DE19932479A1

DE19932479A1 - Gas turbine rotor cooling system uses cooled space outlets linked to flowed turbine space and arranged in blade flange parts in flowed nozzle area.

Info

Publication number: DE19932479A1
Application number: DE1999132479
Authority: DE
Inventors: Michail M Gojchenberg; Igor V Afanasev
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2000-03-16
Also published as: RU2210672C2

Abstract

The air-cooled space (1) communicates via the outlet holes (3) with the flowed area of the turbine (6), the outlets (3) placed on the blade (2) flanges (5) where these reach into the flowed area of the nozzle (6). The axes (9) of the outlets run along the inside of the rotor ring (4) towards the center line of the blade outlet profile. In operation, air flows from space (1) via the outlets to cool off the ring (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Rotorumgebungsflächen einer Turbinendüse nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs.The invention relates to a device for cooling Rotor environment areas of a turbine nozzle after the Oberbe handle of the claim.

Die Vorrichtung kann in Gasturbinen von Gasturbinenanla gen eingesetzt werden.The device can be used in gas turbines from gas turbines gene can be used.

Aus der SU 1478739 A1 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Rotorumgebungsflächen einer Turbinendüse bekannt, die einen mit Luft gekühlten Raum umfaßt, der sich in einer Düse über den Laufschaufeln einer Stufe mit Öffnungen im Rotorring befindet, wobei die Öffnungen in Richtung der Laufschaufel parallel zur Mittellinie der Leitschaufeln im Bereich ihrer Austrittskanten gerichtet sind.From SU 1478739 A1 is a device for cooling Rotor surrounding areas of a turbine nozzle known comprises an air-cooled room, which is in a Nozzle over the blades of a step with openings in the Rotor ring is located, the openings in the direction of Blade parallel to the center line of the vanes are directed in the area of their trailing edges.

Durch diese Vorrichtung wird der äußere Teil der Lauf schaufel gut gekühlt, aber die Umgebungsflächen der Turbinendüse werden wesentlich schlechter gekühlt, da der Strom der kühlenden Luft hier auf die Laufschaufeln gerichtet ist. Ein anderer Nachteil der Vorrichtung ist auch die Tatsache, daß die kühlende Luft im Winkel zur Längsachse des Gehäuses in den durchströmten Bereich der Turbine einströmt, und damit auch im Winkel zur Richtung des Gasstromes, wodurch wiederum hydraulische Verluste entstehen.Through this device, the outer part of the barrel bucket well cooled, but the surrounding areas of the Turbine nozzles are cooled much worse because of the Stream of cooling air here on the blades is directed. Another disadvantage of the device is also the fact that the cooling air is at an angle to the Longitudinal axis of the housing in the flow area Turbine flows in, and thus at an angle to the direction of the gas flow, which in turn causes hydraulic losses arise.

Die US 3,742,705 beschreibt eine Vorrichtung zum Kühlen von Rotorumgebungsflächen einer Turbinendüse, die einen mit Luft gekühlten Raum umfaßt, der sich über den Leit schaufeln einer Stufe mit Öffnungen in Richtung des Ro torringes befindet, wobei die Flansche der Leitschaufeln so gefertigt sind, daß sie in den durchströmten Bereich der Turbine hineinragen.US 3,742,705 describes a device for cooling of rotor surrounding areas of a turbine nozzle, the one includes air-cooled space that extends over the conduit shovel a step with openings towards the ro torringes is located, the flanges of the guide vanes are made so that they flow into the area protrude into the turbine.

Bei dieser Lösung wird der Rotorring von einer Seite von Gas und von der anderen Seite von kühlender Luft um strömt. Allerdings ist diese Kühlung des Rotorringes oft unzureichend.In this solution, the rotor ring is from one side of Gas and from the other side cooling air around flows. However, this cooling of the rotor ring is often insufficient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Vorrichtung zum Kühlen von Rotor umgebungsflächen einer Turbinendüse zu schaffen, die eine ausgezeichnete Kühlung des Rotorringes ermöglicht.The invention has for its object with constructive simple means a device for cooling the rotor to create surrounding surfaces of a turbine nozzle, the one enables excellent cooling of the rotor ring.

Die gestellte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Kühlen von Rotorumgebungsflächen einer Turbinendüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.The task is accomplished by a device for Cooling of rotor surrounding areas with a turbine nozzle solved the features of the claim.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der gekühlte Raum mit dem durchströmten Bereich der Turbine durch die Ausgangsöffnungen verbunden. Diese Ausgangsöffnungen sind in den Flanschen der Leitschaufeln in den Bereichen an geordnet, die in den durchströmten Bereich der Turbine hineinragen, und ihre Achsen verlaufen entlang der inne ren Oberfläche des Rotorringes, in Richtung der Mittel linie des Profils der Austrittsbereiche der Leitschau feln.In the device according to the invention, the cooled Space with the area through which the turbine flows Exit openings connected. These are exit openings in the flanges of the guide vanes in the areas arranged in the flow area of the turbine protrude and their axes run along the inside ren surface of the rotor ring, in the direction of the center Line of the profile of the exit areas of the guiding show rock.

Durch Anordnung der Ausgangsöffnungen aus dem gekühlten Raum in den in die Turbine hineinragenden Bereichen der Flansche der Leitschaufeln, und durch die Verbindung der Ausgangsöffnungen mit dem durchströmten Bereich der Tur bine wird eine sehr effektive Sperrkühlung des Rotorrin ges erreicht, wobei dafür bereits vorhandene, in den durchströmten Bereich der Turbine hineinragende Bereiche der Leitschaufeln verwendet werden.By arranging the outlet openings from the cooled Space in the areas of the projecting into the turbine Flanges of the guide vanes, and by connecting the Exit openings with the flow area of the door bine becomes a very effective barrier cooling of the rotor achieved, whereby already existing, in the areas of the turbine projecting through of the guide vanes can be used.

Durch die Ausrichtung der Achsen der Austrittsbereiche der Öffnungen entlang der inneren Oberfläche des Rotor ringes wird die Effektivität der Sperrkühlung dieses Ringes mit unbedeutenden hydraulischen Verlusten erhöht.By aligning the axes of the exit areas the openings along the inner surface of the rotor ringes the effectiveness of the barrier cooling this Ringes with insignificant hydraulic losses increased.

Durch die Ausrichtung der Achsen der Austrittsbereiche der Ausgangsöffnungen in Richtung der Profilmittellinie der Austrittsbereiche der Leitschaufeln werden die hy draulischen Verluste verringert, die mit dem Einleiten der Sperrkühlung zusammenhängen.By aligning the axes of the exit areas the exit openings in the direction of the profile center line the exit areas of the guide vanes are the hy drastic losses reduced with the initiation barrier cooling.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Lei stungsfähigkeit einer Turbine erhöht. Außerdem kann der radiale Spalt zwischen den Enden der Laufschaufeln und dem Rotorring sehr gut geregelt werden.The Lei stability of a turbine increased. In addition, the radial gap between the ends of the blades and the rotor ring can be regulated very well.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention will be described below explained in more detail with reference to drawings. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung; Fig. 1 shows a longitudinal section through the device;

Fig. 2 den Schnitt A-A entlang von Öffnungen. Fig. 2 shows the section AA along openings.

Die Vorrichtung zum Kühlen von Rotorumgebungsflächen einer Turbinendüse umfaßt einen mit Luft gekühlten Raum 1, der über Leitschaufeln 2 einer Stufe liegt. Der Raum 1 weist Ausgangsöffnungen 3 in Richtung eines Rotorringes 4 auf. Flansche 5 der Leitschaufeln 2 ragen in den durch strömten Bereich der Turbine 6 hinein. Der gekühlte Raum 1 steht durch die Ausgangsöffnungen 3 mit dem durchström ten Bereich der Turbine 6 in Verbindung. Die Ausgangsöff nungen 3 aus dem gekühlten Raum 1 sind in den Flanschen 5 der Leitschaufeln 2 in den Bereichen angeordnet, die in den durchströmten Bereich der Turbine 6 hineinragen, und ihre Achsen 9 verlaufen entlang der inneren Oberfläche 10 des Rotorringes 4 in Richtung der Mittellinie 11 des Pro fils der Austrittsbereiche 12 der Leitschaufeln 2.The device for cooling the rotor surrounding surfaces of a turbine nozzle comprises an air-cooled space 1 which lies above guide vanes 2 of a stage. The space 1 has exit openings 3 in the direction of a rotor ring 4 . Flanges 5 of the guide vanes 2 protrude into the area of the turbine 6 through which flow flows. The cooled space 1 is connected through the outlet openings 3 with the through-flow region of the turbine 6 . The exit openings 3 from the cooled space 1 are arranged in the flanges 5 of the guide vanes 2 in the areas which protrude into the flow area of the turbine 6 , and their axes 9 run along the inner surface 10 of the rotor ring 4 in the direction of the center line 11 the pro fils of the outlet areas 12 of the guide vanes 2 .

Während des Betriebes der Vorrichtung strömt die kühlende Luft aus dem Raum 1 zur Kühlung des Rotorringes 4 durch die Öffnungen 3. Dabei strömt die kühlende Luft zur Küh lung des Rotorringes 4 aus einem Konstruktionselement, das bereits für eine andere Verwendung vorgesehen ist. Während der Kühlung des Ringes 4 entstehen lediglich minimale hydraulische Verluste. Dies ist darauf zurückzu führen, daß die Richtung des Gasstromes und der kühlenden Luft im Bereich ihres Zusammentreffens gleich ist.During the operation of the device, the cooling air flows out of the space 1 for cooling the rotor ring 4 through the openings 3 . The cooling air flows for cooling the rotor ring 4 from a structural element that is already intended for another use. Only minimal hydraulic losses occur during the cooling of the ring 4 . This is due to the fact that the direction of the gas flow and the cooling air are the same in the area where they meet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Elemente verwendet, die in der Technik teilweise weit verbreitet sind.In the device according to the invention, elements used, some of which are widely used in technology are.

Claims

Device for cooling rotor surfaces of a turbine nozzle ( 6 ) with an air-cooled space ( 1 ), which is arranged above guide vanes ( 2 ) of a step and has outlet openings ( 3 ) in the direction of a rotor ring ( 4 ), the flanges ( 5 ) of the guide vanes ( 2 ) protrude into the flow area of the turbine nozzle ( 6 ), characterized in that the cooled space ( 1 ) communicates through the outlet openings ( 3 ) with the flow area of the turbine ( 6 ), the outlet openings ( 3 ) from the cooled space ( 1 ) in the flanges ( 5 ) of the guide vanes ( 2 ) are arranged in the areas that protrude into the flow area of the turbine nozzle ( 6 ), and the axes ( 9 ) of the outlet openings ( 3 ) along the inner surface of the Ro torringes ( 4 ) in the direction of the center line of the profile of the outlet areas ( 12 ) of the guide vanes ( 2 ).