[go: up one dir, main page]

DE60221558T2 - Turbinenmotor mit luftgekühlter turbine - Google Patents

Turbinenmotor mit luftgekühlter turbine Download PDF

Info

Publication number
DE60221558T2
DE60221558T2 DE60221558T DE60221558T DE60221558T2 DE 60221558 T2 DE60221558 T2 DE 60221558T2 DE 60221558 T DE60221558 T DE 60221558T DE 60221558 T DE60221558 T DE 60221558T DE 60221558 T2 DE60221558 T2 DE 60221558T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
turbine
pressure
section
pressure air
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60221558T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60221558D1 (de
Inventor
Xiaoliu Mississauga Liu
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.)
Pratt and Whitney Canada Corp
Original Assignee
Pratt and Whitney Canada Corp
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 Pratt and Whitney Canada Corp filed Critical Pratt and Whitney Canada Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE60221558D1 publication Critical patent/DE60221558D1/de
Publication of DE60221558T2 publication Critical patent/DE60221558T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • 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
    • 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
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/06Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • 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
    • 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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Turbinenmaschinen und insbesondere Turbinenmaschinen mit Turbinenschaufeln, die unter Verwendung von abgezweigter Luft gekühlt werden.
  • Turbinenmaschinen, so wie jene, die als Flugzeug-Turbinen-Luftstrahl-Triebwerke oder Flugzeug-Turbinen-Bläser-Triebwerke verwendet werden, enthalten typischerweise in der Maschine, in Fluidströmungsrichtung von vorne nach hinten, Bläser-, Verdichter-, Verbrennungs- und Turbinenabschnitt innerhalb eines Gehäuses. Diese Abschnitte enthalten rotierende Komponenten, die an einer oder mehreren koaxialen Wellen zur Rotation um eine zentrale Achse der Maschine angebracht sind.
  • Der Gläserabschnitt saugt Luft in die Maschine. Sie wird in dem Verdichterabschnitt verdichtet und mit Treibstoff in dem Verbrennungsabschnitt gemischt, wo die Mischung entzündet wird. Verbrennungsgase verlassen den Verbrennungsabschnitt und treiben eine oder mehrere Turbinen innerhalb des Turbinenabschnitts an.
  • Typischerweise wird eine Schaufel einer erststufigen Hochdruckturbine („high Pressure turbine", HPT) gekühlt, um Schmelzen zu verhindern, indem unverbrannte Luft hohen Drucks, bezeichnet als „P3"-Luft, verwendet wird. Genauer gesagt wird die P3-Luft durch eine tangentiale bordeigene Injektor („tangential an-board injector", TOBI)-Düse geführt. Diese TOBT-Düse reduziert die relative Gesamttemperatur der P3-Luft, typischerweise um ungefähr 100°F (55°C). Die P3-Luft reduzierter Temperatur wird in eine HPT-Scheibe/Deckplatte und durch die HPT-Schaufel geführt. Dort kühlt die P3-Luft die HPT-Schaufel, typischerweise unter Verwendung von Duschkopf-Kühlung.
  • Es ist jedoch erkannt worden, dass die Verwendung von P3-Luft hohen Drucks thermodynamisch ineffizient ist und dass eine TOBT und zusätzliche Komponenten Gewicht und Komplexität zu der Maschine hinzufügen.
  • Als Folge offenbart US Patent 6,227,801 eine verbesserte Turbinenmaschine, die P2x-Luft niedrigeren Drucks bei einer niedrigeren Temperatur von dem Verdichterabschnitt einer Turbinenmaschine stromaufwärts von dem Hochdruck (P3)-Auslass des Verdichterabschnitts abzweigt. Um effektiv zu sein, wird die P2x-Luft jedoch von einem Bereich des Verdichters abgezweigt, der einen Druck hat, der höher ist als der statische Druck bei der HPT-Schaufel. Dies erfordert typischerweise, dass P2x-Luft abgezweigt wird, nachdem sie verdichtet wird und als ein Resultat dieser Verdichtung erwärmt wird.
  • Dementsprechend wäre ein verbessertes Verfahren des Abzweigens von Luft zum HPT-Kühlen bei reduzierten Temperaturen und Drücken wünschenswert. Außerdem ist eine Maschine mit reduziertem Gewicht von Komponenten, die mit HPT-Kühlen in Verbindung stehen, wünschenswert.
  • Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Turbinenmaschine bereitzustellen, in der Luft niedriger Temperatur von einem Abschnitt niedrigen Drucks des Verdichterabschnitts der Maschine abgezweigt wird, um die HPT der Maschine zu kühlen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Turbinenmaschine vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 beansprucht wird. Vorteilhafterweise wird Luft niedrigen Drucks von dem Verdichterabschnitt abgezweigt, und ihr Druck kann danach erhöht werden. Bevorzugterweise wird der Druck in einem Zwischenhohlraum erhöht, wo Rotationsenergie der abgezweigten Luft in statischen Druck umgewandelt wird. Dies kann durch ein Hindernis innerhalb des Hohlraums erreicht werden, das dynamischen Druck der Luft, der sich aus ihrer tangentialen Geschwindigkeit ergibt, in dem Hohlraum in statischen Druck umwandelt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Turbinenmaschine einen Verdichterabschnitt zum Verdichten von Ansaugluft zu Luft hohen Drucks und Luft mittleren Drucks; einen Verbrennungsabschnitt in Strömungsverbindung mit dem Verdichterabschnitt zum Verbren nen von Treibstoff mit verdichteter Luft; und einen Turbinenabschnitt in Strömungsverbindung mit Verbrennungsgasen von dem Verbrennungsabschnitt, wobei der Turbinenabschnitt eine Turbinenschaufel mit einer Spitze bei geringerem Druck als die Luft mittleren Drucks aufweist. Ein im allgemeinen ringförmiger Hohlraum stromaufwärts von dem Verdichterabschnitt enthält eine Abzweigung in Strömungsverbindung mit der Luft mittleren Drucks und ein Hindernis innerhalb des Hohlraums zum Umwandeln von dynamischem Druck der Luft mittleren Drucks, um den statischen Druck der Luft mittleren Drucks zu erhöhen. Ein Kanal mit einem Einlass in Strömungsverbindung mit dem Hohlraum und mit einem Auslass in Strömungsverbindung mit der Turbinenschaufel führt die Luft mittleren Drucks bei dem erhöhten Druck über die Turbinenschaufel.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren des Kühlens von Komponenten innerhalb einer Turbinenmaschine vorgesehen, wie es in Anspruch 8 beansprucht ist. Die Komponenten, welche einen Verdichterabschnitt, einen Verbrennungsabschnitt und einen Turbinenabschnitt in Strömungsverbindung enthalten, werden gekühlt. Das Verfahren enthält (i) Abzweigen von Luft mittleren Drucks mit einer Temperatur, die niedriger ist als die von Luft höchsten Drucks, die in den Verbrennungsabschnitt eintritt, von dem Verdichterabschnitt; (ii) Erhöhen des Drucks der abgezweigten Luft mittleren Drucks, um den statischen Druck einer rotierenden Turbinenschaufel innerhalb des Turbinenabschnitts zu übertreffen; und (iii) Führen der Luft mittleren Drucks bei ihrem erhöhten Druck zu der rotierenden Turbinenschaufel, um die Turbinenschaufel zu kühlen.
  • Andere bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden gewöhnlichen Fachleuten bei Durchsicht der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlich werden.
  • In den Figuren, die Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen werden:
  • 1 ist eine seitliche Draufsicht einer Turbinenmaschine, exemplarisch für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils von 1; und
  • 3 ist eine frontale Querschnittsansicht von 2 entlang III-III.
  • 1 veranschaulicht eine Gasturbinenmaschine 10, exemplarisch für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Maschine 10 enthält einen Gläserabschnitt 12 und eine Kernmaschine, die in Strömungsfolge einen Verdichterabschnitt 14; einen Verbrennungsabschnitt 16; einen Turbinenabschnitt 18; und einen Abgasabschnitt 20 enthält, die alle innerhalb eines Maschinengehäuses 22 angebracht sind.
  • Verdichterabschnitt 14 enthält mehrere Stufen. Turbinenabschnitt 18 enthält bevorzugterweise nur eine einstufige Hochleistungsturbine. Turbinenabschnitt 18 kann jedoch mehrere Turbinenstufen enthalten. Mindestens eine Turbine innerhalb des Turbinenabschnitts 18 ist rotationsmäßig mit der letzten Stufe von Verdichterabschnitt 14 durch eine Welle 24 gekoppelt. Welle 24 wird innerhalb Gehäuse 22 nahe seinem hinteren Ende von einer Rollenlageranordnung 25 und nahe seinem vorderen Ende von Axiallageranordnung 26 gehalten.
  • 2 veranschaulicht im Schnitt einen Teil von Turbinenmaschine 10 nahe dem hinteren Ende von Verdichterabschnitt 14 und dem vorderen Ende von Verbrennungsabschnitt 16. Wie veranschaulicht, ist die letzte Stufe des Verdichterabschnitts 14 bevorzugterweise ein rotierender Verdichter 30 in Strömungsverbindung mit Verbrennungsabschnitt 16.
  • Verbrennungsabschnitt 16 ist auf einer Seite von Verbrennergehäuse 32 und Diffusorgehäuse 34 gebildet, das Teil einer Diffusoranordnung 36 bildet. Diffusoranordnung 36 enthält weiterhin Diffusorröhre 38 und Halterung 40. P3-Luft höchsten Drucks verlässt Diffusorröhre 38.
  • Diffusorröhre 38 ist innerhalb Verbrennungsabschnitt 16 positioniert und bildet eine Strömungsverbindung zwischen der Spitze von Verdichter 30 und Ver brennungsabschnitt 16, wobei sie P3-Gase von Verdichter 30 zu einem P3-Bereich 42 von Verbrennungsabschnitt 16 führt. Wie von Fachleuten verstanden wird und in US Patent 5,862,666 detailliert beschrieben wird, dient Diffusorröhre 38 primär dazu, die tangentiale Geschwindigkeit von Luft zu reduzieren, die Verdichter 30 verlässt.
  • Zusätzlich ist innerhalb Verbrennungsabschnitt 16 Verbrennereinsatz 44, der Verbrennungskammer 46 bildet, an dem Maschinengehäuse 22 mit Gehäusehalterung 48 angebracht. Verbrennungskammer 46 ist in Strömungsverbindung mit Hochdruckbereich 42 von Verbrennungsabschnitt 16. Auch Treibstoffdüse 50 ist in Strömungsverbindung mit Verbrennungskammer 46.
  • Turbinenabschnitt 18 enthält Hochdruckturbine 54, die wiederum einen Rotor 56 und Schaufel 58 enthält. Schaufel 58 ist bevorzugterweise die erste Schaufel in Turbinenabschnitt 18, die in Strömungsverbindung mit Gasen von dem Verbrennungsabschnitt ist, und ist dadurch in Strömungsverbindung mit einigen der heißesten Gase in Maschine 10. Eine Deckplatte 60 schützt die Kühlluft vor möglichem Eintritt heißen Gases und bildet einen Rotationshohlraum 64. Löcher 62 in Deckplatte 60 bilden einen Kanal zwischen Verbrennungsabschnitt 16 und Rotor 56.
  • Kanal 76 erstreckt sich von einem Mitteldruckhohlraum 80, der sich stromaufwärts von dem Auslass von Verdichter 30 befindet. Beispielhohlraum 80 wird oft als ein „P28x"-Hohlraum bezeichnet. Hohlraum 80 ist in Frontansicht in 3 gezeigt. Eine Abzweigung 82 geht von einem Bereich von Luft mittleren Drucks von Verdichterabschnitt 14 aus und zweigt Luft mittleren Drucks von Verdichterabschnitt 14 in Hohlraum 80 ab. Genauer gesagt wird der exemplarische Hohlraum 80 von drei beabstandeten ringförmigen Wänden 84, 85 und 86 gebildet. Dementsprechend kann Hohlraum 80 als im Allgemeinen torusförmig beschrieben werden mit einem einheitlichen Querschnitt, wie in 2 veranschaulicht, und einem im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt entlang Linien III-III aus 2, wie in 3 veranschaulicht. Abzweigung 82 ist ein im Allgemeinen umfangsmäßiger Schlitz, ausgebildet in innerer Wand 84 und positioniert stromaufwärts von dem Auslass von Verdichter 30. Ein weiteres Hindernis 88 in Form einer trennenden Wand (3) erstreckt sich im Allgemeinen radial innerhalb Hohlraum 80 und verhindert Zirkulation von abgezweigter Luft in Hohlraum 80 um die zentrale Achse von Maschine 10 herum. Der Einlass eines Kanals 76 ist in Strömungsverbindung mit dem Inneren von Hohlraum 80 und erstreckt sich von äußerer Wand 85 aus genau stromaufwärts von Hindernis 88.
  • Im Betrieb saugt Bläserabschnitt 12 (1) Luft in Maschine 10. Die Luft strömt von Bläserabschnitt 12 zu Verdichterabschnitt 14, wo sie von den mehreren Verdichterstufen verdichtet wird. Die letzte Verdichtungsstufe ist Verdichter 30, veranschaulicht in 2. Luft hohen Drucks (P3) verlässt die Spitze von Verdichter 30. Die Mehrheit dieser Luft hohen Drucks wird zu Verbrennungsabschnitt 16 durch Diffusorröhre 38 geführt. Dort tritt viel der P3-Luft in Kammer 46 ein und wird mit Treibstoff von Düse 50 gemischt und verbrannt. Verbrannte Gase verlassen Kammer 46 nahe ihrem hinteren Ende und strömen über HPT-Schaufel 58.
  • In einer konventionellen Turbinenmaschine würde Schaufel 58 von P3-Gasen gekühlt werden, die über die rückseitige Abdeckung von Turbinengehäuse 56 geführt werden, injiziert mittels einer TOBT (nicht gezeigt), wie genauer beschrieben in US Patent 6,227,801 . Kühlduschköpfe auf der Turbinenschaufel könnten dann die injizierte Luft über die Schaufel verteilen, um die Schaufel vom Schmelzen abzuhalten.
  • Exemplarisch für die vorliegende Erfindung und wie in 2 veranschaulicht, führt jedoch Kanal 76, bevorzugterweise in der Form von Metallrohrleitungen, Abzweigungsluft (bekannt als P2x-Luft) von einem Hohlraum 80 und damit von einem Bereich niedrigeren Drucks von Verdichter 30 durch HPT-Schaufel 58 über ihre Vorderkante. Genauer gesagt führt ein Einlass von Kanal 76 Luft von Hohlraum 80 zu einem mit Trennwand 70 verbundenen Auslass. Trennwand 70 und Deckplatte 60 bilden einen Bereich genau stromaufwärts von Deckplatte 60. Luft aus diesem Bereich wird durch Löcher 62 in Hohlraum 64, der vor Rotor 56 liegt, und durch HPT-Schaufel 58 geführt, wie veranschaulicht. Dies ist größtenteils möglich, weil die Vorderkante von HPT-Schaufel 58 bei einem niedrigeren Druck ist als der P3-Bereich und, wichtiger, als P2x-Luft in Hohlraum 80. In geeigneter Weise erhöht Hohlraum 80 den statischen Druck von abgezweigter P2x-Luft, die von Verdichterabschnitt 14 abgezweigt wird. Genauer gesagt wird, wie in 3 veranschaulicht, in Hohlraum 80 abgezweigte Luft, die normalerweise um die Achse von Maschine 10 herum zirkulieren würde, von Hindernis 88 blockiert. Als Folge wird der dynamische Druck, der mit der Rotationsenergie der abgezweigten Luft (d. h. wegen ihrer tangentialen Geschwindigkeit) in Zusammenhang steht, in einen Anstieg des statischen Drucks in Hohlraum 80 umgewandelt. Bevorzugterweise ist der Einlass zu Kanal 76 nahe an Hindernis 88, wo der statische Druck am höchsten ist.
  • Günstigerweise erlaubt dann der von Hohlraum 80 erzeugte Anstieg an statischem Druck, dass Luft von einem Bereich niedrigerer Temperatur von Verdichterabschnitt 14 abgezweigt wird. Es wird geschätzt, dass das Vorhandensein von Hindernis 88 den statischen Druck in Hohlraum 80 um ungefähr 30% erhöht. Darüber hinaus könnte so ein Anstieg an Druck in der Abwesenheit von Hindernis 88 erreicht werden, indem Abzweigung 82 axial nach vorne zu einem Bereich von Verdichterabschnitt 14 versetzt wird, wo die Temperatur verdichteter Luft ungefähr 100°F (55°C) höher sein könnte. Wie nun anerkannt werden sollte, kann P2x-Luft nun von einem Bereich von Verdichterabschnitt 14 abgezweigt werden, der einen statischen Druck hat, der nicht wesentlich höher ist als der statische Druck der Vorderkante von HPT-Schaufel 58. In der Tat kann Luft mit einem statischen Druck der geringer ist als der statische Druck der Vorderkante von HPT-Schaufel 58, von Verdichterabschnitt 14 abgezweigt werden. Der Druck dieser abgezweigten Luft kann dann von Hindernis 88 erhöht werden.
  • Vorteilhafterweise ist abgezweigte P2x-Luft „thermodynamisch billiger" als P3-Luft. Ihr Druck ist niedriger und, was von größerem Vorteil ist, P2x-Luft hat eine niedrigere Temperatur als P3-Luft in Bereich 42. Je geringer der Druck der abgezweigten P2x-Luft ist, desto geringer ist ihre Temperatur. Folglich verbessert die Verwendung von P2x-Luft und die daraus folgende Abnahme der Verwendung von P3-Luft beim Kühlen der HPT-Schaufel 58 die Gesamtmaschineneffizienz. Außerdem wird, je niedriger der Druck der abgezweigten Luft ist, desto weniger Energie auf diese Luft aufgewendet, und desto größer ist die Effizienz des Gesamtmaschinenbetriebs.
  • Da die P2x-Luft eine geringere Temperatur hat als P3-Luft, können, was wichtiger ist, Duschköpfe, die als Teil von konventionellen HPT-Schaufeln ausgebildet sind, beseitigt werden, und die Verwendung einer konventionellen TOBI-Düse, die primär dazu dient, die Temperatur der P3-Luft zu reduzieren, kann auch beseitigt werden. Unter Verwendung von P2x-Luft niedrigeren Drucks und durch Beseitigen der Duschköpfe wird der nötige Schaufelzuführdruck reduziert. Dies wiederum erlaubt die Beseitigung von konventionellen Bürstendichtungen. Zusätzlich kann die von Kanal 76 geführte P2x-Luft auch zu dem Hohlraum des hinteren Lagers 25 durch Beseitigen einer konventionellen Trennwand geführt werden. Diese und andere Vorteile des Abzweigens von Luft niedrigeren Drucks von Verdichterabschnitt 14 sind in US Patent 6,227,801 detailliert beschrieben.
  • Weiterhin kann die abgezweigte P2x-Luft auch zu der Welle 24 anstelle von P3-Luft geführt werden. Weil die P2x-Luft viel kälter ist, kann Welle 24 aus Stahl anstelle von einer temperaturbeständigen Legierung so wie INCONELTM hergestellt werden, was zu Kostenreduktion bei der Maschinenkonstruktion führt.
  • Wie nun deutlich sein sollte, kann Hohlraum 80 in jeglicher Anzahl von Arten ausgebildet sein, so dass er so fungiert, dass er den statischen Druck abgezweigter Luft erhöht. Zum Beispiel kann der Querschnitt von Hohlraum 80 fast jede geeignete Form haben. Außerdem muss Hindernis 88 nicht als eine Abtrennungswand ausgebildet sein und muss sich auch nicht radial erstrecken. Jedes geeignete Hindernis in Hohlraum 80, das dazu dient, den statischen Druck von von Verdichterabschnitt 14 abgezweigter Luft zu erhöhen, kann verwendet werden, Hindernis 88 auszubilden. Auf ähnliche Weise könnte Einlass zu Kanal 76, obwohl er bevorzugterweise nahe Hindernis 88 positioniert ist, an einem anderen geeigneten Ort in Verbindung mit dem Inneren von Hohlraum 80 positioniert sein.
  • Es versteht sich weiterhin, dass die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen Veranschaulichungen begrenzt ist, die lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen und die geeignet sind für Modifikationen von Form, Größe, Anordnung von Teilen und Details des Betriebs. Die Erfindung kann leicht realisiert werden, um andere existierende Maschinenkon struktionen als die oben stellvertretend beschriebene Maschine zu modifizieren. Es ist vielmehr vorgesehen, dass die Erfindung alle solche Modifikationen innerhalb ihres Umfangs umfasst, wie von den Ansprüchen definiert.

Claims (11)

  1. Turbinenmaschine (10) aufweisend: eine Einrichtung zum Verdichten von Ansaugluft zu Luft hohen Drucks und Luft mittleren Drucks; eine Einrichtung zum Verbrennen von Treibstoff, der mit verdichteter Luft von der Einrichtung zum Verdichten vermischt ist; einen Turbinenabschnitt (18), der sich in Strömungsverbindung mit Verbrennungsgasen von der Einrichtung zum Verbrennen befindet, wobei der Turbinenabschnitt (18) eine Turbinenschaufel (58) aufweist; und eine Einrichtung zum Abzweigen der Luft mittleren Drucks von der Einrichtung zum Verdichten; und gekennzeichnet durch Aufweisen von: einer Einrichtung zum Erhöhen des Drucks der Luft mittleren Drucks über einen statischen Druck bei der Turbinenschaufel (58); und einer Einrichtung zum Leiten der Luft mittleren Drucks bei einem erhöhten Druck von der Einrichtung zum Erhöhen zu der Turbinenschaufel (58), wodurch die Turbinenschaufel (58) gekühlt wird.
  2. Turbinenmaschine nach Anspruch 1, wobei: die Einrichtung zum Verdichten von Ansaugluft zu Luft hohen Drucks und Luft mittleren Drucks einen Verdichterabschnitt (14) aufweist; die Einrichtung zum Verbrennen von mit verdichteter Luft vermischten Treibstoffs einen Verbrennungsabschnitt (16) aufweist, der sich in Strömungsverbindung mit dem Verdichterabschnitt (14) befindet; die Turbinenschaufel (58) eine Spitze bei geringerem Druck als die genannte Luft mittleren Drucks aufweist; die Einrichtung zum Abzweigen einen im Wesentlichen ringförmigen Hohlraum (80) stromaufwärts von dem Verdichterabschnitt (14) aufweist, der eine Abzweigung (82) aufweist, die sich in Strömungsverbindung mit der Luft mittleren Drucks befindet; die Einrichtung zum Erhöhen des statischen Drucks der Luft mittleren Drucks ein Hindernis (88) bei genanntem Hohlraum aufweist, um dynamischen Druck der Luft mittleren Drucks umzuwandeln; und die Einrichtung zum Leiten einen Kanal (76) aufweist, der einen Einlass in Strömungsverbindung mit dem Hohlraum (80) und einen Auslass in Strömungsverbindung mit der Turbinenschaufel (58) aufweist, um die Luft mittleren Drucks bei dem genanntem erhöhten Druck über die Turbinenschaufel (58) zu leiten.
  3. Turbinenmaschine (10) nach Anspruch 2, wobei das Hindernis (88) eine Wand aufweist, die sich in einer zu einer zentralen Achse der Maschine im Wesentlichen radialen Richtung erstreckt.
  4. Turbinenmaschine (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die genannte Schaufel (58) eine vordere Kante aufweist und die Luft mittleren Drucks einen geringeren oder nur geringfügig höheren Druck hat als den statischen Druck nahe der vorderen Kante.
  5. Turbinenmaschine (10) nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei der genannte Kanal (76) ein Rohr von dem Verdichterabschnitt (14) zu dem Turbinenabschnitt (18) aufweist.
  6. Turbinenmaschine (10) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Turbinenschaufel (58) keine Duschkopf-Kühlanordnung aufweist.
  7. Turbinenmaschine (10) nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Kanal (76) die primäre Quelle von Kühlluft für die Turbinenschaufel (58) darstellt.
  8. Verfahren des Kühlens von Komponenten innerhalb einer Turbinenmaschine (10), wobei die Turbinenmaschine (10) einen Verdichterabschnitt (14), einen Verbrennungsabschnitt (16) und einen Turbinenabschnitt (18) in Strömungsverbindung aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Leiten von Luft mittleren Drucks, die eine niedrigere Temperatur als Luft höchsten Drucks, welche in den Verbrennungsabschnitt (16) eintritt, aufweist, zu einer rotierenden Turbinenschaufel (58); und gekennzeichnet durch: Abzweigen der Luft mittleren Drucks von dem Verdichterabschnitt (14) und Erhöhen des Drucks der abgezweigten Luft mittleren Drucks, um den statischen Druck der rotierenden Turbinenschaufel (58) innerhalb des Turbinenabschnitts (18) zu überschreiten; und Leiten der Luft mittleren Drucks bei ihrem erhöhtem Druck zu der rotierenden Turbinenschaufel (58), um die Turbinenschaufel (58) zu kühlen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das genannte Erhöhen Abzweigen der Luft mittleren Drucks in einen Hohlraum (80) und Umwandeln von Rotationsenergie der Luft mittleren Drucks zum Erhöhen ihres statischen Drucks aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine vordere Kante der Turbinenschaufel (58) bei einem geringeren statischen Druck ist als dem Druck der Luft mittleren Drucks nach dem Erhöhen.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei das genannte Leiten Leiten von Luft mittleren Drucks über eine Hochdruckturbinenschaufel (58) aufweist.
DE60221558T 2001-10-31 2002-10-18 Turbinenmotor mit luftgekühlter turbine Expired - Lifetime DE60221558T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US403 2001-10-31
US10/000,403 US6647730B2 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Turbine engine having turbine cooled with diverted compressor intermediate pressure air
PCT/CA2002/001574 WO2003038254A1 (en) 2001-10-31 2002-10-18 Turbine engine with air cooled turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60221558D1 DE60221558D1 (de) 2007-09-13
DE60221558T2 true DE60221558T2 (de) 2008-04-10

Family

ID=21691378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60221558T Expired - Lifetime DE60221558T2 (de) 2001-10-31 2002-10-18 Turbinenmotor mit luftgekühlter turbine

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6647730B2 (de)
EP (1) EP1446565B1 (de)
JP (1) JP4163115B2 (de)
CA (1) CA2464209C (de)
DE (1) DE60221558T2 (de)
RU (1) RU2303149C2 (de)
WO (1) WO2003038254A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063071A1 (de) 2010-12-14 2012-06-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Kühlvorrichtung für ein Strahltriebwerk

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4464613B2 (ja) * 2003-02-28 2010-05-19 三菱自動車工業株式会社 触媒温度推定装置及び触媒温度推定方法
US20050137441A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Harry Cordatos Multi-stage fuel deoxygenator
US7231769B2 (en) * 2004-01-29 2007-06-19 United Technologies Corporation Gas turbine cooling system
US7093437B2 (en) * 2004-01-29 2006-08-22 United Technologies Corporation Extended operability aircraft fuel delivery system
US7334407B2 (en) * 2004-03-22 2008-02-26 United Technologies Corporation Method of suppressing coke in endothermic fuel processing
US7156618B2 (en) * 2004-11-17 2007-01-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Low cost diffuser assembly for gas turbine engine
US7287384B2 (en) * 2004-12-13 2007-10-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Bearing chamber pressurization system
US8562285B2 (en) * 2007-07-02 2013-10-22 United Technologies Corporation Angled on-board injector
FR2927949B1 (fr) * 2008-02-27 2010-03-26 Snecma Diffuseur de turbomachine comportant des voiles annulaires echancres
US8282354B2 (en) * 2008-04-16 2012-10-09 United Technologies Corporation Reduced weight blade for a gas turbine engine
FR2932227B1 (fr) * 2008-06-09 2011-07-01 Snecma Turboreacteur double flux
FR2933442B1 (fr) * 2008-07-04 2011-05-27 Snecma Flasque de maintien d'un jonc de retenue, ensemble d'un disque de rotor de turbomachine, d'un jonc de retenue et d'un flasque de maintien et turbomachine comprenant un tel ensemble
US8079804B2 (en) * 2008-09-18 2011-12-20 Siemens Energy, Inc. Cooling structure for outer surface of a gas turbine case
US8167551B2 (en) * 2009-03-26 2012-05-01 United Technologies Corporation Gas turbine engine with 2.5 bleed duct core case section
US8453463B2 (en) * 2009-05-27 2013-06-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Anti-vortex device for a gas turbine engine compressor
US8516828B2 (en) * 2010-02-19 2013-08-27 United Technologies Corporation Bearing compartment pressurization and shaft ventilation system
US8997500B2 (en) 2010-02-19 2015-04-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine oil buffering
WO2013002667A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Pratt & Whitney Canada Corp Diffuser pipe and assembly for gas turbine engine
US8904805B2 (en) 2012-01-09 2014-12-09 United Technologies Corporation Environmental control system for aircraft utilizing turbo-compressor
US10634051B2 (en) 2012-01-09 2020-04-28 United Technologies Corporation Geared turbofan engine with low pressure environmental control system for aircraft
US10093424B2 (en) * 2014-07-07 2018-10-09 United Technologies Corporation Low pressure environmental control system with safe pylon transit
US9091173B2 (en) 2012-05-31 2015-07-28 United Technologies Corporation Turbine coolant supply system
US9528391B2 (en) 2012-07-17 2016-12-27 United Technologies Corporation Gas turbine engine outer case with contoured bleed boss
WO2014120124A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 United Technologies Corporation Common joint for a combustor, diffuser, and tobi of a gas turbine engine
US9874223B2 (en) 2013-06-17 2018-01-23 Pratt & Whitney Canada Corp. Diffuser pipe for a gas turbine engine and method for manufacturing same
US9134029B2 (en) 2013-09-12 2015-09-15 Siemens Energy, Inc. Radial midframe baffle for can-annular combustor arrangement having tangentially oriented combustor cans
US9528706B2 (en) 2013-12-13 2016-12-27 Siemens Energy, Inc. Swirling midframe flow for gas turbine engine having advanced transitions
US10144519B2 (en) 2014-10-24 2018-12-04 United Technologies Corporation Compressor bleed air supply for an aircraft environmental control system
US10774752B2 (en) 2016-04-04 2020-09-15 Raytheon Technologies Corporation Integrated environmental control and buffer air system
US10422237B2 (en) * 2017-04-11 2019-09-24 United Technologies Corporation Flow diverter case attachment for gas turbine engine
US11603852B2 (en) 2018-01-19 2023-03-14 General Electric Company Compressor bleed port structure
US10781751B1 (en) * 2018-03-22 2020-09-22 Florida Turbine Technologies, Inc. Gas turbine engine secondary air system and axial thrust management system for a rotor of the engine
JP7252791B2 (ja) * 2019-03-07 2023-04-05 本田技研工業株式会社 ガスタービンエンジン
US12006879B1 (en) * 2023-02-16 2024-06-11 Honeywell International Inc. Turbomachine with compressor diffuser bleed for uniform exit flow

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1093301A (de) * 1953-02-17 1955-05-03
US3034298A (en) * 1958-06-12 1962-05-15 Gen Motors Corp Turbine cooling system
US3269119A (en) * 1960-03-16 1966-08-30 Nathan C Price Turbo-jet powerplant with toroidal combustion chamber
US4302148A (en) * 1979-01-02 1981-11-24 Rolls-Royce Limited Gas turbine engine having a cooled turbine
GB2075123B (en) 1980-05-01 1983-11-16 Gen Electric Turbine cooling air deswirler
DE3514352A1 (de) 1985-04-20 1986-10-23 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Gasturbinentriebwerk mit einrichtungen zur abzweigung von verdichterluft zur kuehlung von heissteilen
SU1598520A1 (ru) * 1988-09-19 1996-12-20 Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе Устройство для охлаждения рабочих лопаток газовой турбины
US5555721A (en) 1994-09-28 1996-09-17 General Electric Company Gas turbine engine cooling supply circuit
US5862666A (en) 1996-12-23 1999-01-26 Pratt & Whitney Canada Inc. Turbine engine having improved thrust bearing load control
US6250061B1 (en) 1999-03-02 2001-06-26 General Electric Company Compressor system and methods for reducing cooling airflow
US6227801B1 (en) * 1999-04-27 2001-05-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine engine having improved high pressure turbine cooling
US6487863B1 (en) * 2001-03-30 2002-12-03 Siemens Westinghouse Power Corporation Method and apparatus for cooling high temperature components in a gas turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010063071A1 (de) 2010-12-14 2012-06-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Kühlvorrichtung für ein Strahltriebwerk
WO2012080332A2 (de) 2010-12-14 2012-06-21 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Kühlvorrichtung für ein strahltriebwerk
US9657592B2 (en) 2010-12-14 2017-05-23 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Cooling device for a jet engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1446565A1 (de) 2004-08-18
RU2303149C2 (ru) 2007-07-20
DE60221558D1 (de) 2007-09-13
US20030079477A1 (en) 2003-05-01
US6647730B2 (en) 2003-11-18
WO2003038254A1 (en) 2003-05-08
EP1446565B1 (de) 2007-08-01
JP4163115B2 (ja) 2008-10-08
RU2004116694A (ru) 2005-05-27
JP2005507049A (ja) 2005-03-10
CA2464209C (en) 2010-06-01
CA2464209A1 (en) 2003-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60221558T2 (de) Turbinenmotor mit luftgekühlter turbine
DE60023681T2 (de) Kühlung der hochdruckturbinenstufe einer gasturbine
DE602004000527T2 (de) Verfahren zur Kühlung von heissen Turbinenbauteilen mittels eines teilweise in einem externen Wärmetauscher gekühlten Luftstromes und so gekühltes Turbinentriebwerk
DE60031744T2 (de) Turbinenbrennkammeranordnung
DE69503628T3 (de) Leitschaufelkühlung mit doppelquelle
DE3447717C2 (de) Axial durchströmtes Bläsertriebwerk
DE69935108T2 (de) Gekühltes Turbinengehäuse
DE69621867T2 (de) System um den Rotor eines Gasturbinenkompressors zu kühlen
DE69003371T2 (de) Luftgekühlte Turbomaschine und Kühlprozess für diese Turbomaschine.
DE60220636T2 (de) Gasturbine mit gegenläufigen Niederdruckrotoren
EP3059433B1 (de) Gasturbinentriebwerk mit ölkühler in der triebwerksverkleidung
DE2943464A1 (de) Dichtungsvorrichtung fuer ein gasturbinentriebwerk
DE102007007177A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Gasturbinen-Rotorschaufeln
DE2147537A1 (de) Kühleinrichtung für die Enden von Turbinenlaufschaufeln mit Luftexpansion
EP2119900A2 (de) Gasturbinentriebwerk mit einer Vorrichtung zur Ableitung von Turbinenluft in den Fanströmungskanal
DE112017002155B4 (de) Gasturbine
WO2014033220A1 (de) Kühlverfahren zum betreiben einer gasturbine
EP2084368A1 (de) Turbinenschaufel
EP1222399B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kühlung der strömung in zwischen rotoren und statoren von turbomaschinen ausgebildeten radialspalten
DE3248439A1 (de) Gasturbinentriebwerk mit gekuehlten schaufelspitzen
DE102019104814B4 (de) Mit einem Einsatzträger ausgestattete Turbinenschaufel
EP2987967B1 (de) Verdichtergehäuse für eine Gasturbine
DE60104722T2 (de) System, um dem rotor einer gasturbine kühlluft zuzuführen
DE102006010863B4 (de) Turbomaschine, insbesondere Verdichter
DE3817986A1 (de) Gasturbinenanlage mit zwischenkuehlung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition