WO2010049196A1

WO2010049196A1 - Gasturbine mit dichtplatten an der turbinenscheibe

Info

Publication number: WO2010049196A1
Application number: PCT/EP2009/061462
Authority: WO
Inventors: Björn Bilstein; Peter Schröder
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2010-05-06
Also published as: US20110206524A1; RU2515697C2; US8573943B2; EP2182170A1; EP2344723B1; EP2344723A1; JP2012506968A; CN102203389B; JP5108152B2; CN102203389A; RU2011121660A

Abstract

Ein Turbinenrotor (8) mit einer Anzahl von jeweils zu Laufschaufelreihen zusammengefassten, an jeweils einer Turbinenscheibe (38) angeordneten Laufschaufeln (12), wobei die jeweilige Turbinenscheibe (38) an ihren Seitenflächen eine Anzahl von Dichtplatten (30) mit einer radial innen angeordneten zurückversetzten Kante (47) aufweist, soll unter Erhaltung der größtmöglichen betrieblichen Sicherheit und eines größtmöglichen Wirkungsgrades einer damit ausgestatteten Turbine eine vereinfachte Konstruktion und Montage erlauben. Dazu ist zwischen der Kante (47) der jeweiligen Dichtplatte (30) und einer Seitenwand der Turbinenscheibennut (62) ein Verschlussstück (34) vorgesehen, wobei sich die Kante (47) über die gesamte azimutale Länge der Dichtplatte erstreckt und die Verschlussstücke (34) zur Abdichtung in azimutaler Richtung aneinander anliegenden. Über eine sich im Wesentlichen azimutal an der der Turbinenachse zugewandten Seite erstreckende, die jeweilige Kante (47) unterbrechende Ausnehmung (56) sind die Verschlussstücke (34) in die Turbinenscheibennut (62) einsetzbar.

Description

Beschreibung

GASTURBINE MIT DICHTPLATTEN AN DER TURBINENSCHEIBE

Die Erfindung betrifft einen Turbinenrotor mit einer Anzahl von jeweils zu Laufschaufelreihen zusammengefassten, an jeweils einer Turbinenscheibe angeordneten Laufschaufeln, wobei die jeweilige Turbinenscheibe an ihren Seitenflächen eine Anzahl von kreisringabschnittförmigen Dichtplatten aufweist, die in einer sich azimutal erstreckenden

Turbinenscheibennut eingesetzt sind, wobei die jeweilige Dichtplatte an der der Turbinenachse zugewandten Seite eine sich azimutal erstreckende, vom Innenrand der jeweiligen Dichtplatte beabstandete Kante aufweist.

Gasturbinen werden in vielen Bereichen zum Antrieb von Generatoren oder von Arbeitsmaschinen eingesetzt. Dabei wird der Energieinhalt eines Brennstoffs zur Erzeugung einer Rotationsbewegung eines Turbinenrotors genutzt. Der Brennstoff wird dazu in einer Brennkammer verbrannt, wobei von einem Luftverdichter verdichtete Luft zugeführt wird. Das in der Brennkammer durch die Verbrennung des Brennstoffs erzeugte, unter hohem Druck und unter hoher Temperatur stehende Arbeitsmedium wird dabei über eine der Brennkammer nachgeschaltete Turbi- neneinheit geführt, wo es sich arbeitsleistend entspannt.

Zur Erzeugung der Rotationsbewegung des Turbinenrotors ist dabei an dieser eine Anzahl von üblicherweise in Schaufelgruppen oder Schaufelreihen zusammengefassten Laufschaufeln angeordnet. Dabei ist üblicherweise für jede Turbinenstufe eine Turbinenscheibe vorgesehen, an der die Laufschaufeln mittels ihres Schaufelfußes befestigt sind. Zur Strömungsführung des Arbeitsmediums in der Turbineneinheit sind zudem üblicherweise zwischen benachbarten Laufschaufelreihen mit dem Turbinengehäuse verbundene und zu Leitschaufelreihen zusammengefasste Leitschaufeln angeordnet. Die Brennkammer der Gasturbine kann als so genannte Ringbrennkammer ausgeführt sein, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um den Turbinenrotor herum angeordneten Brennern in einen gemeinsamen, von einer hochtemperaturbeständi- gen Umfassungswand umgebenen Brennkammerraum mündet. Dazu ist die Brennkammer in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet. Neben einer einzigen Brennkammer kann auch eine Mehrzahl von Brennkammern vorgesehen sein.

Unmittelbar an die Brennkammer schließt sich in der Regel eine erste Leitschaufelreihe einer Turbineneinheit an, die zusammen mit der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen unmittelbar nachfolgenden Laufschaufelreihe eine erste Turbinenstufe der Turbineneinheit bildet, welcher üblicher- weise weitere Turbinenstufen nachgeschaltet sind.

Bei der Auslegung derartiger Gasturbinen ist zusätzlich zur erreichbaren Leistung üblicherweise ein besonders hoher Wirkungsgrad ein Auslegungsziel. Eine Erhöhung des Wirkungsgra- des lässt sich dabei aus thermodynamischen Gründen grundsätzlich durch eine Erhöhung der Austrittstemperatur erreichen, mit der Arbeitsmedium aus der Brennkammer ab- und in die Turbineneinheit einströmt. Dabei werden Temperaturen von etwa 1200 ⁰C bis 1500 ⁰C für derartige Gasturbinen angestrebt und auch erreicht.

Bei derartig hohen Temperaturen des Arbeitsmediums sind jedoch die diesem ausgesetzten Komponenten und Bauteile hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Um die Turbinenscheibe vor dem Kontakt von heißem Arbeitsmedium zu schützen und um Kühlluft entlang der Seitenflächen der Rotorscheibe zu den Laufschaufeln zu führen, sind üblicherweise an den Turbinenscheiben Dichtplatten vorgesehen, die kreisförmig umlaufend an der Turbinenscheibe an den jeweils zur Turbinenachse normalen Seitenflächen angebracht sind. Dabei ist üblicherweise pro Turbinenschaufel auf jeder Seite der Turbinenscheibe jeweils eine Dichtplatte vorgesehen. Diese überlappen schuppenartig und weisen üblicherweise einen Dichtflügel auf, welcher sich derart bis zur jeweils benachbarten Leitschaufel erstreckt, dass ein Eindringen von heißem Arbeitsmedium in Richtung des Turbinenrotors vermieden wird.

Die Dichtplatten erfüllen jedoch noch weitere Funktionen. Sie bilden einerseits die axiale Fixierung der Turbinenschaufeln durch entsprechende Befestigungselemente, andererseits dichten sie nicht nur die Turbinenscheibe gegen Eindringen von heißem Gas von außen ab, sondern vermeiden auch das Austreten der im Inneren der Turbinenscheibe geführten Kühlluft, die üblicherweise zur Kühlung der Turbinenschaufeln in selbige weitergeleitet wird. Eine Gasturbine in derartiger Ausgestaltung ist beispielsweise aus der EP 1 944 471 Al bekannt.

Die oben genannte Ausgestaltung der Turbinenscheiben mit segmentiert schuppenartig überlappenden Dichtplatten ist jedoch relativ kompliziert. Es ist eine relativ große Anzahl von Dichtplatten erforderlich, was zu einem vergleichsweise hohen Konstruktionsaufwand der Turbinenscheiben und damit der gesamten Gasturbine führt. Weiterhin kann eine eventuell erforderliche Reparatur im Bereich der Turbinenscheiben durch diese Konstruktion vergleichsweise aufwändig sein.

Zudem ist aus der US 2008/0181767 Al eine Sicherung für Dichtbleche von Turbinenscheiben bekannt, bei der die Dichtbleche an ihrem inneren Rand eine Schulter aufweisen, mit der sie an einen seitlich umlaufenden Vorsprung der Turbinenscheibe dichtend anliegen. Zur Sicherung der Dichtbleche in ihrer endgültigen Einbauposition ist jeweils ein Verschlusselement erforderlich, welches in einer Ausnehmung des Dichtblechs angeordnet gleichzeitig mit diesem in die Turbinenscheibennut eingesetzt wird. Anschließend wird das Verschlusselement der Ausnehmung entnommen und entlang der Turbinenscheibennut verschoben, wobei dieses dann das

Dichtblech an die Turbinenscheibe radial und axial blockiert. Zur Sicherung des Verschlussstücks gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung wird dessen Zeiger zwischen zwei am Dichtblech vorgesehene Nocken eingebogen. Insgesamt ist jedoch das gleichzeitige Einsetzen von Dichtblech und Verschlusselement montageunfreundlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Turbinenrotor anzugeben, welcher unter Erhaltung der größtmöglichen betrieblichen Sicherheit und eines größtmöglichen Wirkungsgrades bei Verwendung in einer Turbine eine vereinfachte Konstruktion und Montage erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Turbinenrotor gelöst, bei dem zwischen der Kante der jeweiligen Dichtplatte und einer Seitenwand der Turbinenscheibennut ein Verschlussstück angeordnet ist, und bei dem sich die Kante über die gesamte azimutale Länge der Dichtplatte erstreckt und die Verschlussstücke zur Abdichtung in azimutaler Richtung aneinander anliegenden, wobei die jeweilige Dichtplatte zumindest eine sich im Wesentlichen azimutal an der der Turbinenachse zugewandten Seite erstreckende, die jeweilige Kante unterbrechende Ausnehmung umfasst, die geometrisch derart ausgelegt ist, dass durch diese die Verschlussstücke in die Turbinenscheibennut einsetzbar sind.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine vereinfachte Konstruktion der Gasturbine insbesondere im Bereich der Turbinenscheiben möglich wäre, wenn die bisher übliche Konstruktion mit schuppenartig angeordneten Dicht- platten vereinfacht werden könnte.

In die bisher üblichen schuppenartig angeordneten Dichtplatten wurden Löcher eingebracht, so dass diese mit Sicherungsbolzen und Sicherungsblechen an der Turbinenscheibe fixiert werden konnten. Bei einer geringeren Anzahl verwendeter

Dichtplatten sind die einzelnen Dichtplatten jedoch größer. Daher ist eine großflächigere und mehrfache Befestigung der Dichtplatten an der Turbinenscheibe notwendig, um eine aus- reichende axiale und radiale Fixierung zu gewährleisten. Weiterhin soll die Befestigung auch für eine Abdichtung des verbleibenden Spalts zwischen Turbinenscheibe und Innenrand (d. h. der Turbinenachse zugewandtem Rand) der Dichtplatte sorgen. Dazu weist die jeweilige Dichtplatte an der der Turbinenachse zugewandten Seite eine sich azimutal erstreckende, vom Innenrand der jeweiligen Dichtplatte beabstandete Kante auf, wobei zwischen der Kante und einer sich ebenfalls azimutal erstreckenden Turbinenscheibennut auf der Turbinenscheibe zur Abdichtung eine Mehrzahl von aneinander anliegenden Verschlussstücken - während der Montage azimutal verschiebbar - angeordnet ist.

Auf diese Weise können mehrere Verschlussstücke, beispiels- weise in Balkenform, in den verbleibenden Zwischenraum zwischen Dichtplatte und Turbinenscheibe eingebracht werden. Diese werden in radialer und axialer Richtung durch Kante, Dichtplatte und Seitenwand der Turbinenscheibennut fixiert. In azimutaler Richtung bleiben sie jedoch verschiebbar und können so aneinander anliegend angeordnet werden, um unter Bildung eines Rings aus Verschlussstücken eine vollständige Abdichtung zu erreichen.

Im fertig montierten Zustand sind - wie bereits beschrieben - die Verschlussstücke axial und radial fixiert. Damit eine Montage der Verschlussstücke bei bereits an die Turbinenscheibe angesetzter Dichtplatte dennoch möglich ist, umfasst die jeweilige Dichtplatte zumindest eine sich im Wesentlichen azimutal an der der Turbinenachse zugewandten Seite erstreckende Ausnehmung, welche die Kante unterbricht. Diese Ausnehmung ist geometrisch derart ausgelegt, dass ein Verschlussstück in die Turbinenscheibennut einsetzbar ist, d.h. sie ist gerade so groß, das ein Verschlussstück bei bereits montierter Dichtplatte in die Turbinenscheibennut abgesenkt werden kann. Dort kann dieses Verschlussstück dann azimutal in seine Endposition verschoben werden, wo es axial von der Seitenwand der Turbinenscheibennut und der Dichtplatte und radial von der Kante fixiert ist. Weitere Verschlussstücke können dann über die gleiche Ausnehmung eingesetzt und ebenso verschoben werden, bis alle Verschlussstücke montiert sind.

Die Dichtplatten sind im Wesentlichen kreisabschnittförmig. Dadurch sind die Dichtplatten an die Form der Turbinenscheibe angepasst und es wird somit eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet. Die größeren, kreisabschnittförmigen Dichtplatten bedecken dann nämlich die gleiche Fläche wie die zuvor schuppenartig übereinanderliegenden einzelnen Dichtplatten .

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind pro Seitenfläche zwei Dichtplatten vorgesehen. Die einfachste Ausgestaltung der Dichtplatten ist nämlich bei einer maximalen Reduzierung der Anzahl der Dichtplatten möglich, wobei eine einzelne Dichtplatte beispielsweise in der Form eines Kreisrings aufgrund der bei der Montage erforderlichen Verkantung nicht möglich ist. Daher ist die einfachste mögliche Konstruktion eine Ausgestaltung mit zwei gleichartig gestalteten Dichtplatten. Diese Ausgestaltung ist zudem insbesondere für stationäre Gasturbinen von Vorteil, da deren Zusammenbau von Gehäuse und Rotor radial erfolgt und nicht wie bei Flugzeug- Gasturbinen axial.

Vorteilhafterweise ist in die sich jeweils zugewandten Flächen zweier Dichtplatten ein Schlitz eingebracht, wobei zur Abdichtung des Zwischenraums zwischen den Flächen ein die jeweils gegenüberliegende Schlitze verbindendes Blech einge- setzt ist. Damit ist für eine zuverlässige Abdichtung zwischen den Dichtplatten keine schuppenartige Überlappung mehr notwendig, sondern es sind entsprechende Schlitze oder Nuten mit einem eingebrachten Riffelblech vorgesehen. Dieses verschließt dann bei geeigneter Ausgestaltung den verbleibenden kleinen Zwischenraum zwischen den Dichtplatten.

Vorteilhafterweise weist die jeweilige Dichtplatte einen sich im Wesentlichen azimutal und axial erstreckenden Dichtflügel auf. Durch einen derartigen Dichtflügel, der bei einer entsprechend durch die geringere Anzahl größeren Dichtplatte in azimutaler Richtung durchgängig ausgestaltet sein sollte, wird eine Abdichtung des dem Turbinenrotor zugewandten Teils der Turbinenscheibe gegen eindringendes Heißgas aus dem

Innenraum der Turbine erreicht. Dabei sollte sich der Dichtflügel in axialer Richtung bis zu den jeweils benachbarten Leitschaufeln erstrecken, um eine besonders gute Abdichtung zu erreichen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das jeweilige Verschlussstück eine Bohrung, die jeweilige Dichtplatte eine Anzahl von Kerben und die die Turbinenscheibe begrenzende Wand eine Bohrung zur Aufnahme eines Sicherungsbolzens auf. Damit können sowohl die Verschlussstücke als auch Dichtungsplatte selbst durch einen Sicherungsbolzen fixiert werden und es ist ein zuverlässiger Zusammenhalt bei gleichzeitig einfacher Montage möglich.

Vorteilhafterweise ist die jeweilige Dichtplatte durch Drehen gefertigt. Die geringere Anzahl von Dichtplatten ermöglicht es nämlich, die Dichtplatten als Kreisring im Drehprozess zu fertigen und dann zu teilen. Dadurch ist eine vereinfachte und kostengünstigere Herstellung der Dichtplatten möglich.

Vorteilhafterweise kommt eine derartige Gasturbine in einer Gas- und Dampfturbinenanlage zum Einsatz.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile bestehen insbeson- dere darin, dass durch die Verringerung der Anzahl der Dichtplatten pro Seitenfläche der Turbinenscheibe einer Gasturbine eine wesentlich vereinfachte und günstigere Konstruktion der Gasturbine möglich ist. Das Design der gesamten Laufschaufelreihe wird dadurch wesentlich vereinfacht und ist in der Fer- tigung weniger aufwändig, da die Dichtplatten im Drehprozess gefertigt werden können. Zudem weisen die Dichtplatten vergleichsweise wenige Leckageflächen auf. Hierdurch kann wesentlich dichter zur Verringerung des Verlusts von Kühlluft abgedichtet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 einen Halbschnitt durch eine Gasturbine,

FIG 2 einen Halbschnitt durch den äußeren Umfang einer Turbinenscheibe für die Gasturbine eine Dichtplatte und deren Fixierungsvorrichtung,

FIG 3-5 eine Dichtplatte in verschiedenen Ansichten,

FIG 6-8 ein Verschlussstück in verschiedenen Ansichten, und

FIG 9-14 die Arbeitsschritte des Montageprozesses.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei- chen versehen.

Die Gasturbine 1 gemäß FIG 1 weist einen Verdichter 2 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 4 sowie eine Turbineneinheit 6 zum Antrieb des Verdichters 2 und eines nicht darge- stellten Generators oder einer Arbeitsmaschine auf. Dazu sind die Turbineneinheit 6 und der Verdichter 2 auf einem gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenrotor 8 angeordnet, mit dem auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um ihre Mittelachse 9 drehbar gelagert ist. Die in der Art einer Ringbrennkammer ausgeführte Brennkammer 4 ist mit einer Anzahl von Brennern 10 zur Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs bestückt .

Die Turbineneinheit 6 weist eine Anzahl von mit dem

Turbinenrotor 8 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 12 auf. Die Laufschaufeln 12 sind kranzförmig an dem Turbinenrotor 8 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen . Weiterhin umfasst die Turbineneinheit 6 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 14, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an einem Leitschaufelträger 16 der Turbineneinheit 6 befestigt sind. Die Laufschaufeln 12 dienen dabei zum Antrieb des

Turbinenrotors 8 durch Impulsübertrag vom die Turbineneinheit 6 durchströmenden Arbeitsmedium M. Die Leitschaufeln 14 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums M zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen aufeinander folgenden

Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen . Ein aufeinander folgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 14 oder einer Leitschaufelreihe und aus einem Kranz von Laufschaufeln 12 oder einer Laufschaufelreihe wird dabei auch als Turbinenstufe bezeichnet.

Jede Leitschaufel 14 weist eine Plattform 18 auf, der zur Fixierung der jeweiligen Leitschaufel 14 an einem Leitschaufelträger 16 der Turbineneinheit 6 als Wandelement angeordnet ist. Die Plattform 18 ist dabei ein thermisch vergleichsweise stark belastetes Bauteil, das die äußere Begrenzung eines Heißgaskanals für das die Turbineneinheit 6 durchströmende Arbeitsmedium M bildet. Jede Laufschaufei 12 ist in analoger Weise über eine Plattform 19 an dem Turbinenrotor 8 befes- tigt.

Zwischen den beabstandet voneinander angeordneten Plattformen 18 der Leitschaufeln 14 zweier benachbarter Leitschaufelreihen ist jeweils ein Führungsring 21 an einem Leitschaufelträ- ger 16 der Turbineneinheit 6 angeordnet. Die äußere Oberfläche jedes Führungsrings 21 ist dabei ebenfalls dem heißen, die Turbineneinheit 6 durchströmenden Arbeitsmedium M ausgesetzt und in radialer Richtung vom äußeren Ende der ihm gegenüber liegenden Laufschaufeln 12 durch einen Spalt beab- standet. Die zwischen benachbarten Leitschaufelreihen angeordneten Führungsringe 21 dienen dabei insbesondere als Abdeckelemente, die das Innengehäuse 16 im Leitschaufelträger oder andere Gehäuse-Einbauteile vor einer thermischen Überbe- anspruchung durch das die Turbine 6 durchströmende heiße Arbeitsmedium M schützen.

Die Brennkammer 4 ist im Ausführungsbeispiel als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um den Turbinenrotor 8 herum angeordneten Brennern 10 in einen gemeinsamen Brennkammerraum münden. Dazu ist die Brennkammer 4 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um den Turbinenrotor 8 herum posi- tioniert ist.

FIG 2 zeigt jeweils einen Schnitt durch eine Dichtplatte 30, einen Sicherungsbolzen 32, ein Verschlussstück 34, ein Sicherungsblech 36 und durch den äußeren Umfang einer an dem Turbinenrotor 8 angebrachten Turbinenscheibe 38 einer Laufschaufelstufe der Turbineneinheit 6.

Die Turbinenscheibe 38 umfasst eine Laufschaufelhaltenut 40, in der die nicht dargestellte Laufschaufel 12 angeordnet wird. Durch die Kühlluftbohrung 42 wird während des Betriebs der Gasturbine 1 Kühlluft zugeführt, die die Turbinenscheibe 36 kühlt und auch in die nicht dargestellte Laufschaufel 12 weitergeleitet wird.

Um ein Austreten von Kühlluft aus dem Inneren der Turbinenscheibe 38 und ein Eindringen von heißem Arbeitsmedium M andererseits zu verhindern, ist die Dichtplatte 30 auf die Seitenfläche der Turbinenscheibe 38 gesetzt. Dabei dienen in die Turbinenscheibe 38 kreisförmig umlaufen eingebrachte Nocken 44, 46 als Abstandhalter. Die Dichtplatte 30 wird durch eine auf ihr aufgebrachte, sich in azimutaler Richtung erstreckenden Kante 47 mittels des Verschlussstücks 34 an der Turbinenscheibe 38 verkantet und mit dem Sicherungsbolzen 32 in einer Bohrung 48 der Turbinenscheibe 38 radial und azimutal fixiert Das Sicherungsblech 36 verhindert dabei ein axiales Herausschieben des Sicherungsbolzens 32. Die Kante 47 ist dabei gegenüber einem inneren Rand der Dichtplatte 30 zurückversetzt . Die Dichtplatte 30 umfasst einen angesetzten, sich im Wesentlichen in axialer und azimutaler Richtung erstreckenden Dichtflügel 50, der den Zwischenraum zwischen Turbinenscheibe 38 und benachbarten Leitschaufeln 14 gegen Eindringen von heißem Arbeitsmedium M aus der Turbine abdichtet. Weiterhin sorgt die Dichtplatte 30 auch für eine axiale Fixierung der Laufschaufel 12 in der Schaufelfußnut 40 und sichert diese so gegen Verschiebung.

Die FIG 3 zeigt die Dichtplatte 30 in der Aufsicht. In die Dichtplatte 30 sind Kerben 52 in gleichmäßigem Abstand an der dem Turbinenrotor 8 zugewandten Seite eingebracht, die zur Aufnahme der Sicherungsbolzen 32 dienen. Dadurch ist die Dichtplatte 30, die aufgrund der insgesamt geringeren Anzahl der Dichtplatten entsprechen größer ist, entlang des gesamten Umfanges fixiert. Weiterhin ist die Kante 47 zur Fixierung der Verschlussstücke 34 zu sehen.

Die Dichtplatte 30 ist in FIG 4 im Schrägprofil gezeigt. In die Seitenfläche der Dichtplatte 30, die in montiertem Zustand an eine weitere Dichtplatte 30 anliegt, ist ein Schlitz 54 eingebracht, in den ein nicht gezeigtes Riffelblech eingebracht wird, so dass die zwischen den Dichtplatten 30 lie- gende Teilfuge verschlossen und somit abgedichtet wird.

Die FIG 5 zeigt nochmals die Dichtplatte 30 in der Aufsicht. Dabei ist hier die um die Kerbe 52 jeweils eingebrachte Ausnehmung 56 dargestellt, die die Kante 47 unterbricht. Sie ist in ihrer Geometrie an die Größe der Verschlussstücke 34 ange- passt, so dass sie zum Einsetzen des in den folgenden Figuren detaillierter gezeigten Verschlussstücks 34 geeignet ist. Bei der Montage können durch die Ausnehmung 56 Verschlussstücke 34 abgesenkt werden und anschließend entlang der Kante 47 in ihre Endposition verschoben werden. Damit wird eine Fixierung der bereits montierten Dichtplatte 30 an der Turbinenscheibe 38 und eine gute Abdichtung des verbleibenden Zwischenraums erreicht . Die FIG 6 zeigt das Verschlussstück 34 im Schnitt. In das Verschlussstück 34 eine Bohrung 58 eingebracht, in die der Sicherungsbolzen 32 eingebracht wird. In der FIG 7, die das Verschlussstück 34 im Profil zeigt, ist daneben auch eine Ausnehmung 60 dargestellt, die zur Aufnahme des Sicherungsbleches 36 dient, das ein axiales Herausschieben des Sicherungsbolzens 32 verhindert. Die FIG 8 zeigt das Verschlussstück noch einmal in der Aufsicht. Deutlich ist die Anpassung an die Form der in der FIG 5 dargestellten Ausnehmung 56 zu erkennen .

Die FIG 9 bis FIG 14 zeigen den Montageprozess der Dichtplatte 30 auf der Turbinenscheibe 36. Die Dichtplatte 30 wird zu- nächst radial in die Turbinenscheibennut 62 abgesenkt

(FIG 10, FIG 11), dann axial zur Laufschaufel 12 hin bewegt (FIG 12) und abschließend radial angehoben (FIG 13) . Der Absatz 64 am Innenradius der Dichtplatte 30 liegt somit am Nocken 46 der Turbinenscheibe 38 an. Das Verschlussstück 34 wird radial über die Ausnehmung 56 an der Dichtplatte 30 in die Nut 62 eingeführt und in Umfangsrichtung entlang der Kante 47 soweit verschoben, dass dessen Bohrung 58 mit einer Bohrung 48 in der Turbinenscheibe 38 sowie einer Kerbe 52 in der Dichtplatte 52 fluchtet. Dort wird das Verschlussstück 34 mit einem Sicherungsbolzen 32 fixiert.

Anschließend werden auf gleichem Wege die weiteren Verschlussstücke 34 eingesetzt. Damit wird die Dichtplatte 30 radial und axial gesichert. Weiterhin liegen die Verschluss- stücke 47 in montiertem Zustand aneinander an, so dass eine vollständige Abdichtung des Zwischenraums zwischen Dichtplatte 30 und Seitenwand der Turbinenscheibennut 62 gewährleistet ist.

In die Ausnehmung 60 des Verschlussstücks 34 wird das Sicherungsblech 36 radial eingeführt, das mittig ebenfalls eine Bohrung aufweist. In diese und die Bohrungen 48, 58 wird der Sicherungsbolzen 32 eingeführt. Dieser sichert radial das Sicherungsblech 36 und in Umfangsrichtung das Verschlussstück 34 und die Dichtplatte 30. Gegen ein axiales Herausschieben des Sicherungsbolzens 32 ist das Ende des Sicherungsblechs 36 radial nach unten gebogen. Der endgültige Zusammenbau ist in FIG 14 dargestellt.

Die dargestellte Dichtplatte 30 ist im Wesentlichen halbkreisringförmig. Somit kann die Dichtplatte 30 im Drehprozess als Kreisring hergestellt und anschließend geteilt werden. Dadurch ist eine besonders einfache Konstruktion der Gasturbine 1 möglich. Weiterhin ist durch die geringere Anzahl an Leckageflächen gegenüber der bisherigen schuppenartigen Anordnung eine wesentlich bessere Abdichtung gegen Kühlluftverlust möglich.

Claims

Patentansprüche

1. Turbinenrotor (8), mit einer Anzahl von jeweils zu Laufschaufelreihen zusammengefassten, an jeweils einer Turbinenscheibe (38) angeordneten Laufschaufeln (12), wobei die jeweilige Turbinenscheibe (38) an ihren Seitenflächen eine Anzahl von kreisringabschnittförmigen Dichtplatten (30) aufweist, die in einer sich azimutal erstreckenden Turbinenscheibennut (62) eingesetzt sind, wobei die jeweilige Dichtplatte (30) an der der Turbinenachse zugewandten Seite eine sich azimutal erstreckende, vom Innenrand der jeweiligen Dichtplatte (30) beabstandete Kante (47) aufweist, wobei zwischen der Kante (47) der jeweiligen Dichtplatte (30) und einer Seitenwand der Turbinenscheibennut (62) ein Verschlussstück (34) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass sich die Kante (47) über die gesamte azimutale Länge der Dichtplatte erstreckt und die Verschlussstücke (34) zur Abdichtung in azimutaler Richtung aneinander anliegenden, wobei die jeweilige Dichtplatte (30) zumindest eine sich im Wesentlichen azimutal an der der Turbinenachse zugewandten Seite erstreckende, die jeweilige Kante (47) unterbrechende Ausnehmung (56) umfasst, die geometrisch derart ausgelegt ist, dass durch diese die Verschlussstücke (34) in die Turbinenscheibennut (62) einsetzbar sind.

2. Turbinenrotor (8) nach Anspruch 1, bei dem pro Seitenfläche zwei Dichtplatten (30) vorgesehen sind.

3. Turbinenrotor (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem in die sich jeweils zugewandten Flächen zweier Dichtplatten (30) ein Schlitz (54) eingebracht ist, wobei zur Abdichtung des Zwischenraums zwischen den Flächen ein die jeweils gegenüberliegenden Schlitze (54) verbindendes Blech eingesetzt ist.

4. Turbinenrotor (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die jeweilige Dichtplatte (30) einen sich im

Wesentlichen azimutal und axial erstreckenden Dichtflügel (50) aufweist.

5. Turbinenrotor (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das jeweilige Verschlussstück (34) eine Bohrung

(58), die jeweilige Dichtplatte (30) eine Anzahl von Kerben (52) und die die Turbinenscheibennut (62) begrenzende

Seitenwand eine Bohrung (48) zur Aufnahme eines

Sicherungsbolzens (32) aufweist.

6. Turbinenrotor (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die jeweilige Dichtplatte (30) durch Drehen gefertigt ist.

7. Gas- oder Dampfturbinenanlage mit einem Turbinenrotor (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.