformning (skovlblad, plattform og svalehalerot), og kjolevæske- mateanordningen i register dermed, fig. 2 er et riss delvis i snitt, med holde/materingen og en dekkplate skåret ut for å vise den integrerte utformning av reservoaret i plattformen, de langsgående utmålingsanordninger, platt-formkjdlekanaler og matehull som forer til disse, fig. 3 er et snitt etter linjen 3-3 på fig. 2 med skovlblad- og plattformmantelen delvis fjernet, og fig. 4 viser en alternativ konstruksjon ved hvilken holde/materingen kan utnyttes for å utove en ytterligere funksjon, nemlig tetning av rotorskiverommet. The invention is explained in more detail in the following with reference to the schematic figures, of which fig. 1 is a side view, partly in section, showing the design of the turbine blade (blade, platform and dovetail root), and the cooling liquid feed device in register with it, fig. 2 is a view partially in section, with the holding/feeding ring and a cover plate cut away to show the integrated design of the reservoir in the platform, the longitudinal metering devices, platform boiler channels and feed holes leading thereto, fig. 3 is a section along the line 3-3 in fig. 2 with the blade and platform casing partially removed, and fig. 4 shows an alternative construction in which the holding/feeding can be used to perform a further function, namely sealing of the rotor disc space.

Væskekjolte, med svalehaler forsynte skovler 10 er montert i tilpassede spor 11 i turbinrotorkransen 12. Bevarelse av disse skovler i korrekt aksial posisjon er sikret ved hjelp av ringer 13, en på hver side av kransen 12. Den viste ring 13 er krympe-passet til kransen 12 og er dessuten fiksert i forhold til denne ved hjelp av en inngrepsvinkel a. Omfanget av krympepasningen og stor-relsen av den valgte vinkel a avhenger av de relative utvidelseskoef-fisienter av ringmaterialet og rotormaterialet. Fortrinnsvis vil vinkelen a ha en storrelse i området fra 4 - 10°. Under drift ek-spanderer holde/materingene med rotorkransen. Enhver påvirkning som sbker å forskyve ringene 13 ytterligere i radial retning enn den radiale bevegelse av kransen 12 resulterer i en dreiningsvirkning (i mulig utstrekning) mot sideflatene av kransen omkring punktet 13a (i virkeligheten en sirkel) og dets ikke viste motpart. Som resul-, tat påfores den en positiv aksial kraft for å holde skovlene i den korrekte aksiale posisjon. Liquid-sheathed, dovetailed vanes 10 are mounted in adapted slots 11 in the turbine rotor shroud 12. Preservation of these vanes in the correct axial position is ensured by means of rings 13, one on each side of the shroud 12. The shown ring 13 is shrink-fit to the ring 12 and is also fixed in relation to this by means of an engagement angle a. The extent of the shrink fit and the size of the chosen angle a depends on the relative expansion coefficients of the ring material and the rotor material. Preferably, the angle a will have a magnitude in the range from 4 - 10°. During operation, the holding/feeds with the rotor ring expand. Any influence which tends to displace the rings 13 further in the radial direction than the radial movement of the ring 12 results in a turning action (to the extent possible) against the side surfaces of the ring around the point 13a (actually a circle) and its not shown counterpart. As a result, a positive axial force is applied to keep the vanes in the correct axial position.

Bruken av inngrepsvinkelen i kombinasjon med krympepas-sningen foretrekkes fremfor å feste ringene 13 på rotorkransen ved hjelp av bolter eller nagler da dette vil innfore svekkende hull i ringene. The use of the engagement angle in combination with the crimp fit is preferred to attaching the rings 13 to the rotor rim by means of bolts or rivets, as this will introduce weakening holes in the rings.

Fjernelse og/eller utskiftning av skovler 10 utfores lett uten skade på ringene 13 ved å avkjole den onskede ring 13 og rotoren 12 forskjellig således at den termisk kontraksjon av ringen blir storre enn krympepasningen. Removal and/or replacement of vanes 10 is easily carried out without damage to the rings 13 by cooling the desired ring 13 and the rotor 12 differently so that the thermal contraction of the ring is greater than the shrink fit.

I funksjonen som kjolevæskefordelingsanordning mottar holde/materingen 13 kjolevæske (vanlig vann) som ved lavt trykk sproytes i hovedsakelig radial retning utover fra dysen 14 plassert på hver side av rotorskiven og slår an mot ringen 13 og trer inn i den ringformede renne 16 som utgjor en del av ringens fasong. Kjolevæsken fordeler seg selv som en tynn film i rennene 16 og forlater disse gjennom et flertall matehull 17 under påvirkning av sentrifu-galkraften. Å<o>pningene til hullene 17 er likelig fordelt langs den indre periferi av hver renne 16 for å skape en jevn fordeling av kjolevæske til og gjennom matehullene . In the function as coolant distribution device, the holding/feeding ring 13 receives coolant (ordinary water) which, at low pressure, is sprayed in a mainly radial direction outwards from the nozzle 14 placed on each side of the rotor disk and hits the ring 13 and enters the annular chute 16 which forms a part of the shape of the ring. The dressing liquid distributes itself as a thin film in the channels 16 and leaves these through a plurality of feed holes 17 under the influence of the centrifugal force. The openings of the holes 17 are equally distributed along the inner periphery of each chute 16 to create an even distribution of dressing liquid to and through the feed holes.

I den viste konstruksjon trer den kjolevæske som passerer gjennom et gitt hull 17 inn i et reservoar 18 beliggende i volumet mellom undersiden av plattformen 19 og den radialt ytre overflate av kransen 12. Det langsgående reservoar 18 er lukket ved de ytre ender av to dekkplater 21. Kjolevæsken samler seg i reservoaret 18 inntil der er tilstrekkelig til å fylle dette. Idet kjolevæsken fortsetter å samle seg uttommes overskuddet over ryggen 22 av en bueformet demning i en langsgående renne 23 hvor det fordeler seg i en tynn film og trer inn i kjdlekanal-matehull 24. Hvert hull 24 In the construction shown, the dressing fluid that passes through a given hole 17 enters a reservoir 18 located in the volume between the underside of the platform 19 and the radially outer surface of the rim 12. The longitudinal reservoir 18 is closed at the outer ends by two cover plates 21 The dressing liquid collects in the reservoir 18 until there is enough to fill it. As the skirting liquid continues to collect, the excess is emptied over the ridge 22 of an arc-shaped dam into a longitudinal chute 23 where it distributes in a thin film and enters the skirting channel feed hole 24. Each hole 24

er på en-til-en basis forbundet med enten plattformkjolekanaler 26 eller direkte i skovlbladkjdlekanaler 27. are connected on a one-to-one basis with either platform skirt ducts 26 or directly in vane blade skirt ducts 27.

Idet kjolevæsken beveger seg gjennom de forskjellige kjolekanaler som utgjor åpenkretslopskjolesystemet for enhver gitt skovl 10 blir en del av væsken, avhengig av stromningsbastigheten omdannet i gass- eller dampformig tilstand (idet den opptar varme fra mantelen 28 og kjernen 29 i skovlen). Hver kjdlekanal 26 er naturligvis i stromningsforbindelse med en kjolekanal 27 og ved de ytre ender av disse passerer dampen eller gassen og all resterende kjolevæske inn i et manifold 31 (og et tilsvarende manifold på suge-siden). Deretter blandes strommen i sugemahifoldet med strommen i manifoldet 31 via den viste åpning 32 og de kombinerte strommer trer ut av dette via en åpning 33. As the jacket fluid moves through the various jacket channels that make up the open-circuit jacket system for any given vane 10, a portion of the liquid, depending on the flow rate, is converted into a gaseous or vapor state (as it absorbs heat from the mantle 28 and core 29 of the vane). Each boiler channel 26 is naturally in flow connection with a boiler channel 27 and at the outer ends of these the steam or gas and all remaining boiler liquid pass into a manifold 31 (and a corresponding manifold on the suction side). The flow in the suction manifold is then mixed with the flow in the manifold 31 via the opening 32 shown and the combined flows emerge from this via an opening 33.

Som vist på fig. 4 kan der anvendes en alternativ konstruksjon av ringen 13 i hvilken denne omfatter ringformede rygger 41 og 42 og tilsvarende seteområder er anordnet på de stasjonære side-vegger som f.eks. ringformede områder 4la og 42a. Rotorhjulrommet kan tettes på denne måte. As shown in fig. 4, an alternative construction of the ring 13 can be used in which it comprises annular ridges 41 and 42 and corresponding seat areas are arranged on the stationary side walls such as e.g. annular areas 4la and 42a. The rotor wheel compartment can be sealed in this way.

Det foretrukkede arrangement for utnyttelsen av oppfinnelsen utnytter to ringer, en på hver side av rotorskiven, som begge forer kjolevæske til fordelingsbanene i det åpne kretslop. Imidler-tid er der visse fordeler ved bare å tilfore kjolevæske fra den ene side av rotorskiven forutsatt at en god fordeling av væsken langs reservoaret kan sikres. Således omfatter oppfinnelsen også et' arrangement i hvilket der anvendes en enkelt holde/matering med en utformning som beskrevet ovenfor. Hvis der benyttes en enkelt slik ring vil der kreves separate forankringselementer for svalehaleskovlene, - rotoren må være korrekt avbalansert for å kompensere for den usym-metriske konstruksjon og en egnet kilde må være anordnet for å mate kjolevæske til rennen i den enkelte ring. The preferred arrangement for the utilization of the invention utilizes two rings, one on each side of the rotor disk, both of which feed coolant to the distribution paths in the open circuit. However, there are certain advantages to only supplying coolant from one side of the rotor disk, provided that a good distribution of the liquid along the reservoir can be ensured. Thus, the invention also includes an arrangement in which a single holding/feeder is used with a design as described above. If a single such ring is used, separate anchoring elements will be required for the dovetail blades, - the rotor must be correctly balanced to compensate for the unsymmetrical construction and a suitable source must be arranged to feed dressing fluid to the chute in the individual ring.

Claims

1. Gas turbine in which a rotor disk is mounted on a shaft, rotatably supported in a housing, and essentially perpendicular to this with turbine blades fixed on the outer rim, and in which devices are placed radially inward of the blades at the rotor disk for introducing cooling fluid in the turbine in a radially outward direction to enter the open-loop distribution path along which the dressing fluid moves through dressing channels in each blade qg exits these via a manifold system, characterized by at least one annular element fixed on the said outer ring, in which element an annular chute is designed which is in flow connection with a plurality of volumes at the underside of the vanes.

2. Turbine according to claim 1, characterized in that each blade has a dovetail root part that fits into a slot with a corresponding contour.

3. Turbine according to claim 2, characterized in that two rings are used, one on each side of the rotor disc, where an annular chute is formed in each ring which is in flow connection with the volume on the underside of the dovetail equipped blades.

4- Turbine according to claim 1, characterized in that feed holes spaced from each other in the circumferential direction connect each annular chute with the volume on the underside of the aforementioned vanes.

5. Turbine according to claim 4?characterized in that the feed holes are placed at the same distance from each other along the circumference of the annular chute.

6. Turbine according to claim 1, characterized in that two rings are used, one on each side of the rotor disc, where at least one of the rings is designed with an annular chute.' 7" Turbine according to claim 1, characterized in that at least one annular ridge is formed along the outer circumference of the ring, which ridge cooperates with an annular part on a stationary neighboring structure in the turbine to seal the rotor disc space..