DE19960895A1 - Multi-stage axial turbine for turbine engine, with boiler in space between rotor disks which has input and output apertures for cooling air flow - Google Patents

Abstract

The multi-stage axial turbine has first and second rotor disks (8, 9) with a space (34) between them. A cooling air flow goes through the first rotor disk to the second one. There is a boiler (20) in the space between the rotor disks. Input and output apertures (30, 31, 32) are made in this boiler for the cooling air flow.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a multi-stage axial turbine according to a turbomachine the preamble of claim 1.

Aus Gründen der Kraftstoffersparnis wird im Stand der Technik versucht, die Drücke in Turbomaschinen und hier insbesondere in den Turbinenstufen immer höher zu treiben. Dadurch erhöhen sich aber auch die Temperaturen des Arbeitsmediums. Man stößt dabei schnell an die Grenzen der Materialbelastbarkeit, insbesondere der Hochdruckturbinenscheiben. Speziell bei zweistufigen Hochdruckturbinen ist die Kühlung der Laufscheiben und das Verhindern von Heißgaseinströmung in den zwischen den beiden Turbinenscheiben gebildeten Scheibenzwischenraum von entscheidender Bedeutung.For reasons of fuel economy, the prior art attempts to use the pressures in turbomachinery and especially in the turbine stages float. This also increases the temperature of the working medium. Man it quickly reaches the limits of material resilience, especially that of High pressure turbine discs. This is especially the case with two-stage high-pressure turbines Cooling the running disks and preventing the inflow of hot gas into the between the two turbine disks vitally important.

Bei Axialturbinen der eingangs genannten Art wird üblicherweise der zur Kühlung der Rotorscheiben und Schaufeln benötigte Kühlluftstrom von einem Abzapfpunkt eines der Axialturbine vorgeschalteten Verdichters an die erste Turbinenstufe herangeführt. Von der ersten Turbinenstufe aus wird zumindest ein Teil des Kühlluftstroms durch die erste Laufradstufe im Laufscheibenbereich bzw. im Laufschaufelfußbereich hindurchgeführt und in den hinter dieser ersten Laufradstufe liegenden Scheibenzwischenraum eingeblasen. Von diesem Scheibenzwischenraum tritt Kühlluft in die dahinter liegende zweite Laufradstufe aus. Dabei soll der Kühllufttransport möglichst verlustarm erfolgen, damit der vorliegende Kühlluftstrom auch noch an der hintersten Turbinenstufe ein ausreichendes Kühlpotential besitzt. Aus diesem Grund soll auch vermieden werden, daß heißes Arbeitsgas aus dem Hauptströmungskanal der Axialturbine in den Scheibenzwischenraum gelangt. Genauso sollen aus dem mit Kühlluft gefluteten Scheibenzwischenraum möglichst keine bzw. nur geringe Leckstrommengen in den Hauptströmungskanal gelangen, was grundsätzlich durch unterschiedlich komplex ausgebildete Dichtungen erreicht wird.In the case of axial turbines of the type mentioned at the outset, this is usually used for cooling of the rotor disks and blades required cooling air flow from a tap one of the compressors upstream of the axial turbine to the first turbine stage introduced. From the first turbine stage at least part of the Cooling air flow through the first impeller in the disc area or in Blade root area passed and in the behind this first impeller blown between the panes. From this space between the panes cooling air exits into the second impeller stage behind it. The Cooling air is transported with as little loss as possible so that the present Adequate cooling air flow even at the rearmost turbine stage Has cooling potential. For this reason, it should also be avoided that hot Working gas from the main flow channel of the axial turbine in the Space between the panes. Likewise, from the flooded with cooling air  The space between the panes has as little or no leakage current as possible in the Main flow channel, which is basically due to different complex trained seals is achieved.

Beim bekannten Stand der Technik wird in der Regel für die Kühlung der Turbinenstufe, d. h. für die Kühlung der zugehörigen Schaufeln und Laufscheiben, ein interner Kühlluftstrom der Turbomaschine verwendet. Dieser wird im allgemeinen nur von einer einzigen Kühlluft-Förderquelle, nämlich von der letzten Verdichterstufe, gefördert. Nachteilig ist dabei, daß dieser Kühlluftstrom, insbesondere für die hinterste Hochdruckturbinenstufe, kein ausreichendes Kühlpotential mehr aufweist, da dieser Kühlluftstrom entlang der vorhergehenden Kühlluftkanäle aufgeheizt wird. Dabei verlaufen die Kühlluftkanäle, wie beispielsweise in der GB 2057573 A beschrieben, durch die Turbinenlaufscheibe bzw. durch die Schaufelfüße der auf der Laufscheibe angeordneten Schaufeln.In the known prior art is usually used for cooling Turbine stage, d. H. for cooling the associated blades and rotor disks, an internal flow of cooling air from the turbomachine is used. This is in generally only from a single source of cooling air, namely the last one Compressor stage, promoted. The disadvantage here is that this cooling air flow, especially for the rearmost high pressure turbine stage, not sufficient Cooling potential has more, since this cooling air flow along the previous one Cooling air channels is heated. The cooling air channels run like described for example in GB 2057573 A, through the turbine disk or by the blade feet of the blades arranged on the rotor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die beim beschriebenen Stand der Technik auftretenden Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit zur Absenkung der Kühllufttemperatur für die Turbinenscheibe zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig in der Herstellung und einfach in der Montage ist.The object of the present invention is now that in the described state of the Avoid technology disadvantages and a possibility of lowering to provide the cooling air temperature for the turbine disc, the is inexpensive to manufacture and easy to assemble.

Diese Aufgabe wird durch eine mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.This task is accomplished by a multi-stage axial turbine of a turbomachine solved the features of claim 1. Advantageous embodiments of the Invention are described in the subclaims.

Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfolgt in vorteilhafter Weise eine Absenkung der Kühllufttemperatur der nachfolgenden Turbinenlaufscheiben. Durch den dabei vorgesehenen Kessel wird quasi eine weitere Turbinenstufe zur Entspannung der Kühlluft zur Verfügung gestellt. Der ringförmige Kessel gemäß der vorliegenden Erfindung ist kostengünstig herstellbar und läßt sich einfach montieren.By the embodiment of the invention with the features of Claim 1 advantageously reduces the Cooling air temperature of the subsequent turbine running disks. By doing it provided boiler will be a further turbine stage to relax the  Cooling air provided. The ring-shaped kettle according to the present Invention is inexpensive to manufacture and easy to assemble.

Der erfindungsgemäße Kessel ist dabei vorteilhafterweise nach den Merkmalen des Anspruchs 2 ausgestaltet. An seinem Außenumfang kann der Kessel dabei durch ein Kesselabdeckband bzw. durch die Statorfüße abgedichtet sein. Der Kessel dient dabei insgesamt zur Beruhigung der Strömung.The boiler according to the invention is advantageously according to the features of Claim 2 designed. On its outer circumference, the boiler can be Boiler masking tape or be sealed by the stator feet. The boiler serves overall to calm the flow.

Die Eintrittsöffnungen sind dabei nach einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 3 ausgestaltet. Ferner sind Austrittsöffnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vorgesehen. Hierdurch wird das Befüllen des Kessels und das Expandieren insbesondere auf der Seite der zweiten stromabwärts positionierten Laufscheibe ermöglicht, jedoch kann auch die erste Laufscheibe über diese Austrittsöffnungen mit Kühlluft beaufschlagt werden.The inlet openings are according to an advantageous embodiment the features of claim 3 designed. There are also outlet openings provided with the features of claim 4. This will fill the Boilers and expanding particularly on the side of the second downstream positioned running disc allows, however, the first disc can over these outlet openings are acted upon by cooling air.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Merkmale des Patentanspruchs 5 auf. Dadurch steht der Kessel still, d. h. er rotiert nicht, im Gegensatz zu den vor und hinter diesem angeordneten Laufscheiben.A further advantageous embodiment of the present invention has the Features of claim 5. This causes the boiler to stand still. H. it rotates not, in contrast to the running disks arranged in front of and behind it.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht die Merkmale gemäß Patentanspruch 6 vor. Dadurch wird zum einen ein Einströmen von Arbeitsmedium in den Scheibenzwischenraum verhindert. Zum anderen werden hierdurch die Eintrittsöffnungen am Kessel von den Austrittsöffnungen strömungstechnisch getrennt, d. h. hierdurch wird ein entsprechendes Druckgefälle sichergestellt.An advantageous embodiment of the present invention sees the features according to claim 6 before. On the one hand, this causes an inflow of Prevents working medium in the space between the panes. On the other hand hereby the inlet openings on the boiler from the outlet openings fluidically separated, d. H. this creates a corresponding pressure drop ensured.

Die Zwischenstufendichtung nach Anspruch 6 kann in vorteilhafter Weise durch die Merkmale des Anspruch 7 weitergebildet werden. Dabei sind die oberen und unteren Dichtflächen beispielsweise in einer umlaufenden Vertiefung mit U-förmigem Querschnitt an der linken Kesselwandung angeordnet. In diese Vertiefung ragt ein von der stromaufwärts angeordneten ersten Laufscheibe hervorstehender umlaufender Vorsprung hinein. An diesem Vorsprung befinden sich Dichtungslippen, die als Labyrinthe dienen und sich gegebenenfalls in das weiche Material der Dichtflächen hineinarbeiten können.The intermediate stage seal according to claim 6 can advantageously by Features of claim 7 are developed. The top and bottom are Sealing surfaces, for example in a circumferential recess with a U-shaped  Cross section arranged on the left wall of the boiler. This recess protrudes protruding from the upstream arranged first wheel circumferential projection. Are on this ledge Sealing lips that serve as labyrinths and, if necessary, in the soft Can work material of the sealing surfaces.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist die Merkmale des Patentanspruchs 8 auf. Hierdurch ist der Kessel so aufgebaut, daß er zu Montagezwecken zerlegbar bzw. zusammenfahrbar ist. Hierdurch wird die Zugänglichkeit, beispielsweise der Flanschverschraubungen der beiden Laufscheiben, erheblich verbessert.A particularly advantageous embodiment of the invention has the features of Claim 8 on. As a result, the boiler is constructed so that it closes Assembly purposes can be dismantled or moved together. This will make the Accessibility, for example the flange fittings of the two Running disks, significantly improved.

Noch eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht die Merkmale des Patentanspruchs 9 vor. Hierdurch kann entsprechende Sperrluft an der Zwischenstufendichtung erzeugt werden.Another advantageous development of the present invention sees the features of claim 9 before. As a result, appropriate sealing air on the Intermediate stage seal are generated.

Schließlich sieht noch eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Ausgestaltung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 10 vor. Dabei ist unter einer Mikroturbine ein im Schaufelfuß der Laufschaufel angeordneter Strömungskanal zu verstehen, der zur Durchströmung mit Kühlluft vorgesehen ist. Durch die Ausgestaltung des Strömungskanals wird die Wirkung der Turbine unterstützt. Der Strömungskanal der Mikroturbine lenkt dabei die Kühlluft um und ist ferner in Richtung seines Ausgangs konvergent ausgebildet.Finally, there is an advantageous further development of the present invention the configuration with the features according to claim 10 before. It is under a microturbine arranged in the blade root of the rotor blade To understand flow channel, which is provided for the flow of cooling air. Due to the design of the flow channel, the effect of the turbine supported. The flow channel of the microturbine redirects the cooling air and is also convergent towards its exit.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin zeigen: Further embodiments and advantages of the invention will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings explained. In it show:  

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Turbomaschine gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt; Figure 1 is a schematic representation of an exemplary turbomachine according to the present invention in longitudinal section.

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt; Figure 2 is a schematic representation of an advantageous embodiment of the present invention in section.

Fig. 3 eine schematische Darstellung der vorteilhaften Ausführungsform aus Fig. 2 in einem Zwischenmontagestadium. Fig. 3 is a schematic representation of the advantageous embodiment of Fig. 2 in an intermediate assembly stage.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Turbomaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt. Dabei handelt es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Zweikreis-Flugtriebwerk. Bei diesem ist in Strömungsrichtung, d. h. in der Zeichenebene von links nach rechts, ein Niederdruckverdichter 2 dargestellt, der einem Hochdruckverdichter 3 vorgeschaltet ist. Die beiden Verdichter 2, 3 sind dabei als Axialverdichter ausgebildet. Auf den Hochdruckverdichter 3 folgt in Strömungsrichtung eine Brennkammer 4, die einer Hochdruckturbine 5 vorgeschaltet ist, welche wiederum stromaufwärts von einer Niederdruckturbine 6 angeordnet ist. Die Turbomaschine 1 ist um eine Mittellinie 7 herum rotationssymmetrisch ausgebildet. Dabei liegen der Niederdruckverdichter 2 und die Niederdruckturbine 6, sowie der Hochdruckverdichter 3 und die Hochdruckturbine 5 jeweils auf derselben Welle. Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary Turbo machine 1 according to the present invention in longitudinal section. The exemplary embodiment shown is a two-circuit aircraft engine. This shows a low-pressure compressor 2 in the direction of flow, ie in the plane of the drawing from left to right, which is connected upstream of a high-pressure compressor 3 . The two compressors 2 , 3 are designed as axial compressors. The high-pressure compressor 3 is followed in the flow direction by a combustion chamber 4 , which is connected upstream of a high-pressure turbine 5 , which in turn is arranged upstream of a low-pressure turbine 6 . The turbomachine 1 is rotationally symmetrical around a center line 7 . The low pressure compressor 2 and the low pressure turbine 6 , as well as the high pressure compressor 3 and the high pressure turbine 5 are each on the same shaft.

Während des Betriebs strömt das Arbeitsmedium vom Niederdruckverdichter 2 bis zur Niederdruckturbine 6 durch einen ringförmig um die Mittellinie 7 ausgebildeten Hauptströmungskanal. Ein Kühlluftstrom strömt von einem Abzapfpunkt im Verdichter zur ersten Turbinenstufe und wird von hier durch die Laufscheibe bzw. die Schaufelfüße hindurchgeführt. Der Hauptströmungskanal des Arbeitsmediums umgibt somit den Weg des Kühlluftstroms im Bereich der Axialturbine. During operation, the working medium flows from the low-pressure compressor 2 to the low-pressure turbine 6 through a main flow channel formed in a ring around the center line 7 . A flow of cooling air flows from a bleed point in the compressor to the first turbine stage and is guided from there through the rotor disk or the blade roots. The main flow channel of the working medium thus surrounds the path of the cooling air flow in the area of the axial turbine.

Im folgenden sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.The following are the same or similar components with the same reference numerals Mistake.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Axialturbine, im vorliegenden Fall einer Hochdruckturbine 5. Dabei ist der Abstand zur Mittellinie 7 nicht maßstabsgerecht dargestellt. Stromaufwärts ist eine erste Laufscheibe 8 der ersten Turbinenstufe angeordnet, der stromabwärts eine zweite Laufscheibe 9 der zweiten Turbinenstufe folgt. Die Laufscheiben 8, 9 weisen an ihrem Außenumfang jeweils Tannenbaumverzahnungen 35, 36 auf, in welche die Schaufelfüße 15, 16 der Laufschaufeln 17, 18 eingeführt sind. Zwischen den beiden Laufscheiben 8, 9 befindet sich ein ringförmiger Scheibenzwischenraum 34. Ferner sind die beiden Laufscheiben 8, 9 in einem Abstand von der Mittellinie 7 über einen ringförmigen Flansch 11, 12 miteinander verbunden. Die Laufscheiben 8, 9 weisen an ihrem der Mittellinie 7 zugewandten Innenumfang jeweils sich in axialer Richtung erstreckende umlaufende Vorsprünge 42, 43 auf, an denen jeweils in radialer Richtung Flansche 11, 12 hervorstehen. Die beiden Vorsprünge 42, 43 weisen dabei ferner eine umlaufende Paßfläche 10 auf, die nach Festziehen der an den Flanschen 11, 12 angebrachten Verschraubungen 13 eine dichtende Verbindung zwischen den beiden Laufscheiben 8, 9 herstellt. Dadurch ist der Bereich zwischen der Mittellinie 7 und den beiden Laufscheiben 8, 9 von dem Stufenzwischenraum 34 abgetrennt. Dabei werden die Verschraubungen 13 jeweils durch eine selbstsichernde Mutter 41 festgezogen, wobei für jeweils zwei Schrauben ein Winkel vorgesehen ist, mit Hilfe dessen verhindert wird, daß sich die Schrauben beim Festziehen der Muttern mitdrehen. FIG. 2 schematically shows a section of an advantageous embodiment of an axial turbine according to the invention, in the present case a high-pressure turbine 5 . The distance to the center line 7 is not shown to scale. A first runner 8 of the first turbine stage is arranged upstream, followed by a second runner 9 of the second turbine stage downstream. On their outer circumference, the running disks 8 , 9 each have fir-tree toothing 35 , 36 , into which the blade feet 15 , 16 of the moving blades 17 , 18 are inserted. An annular disc space 34 is located between the two running disks 8 , 9 . Furthermore, the two running disks 8 , 9 are connected to one another at a distance from the center line 7 via an annular flange 11 , 12 . On their inner circumference facing the center line 7, the running disks 8 , 9 each have circumferential projections 42 , 43 which extend in the axial direction and on which flanges 11 , 12 each protrude in the radial direction. The two projections 42 , 43 also have a circumferential fitting surface 10 which, after tightening the screw connections 13 attached to the flanges 11 , 12, creates a sealing connection between the two running disks 8 , 9 . As a result, the area between the center line 7 and the two running disks 8 , 9 is separated from the step space 34 . The screw connections 13 are each tightened by a self-locking nut 41 , an angle being provided for every two screws, with the aid of which it is prevented that the screws rotate when the nuts are tightened.

Der zwischen den Schaufelfüßen 15, 16 gebildete Scheibenzwischenraum 34 ist dabei als Kühlluftbereich zur Umspülung der Laufscheiben 8, 9 vorgesehen. Die Kühlluft kann dabei durch entsprechende, nicht dargestellte, Verbindungsöffnungen von einer Stufe zur nächsten gelangen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Durchströmung des vorderen Schaufelfußes 16 mittels im Schaufelfußbereich über den Umfang verteilt angeordnete Mikroturbinen, von denen eine mit ihrer Austrittsöffnung 44 dargestellt ist, gewährleistet.The disc space 34 formed between the blade roots 15 , 16 is provided as a cooling air area for washing around the rotor disks 8 , 9 . The cooling air can pass through corresponding connection openings (not shown) from one stage to the next. In the present exemplary embodiment, the flow through the front blade root 16 is ensured by means of microturbines which are distributed over the circumference in the blade root region, one of which is shown with its outlet opening 44 .

In den Scheibenzwischenraum 34 ist gemäß der vorliegenden vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein ringförmiger Kessel 20 angebracht, der durch linke und rechte Kesselwandungen 21, 22 sowie durch ein Kesselabdeckband 39, welches gleichzeitig als Hitzeschild gegenüber den glühenden Leitschaufeln 19 fungiert, gebildet wird. Der Kessel 20 weist an seiner der Verschraubung 13 zugewandten Seite jeweils Anschläge 26, 40 auf. Ferner ist im Bereich des Anschlags 26 am Außenumfang eine bearbeitete Dichtfläche 24 vorgesehen, an der ein Dichtring 23 anliegt. Der Dichtring 23 ist wiederum in einer umlaufenden Dichtringaufnahme 25 mit U-förmigem Querschnitt aufgenommen, die an der Kesselwandung 21 angeordnet ist. Die Kesselwandungen 21, 22 sind dadurch dicht miteinander verbunden.According to the present advantageous embodiment of the invention, an annular boiler 20 is attached in the intermediate space 34 , which is formed by left and right boiler walls 21 , 22 and by a boiler cover band 39 , which also acts as a heat shield opposite the glowing guide vanes 19 . The boiler 20 has stops 26 , 40 on its side facing the screw connection 13 . Furthermore, in the area of the stop 26, a machined sealing surface 24 is provided on the outer circumference, against which a sealing ring 23 abuts. The sealing ring 23 is in turn received in a circumferential sealing ring receptacle 25 with a U-shaped cross section, which is arranged on the boiler wall 21 . The boiler walls 21 , 22 are thereby tightly connected to one another.

Der Kessel 20 weist ferner über seinen gesamten Umfangsbereich verteilte Eintrittsöffnungen 30 auf, die jeweils gegenüber der Tannenbaumverzahnung 36 der ersten Laufscheibe 8 in Form von waagerechten Bohrungen angeordnet sind. Die Eintrittsöffnungen 30 sind dadurch in Höhe der Austrittsöffnungen 44 der in den Schaufelfüßen vorhandenen Mikroturbinen angeordnet. Außerdem sind in radialer Richtung unterhalb der Eintrittsöffnungen 30 auf der Seite der zweiten Laufscheibe 9 Vordralldüsen 32 in der rechten Kesselwandung 22 in Form von stark in Umfangsrichtung angewinkelten Bohrungen angebracht. Während über die Eintrittsöffnungen 30 der Kessel 20 mit Kühlluft befüllt wird, kann über die Vordralldüsen 32 Kühlluft aus dem Kessel 20 zur zweiten Laufscheibe 9 hin ausströmen, und zwar aufgrund der beschriebenen Gestaltung der Vordralldüsen mit einem Drall, der gleichsinnig zur Rotation der Turbinen-Laufscheibe 9 ist. The boiler 20 also has inlet openings 30 distributed over its entire circumferential area, each of which is arranged in the form of horizontal bores opposite the fir tree teeth 36 of the first running disk 8 . As a result, the inlet openings 30 are arranged at the level of the outlet openings 44 of the microturbines present in the blade roots. In addition, in the radial direction below the inlet openings 30 on the side of the second running disk 9, pre-swirl nozzles 32 are provided in the right-hand boiler wall 22 in the form of bores which are strongly angled in the circumferential direction. While the boiler 20 is filled with cooling air via the inlet openings 30, cooling air can flow out of the boiler 20 to the second rotor disk 9 via the pre-swirl nozzles 32 , specifically because of the described design of the pre-swirl nozzles with a swirl that is in the same direction as the rotation of the turbine rotor disk 9 is.

Unterhalb der Tannenbaumverzahnung 36 der ersten Laufscheibe 8 ist eine in den Zwischenstufenbereich 34 hineinragende umlaufende Zwischenstufendichtung 29 angeordnet. Diese Zwischenstufendichtung 29 wirkt mit an der linken Kesselwandung 21 in einer U-förmigen Vertiefung angeordneten oberen und unteren Dichtflächen 27, 28 wie eine Labyrinthdichtung zusammen. Dabei ragt die von der stromaufwärts angeordneten ersten Laufscheibe 8 hervorstehende umlaufende Zwischenstufendichtung 29 in die U-förmige Vertiefung hinein. An der Zwischenstufendichtung 29 befinden sich Dichtungslippen, die als Labyrinthe dienen und sich gegebenenfalls in das weiche Material der oberen und unteren Dichtflächen 27, 28 hineinarbeiten können. Dadurch wird zum einen ein Einströmen von heißem Arbeitsmedium aus dem Hauptströmungskanal in den Scheibenzwischenraum 34 verhindert. Zum anderen werden hierdurch die Eintrittsöffnungen 30 am Kessel 20 von den Austrittsöffnungen 31, 32 strömungstechnisch getrennt, d. h. hierdurch wird ein entsprechendes Druckgefälle sichergestellt.A circumferential intermediate stage seal 29 projecting into the intermediate stage region 34 is arranged below the fir tree toothing 36 of the first running disk 8 . This intermediate stage seal 29 interacts with upper and lower sealing surfaces 27 , 28 arranged on the left boiler wall 21 in a U-shaped recess, like a labyrinth seal. The circumferential intermediate stage seal 29 protruding from the upstream first running disk 8 projects into the U-shaped recess. On the intermediate stage seal 29 there are sealing lips which serve as labyrinths and can possibly work into the soft material of the upper and lower sealing surfaces 27 , 28 . On the one hand, this prevents hot working medium from flowing into the intermediate space 34 from the main flow channel. On the other hand, this means that the inlet openings 30 on the boiler 20 are fluidically separated from the outlet openings 31 , 32 , ie a corresponding pressure drop is thereby ensured.

Durch an der linken Kesselwandung 21 in Form stark in Umfangsrichtung gekippter Bohrungen vorgesehene Dralldüsen 31 wird weiterhin ein Kühlluftstrom aus dem Kessel 20 mit einem geeigneten Drall abgeleitet, der zur Zwischenstufendichtung 29 hin gerichtet ist. Die Kühlluft aus den Dralldüsen 31 wird dabei der Leckageluft aus der Zwischenstufendichtung 29 zugemischt um als Resultat an dieser Stelle eine niedrigere Temperatur zu erhalten. Die Leckageluft hat sich nämlich durch Reibung im Labyrinth noch zusätzlich erwärmt und würde ohne diese Maßnahme mit dieser unerwünscht hohen Temperatur direkt auf die erste Laufscheibe 8 geblasen.By means of swirl nozzles 31 provided on the left boiler wall 21 in the form of bores which are tilted strongly in the circumferential direction, a cooling air flow is further derived from the boiler 20 with a suitable swirl which is directed towards the intermediate stage seal 29 . The cooling air from the swirl nozzles 31 is mixed with the leakage air from the intermediate stage seal 29 in order to obtain a lower temperature at this point as a result. The leakage air has been additionally heated by friction in the labyrinth and would be blown directly onto the first running disk 8 at this undesirably high temperature without this measure.

Der Kessel 20 wird durch am Stator 19 radial nach innen hervorstehende Statorfüße 33 gehalten, die jeweils mit einer vorderen Kesselhalterung 37 und einer hinteren Kesselhalterung 38 verbunden sind. Zwischen der vorderen Kesselhalterung 37 und der hinteren Kesselhalterung 38 ist ein Kesselabdeckband 39 angeordnet. The boiler 20 is held by stator feet 33 which protrude radially inwards on the stator 19 and are each connected to a front boiler holder 37 and a rear boiler holder 38 . A boiler cover band 39 is arranged between the front boiler holder 37 and the rear boiler holder 38 .

Während des Betriebs der Turbomaschine 1 strömt Kühlluft durch die bereits genannten Mikroturbinen im Bereich der Schaufelfüße 16 bzw. durch die bereits erwähnte Tannenbaumverzahnung der Schaufeln durch die erste Laufscheibe 8 hindurch und tritt über die dargestellten Austrittsöffnungen 44 aus. Die Kühlluft wird durch eine zwischen den Schaufelfüßen 16 und den Statorfüßen 33 gebildete Labyrinthdichtung vom Hauptströmungskanal getrennt. Ferner verhindert die Zwischenstufendichtung 29 ein direktes Einströmen der Kühlluft in den Scheibenzwischenraum 34. Die Kühlluft folgt daher im wesentlichen dem mit einem Pfeil angedeuteten Strömungsverlauf durch die Eintrittsöffnungen 30 hindurch in den Kessel 20.During the operation of the turbomachine 1 , cooling air flows through the microturbines already mentioned in the area of the blade roots 16 or through the already mentioned fir tree toothing of the blades through the first rotor disk 8 and exits through the outlet openings 44 shown . The cooling air is separated from the main flow channel by a labyrinth seal formed between the blade feet 16 and the stator feet 33 . Furthermore, the intermediate stage seal 29 prevents the cooling air from flowing directly into the intermediate space 34 between the panes. The cooling air therefore essentially follows the flow path indicated by an arrow through the inlet openings 30 into the boiler 20 .

Im Kessel 20 wird die Kühlluftströmung beruhigt. Ein Teil der Kühlluft expandiert durch die Vordralldüse 32 und strömt - wie durch den Pfeil angedeutet - in Richtung der zweiten Laufscheibe 9, um diese zu kühlen. Ein anderer Teil der Kühlluft aus dem Kessel 20 strömt entlang des Strömungspfeils aus der Dralldüse 31 unterhalb der Zwischenstufendichtung 29 aus. Dieser Teil der Kühlluft umströmt - wie durch die Pfeile angedeutet, die Kesselwandungen 21, 22, um sich schließlich mit dem Kühlluftstrom aus der Vordralldüse 32 zu vereinigen. Durch den im Scheibenzwischenraum 34 herrschenden niedrigen Druck und die Relativbewegung zwischen zweiter Laufscheibe 9 und Kessel 20, wird es möglich, die Kühlluft aus der Vordralldüse 32 mit einem erheblichen Drall auf die Laufscheibe 9 ausströmen zu lassen. Hierdurch wird die Relativtemperatur der Laufscheibe 9 deutlich gesenkt. Dabei wird durch die Dralldüsen 31 und die Strömung in Radialrichtung nach innen die Laufscheibe 8 der Stufe 1 vorteilhafterweise sogar stärker gekühlt als die Laufscheibe 9 der Stufe 2.The cooling air flow is calmed in the boiler 20 . A portion of the cooling air expands through the pre-swirl nozzle 32 and flows - as indicated by the arrow - in the direction of the second running disk 9 in order to cool it. Another part of the cooling air from the boiler 20 flows out along the flow arrow from the swirl nozzle 31 below the intermediate stage seal 29 . This part of the cooling air flows around the boiler walls 21 , 22 , as indicated by the arrows, in order finally to unite with the cooling air flow from the pre-swirl nozzle 32 . The low pressure prevailing in the intermediate space 34 and the relative movement between the second running disk 9 and the boiler 20 make it possible to let the cooling air flow out of the pre-swirl nozzle 32 onto the running disk 9 with a considerable swirl. As a result, the relative temperature of the running disk 9 is significantly reduced. In this case, the rotating disk 8 of stage 1 is advantageously cooled even more than the rotating disk 9 of stage 2 by the swirl nozzles 31 and the flow in the radial direction inwards.

Fig. 3 zeigt den Bereich zwischen erster und zweiter Hochdruckturbinenstufe aus Fig. 2, jedoch in einem Zwischenmontagestadium. Die linke Kesselwandung 21 sitzt dabei mit ihrer oberen Dichtfläche 27 auf der Zwischenstufendichtung 29 der ersten Laufscheibe auf. Die rechte Kesselwandung 22 ist ohne das Kesselabdeckband 39 mit der linken Kesselwandung 21 verbunden. In dieser Lage sind die Anschläge 26, 40 voneinander beabstandet und der Dichtring 23 sitzt nicht auf der Dichtfläche 24 auf. Ferner ist der Kessel 20 noch nicht über seine Kesselhalterungen 37, 38 mit dem Statorfuß 33 verbunden. FIG. 3 shows the area between the first and second high-pressure turbine stage from FIG. 2, but in an intermediate assembly stage. The left boiler wall 21 sits with its upper sealing surface 27 on the intermediate stage seal 29 of the first running disk. The right boiler wall 22 is connected to the left boiler wall 21 without the boiler cover band 39 . In this position, the stops 26 , 40 are spaced apart and the sealing ring 23 is not seated on the sealing surface 24 . Furthermore, the boiler 20 is not yet connected to the stator foot 33 via its boiler holders 37 , 38 .

In diesem Zwischenmontagestadium ist es einfach möglich, mittels eines Schraubenschlüssels an die Mutter 41 der Verschraubung 13 zu gelangen, um die Flansche 11, 12 miteinander zu verbinden. Erst nachdem die beiden Laufscheiben 8, 9 auf diese Weise miteinander verbunden sind, wird die rechte Kesselwandung 22 so weit von der linken Kesselwandung 21 weg verschoben, bis die Anschläge 26, 40 aneinander stoßen. In dieser Position berührt der Dichtring 23 die bearbeitete Dichtfläche 24. Nun kann das Kesselabdeckband 39 und der Statorfuß 33 mit den Kesselwandungen 21, 22 verbunden werden.In this intermediate assembly stage, it is easily possible to use a wrench to reach the nut 41 of the screw connection 13 in order to connect the flanges 11 , 12 to one another. Only after the two running disks 8 , 9 have been connected to one another in this way is the right boiler wall 22 displaced away from the left boiler wall 21 until the stops 26 , 40 abut one another. In this position, the sealing ring 23 touches the machined sealing surface 24 . Now the boiler cover band 39 and the stator foot 33 can be connected to the boiler walls 21 , 22 .

BEZUGSZEICHENREFERENCES

11

Turbomaschine
Turbo machine

22nd

Niederdruckverdichter
Low pressure compressor

33rd

Hochdruckverdichter
High pressure compressor

44th

Brennkammer
Combustion chamber

55

Hochdruckturbine
High pressure turbine

66

Niederdruckturbine
Low pressure turbine

77

Mittellinie
Center line

88th

Erste Laufscheibe
First disc

99

Zweite Laufscheibe
Second disc

1010th

Paßfläche
Mating surface

1111

Erster Flansch
First flange

1212th

Zweiter Flansch
Second flange

1313

Verschraubung
Screw connection

1414

Winkel
angle

1515

Schaufelfuß
Blade root

1616

Schaufelfuß
Blade root

1717th

Laufschaufel
Blade

1818th

Laufschaufel
Blade

1919th

Stator
stator

2020th

Kessel
boiler

2121

Linke Kesselwandung
Left boiler wall

2222

Rechte Kesselwandung
Right wall of the boiler

2323

Dichtring
Sealing ring

2424th

Bearbeitete Dichtfläche
Machined sealing surface

2525th

Dichtringaufnahme
Sealing ring holder

2626

Anschlag
attack

2727

Obere Dichtfläche
Upper sealing surface

2828

Untere Dichtfläche
Lower sealing surface

2929

Zwischenstufendichtung
Interstage seal

3030th

Eintrittsöffnung
Entrance opening

3131

Dralldüse
Swirl nozzle

3232

Vordralldüse
Pre-swirl nozzle

3333

Statorfuß
Stator foot

3434

Scheibenzwischenraum
Space between panes

3535

Tannenbaumverzahnung
Fir tree serration

3636

Tannenbaumverzahnung
Fir tree serration

3737

Vordere Kesselhalterung
Front boiler holder

3838

Hintere Kesselhalterung
Rear boiler holder

3939

Kesselabdeckband
Boiler masking tape

4040

Anschlag
attack

4141

Mutter
mother

4242

Vorsprung
head Start

4343

Vorsprung
head Start

4444

Austrittsöffnung der Mikroturbine
Outlet opening of the microturbine

Claims (10)

1. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine (1) mit einer ersten und einer zweiten Laufscheibe (8, 9), zwischen denen ein Scheibenzwischenraum (34) gebildet ist, wobei ein Kühlluftstrom durch die erste Laufscheibe (8) zu der in Strömungsrichtung dahinter liegenden zweiten Laufscheibe (9) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Scheibenzwischenraum (34) ein Kessel (20) ausgebildet ist, der Eintritts- und Austrittsöffnungen (30, 31, 32) für den Kühlluftstrom aufweist.1. Multi-stage axial turbine of a turbomachine ( 1 ) with a first and a second disc ( 8 , 9 ), between which a disc space ( 34 ) is formed, wherein a cooling air flow through the first disc ( 8 ) to the second disc behind in the flow direction ( 9 ) is characterized , characterized in that in the space between the panes ( 34 ) a boiler ( 20 ) is formed, which has inlet and outlet openings ( 30 , 31 , 32 ) for the cooling air flow. 2. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (20) als umlaufender Ring mit einer linken und einer rechten Kesselwandung (21, 22) ausgebildet ist.2. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to claim 1, characterized in that the boiler ( 20 ) is designed as a circumferential ring with a left and a right boiler wall ( 21 , 22 ). 3. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (30) an der stromaufwärts angeordneten linken Kesselwandung (21) als axiale Bohrungen ausgebildet sind.3. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet openings ( 30 ) on the upstream left boiler wall ( 21 ) are designed as axial bores. 4. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Austrittsöffnungen als Dralldüsen (31) und/oder Vordralldüsen (32) ausgebildet sind, um eine oder beide Laufscheiben (8, 9) anzuströmen. 4. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that outlet openings as swirl nozzles ( 31 ) and / or pre-swirl nozzles ( 32 ) are formed to flow onto one or both running disks ( 8 , 9 ). 5. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kessel (29) durch Kesselhalterungen (37, 38) von einem zwischen den Laufschaufeln (17, 18) angeordneten Stator (19) gehalten wird.5. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the boiler ( 29 ) is held by boiler brackets ( 37 , 38 ) by a stator ( 19 ) arranged between the rotor blades ( 17 , 18 ). 6. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kessel (20) und der stromaufwärts angeordneten ersten Laufscheibe (8) eine Zwischenstufendichtung (29) ausgebildet ist.6. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that an intermediate stage seal ( 29 ) is formed between the boiler ( 20 ) and the upstream arranged first disc ( 8 ). 7. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstufendichtung (29) als Labyrinthdichtung ausgebildet ist, die mit am Kessel (20) angeordneten oberen und unteren Dichtflächen (27, 28) zusammenwirkt.7. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate stage seal ( 29 ) is designed as a labyrinth seal which cooperates with the upper and lower sealing surfaces ( 27 , 28 ) arranged on the boiler ( 20 ). 8. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die linke und die rechte Kesselwandung (21, 22) durch eine bearbeitete Dichtfläche (24), an der ein umlaufender Dichtring (23) anliegt, miteinander dichtend verbunden sind (und über ein Bajonett verhakt sind) 8. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to claim 7, characterized in that the left and right boiler walls ( 21 , 22 ) by a machined sealing surface ( 24 ) on which a circumferential sealing ring ( 23 ) abuts, are sealingly connected to one another (and via a bayonet is hooked) 9. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der linken Kesselwandung (21) unterhalb der Zwischenstufendichtung (29) in radialer Richtung angebrachte Dralldüsen (31) über den Umfang verteilt angeordnet sind.9. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to one of the preceding claims, characterized in that on the left boiler wall ( 21 ) below the intermediate stage seal ( 29 ) arranged in the radial direction swirl nozzles ( 31 ) are arranged distributed over the circumference. 10. Mehrstufige Axialturbine einer Turbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (30) am Kessel (20) derart angeordnet sind, daß sie im Ausströmbereich einer am Schaufelfuß (16) der Laufschaufel (18) ausgebildeten Mikroturbine oberhalb der Zwischenstufendichtung (29) positioniert sind.10. Multi-stage axial turbine of a turbomachine according to claim 1, characterized in that the inlet openings ( 30 ) on the boiler ( 20 ) are arranged such that they are formed in the outflow region of a microturbine formed on the blade root ( 16 ) of the rotor blade ( 18 ) above the intermediate stage seal ( 29 ) are positioned.