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EP2118446B1 - Turbine mit mindestens einem rotor bestehend aus rotorscheiben und einem zuganker - Google Patents

Turbine mit mindestens einem rotor bestehend aus rotorscheiben und einem zuganker Download PDF

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Publication number
EP2118446B1
EP2118446B1 EP08716885A EP08716885A EP2118446B1 EP 2118446 B1 EP2118446 B1 EP 2118446B1 EP 08716885 A EP08716885 A EP 08716885A EP 08716885 A EP08716885 A EP 08716885A EP 2118446 B1 EP2118446 B1 EP 2118446B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
turbine according
gas turbine
spacer
tie
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.)
Not-in-force
Application number
EP08716885A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2118446A1 (de
Inventor
Francois Benkler
Ulrich Ehehalt
Harald Hoell
Walter Loch
Peter-Andreas Schneider
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens 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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to PL08716885T priority Critical patent/PL2118446T3/pl
Priority to EP08716885A priority patent/EP2118446B1/de
Publication of EP2118446A1 publication Critical patent/EP2118446A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2118446B1 publication Critical patent/EP2118446B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/10—Anti- vibration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/18—Two-dimensional patterned
    • F05D2250/182—Two-dimensional patterned crenellated, notched
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/30—Arrangement of components
    • F05D2250/31—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05D2250/311—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being in line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine according to the preamble of patent claim 1.
  • Multi-stage gas turbines with at least one rotor or rotor, which has arranged in several radial planes blades on the circumference of rotor disks are basically known in various embodiments.
  • the US 3,749,516 a similarly constructed runner of a double centrifugal compressor.
  • the known rotor comprises a plurality of rotor disks and a centrally arranged hollow shaft. Centrally through the hollow shaft and through the rotor disks extends a tie rod, which clamps the rotor disks and the hollow shaft firmly together by end pieces screwed on end. In order to fix the tie rod in its position within the rotor, a sleeve with resilient cantilevered struts is provided on this, which are supported by a screw on the hollow shaft.
  • FR 2 111 096 also discloses a gas turbine with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide measures to prevent in particular natural oscillations of the tie rod regardless of the constant during operation of the stationary gas turbine speed. All rotating parts of the gas turbine should form a stiff unit as possible.
  • the channel is annular and formed for the passage of a cooling medium and is bounded by a separating tube radially outside, wherein the recesses serve as openings for the cooling medium.
  • the spacer according to the invention is a spring ring with coaxially extending passage openings. It increases the damping or stiffening of the tie rod in the rotor / rotor and is sufficiently stable to hold the tie rod in its desired position regardless of the speed. It is easy to assemble with sufficient preload in spite of its spring characteristics. The functionality is therefore ensured even at high speeds.
  • spacers further increases not only the natural frequency of the tie rod itself, but also the inherent rigidity of all parts.
  • spacers according to the invention are basically also used in the area of cooling and separating pipes, which surround the tie rod in a certain axial portion at a distance.
  • the spacers are here between the tie rod and the cooling medium leading, the annular channel outside bounding separating tube.
  • another ring channel in this regard between an inner or first separator tube and an outer or second separator tube may be formed so that then first spacers between tie rods and inner separator tube on the one hand and possibly second spacers between the inner separator tube and an outer separator tube are provided by means of which the tie rod against the radially outer , Rotor components belonging to the rotor components can be supported in places.
  • the free, swingable length of the tie rod can be significantly shortened.
  • the distance between the natural frequency of the tie rod and the rotational frequency of the rotor can be increased, whereby its tendency to oscillate is substantially reduced. Safe operation of the gas turbine can thus be ensured.
  • a rotor 2 of a multi-stage gas turbine 1 comprises according to the broken sectional view in FIG FIG. 1 arranged in several levels 3 rotor disks 5, which carry blades 4 on the periphery.
  • a tie rod 6 extends along centrally arranged recesses 7 in the rotor disks 5 through the in FIG. 1 Located on the left compressor part of the gas turbine 1 and is anchored in one of the rotor disks, not shown, or in a suitable Rotorendteil in a manner not shown.
  • the prestressed tie rod 6 presses together the rotor disks 5 and further rotor parts of the turbine unit in a basically known manner in a form-fitting manner.
  • Axially adjacent to the compressor of the gas turbine rotor disks 5 is a central hollow shaft 9, which rests with its opposite end, not shown, on one of the rotor parts of the turbine unit. Radially outside of this central hollow shaft 9 are located within the housing of the gas turbine, the combustion chambers.
  • At least one annular channel 10 or 11 is located between the central hollow shaft 9 and the tie rod 6.
  • the channels 10, 11 each serve to guide a cooling medium 12 from the compressor-side section of the rotor 2 to the turbine-side section.
  • the cooling medium 12 is in FIG. 1 symbolized with the help of an arrow.
  • the channel 12, which is annular in cross-section and guides the cooling medium 12, can be enclosed by a first or inner separating tube 13, through which the tie rod 6 extends centrally.
  • the further annular cooling passage 10 may be arranged to guide a cooling medium 12 between the first or inner separation pipe 16 and a second and outer separation pipe 14 be.
  • This spacer 15 is a resilient ring member and consists of at least one support ring 16, the radially extending support arms 17 and each support arm 17 each have a support leg 18 at its end, as shown in the FIGS. 2 to 6 combined with FIG. 1 evident.
  • the spacer 15 and the resilient ring member is in one piece, wherein the support arms 17 extend radially to the support ring 16 and end at support legs 18.
  • each support leg 18 has at its end a support surface 20 with which the spacer 15 or its support arm 17 bears against the inside of the separation tube 13.
  • the support arms 17 extend from the support ring 16 to the support feet each obliquely to the central axis M of the rotor 2. In this way, a fictitious hinge point is formed at the annular end of the support arm 17, around which the support arm 17 can pivot in the radial direction, if he bent accordingly by centrifugal forces becomes. Centrifugal forces cause by the fact that the support legs 18 do not solve by centrifugal force from their contact surface, but according to a higher speed of the rotor 2 rest all the more on their contact surface with spreading force, at the same time the radial extent between the support ring 16 and support leg 18 certainly not smaller can. This is true at least in the event that the support ring in the installed state radially inward and the support legs 18 are radially outward.
  • identical spacers 15 ' which may have only slightly different dimensions, are also provided for fixing the annular channel 10 for the cooling medium, as shown FIG. 1 evident.
  • the support ring 16 'lies outside on the first or inner separation pipe 13 and is supported with its support feet 18 'inside of the second or outer separation pipe 14.
  • the separating tube 14 also serves as a radially inner boundary to the central hollow shaft 9, as seen from FIG. 1 evident.
  • the spacer 15 recesses 21 which extend radially to the tie rod 6 and to its center line M and coaxial with the tie rod 6 in the installed state.
  • the spacers 15 thereby fix not only the tie rod 6 and / or the two separation tubes 13 and 14 relative to the center line M of the rotor 2 and tie rod 6, but they also allow a free and unobstructed coaxial flow of the cooling medium 12.
  • the Recesses 21 each openings.
  • the spacer 15, 15 not only in one piece, but due to its design and due to the material used also resilient.
  • FIG. 4 illustrated embodiment remains through the spacers 15 and their support arms 17 and their support legs 18 is about half the ring cross-section to form free passages 21. It is thus about half the channel cross-section of the cooling medium for flowing available.
  • the spacers 15, 15 ' fixed immovably on the circumference 22 of the tie rod 6 and the periphery 23 of a separating tube 13 in the radial direction.
  • the spacers 15, 15 'with their support ring 16, 16' expediently thermally shrunk onto the tie rod 6 carrying them, the separation tube 13.
  • the tie rod 6 and possibly also the inner separating tube 13, each of which carries spacers 15, 15 ', have stops 24, 25 for the spacers 15, 15'.
  • These stops 24, 25 are according to the in the figures illustrated embodiments each have a circumferential bead and define in the axial direction exactly the point at which the spacer 15, 15 'should rest during thermal shrinking.
  • spacers as the spacers 15 and 15 ' can also be arranged between the rotor disks 5 bearing on their circumference, the rotor blades 4 and the tie rod 6. In FIG. 1 this is indicated symbolically in the region of the recesses 7 by means of intersecting, dashed lines.
  • the first rotor disk in addition to the central hollow shaft may expediently be concretely connected to one or more spacers 15 of the type of interest here. Basically, the same can apply to other rotor disks 5, to which they are connected either directly to the tie rod 6 or the first or inner separation pipe 13.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Mehrstufige Gasturbinen mit mindestens einem Läufer bzw. Rotor, der in mehreren Radialebenen angeordnete Laufschaufeln am Umfang von Rotorscheiben aufweist, sind grundsätzlich in verschiedenartigen Ausführungsformen bekannt.
  • Ferner ist es bekannt, zumindest bei Gasturbinen, die einzelnen Rotorscheiben stirnflächig sowie formschlüssig so zu gestalten, dass sie sich mit Hilfe eines durch die Rotorscheiben erstreckenden Zugankers als Einheit zusammenhalten lassen. Mit zunehmender Baulänge nimmt allerdings die frei schwingende Länge, d. h. die ungestützte Länge des Zugankers, zu. Hierdurch verschieben sich die Eigenfrequenzen auf ein Niveau nahe der Rotationsfrequenz des Rotors, so dass im Betrieb bzw. beim Schleudern unzulässig hohe Schwingungsamplituden auftreten können. Diese können nicht nur den Zuganker, sondern auch die gesamte Gasturbine zerstören. Dies gilt insbesondere auch für Gasturbinen, bei denen sich der Zuganker durch den Verdichter, sodann durch eine mittlere Hohlwelle mit den dort radial außen befindlichen Brennkammern und schließlich durch die Turbine erstreckt.
  • Hierzu offenbart die US 3,749,516 einen ähnlich aufgebauten Läufer eines zweifachen Radialverdichters. Der daraus bekannte Läufer umfasst mehrere Rotorscheiben und eine mittig angeordnete Hohlwelle. Zentral durch die Hohlwelle und durch die Rotorscheiben erstreckt sich ein Zuganker, welcher durch endseitig aufgeschraubte Endstücke die Rotorscheiben und die Hohlwelle fest miteinander verspannen. Um den Zuganker in seiner Lage innerhalb des Rotors zu fixieren, ist an diesem eine Hülse mit federnden einseitig befestigten Streben vorgesehen, welche über eine Schraube an der Hohlwelle abgestützt sind. FR 2 111 096 offenbart auch eine Gasturbine mit den Merkmalen des Oberbegriffs vom Anspruch 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, um insbesondere Eigenschwingungen des Zugankers unabhängig von der im Betrieb des stationären Gasturbine konstanten Drehzahl zu verhindern. Alle sich drehenden Teile der Gasturbine sollen dabei eine möglichst steife Einheit bilden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 vor, dass der Kanal ringförmig und zur Durchleitung eines Kühlmediums ausgebildet und von einem Trennrohr radial außen begrenzt ist, wobei die Ausnehmungen als Durchtrittsöffnungen für das Kühlmedium dienen.
  • Grundsätzlich ist der Abstandshalter gemäß der Erfindung ein Federring mit sich koaxial erstreckenden Durchtrittsöffnungen. Er erhöht die Dämpfung bzw. Versteifung des Zugankers im Läufer/Rotor und ist ausreichend stabil, um unabhängig von der Drehzahl den Zuganker in seiner Solllage zu halten. Er lässt sich einfach montieren, wobei eine ausreichende Vorspannung trotz seiner Federeigenschaften gegeben ist. Die Funktionsfähigkeit ist daher auch bei hohen Drehzahlen sichergestellt.
  • Die Verwendung von Abstandshaltern erhöht ferner nicht nur die Eigenfrequenz des Zugankers selbst, sondern auch die Eigensteifigkeit aller Teile.
  • Dazu gehört auch, dass erfindungsgemäße Abstandshalter grundsätzlich auch im Bereich von Kühl- und Trennrohren verwendet werden, die den Zuganker in einem bestimmten axialen Abschnitt mit Abstand umgeben. Die Abstandshalter befinden sich hier zwischen dem Zuganker und dem das Kühlmedium führenden, den Ringkanal außen begrenzenden Trennrohr. Gegebenenfalls kann ein weiterer Ringkanal in diesem Zusammenhang zwischen einem inneren oder ersten Trennrohr und einem äußeren oder zweiten Trennrohr gebildet sein, so dass dann erste Abstandshalter zwischen Zuganker und innerem Trennrohr einerseits und ggf. zweite Abstandshalter zwischen dem inneren Trennrohr und einem äußeren Trennrohr vorgesehen sind, mittels denen der Zuganker gegen die radial weiter außen, zum Rotor gehörenden Rotorkomponenten stellenweise abgestützt werden kann. Durch die entlang seiner Erstreckung ggf. auch mehrfache Abstützung kann die freie, schwingbare Länge des Zugankers signifikant verkürzt werden. Mit dieser Maßnahme kann der Abstand zwischen der Eigenfrequenz des Zugankers und der Rotationsfrequenz des Rotors vergrößert werden, wodurch seine Schwingungsneigung wesentlich reduziert wird. Ein sicherer Betrieb der Gasturbine kann somit gewährleistet werden.
  • Es ist daher mit einfachen Mitteln möglich, die oben genannte Aufgabe erfolgreich zu lösen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen und der Zeichnung im Zusammenhang mit der Beschreibung hervor.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    abgeschnitten sowie zum Teil im Schnitt einen Teil des Läufers/Rotors einer mehrstufigen Gasturbine;
    FIG 2
    schräg von unten eine perspektivische Ansicht eines Abstandshalters in anderem Maßstab;
    FIG 3
    eine perspektivische Ansicht wie in FIG 2, jedoch leicht schräg von oben;
    FIG 4
    jeweils abgeschnitten eine Stirnansicht eines Ab- standshalters auf einem Zuganker sowie ein inneres und ein äußeres Trennrohr zur Bildung eines ring- förmigen Kanals für ein Kühlmedium, und
    FIG 5
    einen Schnitt längs der Linie V-V in FIG 4.
  • Ein Rotor 2 einer mehrstufigen Gasturbine 1 umfasst gemäß der abgebrochenen Schnitt-Darstellung in FIG 1 in mehreren Ebenen 3 angeordnete Rotorscheiben 5, die am Umfang Laufschaufeln 4 tragen. Ein Zuganker 6 erstreckt sich längs mittig angeordneter Ausnehmungen 7 in den Rotorscheiben 5 durch den in FIG 1 links befindlichen Verdichterteil der Gasturbine 1 und ist in einer der nicht dargestellten Rotorscheiben bzw. in einem geeigneten Rotorendteil in nicht dargestellter Weise verankert.
  • Der vorgespannte Zuganker 6 presst die Rotorscheiben 5 sowie weitere Rotorteile der Turbineneinheit in grundsätzlich bekannter Weise formschlüssig zusammen.
  • Axial neben den zum Verdichter der Gasturbine gehörenden Rotorscheiben 5 befindet sich eine mittlere Hohlwelle 9, die mit ihrem gegenüberliegenden, nicht dargestellten Ende an einem der Rotorteile der Turbineneinheit anliegt. Radial außerhalb von dieser mittleren Hohlwelle 9 befinden sich innerhalb des Gehäuses der Gasturbine die Brennkammern.
  • Zwischen der mittleren Hohlwelle 9 und dem Zuganker 6 befindet sich mindestens ein ringförmiger Kanal 10 bzw. 11. Die Kanäle 10, 11 dienen jeweils zur Führung eines Kühlmediums 12 vom verdichterseitigen Abschnitt des Rotors 2 zum turbinenseitigen Abschnitt. Das Kühlmedium 12 ist in FIG 1 mit Hilfe eines Pfeils symbolisiert.
  • Der das Kühlmedium 12 führende im Querschnitt ringförmige Kanal 11 kann von einem ersten oder inneren Trennrohr 13 umschlossen sein, durch den sich zentral der Zuganker 6 erstreckt. Zudem kann der weitere ringförmige Kühlkanal 10 zum Führen eines Kühlmediums 12 zwischen dem ersten oder inneren Trennrohr 16 und einem zweiten und äußerem Trennrohr 14 angeordnet sein. Zur exakten Lagefixierung des Zugankers 6 im inneren Trennrohr 13 ist mindestens ein Abstandshalter 15 vorgesehen. Dieser Abstandshalter 15 ist ein federelastisches Ringelement und besteht mindestens aus einem Stützring 16, der sich radial erstreckende Stützarme 17 und an jedem Stützarm 17 jeweils einen Stützfuß 18 an seinem Ende aufweist, wie aus den FIG 2 bis 6 in Verbindung mit FIG 1 hervorgeht.
  • Gemäß den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Abstandshalter 15 bzw. das federelastische Ringelement einstückig, wobei sich die Stützarme 17 radial zum Stützring 16 erstrecken und an Stützfüßen 18 enden. Gemäß Ausführungsbeispiel weist jeder Stützfuß 18 an seinem Ende eine Stützfläche 20 auf, mit der der Abstandshalter 15 bzw. sein Stützarm 17 jeweils an der Innenseite des Trennrohres 13 anliegt.
  • Die Stützarme 17 erstrecken sich vom Stützring 16 zu den Stützfüßen jeweils schräg zur Mittelachse M des Rotors 2. Hierdurch wird am ringseitigen Ende des Stützarmes 17 ein fiktiver Gelenkpunkt gebildet, um den der Stützarm 17 in radialer Richtung verschwenken kann, wenn er von Fliehkräften entsprechend gebogen wird. Fliehkräfte bewirken dadurch, dass die Stützfüße 18 sich durch Fliehkraft nicht von ihrer Anlagefläche lösen, sondern entsprechend einer höheren Drehzahl des Rotors 2 umso mehr an ihrer Anlagefläche mit Spreizkraft anliegen, wobei zugleich die radiale Erstreckung zwischen Stützring 16 und Stützfuß 18 mit Sicherheit nicht kleiner werden kann. Dies gilt zumindest für den Fall, dass sich der Stützring im eingebauten Zustand radial innen und die Stützfüße 18 radial außen befinden.
  • Grundsätzlich baugleiche Abstandshalter 15', die gegebenenfalls lediglich etwas andere Abmessungen aufweisen, sind auch zur Festlegung des ringförmigen Kanals 10 für das Kühlmedium vorgesehen, wie aus FIG 1 hervorgeht. Der Stützring 16' liegt dabei außen auf dem ersten oder inneren Trennrohr 13 an und stützt sich mit seinen Stützfüßen 18' innen an dem zweiten oder äußeren Trennrohr 14 ab.
  • Das Trennrohr 14 dient dabei ferner als radial innere Begrenzung zur mittleren Hohlwelle 9, wie aus FIG 1 hervorgeht.
  • Aufgrund der Stützarme 17 weist der Abstandshalter 15 Ausnehmungen 21 auf, die sich im eingebauten Zustand radial zum Zuganker 6 bzw. zu seiner Mittellinie M sowie koaxial zum Zuganker 6 erstrecken. Die Abstandshalter 15 fixieren dadurch nicht nur den Zuganker 6 und/oder die beiden Trennrohre 13 und 14 relativ zur Mittellinie M von Rotor 2 und Zuganker 6, sondern sie ermöglichen auch eine freie und ungehinderte, koaxiale Strömung des Kühlmediums 12. Im eingebauten Zustand bilden die Ausnehmungen 21 jeweils Durchtrittsöffnungen.
  • Grundsätzlich ist der Abstandshalter 15, 15' nicht nur einstückig, sondern aufgrund seiner Gestaltung und aufgrund des verwendeten Werkstoffes auch federelastisch.
  • Gemäß dem in FIG 4 dargestellten Ausführungsbeispiel verbleibt durch die Abstandshalter 15 und ihre Stützarme 17 und ihre Stützfüße 18 etwa der halbe Ringquerschnitt zur Bildung von freien Durchtrittsöffnungen 21. Es steht somit etwa noch der halbe Kanalquerschnitt dem Kühlmedium zum Durchströmen zur Verfügung.
  • Unabhängig davon sind die Abstandshalter 15, 15' am Umfang 22 des Zugankers 6 bzw. am Umfang 23 des einen Trennrohres 13 in radialer Richtung unbeweglich fixiert. Dazu werden die Abstandshalter 15, 15' mit ihrem Stützring 16, 16' zweckmäßigerweise auf den sie tragenden Zuganker 6, das Trennrohr 13 thermisch aufgeschrumpft.
  • Schließlich können der Zuganker 6 und gegebenenfalls auch das innere Trennrohr 13, die jeweils Abstandshalter 15, 15' tragen, Anschläge 24, 25 für die Abstandshalter 15, 15' aufweisen. Diese Anschläge 24, 25 sind gemäß den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils ein umlaufender Wulst und definieren in axialer Richtung exakt diejenige Stelle, an der der Abstandshalter 15, 15' beim thermischen Aufschrumpfen anliegen soll.
  • Grundsätzlich gleichartige Abstandshalter wie die Abstandshalter 15 bzw. 15' können auch zwischen den an ihrem Umfang Laufschaufeln 4 tragenden Rotorscheiben 5 und dem Zuganker 6 angeordnet sein. In FIG 1 ist dies im Bereich der Ausnehmungen 7 symbolisch mit Hilfe von sich kreuzenden, gestrichelten Linien angedeutet. Vor allem die erste Rotorscheibe neben der mittleren Hohlwelle kann zweckmäßigerweise mit einem oder mehreren Abstandshaltern 15 der hier interessierenden Art konkret verbunden sein. Grundsätzlich Gleiches kann aber auch für andere Rotorscheiben 5 gelten, wozu diese entweder unmittelbar mit dem Zuganker 6 oder dem ersten bzw. inneren Trennrohr 13 verbunden sind.

Claims (17)

  1. Gasturbine (1),
    mit mindestens einem Rotor (2), der in mehreren Ebenen (3) angeordnete Laufschaufeln (4) am Umfang von Rotorscheiben (5) aufweist,
    wobei sich ein Zuganker (6) längs Ausnehmungen (7) in den Rotorscheiben (5) erstreckt und diese als Einheit (8) zusammenhält,
    und wobei der Rotor (2) ferner grundsätzlich weitere Rotorkomponenten einschließlich mindestens eines den Zuganker (6) ringförmig umgreifenden Kanals (10, 11) aufweist, wobei in zumindest einem Kanal (10, 11) mindestens ein ringförmig gestalteter Abstandshalter (15, 15') zur Fixierung der Lage des Zugankers (6) relativ zur Mittellinie (M) des Rotors (5) vorgesehen ist und
    der Abstandshalter (15, 15') Ausnehmungen (21) aufweist, die radial zum Zuganker (6) bzw. zu seiner Mittellinie (M) angeordnet sind und sich koaxial erstrecken,
    dadurch gekennzeichnet,
    der Kanal (10, 11) bzw. die Kanäle (10, 11) zur Durchleitung eines Kühlmediums (12) ausgebildet und von einem Trennrohr (13, 14) radial außen begrenzt ist, wobei die Ausnehmungen (21) als Durchtrittsöffnungen für das Kühlmedium (12) dienen.
  2. Gasturbine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstandshalter (15, 15') einstückig ist.
  3. Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstandshalter (15, 15') federelastisch ist.
  4. Gasturbine nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Rotor (2) mehrere Kanäle (10, 11) angeordnet sind, die von jeweils einem Trennrohr (13, 14) oder von einer mittleren Hohlwelle (9) radial außen begrenzt sind.
  5. Gasturbine nach einen der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstandshalter (15, 15') am Umfang (22, 23) des Zugankers (6) und/oder des den Kanal (10, 11) für das Kühlmedium begrenzenden Trennrohres (13, 14) mindestens in radialer Richtung unbeweglich fixiert ist.
  6. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens ein Anschlag (24, 25) am Zuganker (6) und/oder am Trennrohr (13, 14) zur axialen Lagefixierung des Abstandshalters (15, 15') vorgesehen ist.
  7. Turbine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Wulst als Anschlag (24, 25) am Zuganker (6) und/oder am inneren Trennrohr (13) zur Lagefixierung vorgesehen ist.
  8. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Zuganker (6) den inneren ringförmigen Kanal (11) radial innen begrenzt und das erste Trenn- bzw. Innenrohr (13) den Kanal (10) außen begrenzt.
  9. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein äußerer ringförmiger Kanal (10) das innere erste Trenn- bzw. Innenrohr (13) umgreift und von dem zweiten Trenn- bzw. Außenrohr (14) außen begrenzt ist.
  10. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    gleichartige Abstandshalter (15, 15') ebenso wie für den Zuganker (6) zugleich zwischen Innenrohr (13) und Außenrohr (14) des ringförmigen Kühlkanals (10) angeordnet sind.
  11. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstandshalter (15') innenrohrseitig im ringförmigen Kühlkanal (10) angeordnet und lagefixiert ist.
  12. Gasturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstandshalter (15) ein Ringelement ist und mindestens einen Stützring (16) mit sich radial erstreckenden Stützarmen (17) umfasst, die Stützflächen (20) an ihren Enden aufweisen.
  13. Gasturbine nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen benachbarten Stützarmen (17) des Stützrings (16) die Durchtrittsöffnungen (21) für das Kühlmedium (12) angeordnet sind, derartig, dass zum Durchströmen des Kühlmediums etwa der halbe Ringquerschnitt des Kanals (10, 11) zur Verfügung steht.
  14. Turbine nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Stützflächen (20) an den freien Enden der Stützarme (17) an Stützfüßen (18) angeordnet sind.
  15. Turbine nach Anspruch 12, 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich die Stützarme (17) vom Stützring (16) zu den Stützfüßen (18) schräg zur Mittellinie (M) des Rotors (2) erstrecken.
  16. Turbine nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstandshalter (15, 15') auf dem ihn tragenden Zuganker (6) und/oder dem Trennrohr (13) aufgeschrumpft ist.
  17. Turbine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens ein Abstandshalter (15) zwischen Zuganker (6) und mindestens einer der Rotorscheiben (5) vorgesehen sind, die Laufschaufeln (4) an ihrem Umfang tragen.
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