DE2728382C2 - Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine mit wenigstens einer von heißem Treibgas axial durchströmbaren Turbinenstufe, der nach dem Abstellen des Treibgaszuflusses Luft mit niedriger Temperatur zuführbar ist

Bei einer bekannten Gasturbine dieser Art wird nach dem Abstellen des Treibgaszuflusses Luft mit niedriger Temperatur durch den gesamten Strömungsweg der Gasturbinenanlage, wie Verdichter, Brennkammer und Turbine, geführt (DE-OS 22 59 580). Die Luftzufuhr wird nicht unmittelbar nach dem Abstellen des Treibgaszuflusses freigegeben, sondsrn erst dann, wenn die Drehzahl der Gasturbine auf eine geeignete Kühllaufdrehzahl abgesunken ist Einer Gefährdung des Rotors der Turbine durch die Ventilationswärme, die während der Zeitspanne vom Abschalten des Treibgaszuflusses bis zum Erreichen der Kühllaufdrehzahl entsteht wird hierbei nicht Rechnung getragen, obwohl wegen der in dieser Zeitspanne recht hohen mittleren Drehzahl des Rotors der Turbine dieser in weit höherem Maße gefährdet ist als bei Kühllaufdrehzahl und darunter. Da die letzten Laufschaufelreihen wegen ihres großen Durchmessers erhebliche Mengen an Ventilationswärme erzeugen, unterliegen hauptsächlich diese Laufschaufelreihen der genannten Gefährdung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbine der genannten Art auf einfache Weise derart weiterzubilden, daß eine Temperatursteigerung infolge der Ventilationsarbeit während des Auslaufvorganges der Gasturbine ausgeschaltet oder doch zumindest auf unschädliche Werte beschränkt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß zur Abfuhr der Ventilationswärme die Luft wenigstens einer der in Strömungsrichtung letzten Laufschaufelreihen der Turbinenstufe durch Öffnungen eines die Laufschaufelreihe umgebenden Ringkanals während des Auslaufvorganges des Rotors der Turbine zuführbar ist.

Die Luft wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht erst nach dem Erreichen einer Kühllaufdrehzahl sondern während des gesamten Auslaufvorganges des Rotors zugeführt und somit die bei höheren Drehzahlen verstärkt auftretenden Ventilationswärme sicher abgeführt, so daß unzulässige Temperatursteigerungen ausgeschlossen sind. Diese Maßnahme wird wesentlich unterstützt durch die gezielte Zufuhr der Luft zu wenigstens einer der letzten Laufschaufelreihen, die infolge ihres großen Durchmessers eine entsprechend große Ventilationsarbeit leisten und besonders gefährdet sind. Hierbei trägt die Umhüllung der Laufschaufelreihe durch den Ringkanal sowie die Zufuhr der Luft durch die öffungen des Ringkanals weiter bei zu einer gleichmäßigen und wirksamen Kühlung.

Weist die Gasturbine mehrere Turbinenstufen auf. dann ist vorteilhaft die Luft der Laufschaufelreihe der letzten Turbinenstufe zuführbar. Durch diese Beschränkung der Luftzufuhr auf jene Laufschaufelreihen, die wegen ihres großen Durchmessers erhebliche Mengen von Ventilationswärme erzeugen, wird ausreichende Kühlung mit geringem Aufwand erreicht.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung, die eine zweistufige Gasturbine für eine Luftspeicheranlage im Längsschnitt zeigt, näher erläutert

Gemäß der Zeichnung ist auf der Turbinenwelle 10 eine erste Turbinenstufe 12 und eine zweite Turbinenstufe 14 angeordnet Diese Turbinenstufen weisen jeweils auf der Turbinenwelle befestigte Laufschaufelreihen und zugeordnete, vom Turbinengehäuse getragene Leitschav.felreihen auf. Von den Laufschaufelreihen ist, in Strömungsrichtung des Treibgases gesehen, die letzte Laufschaufelreihe 16 der zweiten Turbinenstufe 14 in der Zeichnung angedeutet.

Der Treibgaseinlaß 18 der ersten Turbinenstufe 12 ist durch ein erstes Übergangsstück 20 an die erste Brennkammer 22 angeschlossen. Diese erste Brennkammer 22 wird über eine Brennstoffleitung 24 mit Brennstoff und über einen ersten Mantelraum 26 und eine Leitung 28 mit Luft versorgt, die über eine Gruppe von Regel- und Absperrorganen, welche im vorliegenden Fall als ein einziges Ventil 29 angedeutet ist an die Lufthauptleitung 64 angeschlossen. Die Lufthauptleitung führt zu einem nicht dargestellten Luftspeicher.

Der Treibgasauslaß 30 der ersten Turbinenstufe 12 ist über einen zweiten Mantelraum 32, eine zweite Brennkammer 34 und ein zweites Übergangsstück 36 mit dem Treibgtseinlaß 38 der zweiten Turbinenstufe 14 verbunden. Der Treibgasauslaß 40 der zweiten Turbinenstufe mündet in den Abgaskanal 43.

Die letzte Laufschaufelreihe 16 der zweiten Turbinenstufe 14 ist von einem Ringkanal 42 umgeben, der

Öffnungen 45 zu der letzten Laufschaufelreihe 16 aufweist. Außerdem ist am Ringkanal 42 ein nach außen führender Anschluß 44 für Luft vorgesehen, der über eine Leitung 46 mit zwischengeschaltetem Absperrorgan 48 mit einer Luftleitung 50 verbunden ist Diese Luftleitung 50 ist noch über eine Leitung 52 und ein Absperrorgan 54 mit einem Anschluß 56 verbunden, der am zweiten Manteiraum 32 der zweiten Brennkammer 34 angeordnet ist.

Die Luftleitung 50 ist an die Lufthauptleitung 64 angeschlossen, welche vom Ventil 29 zu einem nicht dargestellten Luftspeicher führt. 1st die Gasturbine jedoch nicht für den Anschluß an einen Luftspeicher vorgesehen, so ist die Leitung 46 an einen Luftventilator oder Luftverdichter 66 anzuschließen, der an einem z. B. elektrisch betriebenen Motor 68 gekuppelt ist. Dieser Fall ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt.

Am Ende des Turbinenbetriebs, wenn also der Treibgaszufluß abgestellt ist und der Rotor der Turbine ausläuft, wird das Absperrorgan 48 geöffnet, so daß Luft aus dem Luftspeicher über die Lufthauptleitung 64, die Luftleitung 50, die Leitung 46 mit geöffnetem Absperrorgan 48 durch den Anschluß 44 in den Ringkanal 42 strömt. Von hier fließt die Luft durch Öffnungen 45 zur

iufschaufelreihe 16, nimmt die während des
rgangs des Rotors entstehende Ventilations-F und strömt dann in den Abgaskanal 43. Obetzten Laufschaufelreihen, insbesondere der
^turbinenstufe, einen großen Durchmesser 5 und daher erhebliche Mengen von Ventilaie produzieren, wird durch die gezielte Zufuhr
ine sichere Abfuhr dieser Ventilationswärme
id eine Gefährdung der Gasturbine während
ifens vermieden. 10

Hierzu 1 Blatt Zeichnunger

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasturbine mit wenigstens einer von heißem Treibgas axial durchströmbaren Turbinenstufe, der nach dem Abstellen des Treibgaszuflusses Luft mit niedriger Temperatur zuführbar ist,dadurchgekennzeichnet, daß zur Abfuhr der Ventilationswärme die Luft wenigstens einer der in Strömungsrichtung letzten Laufschaufelreihen (16) der Turbinenstufe (12,14) durch Öffnungen (45) eines die Laufschaufelreihe umgebenden Ringkanals (42) während des Auslaufvorgangs des Rotors der Turbine zuführbar ist

2. Gasturbine nach Anspruch 1 mit mehreren Turbinenstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft der Laufschaufelreihe der letzten Turbinenstufe (14) zuführbar ist