[go: up one dir, main page]

DE3338082A1 - Gasturbine mit verbessertem kuehlluftkreis - Google Patents

Gasturbine mit verbessertem kuehlluftkreis

Info

Publication number
DE3338082A1
DE3338082A1 DE19833338082 DE3338082A DE3338082A1 DE 3338082 A1 DE3338082 A1 DE 3338082A1 DE 19833338082 DE19833338082 DE 19833338082 DE 3338082 A DE3338082 A DE 3338082A DE 3338082 A1 DE3338082 A1 DE 3338082A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
seal
rotor
cavity
burner housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833338082
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas August Cincinnati Ohio Brisken
Robert William Fairfield Ohio Harris
Phillip Daniel West Chester Ohio Napoli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE3338082A1 publication Critical patent/DE3338082A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/082Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/16Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/60Fluid transfer
    • F05D2260/607Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Gasturbine mit verbessertem Kühlluftkreis
Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und insbesondere auf Kühlluftkreise in Gasturbinentriebwerken.
Gasturbinentriebwerke zünden Brennstoff, um eine Antriebskraft für ein Flugzeug oder ähnliches zu schaffen. Die Entzündung des Brennstoffes bewirkt, daß diese Triebwerke bei sehr hohen Temperaturen arbeiten. Um eine überhitzung zu vermeiden, ist es wünschenswert, verschiedene Teile des Triebwerks während des Betriebs zu kühlen. Insbesondere müssen die Laufschaufeln (die insgesamt als der Rotor bezeichnet werden) und die Leitschaufeln (die insgesamt als der Stator bezeichnet werden) der Turbine, die stromabwärts von dem Brenner liegen, für eine wirksame Funktion gekühlt werden. Die Turbinenschaufeln sind üblicherweise mit verschiedenen Anordnungen von Löchern versehen, durch die Luft zirkuliert werden kann, um für diese Kühlfunktion zu sorgen.
üblicherweise wird dem Brenner des Triebwerkes Luft durch einen Einlaßverdichter oder ein Gebläse oder beides zugeführt. Ein Teil dieser Luft wird abgeleitet und als ein Kühlmittel verwendet. Die Kühlluft kann direkt zu Statorkomponenten des Triebwerkes und auch durch den Innenraum geleitet werden, der zwischen dem Rotor und dem Stator der Antriebsmaschine gebildet ist. Bevor jedoch die Kühlluft durch die Turbinenschaufeln geleitet werden kann, muß sie auf den Rotor des Triebwerks übertragen werden, der während des Betriebs sehr schnell umläuft.
Es ist bekannt, daß die Temperatur der Luft, die zwischen dem Rotor und dem Stator zirkuliert, erhöht wird, und die Luft dann für eine Verwendung zur Schaufelkühlung der Turbine ungeeignet ist. Deshalb sind Kühlkreise entwickelt worden, um Kühlluft auf den Turbinenrotor über eine Beschleunigerkammer
BAD ORIGiMAL
zu übertragen, die an dem einen Ende -des Hohlraums zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet ist. Die Beschleunigungskammer ist von dem Rest der zwischen dem Rotor und dem Stator gebildeten Kammer abgedichtet, und die diese kühlende Luft wird vorbeigeleitet (Bypass). Demzufolge wird theoretisch die Kühlluft für die Turbinenschaufeln von dem Triebwerksstator durch die Beschleunigungskammer und in den Rotor ohne Verunreinigung durch die Luft geleitet, die in dem Rest des zwischen dem Stator und dem Rotor gebildeten Hohlraums zirkuliert.
Die Wirksamkeit eines derartigen Luftkreises hängt von der Wirksamkeit der Dichtungen ab, die zur Abtrennung der Beschleunigungskammer von dem Rest des Hohlraums zwischen dem Rotor und dem Stator vorgesehen sind. Bei bekannten Ausführungen wurde jedoch gefunden, daß die Wirksamkeit der Dichtung während transienter und Startzustände abnimmt aufgrund der schnellen Temperaturänderungen, die zu diesen Zeiten in dem Triebwerk auftreten. Es sind Versuche gemacht worden, um dieses Problem zu überwinden indem Rotor- und Statorteile aus speziell ausgewählten Materialien aufgebaut wurden, die so ausgewählte thermische Ausdehnungseigenschaften haben, daß eine gute Rotor-Stator-Anpassung während derartiger transienter Zustände erreicht wird. Ein derartiger Aufbau ist in der US-PS 3 986 beschrieben.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasturbine mit einem verbesserten Kühlluftkreis zu schaffen, der Luft in der Weise durch eine Beschleunigungskammer zwischen feststehenden und umlaufenden Teilen der Antriebsmaschine leitet, daß eine Verunreinigung der Kühlluft vermindert wird. Weiterhin soll der Kühlkreis einen wirksameren Luftbypass- und Dichtungsaufbau für die Beschleunigungskammer des Kreises haben. Erfindungsgemäß sind stromaufwärtige und stromabwärtige Dichtungen an gegenüberliegenden Enden des zwischen den umlaufenden und feststehenden Teilen der Gasturbine gebildeten Hohlraums angeordnet, die die Zirkulation von Luft regulieren, die in den Hohlraum und aus diesem herausströmt. Es ist ein Kühlluftkreis für
den Rotor vorgesehen, der Luft von dem feststehenden Abschnitt der Antriebsmaschine zum Rotor durch den dazwischen gebildeten Hohlraum kanalisiert. Der Rotorkühlluftkreis enthält eine Beschleunigungskammer, wo die Kühlluft beschleunigt und auf den Rotor der Antriebsmaschine übertragen wird. Die Beschleunigskaminer wird durch zwei zusätzliche Dichtungen gebildet, die in Verbindung mit den anderen Dichtungen des Hohlraums Kammern stromaufwärts und stromabwärts von der mittleren Beschleunigskammer bilden. Ein Bypasskreis richtet die in die stromaufwärtige Kammer geleitet Kammer Luft direkt zur stromabwärtigen Kammer (unter Umgehung der Beschleunigungskammer), so daß die durch die Beschleunigskammer/Kühlluft nicht durch Luft, die zwischen dem Rotor und dem Stator der Antriebsmaschine zirkuliert, vermischt und verunreinigt wird, /strömende
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Beschleunigskammeraufbau von den Enddichtungs-Halterungsbügeln, die aus speziellen Materialien hergestellt sind, getrennt oder losgelöst, wodurch Probleme bezüglich Schweißverbindungen vermieden werden, die durch die unterschiedlichen Temperaturen innerhalb der Antriebsmaschine während ihres Betriebs auftreten, ohne daß Dichtungen für eine gute Anpassung zwischen den thermischen Wachstumseigenschaften der feststehen den und umlaufenden Teile beeinträchtigt werden.
Weiterhin sorgt der erfindungsgemäße Kühlkreis für eine Verkleinerung des Radius der stromaufwartigen Beschleunigkammerdichtung gegenüber üblichen Antriebsmaschinen dieser Art und für ihre Trennung von den schnell ansprechenden Teilen der Beschleunigungskammer, wodurch eine wirksamere Abdichtung und weniger Abnutzung des Betriebs der Antriebsmaschine entsteht.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
BAD ORIGINAL
Figur 1 ist eine schematische Darstellung von einem Gasturbinentriebwerk.
Figur 2 ist eine Teilschnittansicht von dem in Figur 1 gezeigten Gasturbinentriebwerk und zeigt die besonderen Einzelheiten von einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 3 ist eine Teilschnittansicht von einem bekannten Gasturbinentriebwerk .
Figur 4 ist eine vergrößerte Ansicht von einem Teil des in Figur 2 gezeigten Gasturbinentriebwerks und zeigt eine erfindungsgemäße Beschleunigungskammerkonstruktion.
In Figur 1 ist ein Turbofantriebwerk 10 mit einem Fan- oder Gebläserotor 11 und einem Kerntriebwerksrotor 12 gezeigt. Der Gebläserotor 11 weist Schaufeln 13 und 14, die auf einem Laufrad 16 angebracht sind, und eine Niederdruck- oder Gebläseturbine 17 auf, die das Laufrad 16 in bekannter Weise antreibt. Der Kerntriebwerksrotor 12 enthält einen Verdichter 18 und eine Hochdruckturbine 19, die den Verdichter 18 antreibt. Die Kernturbine enthält weiterhin ein Brennersystem 21, das Brennstoff mit der Luftströmung vermischt und die Mischung entzündet, um thermische Energie in das System einzuführen.
Im Betrieb tritt Luft in das Gasturbinentriebwerk 10 durch einen Lufteinlaß 22 ein, der durch eine geeignete Verkleidung oder Gondel 23 gebildet wird, die den Gebläserotor 11 umgibt. In den Einlaß 22 eintretende Luft wird durch die Drehung der Gebläseschaufeln 13 und 14 verdichtet und anschließend zwischen einem ringförmigen Strömungskanal 24, der durch die Gondel und ein Triebwerksgehäuse 26 gebildet ist, und einem Kerntriebwerks-Strömungskanal 27 geteilt, dessen verlängerte Grenze durch das Triebwerksgehäuse 26 gebildet wird. Die verdichtete Luft, die in das Kerntriebwerk eintritt, wird durch den Verdichter 18 weiter verdichtet und anschließend zusammen mit
Brennstoff aus dem Brennersystem 21 gezündet. Diese energiereiche Gasströmung strömt dann durch die Hochdruckturbine 19, um den Verdichter 18 anzutreiben, und anschließend durch die Gebläseturbine 17, um das Gebläselaufrad 16 anzutreiben. Das Gas strömt dann durch die Hauptdüse 28, um in bekannter Weise Vorschubkräfte zu erzeugen. Zusätzliche Schubkraft wird durch den Austritt verdichteter Luft aus dem Ringkanal 24 gewonnen.
Figur 2 zeigt in größeren Einzelheiten den Verdichter 18 mit feststehenden Statorschaufeln 29 und umlaufenden Rotorschaufeln 31, die Hochdruckluft nach hinten in Richtung auf die Leitschaufel 32 richten. Ein Teil der Verdichterausgangsdruckluft strömt zu den inneren und äußeren Seiten der Leitschaufeln und zu den ringförmigen Bereichen 33 und 34, wo sie für Kühlzwecke verwendet wird. Insbesondere wird in den Bereich 33 strömende Verdichterausgangsdruckluft durch einen inneren Hohlraum 36 geleitet, der zwischen dem feststehenden Brennersystem 21 und dem Kerntriebwerkrotor 12 gebildet ist. Die durch diesen Hohlraum strömende Luft wird durch eine stromaufwartige, fünf Zähne aufweisende Dichtung 37, die die Luftströmung in den Hohlraum 36 hemmt, und eine stromaufwärtige, vier Zähne aufweisende Richtung 38 reguliert, die die Luftströmung aus dem Hohlraum in die Ausgangsströmung des Brenners 20 hemmt. Bügel 39, 40, die die feststehenden Teile der Dichtungen 37, 38 auf entsprechen de Weise haltern, sind aus solchen Materialien aufgebaut, die für eine gute Anpassung der thermischen Ausdehnungseigenschaften mit dem Rotor 12 sorgen, um einen engen Abstand innerhalb der Dichtungen beizubehalten. Die Zirkulation von Verdichterausgangsdruckluft durch den Hohlraum 36 dient zur Kühlung von Teilen des Rotors und des Stators, die den Hohlraum umgrenzen. Diese Luft wird jedoch erwärmt und ist für eine weitere Verwendung als Kühlmittel nicht geeignet.
Der Hauptteil der Verdichterausgangsdruckluft strömt an der Leitschaufel 32 vorbei durch den abgestuften Diffusor 46 und in und um den Brenner 20 herum. Der Brenner 20 weist innere und äußere Verkleidungen 47 und 48 auf, die so angeordnet sind,
BAD ORIGINAL
daß sie zusammen eine ringförmige Brennkammer bilden, in die durch eine Brennstoffdüse 49, die sich durch das Brennergehäuse 51 hindurch nach innen erstreckt, Brennstoff eingespritzt wird. Die Kühlung des Brenners 20 wird durch die Luftströmung des Diffusors 46 in dem ringförmigen Strömungskanal 45 erreicht, der durch die äußere Verkleidung 47 und die Brennergehäusewand 51 gebildet ist. In ähnlicher Weise ist auf der inneren Seite des Brenners eine Ringkammer 50 durch die innere Verkleidung 48 und die innere Brennergehäusewand 52 gebildet, um diesen Abschnitt des Brenners zu kühlen. Nach dem Mischen des Brennstoffes aus der Düse 49 und der Luft aus dem Diffusor 46 (und anschließender Zündung der Mischung in den Brenner 20) strömen heiße Gase aus dem Brennersystem 21 nach hinten zu einer Reihe in ümfangsrichtung beabstandeter Hochdruckdüsen 53 und dann weiter nach hinten, um auf die in Ümfangsrichtung beabstandete Reihe von Turbinenschaufeln 54 der Hochdruckturbine 19 aufzutreffen. Die heißen expandierten Gase aus dem Brennersystem 21 strömen durch die Hochdruckdüsen 53 und über die Turbinenschaufeln 54. Zur gleichen Zeit hält eine Zirkulation von Kühlluft die Temperaturen der Bauteile auf einer zulässigen Temperatur. Die Kühlluft für die Turbinenschaufeln'54 stammt aus der den Brenner umgebenden Ringkammer 50. Diese Luft wird in eine Kammer 55 innerhalb des Kerntriebwerksrotors 12 übertragen, von wo sie in üblicher Weise auf die Turbinenschaufeln 54 gerichtet wird. Somit ist ein Kühlluftkreis 56 gebildet, um Kühlluft von der Kammer 50 durch den Hohlraum 36 (über die Kammer 62) zu übertragen, der zwischen dem stationären Brennersystem 21 und dem Kernrotor 12 gebildet ist, ohne durch die Verdichterausgangsdruckluft verunreinigt zu werden, die durch den Hohlraum 36 zirkuliert.
Figur 3 zeigt einen bekannten Luftkreislauf 56' zum Übertragen der Kühlluft in die Rotorkammer 55. Dort strömt Kühlluft von der Ringkammer 50 über öffnungen 59, 60 in einen Verteiler 58'. Die Luft tritt aus dem Verteiler 58' durch Expandierdüsen 61' aus und tritt in eine Beschleunigskammer 62' ein, die durch eine
zwei Zähne aufweisende Beschleunigerdichtung 64' und die vier Zähne aufweisende Hohlraumdichtung 38' gebildet ist. Die Düsen 61' richtet die Kühlluft tangential auf eine Turbinendichtungsscheibe 65' mit einer ringförmigen Anordnung von Löchern 67', die mit der inneren Rotorkammer 55 in Verbindung stehen. Demzufolge wird die durch die Beschleunigerkammer 62' strömende Kühlluft beschleunigt. Sie strömt dann durch die Scheibenlöcher 67' und tritt in die innere Kammer 55 des Rotors ein, von wo sie zur Kühlung der Turbinenschaufeln weitergeleitet wird.
\ Bei diesem bekannten Aufbau wird der innere Hohlraum zwischen dem Brennersystem 21 und dem Rotorkern 12 durch die Beschleunigerdichtung 64' in zwei Kammern 70', 62' unterteilt. Diese Dichtung hemmt die Luftströmung aus der vorderen Kammer 70', wo die Verdichterausgangsdruckluft zirkuliert, in die Beschleu nigerkammer 62'. Die Kompressorausgangsdruckluft wird durch Durchführungsleitungen 71' in dem Verteiler 58' in eine Tasche 72' geleitet, die durch die Brennergehäusewand 52, den Dichtungshalterungsbügel 40' und den Verteiler 58' gebildet ist. Die Verdichterausgangsdruckluft wird dann durch Öffnungen 73' zwischen den ersten und zweiten Zähnen der vier Zähne aufweisenden Dichtung 38' entspannt.
Theoretisch senkt die zwei Zähne aufweisende Beschleunigerdichtung 64' die Verunreinigung der durch die Kammer 62" strömenden Kühlluft auf ein Minimum, indem die Strömung der Verdichterausgangsdruckluft in die erste Zahntasche 74' der vier Zähne aufweisenden Dichtung 38' gefördert wird, wo sie die Dichtung aerodynamisch blockiert und den parasitären Dichtungs strömungsbedarf vermindert, der Luft aus dem Beschleunigerhohlraum 62' hebert. Wenn jedoch die Beschleunigerdichtung 64' ihre Funktion nicht richtig ausübt, entstehen eine erhöhte Schaufelkühlmitteltemperatur, eine erhöhte Metalltemperatur und eine verminderte Lebensdauer der Schaufel. Die Erhöhung der Turbinenschaufeltemperatur während des Starts kann eine
βδπ
Verminderung des verfügbaren Schubs zur Folge haben. Es wurde bei Triebwerken mit diesem bekannten Aufbau gefunden, daß die funktionale Verschlechterung der Beschleunigerdichtung 64* aufgrund eines transienten Betriebs der Antriebsmaschine die Temperatur der Turbinenschaufeln um 14 bis 20 C (25 - 35 C F) bei Startleistung erhöht un d die dynamische Standzeit und die Bruchdauer der Schaufeln um 20 bzw. 50 % vermindert.
Am besten ist aus Figur 4 zu ersehen, daß sich der erfindungsgemäße Aufbau des Kühlkreises in mehreren Punkten unterscheidet. Eine äußere, einen Zahn aufweisende Beschleunigerdichtung 63 und eine innere, abgestufte, zwei Zähne aufweisende Beschleunigerdichtung 64 teilen den Hohlraum 36 in eine vordere Kammer 70, eine mittlere Beschleunigerkammer 62 und eine hintere Kammer 72. Es ist ein selektiv geformter Durchführungsverteiler vorgesehen, der Kühlluft aus der Kammer 50 durch die ein hohes thermisches Ansprechverhalten aufweisende Expandierdüsen 61 in die Beschleunigerkammer 62 richtet. Weiterhin sind Durchführungsleitungen 71 vorgesehen, damit Verdichterausgangsdruckluft direkt von der vorderen Kammer 70 in die hintere Kammer strömen kann, indem die Beschleunigerkammer 62 umgangen wird.
Anders als bei dem in Figur 3 gezeigten bekannten Aufbau ist der Verteiler 58 von dem Bügel 40 der vier Zähne aufweisenden Dichtung 38 getrennt. Die Trennung des Bügels 40 von dem Verteiler 58 gestattet die Verwendung von unterschiedlichen Materialien für jede dieser Komponenten, um eine gute Rotor-Stator-Anpassung sowohl im stationären als auch transienten Betrieb der Arbeitsmaschine zu schaffen, ohne daß eine Bimetall-Schweißverbindung erforderlich ist. Somit sind die Probleme, die mit Bimetall-Schweißverbindungen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungseigenschaften verbunden sind, eliminiert.
Der Verteiler 58 weist eine nach innen ragende Verlängerung 74 auf, die den feststehenden Sitz 75 der zwei Zähne aufweisenden Dichtung 64 trägt. Somit ist nicht nur die Dichtung 64 von der Expandierdüse 61 getrennt, sondern es ist auch der Radius der Dichtung 64 vermindert im Vergleich zu dem bekannten Aufbau
- Jjr -
(s. Figur 3). Die mechanische und thermische Entkopplung des Dichtungssitzes 75 von den stark ansprechenden Expandierdüsen 61 ermöglicht besser ein thermisches Anpassen des Stators durch Beeinflussung der Statormasse und der Materialeigenschaften. Die Verkürzung des Dichtungsradius verkleinert den gesamten mechanischen Wachstumgsausschlag, den die Rotorkomponente der Dichtung 64 während des stationären und transienten Betriebs ausführt. Diese Merkmale in Verbindung mit dem gestuften, gezahnten Aufbau für die Dichtung 64 führt zu einer verminderten Dichtungsverschlechterung, einem verbesserten Betriebsspiel und einer verkleinerten Leckageströmungsfläche.
Während die innere Beschleunigerdichtung 64 die Strömung der Verdichterausgangsdruckluft von der ersten Kammer 70 durch die Bypassleitungen 71 fördert, vergrößert die einen Zahn aufweisende äußere Beschleunigerdichtung 63 den Strömungswiderstand zwischen der Beschleunigerkammer 64 und der hinteren Kammer 72, von der der Strömungsbedarf der hinteren, vier Zähne aufweisenden Dichtung 38 erfüllt werden muß. Diese einen Zahn aufweisende Dichtung 6 3 hat erhöhte Rückdrucke der inneren Beschleunigerdichtung, ein verkleinertes Betriebsdruckverhältnis der Dichtung und einen erhöhten Strömungswiderstand der Dichtung im Vergleich zu dem bekannten Aufbau gemäß Figur 3 zur Folge. Weiterhin hat die einen Zahn aufweisende Dichtung 63 einen umgekehrten Aufbau (im Vergleich zu anderen Dichtungen), indem ihr Sitzabschnitt von ihrem Zahnabschnitt umgeben wird. Diese Konstruktion ermöglicht, daß die äußere Beschleunigerdichtung 63 richtig funktioniert, obwohl sie mit der schnell ansprechenden Düse 61 gekoppelt ist.
Die Wirksamkeit dieser Beschleunigerdichtungen 63, 64 wird vergrößert, indem ein Verteiler 58 aus einem Material verwendet wird, um die Wachstumseigenschaften des Stators an diejenigen des Rotors anzupassen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Verteiler 58 aus bekannten Nickelbasis-Super legierungen hergestellt, wie beispielsweise Rener 41 oder Inconel 718. Die Durchführungsleitungen 71 haben einen Durch-
BAD ORIGINAL
-KT-
messer von etwa 10 mm (0/375 Zoll), was das 1,5-fache des Durchmessers der Durchführungsleitungen 71' in dem bekannten Aufbau ist. Weiterhin vereinfacht die erfindungsgemäße Turbomaschine den Aufbau der vierzahnigen Dichtung 38, da sie direkt mit der hinteren Kammer 72 in Verbindung steht^ in die die Verdichterausgangsdruckluft gerichtet wird. Die Integration der vorgenannten Merkmale in ein vereinheitlichtes System vergrößert die Wirksamkeit des Rotorkühlkreises und verbessert die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer einer Turbinenschaufel .
Λζ
- Leerseite -

Claims (10)

  1. Ansprüche
    (1J Turbomaschine mit einem Rotor, einem ringförmigen Brennergehäuse, das konzentrisch zum Rotor angeordnet ist, und ersten und zweiten Dichtungen, die zwischen dem Rotor und dem Brennergehäuse einen Hohlraum bilden, dadurch gekennzeichnet, daß dritte und vierte Dichtungen (63, 64) zwischen dem Rotor (12)und dem Brennergehäuse (52) vorgesehen sind zum Unterteilen des Hohlraums (36) in stromaufwärtige , mittlere und stromabwärtige Kammern (70, 62, 72), das Brennergehäuse (52) und der Rotor (12) jeweils mit der mittleren Kammer (62) in Verbindung stehende Mittel aufweisen zur Bildung eines durch diese hindurchführenden Kühlluftkreises, und
    eine Einrichtung (71) die stromaufwärtige Kammer (70) direkt mit der stromabwärtigen Kammer (72) verbindet zum Herumführen des Kühlluftkreises und dadurch zum Hemmen der
    Luftströmung in und aus der mittleren Kammer (62) in bezug auf die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kammern (70, 72).
  2. 2. Turbomaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärtige Kammer (70) durch die ersten und dritten Dichtungen (37, 64) begrenzt ist, die mittlere Kammer (62) durch die dritten und vierten Dichtungen (64, 63) begrenzt ist und die stromabwärtige Kammer (72) durch die zweiten und vierten Dichtungen (38, 63) begrenzt ist, und daß das Brennergehäuse (52) und der Rotor (12) jeweils Mittel aufweisen für eine Verbindung mit der mittleren Kammer (62) zur Bildung eines durch diese hindurchführenden Kühlluftkreise.
  3. 3. Turbomaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchführungsverteiler (58) die Verbindungseinrichtung für die mittlere Kammer (62) des Brennergehäuses und die Verbindungseinrichtung der stromaufwärtigen Kammer (70) mit der stromabwärtigen Kammer (72) aufweist, und daß die Verbindungseinrichtung für die mittlere Kammer (62) des Rotors (12) eine ringförmige Anordnung von Öffnungen (67) aufweist.
  4. 4. Turbomaschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung (37) eine abgestufte, fünf zahnige Dichtung ist,. daß die zweite Dichtung (38) eine abgestufte, vierzahnige Dichtung ist, daß die dritte Dichtung (64) eine abgestufte, zweizahnige Dichtung ist und daß die vierte Dichtung (6 3) eine einzahnige Dichtung ist.
  5. 5. Turbomaschine nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die einzahnige Dichtung einen Sitzabschnitt aufweist, der von einem Zahnabschnitt der Dichtung umgeben ist.
  6. 6. Turbomaschine nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführung sverteiler (58) Expandierdüsen (61), die mit der mittleren Kammer (62) in Verbindung stehen, und Mittel (74) zur Halterung der dritten Dichtung (64) mit Innenabstand zu den Expandierdüsen (61) aufweist.
  7. 7. Turbomaschine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungsverteiler (58) aus einer Nickelbasis-Superlegierung aufgebaut ist.
  8. 8. Verfahren zum Zirkulieren von Kühlluft in einer Turbomaschine mit einem Rotor, einem ringförmigen Brennergehäuse konzentrisch um den Rotor herum, wobei dazwischen ein Hohlraum gebildet ist, einer ersten Dichtung zwischen dem Rotor und dem Brennergehäuse zum Hemmen der Luftströmung in den Hohlraum hinein und mit einer zweiten Dichtung zwischen dem Rotor und dem Brennergehäuse zum Hemmen der Luftströmung aus dem Hohlraum heraus,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum in eine stromaufwärtige Kammer, die durch die erste Dichtung und eine dritte Dichtung abgedichtet ist, eine mittlere Kammer, die durch die dritte Dichtung und eine vierte Dichtung abgedichtet ist, und eine stromabwärtige Kammer unterteilt wird, die durch die zweite und die vierte Dichtung abgedichtet ist, daß Kühlluft aus dem Brennergehäuse durch die mittlere Kammer und in den Rotor geleitet wird und daß Luft aus der stromaufwärtigen Kammer in die stromabwärtige Kammer geleitet wird, wobei die mittlere Kammer umgangen wird, wodurch die Luftströmung in die mittlere Kammer hinein und aus dieser heraus in bezug auf die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kammern verzögert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein
    Durchführungsverteiler die Kühlluft von dem Brennergehäuse in die mittlere Kammer des Hohlraumes leitet und Luft von der stromaufwärtigen Kammer direkt in die stromabwärtige Kammer des Hohlraumes leitet, und daß öffnungen im Rotor Kühlluft aus der mittleren Kammer in den Rotor leiten.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekekennzeichnet, daß der Durchführungsverteiler aus einer Nickelbasis-Superlegierung hergestellt wird.
DE19833338082 1983-02-22 1983-10-20 Gasturbine mit verbessertem kuehlluftkreis Withdrawn DE3338082A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/468,216 US4466239A (en) 1983-02-22 1983-02-22 Gas turbine engine with improved air cooling circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3338082A1 true DE3338082A1 (de) 1984-08-23

Family

ID=23858887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833338082 Withdrawn DE3338082A1 (de) 1983-02-22 1983-10-20 Gasturbine mit verbessertem kuehlluftkreis

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4466239A (de)
JP (1) JPS59153927A (de)
DE (1) DE3338082A1 (de)
FR (1) FR2541371B1 (de)
GB (2) GB2135394B (de)
IT (1) IT1171771B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004016221A1 (de) * 2004-03-26 2005-10-06 Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co. Kg Kühlanordnung für die Hochdruckturbine eines Flugtriebwerks
CN112412628A (zh) * 2020-11-27 2021-02-26 北京化工大学 一种燃气轮机用闭式重复冷却流体网络与闭合回路终端结构

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4653267A (en) * 1983-05-31 1987-03-31 United Technologies Corporation Thrust balancing and cooling system
NL8400028A (nl) * 1984-01-04 1985-08-01 Lely Nv C Van Der Maaimachine.
US4659289A (en) * 1984-07-23 1987-04-21 United Technologies Corporation Turbine side plate assembly
FR2570764B1 (fr) * 1984-09-27 1986-11-28 Snecma Dispositif de controle automatique du jeu d'un joint a labyrinthe de turbomachine
FR2570763B1 (fr) * 1984-09-27 1986-11-28 Snecma Dispositif de controle automatique du jeu d'un joint a labyrinthe de turbomachine
US4708588A (en) * 1984-12-14 1987-11-24 United Technologies Corporation Turbine cooling air supply system
US4730978A (en) * 1986-10-28 1988-03-15 United Technologies Corporation Cooling air manifold for a gas turbine engine
US4822244A (en) * 1987-10-15 1989-04-18 United Technologies Corporation Tobi
US5003773A (en) * 1989-06-23 1991-04-02 United Technologies Corporation Bypass conduit for gas turbine engine
US5144794A (en) * 1989-08-25 1992-09-08 Hitachi, Ltd. Gas turbine engine with cooling of turbine blades
US5115642A (en) * 1991-01-07 1992-05-26 United Technologies Corporation Gas turbine engine case with intergral shroud support ribs
US5212940A (en) * 1991-04-16 1993-05-25 General Electric Company Tip clearance control apparatus and method
US5224713A (en) * 1991-08-28 1993-07-06 General Electric Company Labyrinth seal with recirculating means for reducing or eliminating parasitic leakage through the seal
CA2076120A1 (en) * 1991-09-11 1993-03-12 Adam Nelson Pope System and method for improved engine cooling
US5310319A (en) * 1993-01-12 1994-05-10 United Technologies Corporation Free standing turbine disk sideplate assembly
US5449961A (en) * 1993-03-18 1995-09-12 Solar Turbines Incorporated Electric machine cooling system
FR2712029B1 (fr) * 1993-11-03 1995-12-08 Snecma Turbomachine pourvue d'un moyen de réchauffage des disques de turbines aux montées en régime.
US5402636A (en) * 1993-12-06 1995-04-04 United Technologies Corporation Anti-contamination thrust balancing system for gas turbine engines
US5701733A (en) * 1995-12-22 1997-12-30 General Electric Company Double rabbet combustor mount
FR2743844B1 (fr) * 1996-01-18 1998-02-20 Snecma Dispositif de refroidissement d'un disque de turbine
US5984630A (en) * 1997-12-24 1999-11-16 General Electric Company Reduced windage high pressure turbine forward outer seal
FR2817290B1 (fr) * 2000-11-30 2003-02-21 Snecma Moteurs Flasque de disque aubage de rotor et agencement correspondant
US6722138B2 (en) * 2000-12-13 2004-04-20 United Technologies Corporation Vane platform trailing edge cooling
US6736134B2 (en) * 2001-09-05 2004-05-18 The Boeing Company Thin wall header for use in molten salt solar absorption panels
FR2831918B1 (fr) * 2001-11-08 2004-05-28 Snecma Moteurs Stator pour turbomachine
EP1312865A1 (de) * 2001-11-15 2003-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Ringbrennkammer für eine Gasturbine
US6719524B2 (en) 2002-02-25 2004-04-13 Honeywell International Inc. Method of forming a thermally isolated gas turbine engine housing
US6638013B2 (en) 2002-02-25 2003-10-28 Honeywell International Inc. Thermally isolated housing in gas turbine engine
FR2839745B1 (fr) * 2002-05-16 2005-05-20 Snecma Moteurs Turboreacteur avec un carenage stator dans la cavite sous chambre
FR2840351B1 (fr) * 2002-05-30 2005-12-16 Snecma Moteurs Refroidissement du flasque amont d'une turbine a haute pression par un systeme a double injecteur fond de chambre
FR2841591B1 (fr) * 2002-06-27 2006-01-13 Snecma Moteurs Circuits de ventilation de la turbine d'une turbomachine
US6837676B2 (en) * 2002-09-11 2005-01-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine
FR2869094B1 (fr) * 2004-04-15 2006-07-21 Snecma Moteurs Sa Chambre de combustion annulaire de turbomachine a bride interne de fixation amelioree
GB2426289B (en) * 2005-04-01 2007-07-04 Rolls Royce Plc Cooling system for a gas turbine engine
DE102005025244A1 (de) * 2005-05-31 2006-12-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Luftführungssystem zwischen Verdichter und Turbine eines Gasturbinentriebwerks
US8517666B2 (en) 2005-09-12 2013-08-27 United Technologies Corporation Turbine cooling air sealing
EP1926915B1 (de) * 2005-09-19 2016-12-28 Ingersoll-Rand Company Stationärer dichtungsring für einen zentrifugalverdichter
US20070065276A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Ingersoll-Rand Company Impeller for a centrifugal compressor
US7341429B2 (en) * 2005-11-16 2008-03-11 General Electric Company Methods and apparatuses for cooling gas turbine engine rotor assemblies
US20070271930A1 (en) * 2006-05-03 2007-11-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine having cooling-air transfer system
US20080041064A1 (en) * 2006-08-17 2008-02-21 United Technologies Corporation Preswirl pollution air handling with tangential on-board injector for turbine rotor cooling
EP1892378A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbine
GB0620430D0 (en) * 2006-10-14 2006-11-22 Rolls Royce Plc A flow cavity arrangement
US7862291B2 (en) * 2007-02-08 2011-01-04 United Technologies Corporation Gas turbine engine component cooling scheme
FR2920525B1 (fr) * 2007-08-31 2014-06-13 Snecma Separateur pour alimentation de l'air de refroidissement d'une turbine
US8257015B2 (en) * 2008-02-14 2012-09-04 General Electric Company Apparatus for cooling rotary components within a steam turbine
GB201012719D0 (en) 2010-07-29 2010-09-15 Rolls Royce Plc Labyrinth seal
US8529195B2 (en) 2010-10-12 2013-09-10 General Electric Company Inducer for gas turbine system
US8926269B2 (en) * 2011-09-06 2015-01-06 General Electric Company Stepped, conical honeycomb seal carrier
US9447695B2 (en) * 2012-03-01 2016-09-20 United Technologies Corporation Diffuser seal for geared turbofan or turboprop engines
DE102012215412A1 (de) * 2012-08-30 2014-03-06 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Baugruppe einer Axialturbomaschine und Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
US10012147B2 (en) * 2015-08-17 2018-07-03 United Technologies Corporation Apparatus and method for air particle separator in gas turbine engine
US10107126B2 (en) * 2015-08-19 2018-10-23 United Technologies Corporation Non-contact seal assembly for rotational equipment
US10094241B2 (en) 2015-08-19 2018-10-09 United Technologies Corporation Non-contact seal assembly for rotational equipment
US20170107839A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-20 United Technologies Corporation Rotor seal and rotor thrust balance control
US10995666B2 (en) * 2015-11-13 2021-05-04 General Electric Company Particle separators for turbomachines and method of operating the same
US10612465B2 (en) * 2015-11-13 2020-04-07 General Electric Company Particle separators for turbomachines and method of operating the same
US10247029B2 (en) * 2016-02-04 2019-04-02 United Technologies Corporation Method for clearance control in a gas turbine engine
FR3047544B1 (fr) * 2016-02-10 2018-03-02 Safran Aircraft Engines Chambre de combustion de turbomachine
US10787920B2 (en) * 2016-10-12 2020-09-29 General Electric Company Turbine engine inducer assembly
WO2019022862A1 (en) * 2017-07-24 2019-01-31 Siemens Aktiengesellschaft PARTICLE DEFENDING ARRANGEMENT FOR REDUCING INGESTION OF PARTICLES IN A COMBUSTION TURBINE ENGINE
US11371700B2 (en) * 2020-07-15 2022-06-28 Raytheon Technologies Corporation Deflector for conduit inlet within a combustor section plenum
CN112484072B (zh) * 2020-11-24 2022-06-17 湖南省农友机械集团有限公司 一种热风炉进风装置及热风炉
US11674396B2 (en) 2021-07-30 2023-06-13 General Electric Company Cooling air delivery assembly
CN114320489A (zh) * 2022-01-11 2022-04-12 永旭腾风新能源动力科技(北京)有限公司 设有气封部件的燃气轮机
US12060806B1 (en) * 2023-08-16 2024-08-13 Rtx Corporation Blocker assembly for tangential onboard injectors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986720A (en) * 1975-04-14 1976-10-19 General Electric Company Turbine shroud structure
US3989410A (en) * 1974-11-27 1976-11-02 General Electric Company Labyrinth seal system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2647684A (en) * 1947-03-13 1953-08-04 Rolls Royce Gas turbine engine
US3452542A (en) * 1966-09-30 1969-07-01 Gen Electric Gas turbine engine cooling system
US3575528A (en) * 1968-10-28 1971-04-20 Gen Motors Corp Turbine rotor cooling
US4103899A (en) * 1975-10-01 1978-08-01 United Technologies Corporation Rotary seal with pressurized air directed at fluid approaching the seal
USH903H (en) * 1982-05-03 1991-04-02 General Electric Company Cool tip combustor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3989410A (en) * 1974-11-27 1976-11-02 General Electric Company Labyrinth seal system
US3986720A (en) * 1975-04-14 1976-10-19 General Electric Company Turbine shroud structure

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004016221A1 (de) * 2004-03-26 2005-10-06 Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co. Kg Kühlanordnung für die Hochdruckturbine eines Flugtriebwerks
DE102004016221B4 (de) * 2004-03-26 2016-04-07 Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co. Kg Kühlanordnung für die Hochdruckturbine eines Flugtriebwerks
CN112412628A (zh) * 2020-11-27 2021-02-26 北京化工大学 一种燃气轮机用闭式重复冷却流体网络与闭合回路终端结构

Also Published As

Publication number Publication date
GB2184167B (en) 1987-11-11
US4466239A (en) 1984-08-21
GB2135394A (en) 1984-08-30
GB8326389D0 (en) 1983-11-02
IT8323326A0 (it) 1983-10-17
FR2541371B1 (fr) 1985-07-26
JPS59153927A (ja) 1984-09-01
JPH0421054B2 (de) 1992-04-08
GB2135394B (en) 1987-12-31
GB2184167A (en) 1987-06-17
FR2541371A1 (fr) 1984-08-24
GB8626617D0 (en) 1986-12-10
IT1171771B (it) 1987-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3338082A1 (de) Gasturbine mit verbessertem kuehlluftkreis
DE60031744T2 (de) Turbinenbrennkammeranordnung
DE69400537T2 (de) Halterung für den Ausgang einer Gasturbinenbrennkammer
DE69311190T2 (de) Kühlsystem für eine Gasturbine
DE69324506T2 (de) Gekühlte turbinenschaufel
DE69417363T2 (de) Kontaminationsfreies Schubausgleichsystem für Gasturbine
DE60024385T2 (de) Methode und Einrichtung zum Spülen von Hohlräumen in Turbinenrädern
DE69403444T2 (de) Turbinenleitschaufel mit einer gekühlten abdeckung
DE112011104298B4 (de) Gasturbinenmotor mit Sekundärluftstromkreis
DE69838201T2 (de) Einteiliger Blisk einer Gasturbine
DE60318792T2 (de) Zapfluft-Gehäuse für einen Verdichter
DE2147537A1 (de) Kühleinrichtung für die Enden von Turbinenlaufschaufeln mit Luftexpansion
DE60221558T2 (de) Turbinenmotor mit luftgekühlter turbine
EP1505254B1 (de) Gasturbine und zugehöriges Kühlverfahren
DE2616031A1 (de) Turbinenummantelungsgebilde
DE2003947A1 (de) Gasturbine
DE60023681T2 (de) Kühlung der hochdruckturbinenstufe einer gasturbine
DE102010017362A1 (de) Mechanische Verbindung für eine Gasturbinenmaschine
EP2229507B1 (de) Gasturbine
CH681243A5 (de)
DE102008044471A1 (de) Kompressionslabyrinthdichtung und Turbine mit dieser
DE102007007177A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Gasturbinen-Rotorschaufeln
DE102019002712B4 (de) Gasturbinensystem
DE3428892A1 (de) Schaufel- und dichtspaltoptimierungseinrichtung fuer verdichter von gasturbinentriebwerken, insbesondere gasturbinenstrahltriebwerken
DE1601554A1 (de) Rotor fuer Gasturbinentriebwerke

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ASS., 6232 BAD SODEN

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 6232 BAD SODEN

8130 Withdrawal