DE3447740A1

DE3447740A1 - Gasturbinenanlage und verfahren zu deren betreiben

Info

Publication number: DE3447740A1
Application number: DE19843447740
Authority: DE
Inventors: Edward J. Manchester Conn. Hovan
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1985-07-04
Anticipated expiration: 2004-12-22
Also published as: GB2152148B; FR2557203B1; JPS60142022A; DE3447740C2; US4561246A; GB2152148A; JPH0474533B2; GB8431276D0; FR2557203A1

Description

GASTURBINENANLAGE UND VERFAHREN ZU DEREN BETREIBEN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage und ein Verfahren zu deren Betreiben und betrifft insbesondere eine Vorrichtungjinit welcher es möglich ist, ein Strömungsmedium mit hoher Temperatur und hohem Druck durch einen Kohlraum im Inneren der Anlage zu führen, wobei der Hohlraum eine Lagerkammer enthält. Die vorliegende Erfindung ist für axial durchströmte Gasturbinenanlagen entwickelt worden, kann aber auch auf anderen Gebieten angewandt werden.

Eine axial durchströmte Gasturbinenanlage weist einen Verdichterteil, einen Brennerteil und einen Turbinenteil auf. Ein Strömungskanal für die Arbeitsgase erstreckt sich axial durch die Teile der Gasturbinenanlage. Wenn die Gase längs des Strömungskanals fließen, werden die Gase im Verdichterteil verdichtet und im Brennerteil mit Brennstoff verbrannt, um den Gasen Energie zuzuführen. Die heißen Druckgase werden im Turbinenteil entspannt, um Nutzarbeit und Schub zu erzeugen.

Ein Läufer im Turbinenteil hat eine Lauferanordnung, um aus den heißen Druckgasen Nutzarbeit gewinnen zu können. Die Läuferanordnung weist mindestens eine zweistufige Laufschaufelanordnung auf. Der Läufer hat eine Läuferwelle, welche diese Stufen mit einer anderen Läuferanordnung im Verdichterteil verbindet, um dem Verdichterteil Energie zum Verdichten der Arbeitsgase zuzuführen. Ein Stator oder ortsfestes Gehäuse erstreckt sich in axialer Richtung über die Gasturbinenanlage, um den Läufer zu umgeben und den Läufer über ein Lager abzustützen, das gewöhnlich in einer Lagerkammer angeordnet ist. Die Lagerkammer ist in einem inneren Hohlraum der Gasturbinenanlage angeordnet.

Da die Arbeitstemperaturen und Arbeitsdrücke der Anlage bei' modernen Triebwerken zugenommen haben, ist es notwendig geworden, unter Druck stehende Kühlluft den Läuferstufen einer Turbine zuzuführen, die sehr nahe am Austrittsbereich des Brennerteils liegen.

3U7740

Ein günstiger Strömungskanal für die Zufuhr von Kühlluft zur zweiten Läuferanordnung führt durch den inneren Hohlraum, welcher die Lagerkammer enthält. Kühlluft, deren Druck für eine Verwendung im Turbinenteil hoch genug ist, wird von einer hinteren Stufe des Verdichters abgezogen. Die Temperatur der Luft ist gering im Vergleich zum Turbinenteil, was gut für die Kühlung ist. Die Temperatur der Luft ist jedoch hoch im Vergleich zum Innenraum der Lagerkammer. Da der für den Turbinenteil erforderliche Druck hoch ist, hat diese "Kühlluft" in der Lagerkammer Schwierigkeiten verursacht. Die heiße Luft erzwingt ihren Weg hinter die Dichtungen in der Lagerkammer. Der Leckstrom der heißen Druckgase hinter die Dichtungen in die Lagerkammer ist oft mit ernsten, thermischen Nöten· verbunden, die von kleinen Taschen oder Nestern mit einer Selbstzündung in der Nähe des Dichtungsbereiches · herrühren. Wie sich herausstellt,kann die Schwierigkeit ernster thermischer Nöte bei bestehenden Lagerkammern dadurch vermieden werden, daß die Lagerkammern auf einen sehr niedrigen Druck entlüftet werden. Das Entlüften ist jedoch nicht mehr durchführbar, da die bekannten Dichteinrichtungen in der Lagerkammer nicht in der Lage sind, ihre Unversehrtheit angesichts eines großen Druckunterschieds aufrecht zu erhalten, der bei den gegenwärtigen Triebwerken vorhanden sein muß, um dem Turbinenteil Kühlluft mit dem richtigen Druck zuführen zu können. Ein Kuhlen der gesamten Luft, die durch den inneren Luftraum fließt, könnte dieses Problem unter der Voraussetzung lösen, daß der Druck auf geeigneten Werten gehalten wird. Dies ist jedoch aufgrund des großen Nachteils nicht möglich, welcher mit dem Kühlen dieser Luft im Hinblick auf schmarotzerhafte Antriebskraft und nicht verfügbarer Energie verbunden ist.

Die Wissenschafter und Ingenieure sind daher auf der Suche nach Verfahren, mit welchen heiße Druckluft einer Läuferanordnung über den inneren Hohlraum in einer Weise und mit einem Aufbau zugeführt werden kann, welcher ernste, thermische Nöte in der Nähe der l.agerkammern "vermeidet.

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenanlage mit einer Lagerkammer, die in einem Hohlraum angeordnet ist, durch welchen ein erstes Strömungsmedium fließt. Gemäß der Erfindung weist diese Gasturbinenanlage eine Leitung auf, durch welche ein Strömungsmedium mit einer niedrigeren Temperatur zum Dichtungsbereich der Lagerkammer fließt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Leitung in der Nähe des Lagergehäuses, um Wärme von dem zu kühlenden Strömungsmedium auf den Innenraum der Lagerkammer zu übertragen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der Gasturbinenanlage fließt ein Kühlmedium mit hoher Temperatur und hohem Druck für eine noch heißere Laufschaufel durch einen inneren Hohlraum der Anlage in der Nähe der Lagerkammer hindurch.. Die Lagerkammer mit einer Zeitcharakteristik zum Abschrecken wird auf einen Druck über 7 bar gebracht, welcher den Druckunterschied zwischen der Lagerkammer und dem inneren Hohlraum auf einen Wert herabsetzt, der niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Ein Kühlmedium wird einem Pufferbereich in der Nähe der Dichtungseinrichtungen der Lagerkammer zugeführt. Das Kühlmedium hat eine Zeitcharakteristik für Selbstzündung, die größer als die Zeitcharakteristik zum Abschrecken der Lagerkammer ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Zeitcharakteristik der Selbstzündung größer als die Verweilzeitcharakteristik für das Öl-/Luftgemisch in der Lagerkammer.

Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist ein innerer Hohlraum der Anlage, welcher eine Lagerkammer enthält, durch welche ein Medium mit hohem Druck und hoher Temperatur fließt. Die Bereiche in der Nähe der Dichtungseinrichtungen für die Lagerkammer stehen mit einer Quelle, einer gekühlten Druckluft in Strömungsverbindung. Ein Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Leitung, die mit den Bereichen in der Nähe

der Dichtungseinrichtungen in Verbindung steht, um diesen Bereichen,gekühlte Druckluft zuzuführen. Die Leitung steht mit dem Innenraum der Lagerkammer in einer WärmeUbertragungsbeziehung. Ein Merkmal ist die Drehwelle, welche den inneren Hohlraum abgrenzt und der Leitung Druckluft zuführt. Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ein Medium mit hohem Druck und hoher Temperatur durch einen inneren Hohlraum fließen kann, in welchem eine Lagerkammer angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil ist die Dauerhaftigkeit und die Leistungsfähigkeit einer Anlage, die bei hohen Drücken und hohen Temperaturen betrieben wird und darüberhinaus in der Lage ist, unter Druck stehende Kühlluft der zweiten Stufe eines Läufers einer derartigen Anlage zuzuführen. Ein weiterer Vorteil ist schließlich der Wirkungsgrad der Anlage, der darauf zurückzuführen ist, daß eine bereits unter Druck stehende Luft im inneren Hohlraum verwendet wird, um die Luft der Leitung zuzuführen, die mit der Lagerkammer in einer Übertragungsverbindung steht.

Die vorstehenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der besten Möglichkeit zur Verwirklichung der Erfindung näher hervor. Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerk (ZTL-Triebwerk), wobei bestimmte innere Teile des Triebwerks mit gestrichelten Linien und die Strömungskanäle mit Pfeilen dargestellt sind,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Abschnitt des Verdichterteils, des Brennerteils und des Trubinenteils des Triebwerks mit der Darstellung einer ersten Ausfuhrungsform gemäß der Erfindung und einer zweiten Ausführungsform mit gestrichelten Linien,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Triebwerks mit der Darstellung einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Abwandlungsform des in Fig. 2 mit gestrichelten Linien gezeigten Aufbaus ,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Druckgefäß-Wärmetauscher, der im Bläserteil des Triebwerks angeordnet ist,

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Zeit für die Zündverzögerung (Zeitcharakteristik der Selbstzündung) über der Temperatur des Öl/Luftgemisches als eine Funktion von einigen verschiedenen Drücken.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerks 10 (ZTL-Triebwerk), das auch als Bläsertriebwerk (Turbofan) bezeichnet wird. Das Triebwerk weist eine Drehachse A auf. Das Triebwerk besitzt einen Bläserteil 12, einen Verdichterteil 14, einen Brennerteil 16 und einen Turbinenteil 18. Ein ringförmiger Strömungskanal 22 für das primäre, gasförmige Arbeitsmedium erstreckt sich axial durch diese Teile des Triebwerks. Ein ringförmiger Strömungskanal für das sekundäre, gasförmige Arbeitsmedium liegt radial außerhalb des primären Strömungskanals für das Arbeitsgas.

Der sekundäre Strömungskanal 24 erstreckt sich axial durch den Bläserteil des Triebwerks.

Wie aus der Darstellung mit den gestrichelten Linien hervorgeht, erstreckt sich eine Stator- oder Gehäuseanordnung 26 axial über das Triebwerk, um die Strömungskanäle für die Arbeitsmedien zu begrenzen und die drehenden Teile, wie die Läuferanordnung 28 abzustutzen. Die Läuferanordnung begrenzt den Strömungskanal 22 des Arbeitsmediums und erstreckt sich axial durch den Verdichterteil und den Turbinenteil des Triebwerks. Die Läuferanordnung hat Läuferstufen mit Laufschaufeln, die sich radial nach außen quer über den Strömungskanal des Arbeitsmediums erstrecken, wie dies durch die hinterste Laufschaufel 30 im Verdichterteil und durch die Laufschaufeln und 34 der ersten und zweiten Stufe im Turbinenteil dargestellt ist.

Eine axial verlaufende Läuferwelle 36 verbindet die hinterste Läuferstufe im Verdichterteil mit den ersten beiden Stufen im Turbinenteil. Ein nicht dargestelltes Lager ist zwischen der Statorartordnung und der Läuferwelle vorgesehen, um die Welle abzustützen. Ein Lagergehäuse 38 erstreckt sich längs des Urnfanges um die Läuferwelle, um das Lager in einer Lagerkammer 40 unterzubringen. Ein ringförmiger Hohlraum 42 außerhalb der Läuferwelle schafft den Raum, um die Lagerkammer unterzubringen.

Ein Strömungskanal 44 für Kühlluft für die zweite Läuferstufe 34 des Turbinenteils verläuft axial durch den ringförmigen Hohlraum 42. Ein Kühlsystem 46, welches die Lagerkammer mit Druckluft versorgt, weist einen Wärmetauscher 48 auf, der im Bläserteil des Triebwerks angeordnet ist. Eine erste Leitung 52 für heiße Druckluft führt von einer hinteren Stufe des Hochdruckverdichters zum Wärmetauscher. Eine zweite Leitung 54 für kalte Druckluft führt vom Wärmetauscher zur Lagerkammer

4o. Ein Teil der Leitung 54 im Bereich der Lagerkammer40 ist aus Gründen der Klarheit weggebrochen.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Abschnitts des Verdichterteils 14, des Brennerteils 16 und des Turbinenteils 18. Die erste Leitung 52 und die zweite Leitung 54 sind aus Gründen der Klarheit weggebrochen.

Die Statoranordnung 26 weist ein Außengehäuse 56 auf, das rings um die Drehachse A verläuft. Ein inneres Diffusorgehäuse 58 erstreckt sich vom Außengehäuse radial nach innen. Das innere Diffusorgehäuse unterteilt den Innenraum des Triebwerks in den inneren, ringförmigen Hohlraum 42 und einen äußeren ringförmigen Hohlraum 62. Eine ringförmige Brennkammer 64 erstreckt sich rings um den Umfang , um eine Brennzone für den Brennstoff im äußeren Hohlraum 62 zu begrenzen. Der primäre Strömungskanal 22 fur die heißen Arbeitsgase erstreckt sich von der hintersten Laufradstufe 28 des Verdichters 14 nach hinten durch die Brennkammer und von dort zum Hochdruckteil der Turbine. Im Turbinenteil geht der Strömungskanal durch die erste Laufradstufe 32 und die nicht dargestellte zweite Laufradstufe 34 hindurch.

Eine ringförmige Stützstrebe 66 verläuft vom inneren Diffusorgehäuse radial nach innen quer über den inneren, ringförmigen Hohlraum 42 und den Strömungskanal 44 für die Kühlluft. Ein Lager 68 ist in der Lagerkammer zwischen der Stützstrebe und der Läuferwelle 36 angeordnet. Das Lagergehäuse 38 erstreckt sich längs des Umfanges rings um das Lager, um das Lager zu schützen und Schmiermittel zurückzuhalten, die auf das Lager in der Lagerkammer gespritzt werden. Das Lagergehäuse 38 weist ein Gehäuse 70 auf, das längs des Umfanges um das Lager verläuft. Ein erster Schutzschirm .72 und ein zweiter Schutzschirm 74 sind vom Gehäuse 70 in axialem Abstand angeordnet und lassen einen ersten ringförmigen Verteilerraum 76 und einen zweiten ringfrömigen Verteilerraum 78 dazwischen frei. Ein

Hitzeschirm 82 und ein Hitzeschirm 84 sind von den ersten und zweiten Schutzschirmen 72 und 74 in axialem Abstand angeordnet, um einen toten Luftraum dazwischen freizulassen.

Die ersten und zweiten ringförmigen Verteilerräume 76 und 78 weisen Öffnungen 86 und 88 auf, um kalte Druckluft aus der Leitung 54 zu empfangen. Die Leitung 54 mündet in ein erstes Rohr 92 und ein zweites Rohr 94, die mit den Öffnungen 86 und 88 in Strömungsverbindung stehen.

Eine andere Ausführungsform 96 ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt und anhand von Fig. 4 näher erläutert. Diese Abwandlungsform weist eine Leitung 54 nicht auf, um kalte Druckluft in die Lagerkammer zu bringen. Die Läuferwelle 36 hat anstelle dafür eine radial verlaufende Fläche 98, welche den inneren, ringförmigen Hohlraum 42 begrenzt. Die Drehung der L'äuferwelle 36 um die Drehachse mit einer Drehzahl über 9000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt die Luft im ringförmigen Hohlraum 42 auf Geschwindigkeiten, die über 30,5 m/sec. ( 100 Fuß pro Sekunde) liegen. Das Strömungsmuster 100 der Arbeitsgase im ringförmigen Hohlraum 42 erzeugt einen Bereich mit hohem Druck P + und einen Bereich mit niedrigem Druck P-.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlungsform des Lagergehäuses. Diese Ausführungsform weist ein Lagergehäuse auf, das eine Vielzahl von Rohren 108 hat, die mit der zweiten Leitung 54 in Strömungsverbindung stehen. Jedes Rohr 108 ist mit dem ersten, ringförmigen Verteilerraum 76 und dem zweiten, ringförmigen Verteilerraum 78 verbunden. Eine Prallplatte 112 verläuft längs des Umfanges im ersten, ringförmigen Verteilerraum 76. Die Prallplatte hat ein erstes Ende 114, das gegen den ersten Schutzschirm 72 gedrückt ist. Die Prallplatte 112 hat ferner ein zweites Ende 116 in der Nähe des Rohres 108. Örtliche Abstandsvorsprünge 118 halten die Prallplatte in Abstand vom Schutzschirm 72 und lassen einen Zuführbereich 122 dazwischen frei. Der Zuführbereich steht am zweiten Ende mit der Vielzahl

der Rohre 108 für die kalte Druckluft in Strömungsverbindung. Die AbstandsvorsprUnge 118 halten die Prallplatte auch in Abstand vom ringförmigen Schutzschirm 74 und lassen einen Prallbereich 124 dazwischen frei. Eine Vielzahl von Löchern 126 führt durch die Prallplatte, um den Zuführbereich mit dem Prallbereich in Strömungsverbindung zu bringen. Eine zweite Prallplatte 112 kann im zweiten, ringförmigen Verteilerraum 78 angeordnet sein. Die gleichen Bezugszahlen beziehen sich auf Teile der zweiten Prallplatte, welche die gl.eichen Eigenschaften der Teile der ersten Prallplatte haben.

Das Lagergehäuse hat ein erstes Ende 128 und ein zweites Ende 130. Eine erste Dichtungseinrichtung 131 ist am ersten Ende 128 und eine zweite Dichtungseinrichtung 132 ist am zweiten Ende 130 angeordnet. Das Lagergehäuse ist am ersten Ende in radialem Abstand von der Läuferanordnung angeordnet, so daß ein erster, ringförmiger Pufferraum 133 in der Nähe der ersten Dichtungseinrichtung dazwischen frei bleibt. Das Lagergehäuse ist auch am zweiten Ende in radialem Abstand von der Läuferanordnung angeordnet, so daß ein zweiter, ringförmiger Pufferraum 134 in der Nähe der zweiten Dichtungseinrichtung 132 dazwischen frei bleibt. Jeder Pufferraum steht mit der Leitung 54 über einen zugeordneten Verteilerraum und eine Vielzahl von Löchern 135 in Strömungsverbindung, die längs des Umfanges im Gehäuse in Abstand angeordnet sind. Die Leitung 54 kann auch entsprechend der Darstellung mit gestrichelten Linien die Kühlluft direkt zu den Pufferräumen über eine Vielzahl von Rohren 108 bringen.

Bei der dargestellten Ausführungsform begrenzt die erste Dichtungseinrichtung 131 einen Teil des ersten Pufferraumes, während die zweite Dichtungseinrichtung 132 einen Teil des zweiten Pufferraumes begrenzt.

Jede Dichtungseinrichtung weist einen Stützteil 136 und einen Dichtungsring 138 aus Kohlenstoff auf, der mit einer nicht

dargestellten Feder gegen ein benachbartes Läuferteil, wie die ■ Dichtplatte 142 gedrückt wird. Ein Dichtelement 144 erstreckt sich rings um die Läuferwelle 36 und ist an der Läuferwelle 36 befestigt.. Das Dichtelement 144 weist eine um den Umfang verlaufende Messerschneide 146 auf, die vom Dichtelement radial nach außen absteht und in unmittelbare Nähe eines Teils des Gehäueesj wie des Hitzeschirms 82 oder 84 reicht.

Der Innenraum der Lagerkammer wird mit Öl versorgt, um das Lager 68 zu schmieren. Das Öl wird über eine nicht dargestellte Zufuhrleitung zugeführt, welche das Öl auf das Lager sprüht. Das Öl dient zum Kühlen des Lagers und hat eine Temperatur, die weit unter der Temperatur des inneren Hohlraumes ist. Eine nicht dargestellte Rücklaufleitung zieht das Öl vom Boden der Lagerkammer ab und führt das Öl in einem Kreislauf zu einem Wärmetauscher, der in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit dem Brennstoff des Triebwerks steht. Es kann noch eine zusätzliche Ölquelle vorgesehen sein, die beispielsweise durch die Sprührohre 156 und 158 verwirklicht ist. Diese Sprührohre haben Löcher 160, um das Öl auf die Innenflächen der Gehäuse zu sprühen, die in der Nähe der Prallbereiche 124 liegen. Die Sprührohre sprühen das Öl auch auf andere Innenflächen der Gehäuse in der Nähe der Bereiche, die eine besondere Kühlung benötigen.

Die Fig. 4 zeigt eine Abwandlungsform, die bereits bei der Abhandlung der Fig. 2 erwähnt worden ist. Die Abwandlungsform gemäß Fig. 4 weist ein Gehäuse auf _} das eine Vielzahl von ersten Lufthutzen 102 und eine .Vielzahl von zweiten Lufthutzen 104 besitzt, die mit der ankommenden Strömung ausgerichtet sind, um Luft einzufangeh und aus dem zweiten Bereich P + des ringförmigen Hohlraumes 42 abzuziehen und den ringförmigen Verteilerräumen 76 und 78 zuzuführen. Wenn die Luft in die Verteilerräume eintritt, hat sie einen Druck, der höher als der Druck im Bereich P- ist.

Die Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Wärmetauschers 48. Der Wärmetauscher verläuft radial quer über den sekundären Strömungskanal 24 des Arbeitsmediums. Der Wärmetauscher hat eine Tragflügelform, welche durch den Tragflügelteil 164 gebildet ist. Ein Fußabschnitt 166 weist eine längs der Profilsehne verlaufende Fußwand 168 auf. Eine erste Leitung 172 in der Fußwand verbindet den Wärmetauscher mit einer Quelle eines heißen Druckgases über die erste Leitung 52. Die Leitung 52 steht mit der hintersten Stufe des Hochdruckverdichters in Verbindung. Die durch diese Leitung fließenden Gase haben einen Druck, der "il bar (Pd = 17 bar) überschreitet. Die Temperatur der durch diese Leitung fließenden Gase liegt weit über 430 ⁰C. Eine zweite Leitung 174 verbindet den Wärmetauscher über die Fußwand mit einer Auslaßleitung, wie beispielsweise der zweiten Leitung 54. Die Auslaßleitung steht mit den ringrörmigen Pufferräumen 133, 134 in der Nähe des Lagerraums des Triebwerks in Verbindung.

Der Tragflügelteil weist eine Vorderkante 176, eine Hinterkante 178 und eine erste Seitenwand 182 auf. Eine zweite Seitenwand 184 ist mit der ersten Seitenwand an der Vorderkante und der Hinterkante verbunden. Die zweite Seitenwand ist in Abstand von der ersten Seitenwand angeordnet, um einen dazwischenliegenden Hohlraum 186 zu bilden.Eine Kopfwand 188 erstreckt sich längs der Profilsehne zwischen der ersten Seitenwand und der zweiten Seitenwand.

Eine erste Trennwand 192 geht von der Fußwand 168 aus und verläuft in Richtung der Spannweite, um den Hohlraum 186 in einen vorderen Abschnitt 194 und einen hinteren Abschnitt 196 zu unterteilen.Die erste Trennwand hat von der Kopfwand einen Abstand und läßt einen Umlenkkanal 198 dazwischen frei. Der hintere Abschnitt 196 steht mit der Auslaßleitung 174 in Verbindung.

Eine Vielzahl von zweiten Trennwänden 2o2 ist im vorderen Abschnitt 194 des Hohlraumes 186 angeordnet. Die zweiten Trennwände verlaufen längs der Spannweite und halten in Richtung der Profilsehne einen gegenseitigen Abstand ein, so daß eine Vielzahl von Kanälen204 dazwischen freibleibt, die in Richtung der Spannweite verlaufen. Einer der Kanäle 2o4 liegt irn Bereich der Vorderkante 176. Eine Vielzahl von Prallrohren ist im vorderen Abschnitt 194 des Tragflügels angeordnet. Jedes Prallrohr ist in einem zugehörigen Kanal 204 angeordnet. Jedes Prallrohr 206 hat einen Innenraum 208, welcher mit der Leitung 52 für die heißen Druckgase in Verbindung steht. Eine Vielzahl von Löchern 210 durchdringt die Wände der Prallrohre, um die Prallströmung gegen die Seitenwände des Tragflügels zu richten. Beim Prallrohr im Bereich der Vorderkante wird die Prallströmung gegen die Vorderkante des Tragflügels gerichtet. Bei anderen Bauformen kann die heiße Luft direkt gegen- die Trennwände 202 gerichtet werden.

Jedes Prallrohr 206 ist in Richtung der Profilsehne von den Trennwänden 202 und von den Seitenwänden 182 und 184 durch örtliche Abstandsvorsprünge 212 in Abstand angeordnet, so daß ein Prallspalt G dazwischen freibleibt. Der Prallspalt verläuft in Richtung der Spannweite, um einen ringförmigen Strömungskanal 214 um jedes Prallrohr 206 zu bilden. Der ringförmige Strömungskanal 214 steht mit dem Umlenkkanal 198 in Verbindung.

Die Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Wärmetauscher 48 längs der Linie 6-6 in Fig. 5. In Fig. 6 ist die Beziehung der Prallrohre 206 zu den Seitenwänden 182, 184 und den Trennwänden 2o2 gezeigt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verlaufen die örtlichen Abstandsvorsprünge 212 von den Seitenwänden und den Trennwänden zu den Prallrohren, um den ringförmigen Strömungskanal' 214 zu bilden.

Die Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung der Zeit für die Zündverzögerung in Millisekunden (Zeitcharakteristik der

Selbstzündung ) eines Öl-/Luftgemisches als eine Funktion der Temperatur in Grad Celsius. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, nimmt die Zeitcharakteristik der Selbstzündung mit steigender Temperatur und steigendem Druck ab.

Während des Betriebes der Gasturbinenanlage 10 fließt das gasförmige Arbeitsmedium durch den primären Strömungskanal 22 und den sekundären Strömungskanal 24. Wenn die Gase durch den primären Strömungskanal fließen, werden die Gase im Bläserteil und im Verdichterteil verdichtet und im Brennerteil mit Brennstoff verbrannt, um den Gasen durch Erhitzen Energie zuzuführen. Die heißen Druckgase werden durch den Turbinenteil hindurchgeführt, um einen Schub zu erzeugen und Nutzarbeit zu leisten, indem die Läuferanordnung um ihre Drehachse A gedreht wird. Die Temperatur dieser Gase kann 1100° C erreichen, während der Druck dieser Gase 14 bar überschreiten kann.

Der Kranz der kühlbaren Laufschaufeln, die sich quer über den Stömungskanal des Arbeitsmediums erstrecken, wie beispielsweise die Laufschaufeln 32 und 34 werden von den heißen Arbeitsgasen umspült und nehmen Wärme von den Gasen auf. Die Laufschaufeln werden gekühlt, indem unter Druck stehende Kühlluft durch die Laufschaufeln hindurchgeschickt und in den Strömungskanal des Arbeitsmediums eingeleitet wird. Die Kühlluft wird auf einen hohen Druck gebracht, welcher die hohen Drücke der Arbeitsgase im Strömungskanal des Hochdruckteils der Turbine überschreitet. Eine geeignete Kühlluftquelle für ein Kühlen der Laufschaufeln unter Druck im Hochdruckteil der Turbine ist der Austrittsbereich der hintersten Läuferstufe 30 im Hochdruckteil des Verdichters.

Unter Druck stehende Kühlluft wird über den Strömungskanal C₁ der ersten Läuferstufe des Turbinenteils zugeführt. Die Kühlluft für die zweite Läuferstufe des Turbinenteils hat einen Druck, der etwas niedriger als der Druck in der ersten Läuferstufe des Turbinenteils ist, aber immer noch sehr hoch ist, da die zweite Läuferstufe des Turbinenteils im Strömungskanal

nahe an der letzten Stufe des Hochdruckteils des Verdichters liegt. Die Läuferstufe 30 des Verdichterteils ist auch eine zufriedenstellende Kühlluftquelle für die zweite Läuferstufe des Turbinenteils. Die Kühlluft wird aus dem primären Strömungskanal abgezweigt und dem inneren, ringförmigen Hohlraum 42 längs des Strömungskanals 44 zugeführt. Die Kühlluft fließt am Lagergehäuse vorbei und durch'die Bohrung der ersten Läuferstufe 32 zur zweiten Läuferstufe 34 des Turbinenteils. Obgleich die unter hohem Druck stehende Luft eine bescheidene Kühlung der Laufschaufeln bewirkt (was daran zu sehen ist, daß die Temperaturen des Gaskanals 1100 C erreichen) und obwohl der Gasdruck etwas niedriger als der Luftdruck ist, liegt die Temperatur der Lu
überschreitet.

peratur der Luft über 430 C, während der Druck der Luft 14 bar

Mit Rücksicht auf den Innenraum der Lagerkammer 40, die bei

ο
Temperaturen unter 200 C und bei Drücken arbeitet, die viel niedriger als der Druck im ringförmigen Hohlraum 42 sind, ist die durch den Strömungskanal 44 fließende Luft eine heiße, unter hohem Druck stehende Luft.

Die Wirksamkeit der ersten Dichtungseinrichtung 131 und der zweiten Dichtungseinrichtung 132 nimmt rasch ab, wenn der an den Dichtungseinrichtungen wirksame Druckunterschied 7 bar zu überschreiten beginnt. Die Lagerkammer wird daher auf einem Druck gehalten, der über 7 bar liegt, um zu gewährleisten, daß der an den Dichtungseinrichtungen wirksame Druckunterschied 7 bar nicht überschreitet. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, führt ein Leckstrom der Luft längs eines Leckweges L- oder L₂ in das Öl-/ Luftgemisch in der Lagerkammer bei einer Temperatur von 430⁰C zu einer Selbstzündung innerhalb von 100 Millisekunden nach dem Eintritt der Luft in die Lagerkammer, vorausgesetzt, daß die Leckluft nicht mit der kühleren Umgebung der Lagerkammer gemischt werden kann, die etwa eine Temperatur von 150 C hat. Bei bestimmten Betriebsbedingungen des Triebwerks, beispielsweise bei einem Start auf Meereshöhe kann die Temperatur der

Luft im Inneren, ringförmigen Hohlraum 42 bis auf 480 C ansteigen. In diesem Fall liegt die Zeit für eine Selbstzündung in der Größenordnung von 5 Millisekunden.

Deshalb werden bestimmte Bereiche des Triebwerks in der Nähe der Dichtungseinrichtungen 131 und 132 mit Luft versorgt, die eine niedrigere Temperatur hat. So wird beispielsweise dafür gesorgt, daß der erste Pufferraum 133 und der zweite Pufferraum 134 mit einer Luftquelle in Verbindung stehen, die einen statischen Druck hat, der höher als der örtliche statische Druck der Luft im inneren ringförmigen Hohlraum in der Nähe der Dichtungseinrichtung ist, um zu verhindern, daß die Luft im inneren ringförmigen Hohlraum in die Dichtungseinrichtungen fließt. Die Pufferluft wird mit einem ausreichenden Durchsatz herangeführt, so daß die gesamte Leckluft von der Druckluftquelle zugeführt wird und die Luft auf einen Wert gekühlt wird, der eine Selbstzündung verhindert, wenn Leckluft in die Lagerkammer eindringt. In dieser Hinsicht besteht die vorsichtigste Betriebsweise darin, die Zeit der Selbstzündung, d.h. die Charakteristik der Selbstzündung der Leckluft zu bestimmen. Als nächstes ist die größte Zeitspanne zu bestimmen, wie lange sich die Leckluft in der Lagerkammer aufhält, bevor sie vollständig mit dem eine niedrigere Temperatur aufweisenden Luft-/ Ölgemisch in der Lagerkammer vermischt ist. Das heißt, es ist die Charakteristik der Abschreckzeit zu bestimmen. Dann ist die Pufferluft zu kühlen, bis die Druckluft eine Zeitcharakteristik für die Selbstzündung hat, die größer als die Zeitcharakteristik für das Abschrecken ist. Eine noch vorsichtigere Betriebsweise liegt darin, davon auszugehen, daß die Zeit für das vollständige Mischen die kürzeste Verweilzeit der Luft in der Lagerkammer ist, und daß die Zeit für das vollständige Mischen vom Durchsatz des Luft-./Ölgemisches durch die Lagerkammer abhängt. Die Zeit in der Lagerkammer ist die Verweilzeitcharakteristik der Lagerkammer.

Wenn daher diese Betriebsweise angewandt wird, bei welcher die

Lagerkammer 4o in einer heißen, unter hohem Druck stehenden Umgebung betrieben werden kann, wird einem Pufferbereich, wie beispielsweise den Pufferräumen 133 und 134 Druckluft mit einem statischen Druck zugeführt, der größer als der örtliche, statische Druck im inneren, ringrörmigen Hohlraum 42 ist. Die zugeführte Druckluft hat eine Temperatur, die ausreichend niedrig ist, so daß die Zeitchrakteristik für die Selbstzündung der zugeführten Pufferluft größer ist als die Zeitchrakteristik zum Abschrecken oder die Verweilzeitcharakteristik der Luft, wenn Leckluft in die Lagerkammer über Leckwege, wie beispielsweise durch die Leckwege L. und L~ eindringt.

Eine Quelle der Druckluft ist der Hochdruckteil des Verdichters des Triebwerks. Die Luft hat jedoch eine erhöhte Temperatur. Wie aus den Ausführungsformen hervorgeht, die in den Figuren 1,2 und 3 gezeigt sind, wird ein Teil der hochverdichteten Luft vom Verdichter abgezogen. Die Luft wird mit einem Durchsatz abgezogen, der zumindest den Leckstrom an der ersten Dichtungseinrichtung und an der zweiten Dichtungseinrichtung befriedigt, wenn die Luft den Pufferräumen zugeführt wird. Der vom Strömungskanal des Verdichters abgezogene Luftanteil wird über eine Leitung 52 dem Wärmetauscher 48 zugeführt. Die heiße Druckluft tritt in den Wärmetauscher ein. Der Wärmetauscher nutzt den hohen Druck der Luft aus, indem die Luft den Prallrohren 206 zugeführt und dafür gesorgt wird, daß der Luftstrom auf die Seitenwände und auf die Vorderkante 176 des Wärmetauschers in der Gestalt eines Tragflügels aufprallt. Der aufprallende Luftstrom erhöht den Wärmeübergang durch Leitung und Konvektion erheblich und ist eine wirksame Maßnahme _, um die Luft durch den Wärmeübergang von der Luft auf die Wände des Wärmetauschers zu kühlen. Die Nebenstromluft des Bläserteils, welche über die Außenflächen des Tragflügels 176 streicht, nimmt Wärme von den Gasen auf, wodurch der Energiegehalt der Luft zunimmt, wenn die Luft ausgeblasen wird, um dem Triebwerk

einen Sekundärschub zu erteilen. Ein besonderer Vorteil dieser Art des Wärmetauschers liegt in der dünnen Grenzschicht, die im Bereich der Vorderkante des Tragflügels und im vorderen Abschnitt der Seitenwände vorliegt. Die dünne Grenzschicht gestattet einen turbulenten Wärmeübergang zwischen den Seitenwänden und der Bläserluft. Ein ähnlicher Prallrohr-Wärmetauscher könnte an der Seite des Kanals angeordnet werden, wie dies in gestrichelten Linien durch den Wärmetauscher 48 gezeigt ist. In einem derartigen Fall würde eine Wand des Wärmetauschers in direkter Wärmeübertragungsbeziehung mit dem vorbeiströmenden_y gasförmigen Arbeitsmedium stehen. Ein Wärmetauscher könnte auch die heiße, unter hohem Druck stehende Luft für eine Wärmeübertragung durch Konvektion ausnutzen, indem der hohe Druck verwendet, wird, um Luft durch ringförmige Kanäle mit einem großen hydraulischen Durchmesser, wie beispielsweise durch die Kanäle 214 hindurchzudrücken.

Der Druckunterschied zwischen dem Wärmetauscher 48 und dessen Umgebung überschreitet 14 bar. Dies macht es notwendig, daß der Wärmetauscher sowohl als Wärmetauscher als auch als Druckgefäß wirkt. Ein Vorteil in dieser Hinsicht wird durch die gekrümmten Seitenwände des Wärmetauschers erreicht, welche dem Druck mit Zugbeanspruchungen (Seitenwand 182) und Druckbelastungen widerstehen. Diese gekrümmten Wände werden in Verbindung mit starren, stegartigen Platten verwendet, die sich zwischen den Wänden erstrecken. Die steigartigen Platten sind beispielsweise die Trennwände 192 und 202. Die Trennwände erfüllen daher zwei Aufgaben, einerseits führen sie den Luftstrom innerhalb des Wärmetauschers und andererseits halten sie den Wärmetauscher zusammen. '

Die Prallrohre erfüllen ebenfalls zwei Aufgaben. Sie geben dem Tragflügel die Möglichkeit, Druckgas aufzunehmen. Erstens ist festzuhalten, daß die Prallrohre den Prallstrom führen und die Kanäle für einen konvektiven Wärmeübergang bilden.Zweitens ist festzuhalten, daß die Prallrohre als inneres Druckgefäß

dienen, um die Druckluft im äußeren Druckgefäß aufzunehmen, das durch die Seitenwände 182 und 184 gebildet wird. Ein weiterer Vorteil für die Verwendung des Bläserkanals als ein Ort für das Kühlen der heißen Druckgase besteht darin, daß brennbare Dämpfe nicht vorhanden sind. Für den Fall, daß die Zufuhrleitung 52 oder der Wärmetauscher 48 ein Leck bekommen, werden die Leckgase, welche die Gefahr einer kleinen Selbstzündungscharakteristik haben, vom Arbeitsgas im sekundären Strömungskanal weggespült und aus dem Triebwerk ausgestoßen.

Wenn der Wärmetauscher 48 die Luft gekühlt hat, wird die gekühlte Luft über die zweite Leitung 54 in den Innenraum des Triebwerks zurückgeführt. Die gekühlte Luft kann einerseits direkt dem ersten und zweiten Pufferraum 133, 134 zugeführt werden, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt ist. Die gekühlte Luft kann andererseits auch dem ersten, ringförmigen Verteilerraum 76 und dem zweiten, ringförmigen Verteilerraum 78 zugeführt und von dort dem ersten Pufferraum und dem zweiten Pufferraum zugeleitet werden. Wenn die Luft durch die Verteilerräume fließt, wird Wärme an den Innenraum der Lagerkammer abgegeben, wodurch die Luft weiter gekühlt wird, bevor sie die Pufferräume erreicht. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, erfährt die Luft dadurch eine weitere Kühlung, daß die Luft durch die Prallplatten 112 auf den Flächen des Gehäuses 7o aufprallt. Das Kühlen der Luft wird ferner noch dadurch unterstützt, daß das Öl aus den Sprührohren 156 und 158 auf das Gehäuse gesprüht wird. Versuche haben gezeigt, daß die Temperatur der Pufferluft auch ohne Prallplatte und ohne ein Ölsprühen auf weniger als 370⁰C allein durch die Verwendung des Wärmetauschers im Bläserkanal gesenkt werden kann.

Die Luftmenge, die den Pufferräumen zumindest in einem Umfang zugeführt wird, der ausreicht, um den Leckverlust der Luft durch die Leckwege L₁ , L₀ und L„ zu ersetzen, ist im Vergleich zu Bauformen klein, die große Luftvolumina verwenden, um den Innenraum der Lagerkammer 40 zu spülen oder die ganze

Kammer vollständig zu puffern. Nichtsdestoweniger ist diese Pufferluft eine Luft, die aus dem Strömungskanal des Arbeitsmediums abgezweigt und einem Strömungskanal zugeführt wird, der keine Nutzarbeit leistet. Obgleich der Wärmetauscher im Bläserkanal klein ist und eine aerodynamische Form hat, stellt der Wärmetauscher einen Störkörper im aerodynamischen Strömungskanal 24 des Triebwerks dar.

Die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien und in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellte Lagerkammer 40 ist nicht mit einem Wärmetauscher verbunden, der außerhalb des Strömungskanals des Arbeitsmediums angeordnet ist. Es werden auch keine zusätzlichen Gase direkt aus dem Strömungskanal des Arbeitsmediums abgezogen. Anstelle dafür wird ein Teil der heißen Kühlluft aus dem Inneren, ringförmigen Hohlraum 42 aus dem Hochdruckbereich P + des ringförmigen Hohlraums mit Hilfe der Lufthutzen Io2 und Io4 abgezweigt. Die Lufthutzen wandeln einen wesentlichen Teil des Geschwindigkeitsdruckes der Luft und damit einen wesentlichen Teil des gesamten Druckes der Luft in einen statischen Druck um. Die Luft aus dem inneren, ringförmigen Hohlraum 42 wird daher wie die Luft bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1-3 den ringförmigen Verteilerräumen 76, 78 und anschließend den Pufferräumen133 , 134 zugeführt. Die Pufferluft kann wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1-3 durch Prallplatten 112 und durch Öl gesteigert werden, das auf die Oberfläche des Gehäuses in der Nähe der Prallbereiche 124 aufgespritzt wird. Versuche haben gezeigt, daß die Pufferluft eine zufriedenstellende Kühlwirkung hat, wenn die Luft aus dem ringförmigen Hohlraum 42 in den ringförmigen Verteilerraum ohne eine Prallplatte und ohne besondere Rohre fließt, welche Öl auf die Innenfläche des Gehäuses sprühen.

Die thermische Kapazität der Lagerkammer ist groß im Verhältnis zur Wärmemenge, die der Luft entzogen wird, die zu den Pufferräumen fließt. Die thermische Kapazität der Lagerkammer ist auch groß im Verhältnis zur Wärmemenge, die von der Luft auf-

genommen wird, die von den Pufferräumen über den ersten Leckweg L₁ und den zweiten Leckweg L₂ fließt. Das Kühlen der Pufferluft führt daher nur zu einer geringen Zunahme der Öl temperatur. Das Kühlen der Pufferluft führt daher nicht zu einer Herabsetzung dieser Ausgestaltung des Triebwerks. Diese Wärme kann an den Brennstoff abgegeben werden, der über einen Brennstoff-/Ölkühler der Brennkammer zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Wärme wieder in den Strömungskanal des Arbeitsmediums zurückgeführt.

Obgleich die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, liegt es für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, daß verschiedene Änderungen in der Form und Einzelgestaltung der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Dipl.-Chom. Dr. Sterten ANDBAE

Dipl.-Phys. Dieter FLACH.

Dipl.-tng. Dietmar HAUQ
DlPl -Criem. Dr. Richard KNElSSL

PATENTANWÄLTE
Sterfnsrtr. 44, D-8OOO München 80 2 1. DEI 1884

Anm.: United Technologies Corporation AZ: 301 Zi/Ul Hartford, Ct., V. St. A

GASTURBINENANLAGE UND VERFAHREN ZU DEREN BETREIBEN

Patentansprüche

( Ij Gasturbinenanlage mit einem ringförmigen Strömungskanal (22) für das Arbeitsgas, einer Läuferanordnung (28) und einer Statoranordnung (26), welche den Strömungskanal (22) für das Arbeitsgas begrenzen, wobei die Statoranordnung (26) in Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist und ein innerer, ringförmiger Hohlraum (42) dazwischen vorhanden ist, welcher das Gas aus dem Strömungskanal (22) mit einer ersten Temperatur aufnimmt, mit einem Lager (68), das im inneren, ringförmigen Hohlraum (42) angeordnet und zwischen der Statoranordnung (26) und der Läuferanordnung (28) zum Abstützen der Läuferanordnung (28) vorgesehen ist, und mit einem Lagergehäuse (38), das ein Gehäuse (70) aufweist, das sich längs des Umfanges um das Lager erstreckt, um eine Lagerkammer (40) zu begrenzen, wobei das Gehäuse (70) mindestens ein Ende (128) aufweist, das in der Nähe der

Läuferanordnung (28) liegt, und wobei das Gehäuse (38) an seinem Ende (128) eine Dichtungseinrichtung (131) aufweist, die sich in der Nähe der Läuferanordnung (28) befindet, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Erzeugen eines ringförmigen Pufferraumes (133) in der Nähe der Dichtungseinrichtung (131), die zwischen der Lagerkammer (40) und dem inneren, ringförmigen Hohlraum (42) liegt;

eine Einrichtung, welche das Arbeitsgas in einem ersten Bereich der Anlage unter Druck setzt; eine Einrichtung, welche das Gas aus dem ersten Bereich der Anlage zum Pufferraum (133) in der Nähe der Dichtungseinrichtung (131) fuhrt, wobei das Gas im Pufferraum (133) einen höheren statischen Druck hat als das Gas im inneren, ringförmigen Hohlraum (42) in der Nähe des Pufferraumes (133) und in der Lagerkammer (40) unter normalen Betriebsbedingungen;

eine Einrichtung, welche die Gase aus dem ersten Bereich kühlt, wenn die Gase aus dem ersten Bereich zum Pufferraum (133) fliessen, so daß die Gase auf eine zweite Temperatur gekühlt werden, die geringer ist als die erste Temperatur des inneren, ringförmigen Hohlraumes (42); wobei die Temperatur des Gases im Pufferraum (133) dafür sorgt, daß das Gas eine größere Zeitcharakteristik der Selbstzündung hat als das Gas im inneren, ringförmigen Hohlraum (42) in der Nähe der Dichtungseinrichtung (131).
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkammer ein Schmiermittel zugeführt wird, das Gehäuse (70) eine radial verlaufende Fläche aufweist, und die Einrichtung, welche die Gase vom ersten Bereich der Anlage zum Pufferraum(133) .führt und die Einrichtung, welche das Gas auf dem Weg zum Pufferraum (133) kühlt, ein Schutzschirm (72) ist, der in axialem Abstand von der radial verlaufenden Fläche des Gehäuses (70) angeordnet

ist, wodurch ein ringförmiger Verteilerraum (76) dazwischen freibleibt, der mit dem ersten Bereich der Anlage und dem Pufferraum (133) in Strömungsverbindung steht, und daß das Gehäuse (38) so ausgelegt ist, daß Wärme von den Gasen auf das Schmiermittel übertragen wird, das zur Lagerkammer (40) fließt.
3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche einen ringförmigen Pufferraum (133) bildet, das Gehäuse (38) ist, das in Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, wodurch ein Pufferraum (133) dazwischen freibleibt.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage weiterhin eine Einrichtung (156) aufweist, die in der Lagerkammer (40) angeordnet ist, und das Schmiermittel auf einen Teil des Gehäuses (38) in der Nähe des Verteilerraumes (76) sprüht.
5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche die Arbeitsgase unter Druck setzt, eine radial verlaufende Fläche (98) auf der Läuferanordnung (28) ist, welche die Luft an den ersten Bereich abgibt.
6. Gasturbinenanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufende Fläche (98) ein Teil der Welle in der Nähe des inneren, ringförmigen Hohlraumes (42) ist und die Welle unter Betriebsbedingungen in der Lage ist, einen Bereich mit statischem Druck P- in der Nähe der Dichtungseinrichtungen (131,132) und einen Bereich mit erhöhtem Druck P+ radial außerhalb des Bereiches P- zu erzeugen, und daß der ringförmige Verteilerraum (76,78) mit dem Bereich des erhöhten Druckes P+ und dem Bereich P- in Strömungsverbindung steht.
7. Gasturbinenanlage mit einem ringförmigen Strömungskanal (22) für die Arbeitsgase, einer Läuferanordnung (28) und einer Statoranordnung (26), welche den Strömungskanal (22) begrenzen, wobei die Statoranordnung (26) in Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, wodurch ein innerer, ringförmiger Hohlraum (42) dazwischen freibleibt, welcher die Gase aus dem Strömungskanal (22) bei einer ersten Temperatur aufnimmt, mit einem Lager (68), das im inneren, ringförmigen Hohlraum (42) angeordnet und zwischen der Statoranordnung (26) und der Läuferanordnung (28) für die Abstützung der Läuferanordnung (28) vorgesehen ist, und mit einem Lagergehäuse (38), das ein Gehäuse (70) aufweist, das sich längs des Umfanges um das Lager (68) erstreckt, um eine Lagerkammer (40) zu bilden, wobei das Gehäuse (70) ein erstes Ende (128) und ein zweites Ende (130) aufweist, wobei das Gehäuse (38) am ersten Ende (128) eine erste Dichtungseinrichtung (131) besitzt, die in die Nähe der Läuferanordnung (28) reicht, und wobei das Gehäuse (38) am zweiten Ende 130 eine zweite Dichtungseinrichtung (132) aufweist, die in die Nähe der Läuferanordnung (28) reicht, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche die Luft im inneren, ringförmigen Hohlraum (42) unter Druck setzt, um einen ersten Druck in einem ersten Bereich des inneren Hohlraumes (42) zu errichten und einen zweiten Druck auszubilden, welcher höher als der erste Druck ist und im inneren Hohlraum (42) in einem zweiten Bereich auftritt, der radial außerhalb des ersten Bereiches liegt, wobei die Einrichtung eine radial verlaufende Fläche (98) auf der Läuferanordnung (28) in der Nähe der Luft im inneren Hohlraum (42) aufweist;

ein Lagergehäuse (38) mit

einem Gehäuse (7o), das am ersten Ende (128) in radialem Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, wodurch ein erster, ringförmiger Pufferraum (133) in der

Nähe der ersten Dichtungseinrichtung (131) freibleibt, wobei das Gehäuse (70) auch am zweiten Ende (130) in radialem Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, wodurch ein zweiter, ringförmiger Pufferraum (134) in der Nähe der zweiten Dichtungseinrichtung (132) dazwische. freibleibt,

einem ersten Schutzschirm (72), der in axialem Abstand vom Gehäuse (70) angeordnet ist, wodurch ein erster, ringförmiger Verteilerraum (76) dazwischen freibleibt, der sich radial erstreckt, wobei der Verteilerraum (76) eine erste, mit dem inneren Hohlraum (42) in Verbindung stehende Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, die radial innerhalb der erstem Öffnung liegt und mit dem ersten, ringförmigen Pufferraum (133) in Strömungsverbindung steht, einem zweiten Schutzschirm (74) der in axialem Abstand vom Gehäuse (70 ) angeordnet ist, wodurch ein zweiter, ringförmiger Verteilerraum (78) dazwischen freibleibt, der sich in radialer Richtung erstreckt, wobei der Verteilerraum eine erste, mit dem inneren Hohlraum (42) in Verbindung stehende Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, die radial innerhalb der ersten Öffnung liegt und mit dem zweiten ringförmigen Pufferraum (134) in Strömungsverbindung steht,

einer Prallplatte (112), die Löcher (126) aufweist und im ersten, ringförmigen Verteilerraum (76) angeordnet und in "Abstand vom Gehäuse (70) gehalten ist, wodurch ein Prallbereich (124) dazwischen freibleibt, wobei die Prallplatte (112) in Abstand vom ersten Schutzschirm (72) angeordnet ist, wodurch ein ZufUhrbereich (122) dazwischen freibleibt,

einer Prallplatte (112), die Löcher (126) aufweist, und im zweiten, ringförmigen Verteilerraum (78) angeordnet und in Abstand vom Gehäuse (70) gehalten ist, wodurch ein Prallbereich (124) dazwischen freibleibt, wobei die Prallplatte (112) in Abstand vom zweiten Schutzschirm

(74) angeordnet ist, wodurch ein Zuführbereich (122) dazwischen freibleibt,

einer Einrichtung (156,158), die in der Lagerkammer (40) zum Aufsprühen von Öl auf das Gehäuse (70) in der Nähe des Prallbereiches (124) des ersten Verteilerraums (76) und in der Nähe des Prallbereichs (124) des zweiten Verteilerraums (78) angeordnet ist,

wobei die Luft im inneren Hohlraum (42) durch die Drehung der radial verlaufenden Fläche (98) um die Drehachse unter Druck gesetzt wird, und die Luft aus dem zweiten Bereich in die ringförmigen Verteilerräume (76,78) und durch die Prallplatten (112_t 112) geführtjauf das Gehäuse (38) aufgesprüht, gekühlt und dem ersten und zweiten ringförmigen Pufferraum (133,134) zugeführt wird.
8. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine mit einem Verdichterteil (14) einem Turbinenteil(18) und einem die Arbeitsgase führenden, ringförmigen Strömungskanal (22), der sich durch die Teile (14,18 ) der Anlage erstreckt, mit einer Läuferanordnung (28) und einer Statoranordnung (26), wobei die Anlage ein Lagergehäuse (38) aufweist, das eine Lagerkammer (40) in einem inneren Hohlraum (42) der Anlage begrenzt, mit einem Lager (68), das im Lagergehäuse (40) zum Abstützen der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, mit einer Dichtungseinrichtung (131,132), die vom Gehäuse (38) in die Nähe der Läuferanordnung (28) reicht, und mit einem Pufferbereich (133,134), der in der Nähe der Dichtungseinrichtung (131,132) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß

Kühlluft aus dem Verdichterteil (14) durch den inneren Hohlraum (42) mit einem Druck über 14 bar dem Turbinenteil (18) der Anlage zugeführt wird, um die Laufschaufeln (32) im Turbinenteil (18) zu kühlen, die Lagerkammer (40) auf einen Druck über 7 bar gebracht wird, um eine Druckdifferenz über die Dichtungseinrichtung

(131,132), zu schaffen, die geringer als ein vorbestimmter Wert ist;

ein Schmiermittel der Lagerkammer (40) zugeführt und ein Schmiermittel-ZLuftgemisch aus der Lagerkammer (40) mit einem Durchsatz abgeführt wird, der eine Zeitcharakteristik zum Abschrecken des Schmiermittel-/Luftgemisches in der Lagerkammer (40) schafft;

die Pufferluft in einem Bereich der Anlage unter Druck gesetzt wird;

die unter Druck gesetzte Pufferluft einem Pufferbereich (133,134) in der Nähe der Dichtungseinrichtung (131,132) mit einem statischen Druck zugeführt wird, der größer ist als der statische Druck der Kühlluft im inneren Hohlraum (42) in der Nähe des Pufferbereiches (133,134) und größer ist als der statische Druck der Lagerkammer (40) unter normalen Betriebsbedingungen; die Pufferluft einer Kühlung unterworfen wird, bevor die Pufferluft den Pufferbereich (133,134) erreicht, wobei die Pufferluft auf eine Temperatur gekühlt wird, die beim Durchtritt der Luft durch die Dichtungseinrichtung (131,132) in die Lagerkammer (40) eine Zeitcharakteristik für die Selbstzündung der Pufferluft schafft, die größer als die Zeitcharakteristik zum Abschrecken ist,
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß das Schmiermittel-/Ölgemisch eine Verweilzeitcharakteristik hat, und das Kühlen der Pufferluft eine Zeitcharakteristik für die Selbstzündung schafft, die größer als die Verweilzeitcharakteristik und die Zeitcharakteristik zum Abschrecken ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage einen Verteilerraum (76,78) hat, der mit dem Innenraum der Lagerkammer (40) in einer WarmeUbertragungsbeziehung steht, und daß das Kühlen der Puffer-

luft den Durchtritt der Pufferluft durch den Verteilerraurn (76,78) einschließt, um Wärme von der Pufferluft auf das Schmiermittel-/Luftgemisch in der Lagerkammer (40) zu übertragen.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausbilden eines ringförmigen Pufferraumes (133,134) das Gehäuse (38) ist, das in Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, wodurch ein Pufferraum dazwischen freibleibt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang, mit welchem die Pufferluft unter Druck gesetzt wird, den Transport der Kühlluft zu einer sich drehenden Fläche (98) einschließt, die radial im inneren Hohlraum (42) verläuft, um die Luft in radialer Richtung zu beschleunigen, und daß der Transport der unter Druck gesetzten Luft zum Pufferbereich (133,134) den Transport der radial beschleunigten Luft zum Verteilerraum (76,78) für die Pufferluft einschließt.