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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbine deren Turbinenabschnitt über die hintere Hohlwelle mit Kühlluft versorgt werden kann.
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In einer Gasturbine werden die Bauteile in dem Turbinenabschnitt aufgrund der hohen Temperatur des als Arbeitsmedium eingesetzten Heißgases sehr stark thermisch beansprucht. Aufgrund dieser hohen Beanspruchung sind geeignete Kühlmaßnahmen zu treffen, damit die Lebensdauer der einzelnen Bauteile verlängert werden bzw. ein strukturelles Versagen weitgehend vermieden werden kann.
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Als Kühlmaßnahmen werden oftmals ein Kühlmedium, typischerweise Kühlluft bzw. Wasserdampf, insbesondere in das rotierende System eingebracht und dieses nach thermischen Kontakt mit den zu kühlenden Bauteilen nach außen abgeführt. Um ausreichend Kühlleistung bereitstellen zu können, ist ein ausreichend großer Strom an Kühlmedium in den Turbinenabschnitt einzubringen und nach erfolgtem thermischem Kontakt dieser wieder abzuführen. Das Einbringen und Abführen sollte hierbei weitgehend effizient erfolgen, so dass die Gasturbine keine unerwünschten Wirkungsgradeinbußen erfährt.
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Nach dem Stand der Technik werden unterschiedliche Ansätze für derartige Kühlmaßnahmen diskutiert und umgesetzt. Hierbei wird insbesondere unterschieden zwischen der Kühlluft, die aus einer inneren Entnahme gewonnen wird, sowie Kühlluft, die aus einer äußeren Entnahme stammt. Bei der inneren Entnahme wird typischerweise am Verdichter der Gasturbine in radialer Richtung Kühlluft entnommen und über einen geeigneten internen Leitungsweg dem Turbinenabschnitt zugeführt. Sollten mehr als eine innere Entnahme erforderlich sein, werden die Leitungsabschnitte meist voneinander getrennt innerhalb des Gasturbinengehäuses geführt. So kann bspw. über geeignete Leitungsrohre, die gegenüber den benachbarten Bauteilen gasdicht abgedichtet sind, Verdichterluft zielgerichtet an den Turbinenabschnitt geführt werden. Da die benötigten Drücke für die Versorgung der einzelnen Turbinenstufen in dem Turbinenabschnitt unterschiedlich sind, wird typischerweise weniger stark verdichtete Luft aus dem Verdichter in den hinteren Bereich des Turbinenabschnitts geleitet bzw. verhältnismäßig stärker verdichtete Luft aus dem Verdichter an die vorderen Stufen des Turbinenabschnittes.
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Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, Luft aus dem Verdichter mithilfe von sogenannten äußeren Entnahmen abzuführen, welche dann über das Gasturbinengehäuse nach außen in Leitungssysteme überführt werden. Anschließend ist es wieder erforderlich, durch geeignete Zugänge im Gehäuse des Turbinenabschnitts diese zuzuführen und insbesondere in das rotierende System einzuspeisen. Um Wirkungsgradverluste weitgehend zu vermeiden, können hierbei sogenannte „Preswirler-Systeme“ erforderlich sein, um die Kühlluft von einem statischen System in ein rotierendes System zu überführen. Die Vorteile von äußeren Entnahmen liegen insbesondere in der Manipulierbarkeit der Kühlluft, wobei etwa die Kühlung, Filtrierung bzw. auch Drosselung und Regelung der Kühlluftströme vorgenommen werden kann. Gemäß einem bekannten Stand der Technik wird nach entsprechender Manipulierung der Kühlluft diese im Bereich der Mittensektion an den Rotor überführt, und von dort aus in die einzelnen Bereiche des Turbinenabschnittes eingeleitet (
US 20090226327 ). Ebenfalls ist es denkbar, dass die Kühlluft über die Leitschaufeln des Turbinenabschnitts eingeleitet wird (
EP 1413711 ).
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Weiterhin sind Konzepte bekannt, bei welchen Wasserdampf als Kühlmedium durch den hinteren Rotorschaft in den Turbinenabschnitt geführt wird (
US 4184797 ). Aufgrund der Dampfführung sowie der thermischen Eigenschaften von Wasserdampf ergeben sich jedoch verhältnismäßig komplexe Strömungssysteme, die nur eine unzureichende Kühlwirkung aufweisen. So werden etwa die einzelnen Turbinenstufen über ein zentrales Verteilrohr mit Wasserdampf versorgt, wobei jedoch den unterschiedlichen Anforderungen an Druck des Kühlmediums nicht ausreichend Rechnung getragen werden kann. Infolgedessen ergeben sich Kavitäten und Gasbereiche von minderer Kühlwirkung sowie ein unerwünschtes Strömungsverhalten des Kühlmediums. Infolgedessen ist damit eine Kühlwirkung des unter gleichmäßigem Druck eingebrachten Dampfs nur sehr eingeschränkt möglich.
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Um diesen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu vermeiden, soll eine Gasturbine vorgeschlagen werden, welche eine bautechnisch relativ einfache Verteilung von Kühlluft in dem Turbinenabschnitt ermöglichen kann. Zudem soll die Kühlluft konditionierbar sein, so dass sie geeignet für die einzelnen Turbinenstufen des Turbinenabschnitts hinsichtlich ihrer physikalischen Parameter eingestellt werden kann.
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Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Gasturbine gemäß Anspruch 1.
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Insbesondere wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Gasturbine, welche einen Turbinenabschnitt mit mindestens drei Turbinenstufen aufweist, umfassend eine hintere Hohlwelle, welche kraftschlüssig mit einer Turbinenscheibe der hinteren Turbinenstufe verbunden ist, und welche Hohlwelle mindestens zwei gegeneinander abgedichtete Kanäle aufweist, die dazu ausgebildet sind, Kühlluft entgegen der Strömungsrichtung des Heißgases in den Turbinenabschnitt der Gasturbine einzubringen.
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Der Turbinenabschnitt ist, wie für den Fachmann leicht nachzuvollziehen ist, vorliegend als Entspannungsturbine der Gasturbine zu verstehen.
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Eine Turbinenstufe dieses Turbinenabschnitts weist eine Reihe an radial angeordneten Turbinenschaufeln auf, welche drehend in der Gasturbine angebracht sind. Die Turbinenschaufeln sind hierzu typischerweise auf Turbinenscheiben angeordnet. Die Turbinenstufen sind jeweils einem Entspannungsdruckniveau des Heißgases zugeordnet. Die Turbinenstufe mit dem höchsten Druckniveau ist diejenige, welche der größten thermischen Beanspruchung ausgesetzt ist. Dies ist die erste bzw. vordere Turbinenstufe. Die Turbinenstufe, nach welcher das entspannte Heißgas als Abgas aus der Gasturbine entlassen wird, ist die hintere bzw. letzte Turbinenstufe und erfährt die geringste thermische Beanspruchung. Aufgrund der thermischen und fluiddynamischen Veränderung des Heißgases von der ersten Turbinenstufe zur letzten Turbinenstufe und aufgrund des Umstandes, dass Kühlluft im Normalfall mit dem Heißgas aus der Gasturbine entlassen wird, ergeben sich unterschiedliche Druckerfordernisse bei Versorgung einzelner Turbinenstufen mit Kühlluft. So ist etwa die Turbinenstufe, welche im Vergleich zu einer anderen verhältnismäßig näher an der vorderen bzw. ersten Turbinenstufe angeordnet ist, mit einem verhältnismäßig höheren Kühlluftdruck zu versorgen.
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Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die sogenannte hintere Hohlwelle abgasseitig an der Gasturbine angebracht ist. Sie unterscheidet sich damit von der vorderen Hohlwelle, welche im Bereich der Einströmöffnung der Gasturbine angeordnet ist.
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Wie dem Fachmann auch bekannt, ist das Heißgas als Arbeitsmedium in der Gasturbine geführt, wobei aus der thermischen Energie des Heißgases durch energetische Umsetzung, drehmechanische Energie gewonnen werden kann.
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An dieser Stelle ist auch darauf hinzuweisen, dass die hintere Hohlwelle direkt oder indirekt mit der Turbinenscheibe der hintersten Turbinenstufe kraftschlüssig verbunden ist. Die Verbindung ist hierbei im Normalfall lösbar ausgestaltet, so dass bei Wartungsarbeiten beide voneinander getrennt werden können.
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Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass Kühlluft über die hintere Hohlwelle dem Turbinenabschnitt zugeführt wird. Für das Einbringen von Kühlluft in wenigstens zwei voneinander abgedichtete Kanäle ist es erforderlich, dass diese Kanäle durch geeignete Leitungssysteme von extern mit Kühlluft versorgt werden. Die Kühlluft kann bspw. durch einen externen Verdichter bereitgestellt sein oder aber auch als Ansatzluft über eine äußere Entnahme aus dem Verdichter der betreffenden Gasturbine abgeführt sein. Ebenfalls ist dem Fachmann verständlich, dass die Verbindung des Leitungssystems für die Kühlluft mit den Kanälen in der hinteren Hohlwelle eine geeignete Abdichtung erfordert.
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Aufgrund des Vorsehens von zwei gegeneinander abgedichteten Kanälen in der hinteren Hohlwelle, kann Kühlluft in unterschiedliche Bereiche des Turbinenabschnitts unter verschiedenen Drücken, zugeleitet werden. Die beiden Kühlluftströme können zudem auch unterschiedlich hinsichtlich ihrer physikalischen Parameter konditioniert sein. Hierbei ist Kühlluft von außen dem jeweiligen Kanal zuzuführen, wobei etwa die Druckkonditionierung bereits vor Zuführung an den jeweiligen Kanal erfolgt ist. Die Kühlluft strömt anschließend entgegen der Strömungsrichtung des Heißgases in dem Turbinenabschnitt so weit in die zu kühlenden Bereiche ein, dass diese mit ausreichender Kühlleistung versorgt werden können. Typischerweise wird anschließend die Kühlluft über definierte Kühlluftabschnitte mit den jeweils zu kühlenden Bauteilen in thermischen Kontakt gebracht und anschließend wieder dem Heißgasstrom zur Abführung aus dem Turbinenabschnitt zugeleitet. Folglich kann den einzelnen Bereichen des Turbinenabschnitts geeignet konditionierte Kühlluft, vor allem bei unterschiedlichen Drücken, für die Erreichung einer effizienten Kühlluftversorgung des Turbinenabschnitts zugeleitet werden.
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Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung können die mindestens zwei gegeneinander abgedichteten Kanäle parallel oder konzentrisch zur Drehsymmetrieachse der Gasturbine angebracht sein. Die Drehsymmetrieachse der Gasturbine entspricht hierbei der zentralen Axiallinie, welche entlang des Rotors verläuft. Durch die axiale Einspeisung von Kühlluft kann diese besonders platzsparend und reibungsarm an die jeweils zu kühlenden Bereiche des Turbinenabschnitts geleitet werden. Zudem ist die bautechnische Ausbildung der einzelnen Kanäle verhältnismäßig einfach möglich. Fernerhin kann aufgrund der parallelen bzw. konzentrischen Einbringung von Kanälen die Kühlluft verhältnismäßig verlustarm in das drehende System eingebracht werden.
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Entsprechend einer alternativen Ausführungsform bzw. einer Weiterführung dieser Idee kann einer der mindestens zwei gegeneinander abgedichteten Kanäle auch in einem Winkel gegen den wenigstens einen anderen Kanal verlaufen. Sollte es sich also erweisen, dass aufgrund des erforderlichen Platzbedarfs in der hinteren Hohlwelle für die Aussparung eines Kanals nicht ausreichend Platz sein sollte, so kann dieser auch an anderer Stelle in gewinkelter Anordnung zu dem jeweils anderen Kanal in die hintere Hohlwelle eingebracht werden. Der ausführungsgemäße Winkel sollte hierbei verhältnismäßig klein sein, um größere Verluste bei der Überführung von Kühlluft in das rotierende System vermeiden zu können. Bevorzugt sind die Winkel nicht größer als 45°.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass einer der Kanäle in einen ersten Gaspfad mündet, aus welchem Kühlluft für eine vorbestimmte Turbinenstufe entnommen wird, und ein anderer der Kanäle in einen zweiten Gaspfad mündet, aus welchem Kühlluft für eine andere Turbinenstufe entnommen wird. Die beiden Gaspfade sind hierbei besonders bevorzugt zueinander gasdicht abgedichtet, so dass sich die jeweilige Kühlluft nach Austritt aus der hinteren Hohlwelle innerhalb des Turbinenabschnitts nicht weiter mischt. Ausführungsgemäß können damit die einzelnen Turbinenstufen gezielt mit Kühlluft versorgt werden, welche vorab für die Abführung von Wärme aus der jeweiligen Turbinenstufe geeignet konditioniert wurde. Ganz besonders bevorzugt ist jeweils einer der Kanäle in der hinteren Hohlwelle einer Turbinenstufe zugeordnet, so dass eine stufenweise Kühlluftverteilung vorgenommen werden kann. Alternativ zu dieser Ausführungsform ist es auch möglich, dass zwei benachbarte Turbinenstufen jeweils gemeinsam mit Kühlluft aus einem der Kanäle versorgt werden, wobei darauf zu achten ist, dass die entsprechende Kühlluft den Druckerfordernissen der jeweils weiter vorne liegenden Turbinenstufe entspricht.
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Gemäß einer Weiterführung ist vorgesehen, dass die Gaspfade beide durch eine zentrale Öffnung in den Turbinenscheiben verlaufen. Es ist hierbei jedoch nicht erforderlich, dass alle Turbinenscheiben eine solche zentrale Öffnung aufweisen. Die zentrale Öffnung soll lediglich die Kühlluftführung zu den jeweils zu kühlenden Bereichen der einzelnen Turbinenstufen erleichtern, indem die Gaspfade durch diese Öffnungen zentral hindurchgehen. Damit ergibt sich ein verhältnismäßig großer bautechnischer Vorteil.
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In einer darüber hinaus gehenden Weiterführung kann vorgesehen sein, dass die Gaspfade gegeneinander durch Kühlluftrennrohre abgedichtet sind. Dies ist wenigstens bereichsweise der Fall. Derartige Kühllufttrennrohre werden typischerweise koaxial in den Turbinenabschnitt eingebaut und sind jeweils gegenüber einzelnen Turbinenscheiben unterschiedlicher Turbinenstufen abgedichtet. Sind mehrere Kühllufttrennrohre vorhanden, werden diese gestaffelt angebracht. Insofern kann bei Führung von Kühlluft durch die entsprechenden Kühlluftrennrohre verhindert werden, dass die Kühlluft in Bereiche ausströmt, welche die Kühllufttrennrohre überbrücken sollen. In anderen Worten kann die Kühlluft gezielt in Turbinenabschnitte überführt werden, in welche die jeweiligen Kühlluftrennrohre münden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterführung kann auch vorgesehen sein, dass die Gaspfade die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Turbinenscheiben umfassen. In anderen Worten findet in den Zwischenräumen eine Kühlung der Turbinenscheiben von außen statt und die Kühlluft muss etwa nicht aufwendig in die Turbinenscheiben eingeführt werden. Die Zwischenräume sind hierbei definiert durch die Wandungen zweier benachbarter Turbinenscheiben, wobei beide Turbinenscheiben jeweils hälftig durch die Kühlluft in dem entsprechenden Gaspfad gekühlt werden können.
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Ausführungsgemäß sind derartige Gaspfade auch mit geeigneten Spaltkanälen verbunden, über welche die Kühlluft wieder zwischen den jeweils benachbarten Turbinenstufen, dem Heißgaspfad zugeführt werden kann. Entsprechend einer weitergehenden Idee kann ein Gaspfad mindestens zwei unterschiedliche Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Turbinenscheiben umfassen. Es kann also eine Turbinenscheibe beidseitig von Kühlluft aus jeweils einem der Kanäle in der hinteren Hohlwelle gekühlt werden. Wie bereits vorab angemerkt, sollte jedoch hierbei darauf geachtet werden, dass bei Versorgung von wenigstens zwei benachbarten Zwischenräumen ein geeignetes Druckniveau der Kühlluft vorgegeben ist.
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Entsprechend einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Turbinenstufe eine Turbinenscheibe aufweist, welche als Vollscheibe ausgebildet ist. Die erste Turbinenstufe kann hierbei insbesondere durch eine innere Entnahme mit Kühlluft bspw. über den Rotor versorgt sein. Die Vollscheibe selbst verhindert den Durchtritt von Kühlluft in die Mittensektion der Gasturbine. Die Vollscheibe weist also keine Öffnung auf, durch welche die Kühlluft aus dem Turbinenabschnitt in die Mittensektion der Gasturbine entweichen könnte. Die Vollscheibe ist somit eine vorteilhafte Abdichtmaßnahme, um die Kühlluft geeignet im Bereich des Turbinenabschnittes zu halten.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass bis auf die erste Turbinenstufe und bis auf die letzte Turbinenstufe alle anderen Turbinenstufen in dem Turbinenabschnitt mit Kühlluft aus den gegeneinander abgedichteten Kanälen in der hinteren Hohlwelle versorgt sind.
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Weiterhin ist es denkbar, dass die letzte Turbinenstufe mit Kühlluft aus dem Abgas und/oder der Umgebung versorgt werden kann. Insbesondere verläuft der Kühlluftpfad für die Kühlluft der letzten Turbinenstufe dann wenigstens teilweise durch die Hohlwelle und/oder das Lagergehäuse. In einer vorteilhaften Ausführungsform verläuft der Kühlluftpfad in dem Stator der Gasturbine. Der Stator umfasst hierbei in Abgrenzung vom Rotor alle nicht rotierenden Teile. Die Kühlluftversorgung kann ausführungsgemäß bei Umgebungsdruck erfolgen und ist damit besonders effizient. Zudem ist es meist nur erforderlich, den Fußbereich der letzten Turbinenstufe zu kühlen, so dass der Kühlluftstrom relativ klein gehalten werden kann und durch einfache druckkonditionierende Maßnahmen bereits der Umgebungsdruck ausreichend ist, um die Kühlluft an den Fußbereich der letzten Turbinenstufe zu führen.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Figuren im Detail näher beschrieben werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind und keinerlei Einschränkungen der Ausführbarkeit des Erfindungsgegenstandes zur Folge haben.
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Fernerhin ist darauf hinzuweisen, dass alle mit gleichen Bezugszeichen versehenen Bauteile gleiche technische Wirkung aufweisen sollen.
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Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die nachfolgend beschriebenen Bauteile in beliebiger Kombination miteinander bzw. in beliebiger Kombination mit den vorab beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können soweit die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe damit gelöst werden kann. In anderen Worten, können also beliebige Bauteile jeweils miteinander kombiniert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, und soweit dem Fachmann erkenntlich ist, dass die Erfindungsaufgabe damit gelöst werden kann.
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Hierbei zeigen:
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1 eine seitliche Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasturbine im Bereich des Turbinenabschnitts;
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2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasturbine in seitlicher Schnittansicht im Bereich des Turbinenabschnitts.
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1 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasturbine 1 im Bereich des Turbinenabschnitts 5, wobei insgesamt 4 Turbinenstufen 11, 12, 13, 14 umfasst sind. Die Turbinenstufen 11, 12, 13, 14 weisen jeweils eine Turbinenscheibe 16, 17, 18, 19 auf, an welchen an dem in der Figur gezeigten oberen Ende jeweils eine nicht weiter mit Bezugszeichen versehene Turbinenschaufel angebracht ist. Die einzelnen Turbinenscheiben 16, 17, 18, 19 sind seitlich soweit miteinander verspannt, dass diese gemeinsam eine kraftschlüssige Drehbewegung vollführen können. Die hinterste Turbinenscheibe 19 der letzten Turbinenstufe 14 ist weiter mit einer hinteren Hohlwelle 20 verspannt, die ihrerseits wiederum in einem Lager 21 gelagert ist.
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Wird nun die hintere Hohlwelle 20 mit einer Drehbewegung beaufschlagt, kommt es aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung mit der Turbinenscheibe 19 der letzten Turbinenstufe 14 zu einer Drehbewegung aller Turbinenstufen 11, 12, 13, 14. Im umgekehrten Fall, kommt es auch bei einer Beaufschlagung der einzelnen Turbinenstufen 11, 12, 13, 14 mit einer Drehbewegung zu einer Übertragung derselben auf die hintere Hohlwelle 20. Wird also etwa bei Betrieb der Gasturbine 1 Heißgas 6 im Heißgaspfad der Gasturbine 1 im Bereich des Turbinenabschnitts 5 entspannt, kommt es zur stufenweisen Umsetzung von thermischer Energie des Heißgases in drehmechanische Energie, wobei die einzelnen Turbinenstufen 11, 12, 13, 14 entsprechend in Drehung versetzt werden.
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Aufgrund der hohen thermischen Belastung der einzelnen Turbinenstufen 11, 12, 13, 14 ist es erforderlich, diese Turbinenstufen 11, 12, 13, 14 mit einem Kühlmedium in geeigneter Weise zu kühlen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird die Kühlluft 25 über jeweils drei unterschiedliche Pfade von außen über den hinteren Bereich der Gasturbine dem Turbinenabschnitt 5 zugeführt. Hierbei sind insbesondere in der hinteren Hohlwelle 20 zwei Kanäle 31, 32 vorgesehen, welche konzentrisch in der hinteren Hohlwelle 20 ausgebildet sind. Die Kanäle 31, 32 können, wie den Fachmann bekannt ist, über geeignete Leitungssysteme mit Kühlluft versorgt werden, wobei die jeweiligen Leitungssysteme bei Verbindung mit den Kanälen 31, 32 ausreichende Abdichtmaßnahmen aufweisen. Infolgedessen kann die Kühlluft 25 über zwei voneinander abgedichtete Kanälen 31, 32 unterschiedlichen Bereichen des Turbinenabschnitts 5 zugeführt werden. Damit sich die Kühlluft 25 im Turbinenabschnitt 5 aus den einzelnen Kanälen 31, 32 nicht mischt, sind zwei unterschiedliche Gaspfade 33 und 34 vorgesehen. Die Gaspfade werden hierbei durch ein Kühlluftrennrohr 41 voneinander getrennt. Dementsprechend wird die Turbinenscheibe 19 sowie der dieser benachbarte Bereich der Turbinenscheibe 18 mit Kühlluft 25 aus dem Kanal 31 in der hinteren Hohlwelle versorgt. Gleichermaßen wird der Gaspfad 34 mit Kühlluft 25 aus dem Kanal 32 versorgt. Die Kühlluft 25 versorgt hierbei zwei Zwischenräume zwischen den jeweils benachbarten Turbinenscheiben 16 und 17 bzw. 17 und 18. Um die Kühlluft 25 aus den jeweiligen Kanälen 31 und 32 möglichst verlustarm zu den jeweils zu kühlenden Bereichen zu bringen, weisen die Turbinenscheiben 17, 18 und 19, also alle Turbinenscheiben außer der ersten Turbinenscheibe 16, eine Öffnung 37, 38, 39 auf, welche koaxial mit der Drehsymmetrieachse D der Gasturbine 1 vorgesehen sind. Infolgedessen können die zu kühlenden Bereiche mit Kühlluft 25 zunächst mittig über die jeweils mit einer Öffnung 37, 38, 39 versehenen Turbinenscheiben 17, 18, 19 versorgt werden.
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Die erste Turbinenscheibe 16 ist als Vollscheibe ausgeführt, und weist damit keine zentrale Öffnung auf. Infolgedessen verhindert die Turbinenscheibe 16 auch die Überströmung von Kühlluft 25 in die Mittensektion der Gasturbine 1 und sorgt dafür, dass die Kühlluft 25 lediglich im Bereich des Turbinenabschnittes 5 verbleibt. Die erste Turbinenstufe 11, welche der ersten Turbinenscheibe 16 zugeordnet ist, kann ihrerseits über eine nicht weiter gezeigte innere Entnahme mit Kühlluft versorgt werden, wobei die Kühlluft in die erste Turbinenscheibe 16 eingeführt sein kann bzw. auch äußerlich an dieser vorbeiströmt (nicht weiter gezeigt).
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Ausführungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die letzte Turbinenstufe 14 mit Kühlluft 25 versorgt wird, welche aus dem Abgasstrom bzw. der Umgebungsluft stammt. Die Kühlluftleitung verläuft hierbei durch das Lager 21 in einem Bereich, welcher für die Ausbildung eines nicht weiter mit Bezugszeichen versehenen Kühlluftkanals geeignet ist. Die aus dem Lager 21 abgeführte Kühlluft 25 kann durch geeignete Führungsmittel dem Fußbereich der nicht weiter mit Bezugszeichen versehenen Turbinenschaufel der Turbinenstufe 14 zugeführt werden. Bei Normalbetrieb herrscht an dieser Turbinenstufe 14 ein leichter Unterdruck vor, so dass der Umgebungsdruck bzw. der aus dem Abgasdiffusor entnommene Abgasstrom ein ausreichendes Druckniveau aufweist, um die letzte Turbinenstufe 14 mit Kühlluft 25 zu versorgen.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasturbine 1 in einer schematischen, seitlichen Schnittansicht durch den Turbinenabschnitt 5. Hierbei sind wiederum zwei Kanäle 31 und 32 in der hinteren Hohlwelle 20 angeordnet (nur schematisch dargestellt), über welche die Versorgung der einzelnen Turbinenscheiben 17, 18, 19 erfolgen kann. Die letzte Turbinenstufe 14 wird wiederum mit Abgas aus dem Abgasdiffusor versorgt, wobei jedoch die zugehörigen Kühlluftkanäle jedoch nun nicht durch das Lager 21 sondern ebenfalls durch die hintere Hohlwelle 20 führen. In Abweichung von der in 1 gezeigten Ausführungsform weist auch die Gasturbine 1 vorliegend eine Zugankerstruktur auf, wobei nun die Kühlluft nicht mehr frei durch zentrale Öffnungen der einzelnen Turbinenscheiben 17, 18, 19 strömen kann. Vielmehr müssen geeignete Kanäle in den jeweiligen Scheiben vorgesehen sein. Die Scheiben selbst können lediglich oberflächlich gekühlt sein bzw. durch Vorsehen von geeigneten Kanälen in den jeweiligen Turbinenscheiben die gezielte Weiterleitung der Kühlluft 25 bewirken.
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 20090226327 [0005]
- EP 1413711 [0005]
- US 4184797 [0006]
