SE514159C2 - Gasturbininrättning innefattande ett balanseringsorgan - Google Patents

Description

25 30 35 514 159 med och skjuter ut från turbinrotorn. För att generera en axiell kraft hos balanseringskolven leds en del av den kompressorluft som för kylningsändamål avtappas från kompressorn till balan- seringskolven och tillåts utöva ett tryck på den sida av denna som är vänd från turbinrotorn. Därigenom är det t o m möjligt att avvara ett axiallager i denna ände av enheten kompressorro- tor/turbinrotor.

Den kompressorluft som används för aktiveringen av balanse- ringskolven tillåts i så liten omfattning som möjligt strömma ut i turbinens huvudflödeskanal efter att ha tjänat sitt syfte. Något ytterliggande utnyttjande av kompressorluften sker inte.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en gasturbininrättning som är så anordnad att det tryckfluidum som används för aktivering av ett balanseringsorgan utnyttjas på så- dant sätt att en reducering av den totala mängd kompressorluft som avtappas för bland annat kylningsändamål i gasturbininrätt- ningen' blir möjlig eller att en större temperaturpåverkan på i tur- binen ingående komponenter blir möjlig medelst en given mängd avtappad kompressorluft. Med temperaturpåverkan avses här främst kylning, men även uppvärmning av vissa komponenter under vissa driftsskeden kan vara önskvärd och förekomma.

Detta syfte uppnås medelst en gasturbininrättning av det inled- ningsvis definierade slaget, vilken är kännetecknad av att den innefattar åtminstone en kanal som är inrättad att leda åtmin- stone en del av det till nämnda aktivering använda tryckfluidet till åtminstone en del av turbinen för temperaturpåverkan på denna del. Med temperaturpåverkan avses företrädesvis kylning, men det är naturligtvis även möjligt att använda tryckfluidet för uppvärmning av nämnda del av turbinen om detta befinns vara fördelaktigt. 10 15 20 25 30 35 5.14 .159 V f 3 Enligt ett föredraget utförande är nämnda del av turbinen ett rotorparti. Därigenom uppnås möjligheten att medelst tryckflui- det åstadkomma kylning av rotorpartiet, vilket är önskvärt.

Enligt ett föredraget utförande är rotorpartiet en rotorskiva. Van- ligtvis önskas eller fordras en kylning av turbinens rotorskivor.

Speciella konstruktionslösningar fordras emellertid för att leda in kylluft till samtliga dessa. Utnyttjandet av balanseringsorganets tryckfluidum, som företrädesvis innefattar avtappad kom- pressorluft, för temperaturpåverkan på en eller flera av turbi- nens rotorskivor medger tekniskt enkla lösningar för ledningen av tryckfluidet till rotorskivorna, i synnerhet som balanseringsor- ganet lämpligtvis är anordnat i anslutning till rotorskivorna.

Enligt ytterligare ett föredraget utförande är balanseringsorganet fästat mot en ände av turbinrotorn och leder nämnda kanal till ett utrymme bildat mellan rotorns ände och balanseringsorganet.

Därigenom kan en lämplig kylning av den sista i en rad av rotorskivor åstadkommas.

Enligt ytterligare ett föredraget urförande innefattar gasturbinin- rättningen åtminstone en läckagepassage, inrättad att tillåta läckage av det tryckfluidum som använts för nämnda tempera- turpåverkan in i en huvudflödeskanal i turbinen. Därigenom kan ett kontinuerligt flöde av tryckfluidet in i och igenom det tidigare nämnda utrymmet uppnås. Dessutom erhålls en fördelaktig kyl- ning av den yta hos balanseringsorganet som tillsammans med nämnda rotorskiva definierar nämnda utrymme mellan dessa.

Enligt ytterligare ett föredraget utförande innefattar balanse- ringsorganet en axel, vilken är koaxiell med turbinrotorn och fä- stad mot turbinrotorn vid dennas nedströms ände. På känt sätt kan axeln innefatta ett skivformat stycke, via vilket den är fästad mot turbinrotorn och vilket kan definiera en vägg mot vilken tryckfluidet utövar sitt tryck i riktning mot turbinrotorn. 10 15 20 25 30 35 514 159 « 4 Enligt ytterligare ett föredraget utförande sträcker sig den tidi- gare nämnda kanalen igenom axeln från dennas ytteromfång och axiellt inuti axeln till nämnda utrymme. Företrädesvis inne- fattar kanalen åtminstone ett radiellt hål som sträcker sig från axelns ytteromfång till området av dess centrum och åtminstone ett axiellt hål som är förbundet med nämnda radiella hål och ut- mynnar i nämnda utrymme. Tryckfluidet kan således enkelt le- das från axelns utsida och in till det slutna utrymme i vilket det kan fungera som ett kylmedium.

Enligt ytterligare ett föredraget utförande innefattar balanse- ringsorganet en tryckkammare, vilken innefattar en öppning för inledning av tryckfluidet däri. Den nämnda kanalen står företrä- _ desvis i förbindelse med tryckkammaren. På så vis kan ett till- förlitligt flöde av tryckfluidum/kylmedium till turbinrotorns mest nedströms belägna rotorskiva uppnås.

Ytterligare fördelar med och särdrag hos gasturbininrättningen enligt uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga patentkrav samt av den följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Ett utförande av den uppfinningsenliga gasturbininrättningen skall härefter beskrivas i exemplifierande men inte begränsande syfte med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig 1 är en tvärsnittsvy från sidan, visande en gasturbinin- rättning enligt uppfinningen, Fig 2 är en tvärsnittsvy från sidan av en del av gasturbinin- rättningen enligt Fig 1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV ETT UTFÖRANDE Den uppfinningsenliga gasturbininrättningen 1, vilken framgår av Fig 1, innefattar en kompressor 2 och en turbin 3. Dessutom in- 10 15 20 25 30 35 514» 15.9 5 nefattar den en brännkammare 4, här av annulär typ. Vid bränn- kammaren 4 är ett flertal brännarorgan 5 anordnade. Dessa är inrättade att åstadkomma förbränning i brännkammaren 4 för generering av en het gas i denna. Brännkammaren 4 är i sin ena ände försedd med en utloppsöppning via vilken den genererade gasen kan strömma in i och driva turbinen 3. Kompressorn 2 är primärt avsedd att leverera ett kompressormedium, i detta fall komprimerad luft, till brännarorganen 5, vilka utnyttjar kompres- sormediet/luften för sin förbränningsfunktion.

Kompressorn 2, brännkammaren 4 och turbinen 3 är koaxiellt anordnade och förbundna med varandra i nämnda ordning.

Kompressorn 2 innefattar en stator 6 och en rotor 7. Statorn 6 innefattar ett flertal ledskenekransar 8, vilka på känt sätt inne- fattar ett flertal ledskenor.

Rotorn 7 är bildad av ett flertal skivor 9, vilka företrädesvis är sammansvetsade medelst elektronstrålesvetsning. Radiellt ut- vändigt om rotorskivorna 9 är rotorskovlar 10 anordnade på re- spektive rotorskiva 9.

Turbinen 3 innefattar en stator 11 och en rotor 12. Rotorn 12 in- nefattar ett flertal, i detta fall tre stycken, rotorskivor 13, på vilka kransar av rotorskovlar 14 är anordnade på i sig känt sätt.

Kompressorrotorn 7 är förbunden med turbinrotorn 12 via ett förbindelseorgan 15 som sträcker sig igenom den annulära brännkammarens 4 centrum. Förbindelseorganet 15 är här vä- sentligen rörformat. Kompressorrotorn 7 och turbinrotorn 12 är upphängda i lagerorgan 16, 17 som är anordnade vid rotorernas motsatt ändar. ' Såsom framgår av Fig 2 innefattar gasturbininrättningen ett ba- lanseringsorgan 18, vilket innefattar ett med turbinrotorns 12 ena ände förbundet, skivformat stycke 19 och ett därmed för- 10 15 20 25 30 35 514159 bundet axelparti 20. Axelpartiet 20 sträcker sig i riktning från turbinrotorn 12 och bärs av lagerorganet 17. Balanseringsorga- net 18 är medelst axiella bultar 30 fastskruvat vid och tillsam- mans med turbinrotorns 12 rotorskivor 13.

Balanseringsorganet 18 innefattar en tryckkammare 21 inrättad vid den sida av det skivformade stycket 19 som vetter från tur- binrotorn 12. En eller flera öppningar 22 är inrättade för att tillåta ett inflöde av ett tryckfluidum in i tryckkammaren 21.

Tryckfluidet är företrädesvis kompressorluft som avtappats från kompressorn och som håller högt tryck och relativt hög tempe- ratur. l ett område kring axelpartiets 20 ytteromfång är väsentligen ra- diellt riktade hål 23 borrade in mot axelpartiets 20 centrum. I axelpartiets 20 centrum löper dessutom ett väsentligen axiellt hål 24, vilket i området av sin ena ände står i förbindelse med de radiella hålen 23 och i sin andra ände utmynnar i ett utrymme 25 som är definierat av den sista rotorskivan hos turbinrotorn 12 och det skivformade stycket 19. Utrymmet 25 definierar ett ihå- ligt utrymme. De radiella hålen 23 står i förbindelse med tryck- kammaren 21 och bildar tillsammans med det axiella hålet 24 en kanal 26, inrättad att leda tryckfluidum/kompressorluft från tryckkammaren 21 till utrymmet 25.

Ett flertal läckagepassager 27 är inrättade utmed utrymmets 25 radiella ytteromfång för att möjliggöra vidare transport av tryck- fluidet från utrymmet 25 till en huvudflödeskanal hos turbinen 3.

Tätningsorgan 28 är dessutom anordnade utmed det skivfor- made styckets 19 ytteromfång för att i så hög grad som möjligt förhindra att tryckfluidet läcker ut mellan stycket 19 och det väggparti 29 som tillsammans med detta definierar tryckkamma- ren 21. 10 514 159 7 Det är självklart att ett flertal modifieringar och varianter av gasturbininrättningen enligt uppfinningen kommer att vara up- penbara för en fackman inom området utan att denne därför frångår uppfinningens ram, sådan den är definierad i de bifo- gade kraven.

Exempelvis vore det möjligt att anordna axiella hål i en eller flera av turbinens 3 rotorskivor 13 för att via dessa leda den kylande kompressorluften vidare från utrymmet vid den sista rotorskivan till övriga rotorskivor för kylning av dessa.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 514 159 Patentkrav

1. Gasturbininrättning, innefattande - en kompressor (2), med en rotor (7), _ - en turbin (3), med en rotor (12) och förbunden med kom- pressorn (2), och - ett med turbinrotorn (12) förbundet balanseringsorgan (18), inrättat att motverka axiella krafter genererade av kompressorr- rotorn (7) och turbinrotorn (12), - varvid balanseringsorganet (18) är inrättat att aktiveras me- delst ett tryckfluidum, kännetecknad av att den innefattar ät- minstone en kanal (26) som är inrättad att leda åtminstone en del av det till nämnda aktivering använda tryckfluidet till åtmin- stone en del av turbinen (3) för temperaturpåverkan på denna, varvid nämnda del av turbinen (3) är ett rotorparti (13), varvid balanseringsorganet (18) är fästat mot den ände av turbinrotorn (12) som är belägen nedströms och varvid nämnda kanal (26) leder till ett utrymme (25) som är bildat mellan rotorns (12) nämnda ände och balanseringsorganet (18).

2. Gasturbininrättning enligt krav 1, kännetecknad av att ro- torpartiet är en rotorskiva (13).

3. Gasturbininrättning enligt något av kraven 1-2, känneteck- nad av att den innefattar åtminstone en läckagepassage (27), inrättad att tillåta läckage av det tryckfluidum som används för nämnda temperaturpåverkan in i en huvudflödeskanal (31) i tur- binen (3).

4. Gasturbininrättning enligt något av kraven 1-3, nad av att balanseringsorganet (18) innefattar ett axelparti (20) vilket är koaxiellt med turbinrotorn (12).

5. Gasturbininrättning enligt krav 4, kännetecknad av att nämnda kanal (26) sträcker sig igenom axelpartiet från dettas 10 15 20 514 159 9 ytteromfång och axiellt inuti axelpartiet (20) till nämnda utrymme (25).

6. Gasturbininrättning enligt krav 4, kännetecknad av att nämnda kanal (26) innefattar åtminstone ett radiellt hål (23) som sträcker sig från axelpartiets (20) ytteromfång till området av dess centrum, och åtminstone ett axiellt hål (24) som är för- bundet med nämnda radiella hål (23) och utmynnar i nämnda utrymme (25).

7. Gasturbininrättning enligt krav 4, kännetecknad av att nämnda kanal (26) innefattar ett flertal väsentligen radiella hål (23), vilka sträcker sig fràn axelpartiets (20) ytteromfång mot dess centrum, och åtminstone ett axiellt hål (24), som är förbun- det med nämnda radiella hål (23) och vid en ände utmynnar i nämnda utrymme (25).

8. Gasturbininrättning enligt något av kraven 1-7, känneteck- nad av att balanseringsorganet (18) innefattar en tryckkammare (21), vilken innefattar en öppning (22) för inledning av tryckflui- det däri.

9. Gasturbininrättning enligt något av kraven 1-8, känneteck- nad av att nämnda temperaturpåverkan är kylning.