DE102006036284A1

DE102006036284A1 - Gasturbine

Info

Publication number: DE102006036284A1
Application number: DE102006036284A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Takasago Satou; Masao Takasago Terazaki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: CN1975131A; US8505274B2; US20070119184A1; DE102006036284B4; US20130276423A1; CN1975131B; JP4773810B2; JP2007146755A; US8966878B2

Abstract

Ein Kompressor (11) komprimiert Luft, um komprimierte Luft zu erzeugen. Eine Mischung von Brennstoff und komprimierter Luft wird in einem Verbrenner (12) verbrannt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen. Das Verbrennungsgas wird zu einer Turbine (13) befördert, um eine Drehleistung zu erhalten. Hochtemperatur-Gas, das in einem Raum (S), der durch einen austrittsseitigen Lagerabschnitt (26), der eine Turbinenwelle (24) drehbar abstützt, sowie einen Austrittsverteiler (23) unterteilt ist, angesammelt wurde, wird durch einen Austritts-Gasdurchgang ausgelassen. Das Hochtemperatur-Gas wird mittels eines Abgases, das im Austritts-Verteiler (23) strömt, in den Austritts-Gasdurchgang hineingesogen.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine, die durch Verbrennung einer Mischung von Brennstoff und komprimierter Luft sowie die Beförderung des erzeugten Verbrennungsgases zu einer Turbine eine Dreh-Leistung erzielt.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Generell beinhaltet eine Gasturbine einen Kompressor, einen Verbrenner sowie eine Turbine. Luft, die von einem Lufteinlassanschluss entnommen wird, wird durch den Kompressor komprimiert, um komprimierte Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Brennstoff wird zur komprimierten Luft hinzugefügt, um im Verbrenner verbrannt zu werden. Die Turbine wird durch das Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck angetrieben und ein Generator, der mit der Turbine verbunden ist, wird angetrieben. Die Turbine beinhaltet eine Vielzahl von Statorschaufeln und Rotorschaufeln, die abwechselnd in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Turbine treibt eine Ausgabewelle, die mit dem Generator verkoppelt ist, durch Antreiben der Rotorschaufeln unter Verwendung des Verbrennungsgases in Drehrichtung an. Das die Turbine antreibende Verbrennungsgas wird mittels eines Verteilers in einem Austritts-Gehäuse zu statischem Druck konvertiert und in die Atmosphäre abgegeben.

In dieser Art von Turbine ist eine Turbinenwelle, an der die Rotorschaufeln fixiert sind, drehbar in dem Gehäuse über Lagerabschnitte an der Gehäuseeinlassseite bzw. einer Gehäuseaustrittsseite abgestützt. Ein Schmiermittel wird zu jedem Lagerabschnitt befördert und ein vielstufiger Abdichtring ist nahe dem Lagerabschnitt derart vorgesehen, dass das zugeführte Schmiermittel nicht aus dem Lagerabschnitt herausströmt. Durch die Zufuhr von aus dem Kompressor herausgezogener Luft zum Abdichtring wird ein Austritt des Schmiermittels aus dem Lagerabschnitt unterdrückt.

Eine derartige Gasturbine ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2005-023812 beschrieben.

An der Austritts-Gehäuseseite in der Gasturbine ist jedoch an einer äußeren umfänglichen Seite des austrittsseitigen Lagerabschnitts ein Austritts-Verteiler vorgesehen, der das Abgas in statischen Druck überführt, um das Gas nach außen abzugeben, und der Lagerabschnitt wird durch das Abgas, das mit hoher Temperatur im Austritts-Verteiler strömt, erhitzt. Insbesondere dann, wenn die Gasturbine über eine lange Zeit mit niedriger Leistung betrieben wird, sammelt sich Gas bei hoher Temperatur im Inneren des Austritts-Verteilers an, um die Temperatur des austrittsseitigen Lagerabschnitts anzuheben, und zum austrittsseitigen Lagerabschnitt zugeführtes Schmiermittel verkohlt, um zu erstarren. Als Ergebnis hiervon haftet das Karbid des Schmiermittels an einer Abdichtfläche des Dichtrings an und das Karbid kommt in Kontakt mit der Turbinenwelle, was Vibrationen erzeugen kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Probleme der konventionellen Technologie zumindest teilweise zu lösen.

Eine Gasturbine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Kompressor, der Luft komprimiert, um komprimierte Luft zu erzeugen; einen Verbrenner, der eine Mischung aus Brennstoff und der komprimierten Luft verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen; eine Turbine, zu der das Verbrennungsgas befördert wird, um eine Dreh-Leistung zu erhalten; sowie einen Abgas-Durchgang, durch den ein Hochtemperatur-Gas ausgegeben wird, das sich in einem Raum angesammelt hat, der durch einen austrittsseitigen Lagerabschnitt unterteilt ist, der eine Turbinenwelle sowie einen Austritts-Verteiler drehbar abstützt. Das Hochtemperatur-Gas wird durch das Abgas, das in dem Austritts-Verteiler strömt, in den Abgas-Durchgang eingesaugt.

Das oben genannte und andere Ziele, Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutungen dieser Erfindung werden durch Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen betrachtet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Querschnitt eines Austritts-Gehäuses in einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Querschnitt, der entlang der Linie II-II, wie sie in 1 gezeigt ist, genommen ist.
3 ist ein schematisches Diagramm der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Querschnitt eines Austritts-Gehäuses in einer Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Querschnitt, der entlang der Linie V-V, wie sie in 4 gezeigt ist, entnommen ist;
6 ist ein Querschnitt eines Austritts-Durchgangs in der Gasturbine gemäß der zweiten Ausführungsform; und
7 ist ein Querschnitt eines Austritts-Durchgangs in einer Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erläuternde Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden detailliert unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
1 ist ein Querschnitt eines Austritts-Gehäuses in einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Querschnitt entlang einer Linie II-II, wie sie in 1 gezeigt ist. 3 ist ein schematisches Diagramm der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform.
Wie in 3 gezeigt, beinhaltet die Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform einen Kompressor 11, einen Verbrenner 12, eine Turbine 13 sowie eine Austritts-Kammer 14, in der die Turbine 13 mit einem Generator (nicht gezeigt) verkoppelt ist. Der Kompressor 11 weist einen Lufteinlassabschnitt 15 zum Aufnehmen von Luft auf, eine Vielzahl von Stator-Schaufeln 17 und Rotor-Schaufeln 18 ist abwechselnd in einem Kompressor-Gehäuse 16 angeordnet, und ein Entlüftungs-Verteiler 19 ist an der Außenseite des Kompressors 11 vorgesehen. Der Kompressor 12 befördert Brennstoff zu der vom Kompressor 11 komprimierten Luft und verbrennt den Brennstoff durch Zündung des Brennstoffs unter Verwendung eine Brenners. In der Turbine 13 sind eine Vielzahl von Stator-Schaufeln 21 und Rotor-Schaufeln 22 abwechselnd innerhalb eines Turbinengehäuses 20 angeordnet. Die Austrittskammer 14 weist einen Austritts-Verteiler 23 auf, der kontinuierlich mit der Turbine 13 ausgebildet ist. Ein Rotor (eine Turbinenwelle) 24 ist so positioniert, dass er durch die Zentren des Kompressors 11, des Verbrenners 12, der Turbine 13 und der Austrittskammer 14 hindurchtritt und dass dessen Ende an der Kompressorseite 11 drehbar durch einen Lagerabschnitt 25 abgestützt ist, während dessen Ende an der Seite der Austrittskammer 14 drehbar durch einen austrittsseitigen Lagerabschnitt 26 abgestützt ist. Eine Vielzahl von Scheibenplatten ist an dem Rotor 24 fixiert, mit dem die Rotor-Schaufeln 18 und 22 verkoppelt sind, und ein (nicht gezeigter) Generator ist mit dem Rotor 24 an der Kompressorseite 11 über ein Reduktionsgetriebe angekoppelt.
Daher tritt Luft, die von dem Lufteinlassanschluss 15 des Kompressors 11 aufgenommen wurde, durch die Stator-Schaufeln 21 und die Rotor-Schaufeln 22 hindurch, um komprimiert zu werden und komprimierte Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck zu werten, und eine vorab bestimmte Menge an Brennstoff wird zur komprimierten Luft befördert, um in dem Verbrenner 12 verbrannt zu werden. Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck wird als Arbeitsfluid in dem Verbrenner 12 erzeugt, tritt durch die Stator-Schaufeln 21 und die Rotor-Schaufeln 22, die die Turbine 13 ausbilden, hindurch, um den Rotor 24 drehbar anzutreiben und den Generator, der mit dem Rotor 24 verkuppelt ist, anzutreiben, während Abgas durch den Austritts-Verteiler 23 an der Austrittskammer 14 hindurchtritt, um nach hinten hin abgegeben zu werden.
An der so aufgebauten Austrittskammerseite 14 der Gasturbine ist der Austritts-Verteiler 23 an einer äußeren umfänglichen Seite des Lagerabschnitts 26 vorgesehen und der Lagerabschnitt 26 wird durch das Abgas, das mit hoher Temperatur in dem Austritts-Verteiler 23 strömt, erhitzt. Ein Schmiermittel, das zum Lagerabschnitt 26 befördert wird, verkohlt, um zu erstarren, und das Karbid des Schmiermittels haftet an der Abdichtfläche des Dichtrings zur Verhinderung eines Austritts von Schmiermittel an, was Vibrationen aufgrund des Kontakts des Karbids mit dem Rotor 24 erzeugen kann.
Aus diesem Grund ist in der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform ein Abgas-Durchgang vorgesehen, der das Hochtemperatur-Gas, das in einem Raum angesammelt ist, der durch den Lagerabschnitt 26, der den Rotor 24 und den Austritts-Verteiler 23 unter Verwendung des Abgases, das im Austritts-Verteiler 23 drehbar abstützt, unterteilt ist, und gibt das Gas ab. Die erste Ausführungsform wird im Folgenden speziell erläutert.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist in der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform der Rotor 24 drehbar durch ein Lagergehäuse 32 über ein Gleitlager, das den Lagerabschnitt 26 ausbildet, abgestützt, und Schmiermittel wird zu dem Gleitlager 31 befördert. Der Austritts-Verteiler 23 ist an einer äußeren umfänglichen Seite des Lager-Gehäuses 32 angeordnet. Da der Austritts-Verteiler 23 so aufgebaut ist, dass er einen äußeren zylindrischen Abschnitt (nicht gezeigt) sowie einen inneren zylindrischen Abschnitt 33 aufweist, ist ein Austritts-Durchgang 34 ausgebildet und der äußere zylindrische Abschnitt ist an einem Gehäuse, das die Austrittskammer 14 bildet, fixiert.
Drei Dichtringe 35, 36 und 37 sind an einem Endabschnitt des Lagergehäuses 32 ausgebildet und deren Dichtflächen sind an einer äußeren umfänglichen Oberfläche des Rotors 24 positioniert, um so einen kleinen Abstand auszubilden. Ein Luftloch 38 zur Zufuhr von Dichtluft ist an dem zentralen Dichtring 36 entlang einer diametralen Richtung des Rings ausgebildet, und ein Luftrohr 39 ist mit einem proximalen Ende des Luftrohrs 38 verkoppelt, während ein distales Ende des Luftlochs 38 zur Dichtoberfläche geöffnet ist. Das Luftrohr 39 ist mit dem Entlüftungs-Verteiler 19 des Kompressors 11 über ein (nicht gezeigtes) Rohr, das die Zufuhr von Entlüftungs-Luft mit einem vorab bestimmten Druck ermöglicht, verkuppelt. Ein Durchgangsloch 40, das zu einem Raum zwischen dem Gleitlager 31 und dem Dichtring 37 geöffnet ist, ist in dem Lager-Gehäuse 32 entlang einer diametralen Richtung ausgebildet, und ein Dampfrohr 41 ist mit einem proximalen Ende des Durchgangslochs 40 verkuppelt.
Dementsprechend tritt dann, wenn die Dichtluft von dem Luftrohr 39 zur Dichtoberfläche des Dichtrings 36 durch das Luftloch 38 befördert wird, die zugeführte Dichtluft durch die Dichtoberfläche des Dichtrings 36 und die äußere umfängliche Fläche des Rotors 24 hindurch, um auf den Dichtring 35 außerhalb des Lagergehäuses 32 und den Dichtring 37 innerhalb des Lagergehäuses 32 hin zu strömen. Hochtemperatur-Abgas kann durch die Dichtluft, die vom zentralen Dichtring 36 zum Dichtring 35 außerhalb des Lagergehäuses 32 geströmt ist, davon abgehalten werden, in das Lagergehäuse 32 einzutreten. Auf der anderen Seite kann ein Austreten des Schmiermittels aus dem Gleitlager 31 durch die Dichtluft, die vom zentralen Dichtring 36 zum Dichtring 37 innerhalb des Lagergehäuses 32 geströmt ist, unterbunden werden.
Durch Verkuppeln einer Endoberfläche des Lagergehäuses 32 sowie eines inneren umfänglichen Flanschabschnitts 33a des inneren zylindrischen Abschnitts 33 im Austritts-Verteiler 23 unter Verwendung einer ringförmigen Unterteilungswand 42 wird ein Raum S zwischen dem Lagerabschnitt 26 und dem Austritts-Verteiler 23 abgeteilt. In diesem Fall kommt ein äußerer umfänglicher Abschnitt der Unterteilungswand 42 in engem Kontakt mit dem inneren umfänglichen Flanschabschnitt 33a des inneren zylindrischen Abschnitts 33 über die ringförmigen Dichtelemente 43 und 44, während deren innerer umfänglicher Abschnitt am Lagergehäuse 32 durch Befestigungsbolzen 45 fixiert ist. Durch Ausbilden einer Vielzahl von Austrittslöchern 46 in der Unterteilungswand 42 entlang dessen umfänglicher Richtung bei gleichen Intervallen wird ein Abgas-Durchgang zum Abgeben von Hochtemperatur-Gas, das sich in dem Raum S angesammelt hat, zur Verfügung gestellt.
Daher wird Abgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das die Turbine 13 angetrieben hat, in einem statischen Druck im Austritts-Durchgang 34 des Austritts-Verteilers 23 überführt, der auszugeben ist. In der Zwischenzeit wird die Wärme des Abgases zum inneren zylindrischen Abschnitt 33 des Austritts-Verteilers 23 transferiert, um den Raum S zu erhitzen. Da jedoch der Austritts-Durchgang 34 in Wirkverbindung mit dem Raum S über die in der Unterteilungswand 42 ausgebildeten Austrittslöcher 46 steht, wirkt eine Saugkraft des im Austritts-Durchgang 34 strömenden Abgas auf den Raum S durch jedes der Austrittslöcher 46 ein, so dass das im Raum S angesammelte Hochtemperatur-Gas von jedem der Austrittslöcher 46 angesaugt wird, um zum Austritts-Durchgang 34 ausgegeben zu werden.
Daher wird verhindert, dass der Raum S auf extrem hohe Temperaturen erhitzt wird, so dass das zum Gleitlager 31 beförderte Schmiermittel nicht so weit erhitzt wird, dass es verkohlt.
In der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform wird durch drehbares Abstützen des austrittsseitigen Endabschnitts des Rotors 24 unter Verwendung des Lagergehäuses 32 über das Gleitlager 31, das als Lagerabschnitt 26 dient, die Anordnung des Austritts-Verteilers 23 an der äußeren umfänglichen Seite des Lagergehäuses 32 und die Verkopplung der Endoberfläche des Lagergehäuses 32 und des inneren umfänglichen Flanschs 33a des inneren zylindrischen Abschnitts 33 im Austritts- Verteiler 23 miteinander unter Verwendung der Unterteilungswand 42 der Raum S zwischen dem Lagerabschnitt 26 und dem Austritts-Verteiler 23 abgeteilt, und der Austritts-Gasdurchgang zum Ausgeben von Hochtemperatur-Gas, das sich in dem Raum S angesammelt hat, wird durch Ausbilden der Austrittslöcher 46 in der Unterteilungswand 42 entlang der umfänglichen Richtung bei gleichen Intervallen zur Verfügung gestellt.
Dementsprechend wird auch wenn der Raum S um den Lagerabschnitt 26 herum durch das Hochtemperatur-Abgas, das in dem Austritts-Durchgang 34 strömt, erhitzt wird, da das im Raum S angesammelte Hochtemperatur-Gas durch das Abgas, das in dem Austritts-Durchgang 34 strömt, durch jedes der Austrittslöcher 46, die als Abgas-Durchgänge dienen, angesaugt wird, um abgegeben zu werden, das Schmiermittel auf dem Lagerabschnitt 26 nicht verkohlt und das Auftreten von Vibrationen am Rotor 24 wird unterdrückt, so dass die Haltbarkeit verbessert werden kann.
Der Raum S wird durch das Lagergehäuse 32, den inneren zylindrischen Abschnitt 33 des Austritts-Verteilers 23 sowie die Unterteilungswand 42 abgeteilt und die Austrittslöcher 46 sind in der Unterteilungswand 42 ausgebildet. Daher wird durch die einfache Ausbildung von Austrittslöchern 46 im existierenden Gerät das um den Lagerabschnitt 26 herum angesammelte Hochtemperatur-Gas abgegeben, so dass das Schmiermittel nicht verkohlt.
Da die Unterteilungswand 42 in eine Ringform ausgebildet ist und die Austrittslöcher 46 in der Unterteilungswand 42 entlang der umfänglichen Richtung bei gleichen Intervallen ausgebildet sind, kann das um den Lagerabschnitt 26 herum angesammelte Hochtemperatur-Gas genau von den Austrittslöchern 46 ausgegeben werden und ein Temperaturanstieg des Lagerabschnitts 26 kann zuverlässig unterdrückt werden.
Zweite Ausführungsform
4 ist ein Querschnitt eines Austritts-Gehäuses in einer Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 ist ein Querschnitt, genommen entlang der Linie V-V, wie sie in 4 gezeigt ist. 6 ist ein Querschnitt eines Austritts-Durchgangs in der Gasturbine gemäß der zweiten Ausführungsform. Gemäß der zweiten Ausführungsform bezeichnen einige Bezugszeichen gleiche Teile, die Funktionen aufweisen, die mit denjenigen in der ersten Ausführungsform ähnlichen sind, und eine redundante Erläuterung hiervon wird unterlassen.
In der Gasturbine gemäß der zweiten Ausführungsform, wie sie in den 4 und 5 gezeigt ist, wird der Rotor 24 drehbar durch das Lagergehäuse 32 über das Gleitlager 31, das den Lagerabschnitt 26 ausbildet, abgestützt, und Schmiermittel wird zum Gleitlager 31 befördert. Der Austritts-Durchgang 34 wird durch Anordnen des Austritts-Verteilers 23 an der äußeren umfänglichen Seite des Lagergehäuses 32 ausgebildet. Die Dichtringe 35, 36 und 37 sind im Lagergehäuse 32 ausgebildet und deren Dichtoberflächen sind so positioniert, dass sie kleine Abstände zwischen den Dichtoberflächen und einer äußeren umfänglichen Oberfläche des Rotors 24 ausbilden, und das Luftloch 38 zum Zuführen von Dichtluft ist in dem zentralen Dichtring 36 entlang einer diametralen Richtung ausgebildet.
Durch Verkuppeln einer Endoberfläche des Lagergehäuses 32 und des inneren zylindrischen Abschnitts 33 des Austritts-Verteilers 23 unter Verwendung der Unterteilungswand 42 wird der Raum S zwischen dem Lagerabschnitt 26 und dem Austritts-Verteiler 23 abgeteilt. Durch Ausbilden der Austritts-Löcher 46 in der Unterteilungswand 43 entlang einer umfänglichen Richtung bei gleichen Intervallen und durch Fixieren der Austritts-Verbindungsrohre 51 in einer solchen Weise, dass sie in Übereinstimmung mit jedem der Austrittslöcher 46 in der Unterteilungswand 42 in den Raum S hervorstehen, werden Abgas-Durchgänge zum Ausgeben von in dem Raum S angesammeltem Hochtemperatur-Gas zur Verfügung gestellt.
Dies bedeutet, dass jedes der Austritts-Verbindungsrohre 51 integral mit einem Rohrabschnitt 53 ausgebildet ist, der unter einem etwa rechten Winkel zu einem Befestigungs-Flanschabschnitt 52 gebogen wird, und über vier Fixierungsbolzen 54 mit der Unterteilungswand 42 fixiert ist. Von den vier Austritts-Verbindungsrohren 51 sind die distalen Enden zweier Rohre an einer oberen Seitenoberfläche stromabwärts und in einer umfänglichen Richtung der Unterteilungswand 42 positioniert, während die distalen Enden der zwei verbleibenden Rohre an einer unteren Seitenoberfläche stromabwärts positioniert sind.
Dementsprechend wird Abgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das die Turbine angetrieben hat, zu einem statischen Druck in dem Austritts-Durchgang 34 des Austritts-Verteilers 23 konvertiert, um so abgegeben zu werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärme des Abgases zum inneren zylindrischen Abschnitt 33 des Austritts-Verteilers 23 transferiert, um den Raum S zu erhitzen. Da jedoch der Austritts-Durchgang 34 und der Raum S miteinander über die in der Unterteilungswand 42 ausgebildeten Austrittslöcher 46 sowie die Austritts-Verbindungsrohre 51 in Wirkverbindung stehen, wirkt eine Saugkraft des in dem Austritts-Durchgang 34 strömenden Abgases auf den Raum S durch jedes der Austrittslöcher 46 ein, und ein in dem Raum S angesammeltes Hochtemperatur-Gas wird von jedem der Austritts-Verbindungsrohre 51 angesaugt, um durch jedes der Austrittslöcher 46 zum Austritts-Durchgang 34 abgegeben zu werden.
Dementsprechend wird verhindert, dass der Raum S auf eine extrem hohe Temperatur erhitzt wird und dass zum Gleitlager 31 beförderte Schmiermittel wird nicht so weit erhitzt, dass es verkohlt.
In der Gasturbine gemäß der zweiten Ausführungsform wird daher der Raum S zwischen dem Lagerabschnitt 26 und dem Austritts-Verteiler 23 durch Verkuppeln der Endoberfläche des Lagergehäuses 32 und des inneren zylindrischen Abschnitts 33 in dem Austritts-Verteiler 23 unter Verwendung der Unterteilungswand 42 abgeteilt, und die Abgas-Durchgänge zum Abgeben von Hochtemperatur-Gas, das sich in dem Raum S angesammelt hat, sind durch Ausbilden der Austrittslöcher 46 in der Unterteilungswand 42 entlang der umfänglichen Richtung bei gleichen Intervallen und durch Fixieren der Austritts-Verbindungsrohre 51, die in dem Raum S zu jedem der Austrittslöcher 46 hervorstehen, zur Verfügung gestellt.
Dementsprechend wird auch dann, wenn der Raum S um den Lagerabschnitt 26 durch Hochtemperatur-Abgas, das in dem Austritts-Durchgang 34 strömt, erhitzt wurde, da das in dem Raum S angesammelte Hochtemperatur-Gas durch das Abgas angesaugt wird, das in dem Austritts-Durchgang 34 strömt, über jedes der Austrittslöcher 46 in jedes der Austritts-Verbindungsrohre 51, die als Abgas-Durchgänge dienen, die auszugeben sind, das Schmiermittel an dem Lagerabschnitt 26 nicht verkohlen und das Auftreten von Vibrationen am Rotor 24 wird unterdrückt, so dass die Zuverlässigkeit verbessert werden kann.
In diesem Fall wirkt, da die Austritts-Verbindungsrohre 51, die mit den jeweiligen Austrittslöchern 46 fixiert sind, in den Raum S hineinragen, eine Saugkraft des in dem Austritts-Durchgang 34 strömenden Abgases sicher auf den Raum S durch die Austritts-Verbindungsrohre 51 wirken, so dass das in dem Raum S angesammelte Hochtemperatur-Gas sicher von den Austritts-Verbindungsrohren 51 durch die Austrittslöcher 46 abgegeben werden kann und eine Abgabeleistung für Hochtemperatur-Gas verbessert werden kann.
Da die Rohrabschnitte 53 jedes der Austritts-Verbindungsrohre 51 derart gebogen sind, dass deren distale Enden nach unten weisen, werden Fremdmaterialien auch dann, wenn sie außen in den Raum S eintreten, nicht gegen die Schwerkraft in das Austritts-Verbindungsrohr 51 eintreten, so dass die Sicherheit verbessert werden kann.
7 ist ein Querschnitt eines Austritts-Durchgangs in einer Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß der dritten Ausführungsform kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile, die Funktionen aufweisen, die denjenigen in der ersten und zweiten Ausführungsform ähnlich sind, und deren redundante Erläuterung wird unterlassen.
In der Gasturbine gemäß der dritten Ausführungsform, wie sie in 7 gezeigt ist, sind durch Fixieren der Austritts-Verbindungsrohre 51 in einer solchen Weise, dass sie korrespondieren mit jedem der Austrittslöcher 46 der Unterteilungswand 42 in den Raum S hervorstehen, die Abgas-Durchgänge zum Abgeben von Hochtemperatur-Gas, das sich in dem Raum S angesammelt hat, zur Verfügung gestellt, und eine Abdeckung 61, die als Strömungsraten-Einstelleinheit dient, ist an jedem der Austritts-Verbindungsrohre 51 angebracht.
Dies bedeutet, dass jedes der Austritts-Verbindungsrohre 51 integral mit dem Rohrabschnitt 53 ausgebildet ist, der zum Befestigungs-Flanschabschnitt 52 bei einem etwa rechten Winkel gebogen ist, und mit der Unterteilungswand 42 durch vier Fixierungsbolzen 54 fixiert ist. Ein mit einem Gewinde versehener Abschnitt 55 ist an einem distalen äußeren umfänglichen Endabschnitt des Austritts-Verbindungsrohrs 51 ausgebildet und die Abdeckung 61 kann aufgeschraubt werden, um mit dem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 55 des Austritts-Verbindungsrohrs 51 angebracht zu werden.
Dementsprechend wird Abgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das die Turbine angetrieben hat, zu statischem Druck im Austritts-Durchgang 34 des Austritts-Verteilers 23 überführt, um ausgegeben zu werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wärme des Abgases zum inneren zylindrischen Abschnitt 33 des Austritts-Verteilers 23 transferiert, um den Raum S zu erhitzen. Da jedoch der Austritts-Durchgang 34 und der Raum S miteinander über die in der Unterteilungswand 42 ausgebildeten Austrittslöcher 46 und die Austritts-Verbindungsrohre 51 in Wirkverbindung steht, wirkt eine Saugkraft des in dem Austritts-Durchgang 34 strömenden Abgases auf den Raum durch jedes der Austrittslöcher 46 ein und in dem Raum S angesammeltes Hochtemperatur-Gas wird von jedem der Austritts-Verbindungsrohre 51 angesaugt, um zum Austritts-Durchgang 34 durch jedes der Austrittslöcher 46 abgegeben zu werden.
Durch Anbringen der Abdeckungen 61 an einer geeigneten Anzahl von Austritts-Verbindungsrohren 51 der vier Austritts-Verbindungsrohre 51 gemäß einer Strömungsrate des in dem Austritts-Durchgang 34 des Austritts-Verteilers 23 strömenden Abgases, kann eine Strömungsrate des Hochtemperatur-Gases, das von dem Raum S abzugeben ist, eingestellt werden. Daher wird verhindert, dass der Raum S auf eine extrem hohe Temperatur erhitzt wird und das zum Gleitlager 31 beförderte Schmiermittel so weit erhitzt wird, dass es verkohlt.
In der Gasturbine gemäß der dritten Ausführungsform wird daher der Raum S zwischen dem Lagerabschnitt 26 und dem Austritts-Verteiler 23 durch Verkuppeln der Endoberfläche des Lagergehäuses 32 und des inneren zylindrischen Abschnitts 33 in dem Austritts-Verteilers 23 unter Verwendung der Unterteilungswand 42 abgeteilt. Die Abgas-Durchgänge zum Ausgeben von in dem Raum S angesammeltem Hochtemperatur-Gas werden durch Ausbilden der Austrittslöcher 46 in der Unterteilungswand 42 entlang der umfänglichen Richtung bei gleichen Intervallen und Fixieren der Austritts- Verbindungsrohre 51, die zu jedem der Austrittslöcher 46 in dem Raum S hervorstehen, zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus können die Abdeckungen 61, die als Strömungsraten-Einstelleinheiten dienen, an den Austritts-Verbindungsrohren 51 angebracht werden.
Dementsprechend wird auch dann, wenn der Raum S um den Lagerabschnitt 26 durch das in dem Austritts-Durchgang 34 strömende Hochtemperatur-Abgas erhitzt wurde, da das in dem Raum S angesammelte Hochtemperatur-Gas durch das Abgas, das in dem Austritts-Durchgang 34 strömt, durch jedes der Austrittslöcher 46 und jedes der Austritts-Verbindungsrohre 51, die als Abgas-Durchgänge für das auszugebende Gas dienen, eingesaugt wird, das Schmiermittel auf dem Lagerabschnitt 26 nicht verkohlen und das Auftreten von Vibrationen am Rotor 24 wird unterdrückt, so dass die Zuverlässigkeit verbessert werden kann.
Durch Anbringen der Abdeckungen 61 an einer geeigneten Anzahl von Austritts-Verbindungsrohren 51 gemäß einer Strömungsrate des in dem Austritts-Durchgang 34 des Austritts-Verteilers 23 strömenden Abgases kann die Strömungsrate des Hochtemperatur-Gases, das von dem Raum S ausgegeben wird, eingestellt werden und die Temperatur im Raum S kann stabilisiert werden.
Gemäß der dritten Ausführungsform kann, während die Austritts-Strömungsrate des Hochtemperatur-Gases vom Raum S durch Anbringen der Abdeckungen 61 an einer gewünschten Anzahl von Austritts-Verbindungsrohren 51 und Verschließen der Austrittslöcher 46 und der Austritts-Verbindungsrohre 51 eingestellt werden kann, jeder Querschnittsbereich des Durchgangs in den Austritts-Verbindungsrohren 51 gemäß eines Drehmaßes der Abdeckungen 61 verändert werden.
Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen wird der Raum S zwischen dem Lagerabschnitt 26 und dem Austritts-Verteiler 23 durch Verkuppeln der Endoberfläche des Lagergehäuses 32 und des inneren zylindrischen Abschnitts 33 in dem Austritts-Verteiler 23 unter Verwendung der Unterteilungswand 42 abgeteilt. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diesen speziellen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann der Raum S durch Deformation des Lagergehäuses 32 oder eines Abschnitts des inneren zylindrischen Abschnitts 33 in dem Austritts-Verteiler 23 abgeteilt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Abgas-Durchgang, der das in dem Raum, der zwischen dem austrittsseitigen Lagerabschnitt, der die Turbinenwelle drehbar abstützt, und dem Austritts-Verteiler abgeteilt ist, unter Verwendung des im Austritts-Verteiler strömenden Abgases zur Ausgabe des Gases zur Verfügung gestellt. Daher wird auch dann, wenn der Umfang des austrittsseitigen Lagerabschnitts durch das in dem Austritts-Verteiler strömende Hochtemperatur-Abgas erhitzt wurde, das im Umfang angesammelte Hochtemperatur-Gas durch das Abgas, das im Austritts-Verteiler strömt, durch den Abgas-Durchgang zum Ausgeben angesaugt, so dass das Schmiermittel in dem austrittsseitigen Lagerabschnitt nicht verkohlen und das Auftreten von Vibrationen in der Turbinenwelle unterdrückt wird, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
Darüber hinaus wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Raum durch das Lagergehäuse, das als austrittsseitiger Lagerabschnitt dient, den inneren zylindrischen Abschnitt des Austritts-Verteilers sowie die Unterteilungswand, die die Endabschnitte des Lagergehäuses und den inneren zylindrischen Abschnitt der Turbinenseite miteinander verkuppelt, abgeteilt, und das Austrittsloch ist in der Unterteilungswand als Abgas-Durchgang ausgebildet. Daher kann Hochtemperatur-Gas, das sich um den austrittsseitigen Lagerabschnitt herum angesammelt hat, ausgegeben werden, um eine Verkohlung des Schmiermittels in dem austrittsseitigen Lagerabschnitt durch einfaches Ausbilden eines Austrittslochs in einem existierenden Gerät zu verhindern.
Darüber hinaus kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da die Unterteilungswand in einer Ringform ausgebildet ist und Austrittslöcher in der Unterteilungswand entlang deren umfänglichen Richtung bei gleichen Intervallen ausgebildet sind, das um den austrittsseitigen Lagerabschnitt herum angesammelte Hochtemperatur-Gas genau durch die Austrittslöcher derart ausgegeben werden, dass der Temperaturanstieg des austrittsseitigen Lagerabschnitts unterdrückt werden kann.
Darüber hinaus ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Austritts-Verbindungsrohr, das in den Raum hineinragt, derart am Austrittsloch fixiert, dass eine Saugkraft des im Austritts-Verteiler strömenden Abgases zuverlässig auf den Raum durch das Austritts-Verbindungsrohr einwirkt. Dementsprechend kann in dem Raum angesammeltes Hochtemperatur-Gas zuverlässig von den Austritts-Verbindungsrohren durch die Austrittslöcher hindurch ausgegeben werden, wodurch die Ausgabe-Leistung für Hochtemperatur-Gas verbessert wird.
Darüber hinaus werden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Fremdmaterialien daran gehindert, in das Austritts-Verbindungsrohr einzutreten, da das distale Ende des Austritts-Verbindungsrohrs nach unten gerichtet ist, so dass die Sicherheit verbessert werden kann.
Darüber hinaus wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strömungsraten-Einstelleinheit am Austrittsloch oder dem Austritts-Verbindungsrohr zur Verfügung gestellt. Daher kann die Temperatur im Raum, die gemäß den Betriebsbedingungen der Gasturbine fluktuiert, durch Einstellen der Ausgabemenge des Hochtemperatur-Gases, das vom Raum abgegeben wird, unter Verwendung der Strömungsraten-Einstelleinheit stabilisiert werden.
Obwohl die Erfindung zum Zwecke einer vollständigen und eindeutigen Offenbarung unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform beschrieben wurde, können die anhängenden Ansprüche dennoch nicht derart beschränkt werden, sondern sind vielmehr so gestaltet, dass sie sämtliche Modifikationen und alternativen Aufbauten, die dem Fachmann auffallen können und unter die generelle Lehre, wie sie hierin dargelegt wurde, fallen, umfassen.

Claims

Gasturbine, umfassend: einen Kompressor (11), der Luft komprimiert, um komprimierte Luft zu erzeugen; einen Verbrenner (12), der eine Mischung aus Brennstoff und der komprimierten Luft verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen; eine Turbine (13), zu der das Verbrennungsgas befördert wird, um eine Rotations-Leistung zu erzielen; und einen Abgas-Durchgang, durch den ein Hochtemperatur-Gas ausgegeben wird, das in einem Raum (S) angesammelt wurde, der durch einen austrittseitigen Lagerabschnitt (26) unterteilt wird, der eine Turbinenwelle (24) sowie einen Austrittsverteiler (23) abstützt, wobei das Hochtemperatur-Gas in den Abgas-Durchgang durch das Abgas, das in dem Austrittsverteiler (23) strömt, angesaugt wird.
Gasturbine gemäß Anspruch 1, wobei der Raum (S) durch ein Lagergehäuse (32), das als austrittsseitiger Lagerabschnitt (26) dient, einen inneren zylindrischen Abschnitt (33) des Austrittsverteilers (23) sowie eine Unterteilungswand (42), die Endabschnitte des Lagergehäuses (32) und des inneren zylindrischen Abschnitts (33) an einer Seite der Turbine (13) verbindet, unterteilt ist, und wobei der Abgas-Durchgang zumindest ein Austrittsloch (46) beinhaltet, das an der Unterteilungswand (42) ausgebildet ist.
Gasturbine gemäß Anspruch 2, wobei die Unterteilungswand (42) in Ringform ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Austrittslöchern (46) an der Unterteilungswand (42) entlang einer Umfangsrichtung der Unterteilungswand (42) in gleichen Intervallen ausgebildet ist.
Gasturbine gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei ein Austritts-Verbindungsrohr (51), das in den Raum (S) hervorsteht, an dem Austrittsloch (46) fixiert ist.
Gasturbine gemäß Anspruch 4, wobei ein distales Endes des Austritts-Verbindungsrohrs (51) nach unten gerichtet ist.
Gasturbine gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Austrittsloch (46) eine Strömungsraten-Steuerungseinheit beinhaltet, die die Strömungsrate des Hochtemperaturgases steuert.
Gasturbine gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Austritts-Verbindungsrohr (51) eine Strömungsraten-Steuerungseinheit beinhaltet, die die Strömungsrate des Hochtemperaturgases steuert.
Gasturbine gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Strömungsraten-Steuerungseinheit eine Abdeckung (61) ist, die entweder das Austrittsloch (46) und/oder das Austritts-Verbindungsrohr (51) abdeckt.
Gasturbine gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Strömungsraten-Steuerungseinheit eine Abdeckung (61) ist, die eine Größe des Querschnitts entweder des Austrittslochs (46) und/oder des Austritts-Verbindungsrohrs (51) gemäß einem Drehmaß der Abdeckung (61) abdeckt.