DE602004000301T2

DE602004000301T2 - Vorrichtung für die Belüftung eines Rotor einer Hochdruckturbine

Info

Publication number: DE602004000301T2
Application number: DE602004000301T
Authority: DE
Inventors: Patrick 92600 ROSSI; Christian Jean-Claude 77000 TAILLANT; Guy Maurice 77190 JUDET
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: US20040219008A1; RU2004103479A; JP4060279B2; EP1445421A1; FR2851010B1; EP1445421B1; ES2255697T3; CA2456589C; DE602004000301D1; RU2330976C2; US6916151B2; FR2851010A1; JP2004239260A; CA2456589A1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft in allgemeiner Weise den Bereich der Belüftung eines Rotors einer Hochdruck-Turbine einer Turbomaschine.
Genauer betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Belüften eines Rotors einer Hochdruck-Turbine, welcher eine stromaufwärtige Turbinen-Scheibe sowie eine stromabwärtige Turbinen-Scheibe umfasst.
Stand der Technik
1 zeigt einen klassischen Rotor einer Hochdruck-Turbine 1 gemäß dem Stand der Technik, welcher stromabwärts einer Verbrennungs-Kammer 2 angeordnet ist, und welcher eine mit Schaufeln 4 ausgestattete stromaufwärtige Turbinen-Scheibe 3, sowie eine mit Schaufeln 6 ausgestattete stromabwärtige Turbinen-Scheibe 5 umfasst.
Die stromabwärtige Scheibe 3 ist einerseits mit einem stromaufwärtigen Flansch 8 versehen, welcher ihre Fixierung an einem rings einer Rotor-Welle 11 einer Niederdruck-Turbine angeordneten Distanzrohr/Abstandhalter 9 sicherstellt, und andererseits Teil eines stromabwärtigen Flansches 10, welcher an einem stromaufwärtigen Flansch 12 der stromabwärtigen Scheibe 5 fest angebracht ist. Es wird präzisiert, dass eine Zwischen-Scheibe 14, welche von einer hohlen Struktur 16 getragen wird, welche mit einer feststehenden Verteiler-Etage 18, oder einem Stator, verbunden ist, auf Höhe der Verbindung zwischen den zwei Flanschen 10 und 12 angeordnet ist. Die Zwischen- Scheiben-Verbindung 14 vom Typ Labyrinth-Verbindung erlaubt es so, eine Separation zwischen den zwei Rotor-Etagen 20 und 23 zu erzeugen, welche beiderseits der Verteiler-Etage 18 angeordnet sind.
Ferner umfasst die stromabwärtige Scheibe 5 einen stromabwärtigen Flansch 13, welcher ebenfalls mit dem Distanzrohr/Abstandhalter 9 verbunden ist, welcher die Welle 11 der Niederdruck-Turbine umgibt.
Bei diesem klassischen Typ von Turbine 1 gemäß dem Stand der Technik wird ein erster Durchfluss von Kühl-Luft D1, welcher am Boden der/einer Verbrennungs-Kammer 2 abgezweigt wird, einem ersten Hohlraum 26 zugeführt, welcher einerseits mittels einer stromabwärtigen Seite eines stromaufwärtigen Labyrinths 24, welche in der Nähe der stromaufwärtigen Scheibe 3 angeordnet ist, und andererseits mittels einer stromaufwärtigen Seite dieser gleichen, stromaufwärtigen, Scheibe 3 begrenzt ist. Dieser Luftstrom D1 wird in der Tat am Boden der Verbrennungs-Kammer 2 abgezweigt, und dann in einen Hohlraum 30 weitergeleitet, welcher insbesondere durch eine stromaufwärtige Labyrinth-Verbindung 32 und eine stromabwärtige Labyrinth-Verbindung 34 begrenzt ist:
mittels einer Zuführung 28, welche in einer Trennwand 29 angeordnet ist, welche das stromaufwärtige Labyrinth 24 vom Boden der Verbrennungs-Kammer 2 trennt, sowie mithilfe von Injektions-Vorrichtungen 36, welche in der Verlängerung der Zuführung 28 angeordnet sind, und welche in den Hohlraum 30 einmünden. Wir merken an, dass die Verbindungen 32 und 34 derart angeordnet sind, dass sie sich in Kontakt mit dem stromaufwärtigen Labyrinth 24 befinden.
Darüberhinaus ist die in dem Hohlraum 30 befindliche Kühl-Luft dazu geeignet, in den Hohlraum 26 einzudringen:
unter Verwendung von in einem stromaufwärtigen Teil des stromaufwärtigen Labyrinths 24 vorgesehenen Öffnungen 38, wobei diese Öffnungen 38 Achsen aufweisen, welche im Wesentlichen senkrecht zur Longitudinal-Achse 40 der Turbine sind.
Auf diese Weise zirkuliert der Durchstrom von Kühl-Luft D1 in dem Hohlraum 26 zuerst longitudinal und dann radial nach Außen entlang der stromaufwärtigen Seite des stromaufwärtigen Labyrinths 24, um dieses zu kühlen, und dringt dann in Alveolen 4a ein, welche die Füße von Schaufeln 4 enthalten/fassen, um diese letzteren ebenfalls zu kühlen.
Ferner dringt ein zweiter Durchstrom von Kühl-Luft D2, welcher ebenfalls am Boden der Verbrennungs-Kammer 2 abgezweigt wird, in die Trennwand 29 ein, und strömt durch Öffnungen 44 und 42, welche im stromaufwärtigen Teil des stromaufwärtigen Labyrinths 24, beziehungsweise im stromaufwärtigen Flansch 8 der stromaufwärtigen Scheibe 3 vorgesehen sind. Sobald die Öffnungen 44 und 42 einmal durchquert sind, verwendet der zweite Durchstrom von Kühl-Luft D2 eine ringförmige Kammer 46, welche innen durch das/den Distanzrohr/Abstandhalter 9 begrenzt wird, und außen, nacheinander, von stromaufwärts nach stromabwärts, durch den Flansch 8, eine innere Bohrung 48 der stromaufwärtigen Scheibe 3, die Flansche 10 und 12, eine innere Bohrung 50 der stromabwärtigen Scheibe 5 und den Flansch 13 begrenzt wird.
Ab der ringförmigen Kammer 46 strömt ein erster Teil D2a des zweiten Kühl-Luft-Durchflusses D2 durch Öffnungen 52, welche in den stromabwärtigen Flansch 10 der stromaufwärtigen Scheibe 3 eingearbeitet sind, um den Zwischenraum 19 wieder zusammenzufügen, welcher zwischen der fixen Verteilungs-Etage 18 und der Rotor-Etage 20 angeordnet ist, wie es schematisch durch den mit D2a bezeichneten Pfeil repräsentiert wird. Als Hinweis sei angemerkt, dass der in 1 schematisch wiedergegebene Durchstrom von Luft d einem Entweichen von Luft auf Höhe der Alveolen 4a entspricht.
Darüberhinaus strömt ein zweiter Teil D2b des zweiten Durchstroms von Kühl-Luft D2 durch Öffnungen 54, welche in den stromabwärtigen Flansch 13 der stromabwärtigen Scheibe 5 eingearbeitet sind, um in's Innere eines Hohlraums 56 einzudringen, welcher einerseits mittels einer stromaufwärtigen Fläche eines stromabwärtigen Labyrinths 58, welche in der Nähe einer stromabwärtigen Scheibe 5 angeordnet ist, und andererseits mittels einer stromabwärtigen Fläche dieser gleichen stromabwärtigen Scheibe 5 begrenzt ist.
Daher zirkuliert der zweite Durchfluss von Kühl-Luft D2b im Wesentlichen radial im Hohlraum 56 entlang der stromabwärtigen Fläche des stromabwärtigen Labyrinths 58 nach außen, um dieses zu kühlen, und dringt dann in die Alveolen 6a ein, welche die Füße von Schaufeln 6 enthalten/fassen, um letztere ebenfalls zu kühlen.
Bei dieser Art von klassischer Turbine gemäß dem Stand der Technik weist die Belüftungs-Vorrichtung des Rotors daher zwei getrennte Kühl-Kreisläufe auf, welche jeweils mit einer der zwei Turbinen-Scheiben assoziiert sind, und welche durch den ersten beziehungsweise den zweiten Durchfluss von Kühl-Luft D1 beziehungsweise D2 versorgt werden.
Nichtsdestotrotz erweist sich diese klassische Lösung gemäß dem Stand der Technik in dem Sinne als einschränkend, dass das stromaufwärtige Labyrinth ein Teil von extrem komplexer Konzeption und von bedeutender Masse ist, und dass daher die Herstellungs-Kosten stark erhöht sind, insbesondere aufgrund der Notwendigkeit, Spezial-Materialien zu verwenden, welche dazu geeignet sind, thermische Anforderungen starker Intensität zu ertragen.
Es wird ferner präzisiert, dass selbst dann, wenn die eingesetzten Materialien von guter Qualität sind, die Lebensdauer des stromaufwärtigen Labyrinths relativ begrenzt bleibt.
Ferner ist im Stand der Technik das Dokument
DE 19854907 A1 bekannt, welches das Ensemble der Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1, mit einem Einzel-Labyrinth, welches in der Nähe einer stromabwärtigen Seite der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe angeordnet ist, offenbart. Die stromaufwärtige Turbinen-Scheibe wird jedoch immer an ihrer stromaufwärtigen Seite mittels zusätzlicher Mittel vom Radial-Turbine-Typ gekühlt, welche das Einzel-Labyrinth ergänzen, was die Kühl-Vorrichtung schwer und platzraubend macht.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Vorrichtung zum Belüften eines Rotors einer Hochdruck-Turbine einer Turbinen-Maschine vorzuschlagen, wobei die Turbine stromabwärts einer Verbrennungs-Kammer angeordnet ist, und umfasst: mit Schaufeln versehene stromaufwärtige und stromabwärtige Turbinen-Scheiben, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Kühl-Kreislauf, welcher mit Injektoren versehen ist, welche stromaufwärts von der stromaufwärtigen Scheibe angeordnet sind, und welche durch einen Durchfluss von Kühlluft D versorgt werden, welche (r) am Boden der Verbrennungs-Kammer abgezweigt wird, wobei der Kühl-Kreislauf wenigstens teilweise den oben genannnten Unannehmlichkeiten bezüglich Realisierungen gemäß dem Stand der Technik abhilft.
Hierzu hat die Erfindung eine Vorrichtung zum Belüften eines Rotors einer Hochdruck-Turbine einer Turbinen-Maschine zum Ziel, wobei die Turbine stromabwärts einer Verbrennungs-Kammer angeordnet ist, und umfasst: eine mit Schaufeln versehene stromaufwärtige Turbinen-Scheibe, sowie eine ebenfalls mit Schaufeln versehene stromabwärtige Turbinen-Scheibe, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Kühl-Kreislauf, welcher mit Injektoren versehen ist, welche stromaufwärts von der stromaufwärtigen Scheibe angeordnet sind, wobei der Kühlkreislauf durch einen Durchfluss von Kühlluft D versorgt wird, welche (r) am Boden der/einer Verbrennungs-Kammer abgezweigt wird. Gemäß der Erfindung ist der Kühl-Kreislauf derart eingerichtet, dass der von den Injektoren stammende Durchfluss von Kühlluft D Öffnungen durchquert, welche in einem stromaufwärtigen Flansch der stromaufwärtigen Scheibe vorgesehen sind, was sein/ihr Fixieren an einem stromaufwärtigen Flansch der stromabwärtigen Scheibe ermöglicht, damit dieser Durchfluss von Kühlluft (D) axial nach stromabwärts zwischen einer Innen-Bohrung der stromaufwärtigen Scheibe und einem stromaufwärtigen Flansch der stromabwärtigen Scheibe zirkuliert, was sein/ihr Fixieren an einem stromabwärtigen Flansch eines Hochdruck-Kompressors, sowie das Zentrieren der stromaufwärtigen Scheibe ermöglicht, wobei die Belüftungs-Vorrichtung ferner ein Einzel-Labyrinth umfasst, welches mit einer der zwei Turbinen-Scheiben verbunden ist, und welches zwischen diese zwei Scheiben zwischengeschaltet ist, derart, dass der Durchfluss von Kühlluft D sich aufteilt in einen ersten Fluss F1, welcher zwischen einer stromabwärtigen Seite der stromaufwärtigen Scheibe und einer stromaufwärtigen Seite des Einzel-Labyrinths in Richtung der Schaufeln der stromaufwärtigen Scheibe zirkuliert, und in einen zweiten Fluss F2, welcher zwischen einer stromaufwärtigen Seite der stromabwärtigen Scheibe und einer stromabwärtigen Seite des Einzel-Labyrinths in Richtung der Schaufeln der stromabwärtigen Scheibe zirkuliert.
Vorteilhafterweise, und im Gegensatz zu den Realisationen gemäß dem Stand der Technik, umfasst die Belüftungsvorrichtung nicht mehr zwei Labyrinthe, welche mit der stromaufwärtigen beziehungsweise der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe verbunden sind, sondern sieht ein Einzel-Labyrinth zwischen den Scheiben vor, bei welchem jede der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite(n) dazu vorgesehen ist, einen Fluss von Kühl-Luft in Richtung der Schaufeln zu leiten. Die Reduktion der Anzahl verwendeter Teile erlaubt konsequenter Weise, die Masse, den Platzbedarf und die Kosten der Herstellung des Rotors wesentlich zu reduzieren. Ferner führt die spezifische Positionierung des Einzel-Labyrinths dazu, dass letzteres, prinzipiell aufgrund seiner Platzierung bezüglich der Verbrennungs-Kammer und in dem Maße, dass die Temperatur des Kühl-Luft-Durchflusses D bei ihrem Durchgang durch die innere Bohrung der stromaufwärtigen Scheibe fällt, thermisch weniger beansprucht ist, als ein stromaufwärts der stromaufwärtigen Scheibe angeordnetes Labyrinth. Dieses Merkmal verursacht daher eine Verbesserung der Lebensdauer dieses Labyrinths, im Gegensatz zu der Lebensdauer, welche ein stromaufwärtiges Labyrinth gemäß dem Stand der Technik aufweist.
Es ist daher angezeigt, dass das Injizieren der Kühl-Luft stromaufwärts der stromaufwärtigen Scheibe, das Umfahren/Umgehen dieser stromaufwärtigen Scheibe durch die innere Bohrung, sowie die Möglichkeit, konstituierende Rotor-Elemente kleiner Ausmaße zu realisieren, es erlaubt, mittels eines einfachen Hohlraums, welcher durch eine stromabwärtige Seite der stromaufwärtigen Scheibe und durch eine stromaufwärtige Seite des Einzel-Labyrinths gemeinsam begrenzt wird, einen ausreichenden Druck bei den Schaufeln dieser stromaufwärtigen Scheibe zu erhalten.
In dieser Hinsicht wird der benachbarte Hohlraum, welcher gemeinsam durch eine stromaufwärtige Seite der stromabwärtigen Scheibe und durch eine stromabwärtige Seite des Einzel-Labyrinths begrenzt wird, vorteilhafterweise dazu verwendet, den Druck zum Versorgen der Schaufeln der stromabwärtigen Scheibe zu verringern. Der geringe Druck im Innern dieses benachbarten Hohlraums erlaubt es in der Tat, dass keine Löcher zur Versorgung der Schaufeln von zu geringen Ausmaßen vorgesehen werden müssen, welche schwer realisierbar sind.
In vorteilhafter Weise erlaubt der durch Verringern der Anzahl konstituierender Elemente des Rotors kompakter gewordene Rotor eine Annäherung des Lagers unter der/einer Kammer der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Scheiben, so dass es daher möglich ist, eine bessere Beherrschung der Spiele an der/einer Spitze der Schaufeln, und daher einen besseren Wirkungsgrad der Hochdruck-Turbine zu erreichen.
Andererseits wird angemerkt, dass der Durchfluss von Kühl-Luft D, welcher auf Höhe der inneren Bohrung der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe passiert, ausreichend stark ist, um dieser zu ermöglichen, eine verhältnismäßig geringe Antwort-Zeit aufzuweisen, und daher ein nicht sehr großes Spiel an den Schaufeln vorzusehen.
Schließlich ermöglicht eine solche Anordnung gemäß der Erfindung eine schnelle und erleichterte Stator-Demontage, in dem Maße, dass diese Aufgabe nur ein Abziehen der Schaufeln der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe benötigt, ohne dass die zwei Rotor-Scheiben getrennt werden müssten, wobei dieser letztere Vorgang bei den Realisationen gemäß dem Stand der Technik jedoch immer obligatorisch gewesen ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in der detaillierten, aber nicht begrenzenden, nachfolgenden Beschreibung offensichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese Beschreibung wurde mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angefertigt, in welchen:
die bereits beschriebene 1, in Halb-Schnitt dargestellt, eine Hochdruck-Turbine einer Strahlturbine gemäß dem Stand der Technik darstellt, und
2, in Halb-Schnitt dargestellt, eine Hochdruck-Turbine einer Strahlturbine darstellt, welche eine Belüftungs-Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
Detaillierte Darstellung bevorzugter Ausführungsformen
Bezugnehmend auf 2, ist eine Hochdruck-Turbine 100 einer Strahlturbine gezeigt, welche eine Vorrichtung zum Belüften des Rotors der Turbine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Es sei angemerkt, dass in 2 die Elemente, welche die gleichen numerischen Bezugszeichen aufweisen, wie diejenigen, welche den Elementen zugewiesen worden, welche in 1 dargestellt sind, sich auf identische oder ähnliche Elemente beziehen.
Daher zeigt 2 eine Turbine 100, welche sich zuerst einmal von der Turbine 1 gemäß dem Stand der Technik dadurch unterscheidet, dass ein Durchfluss von Kühl-Luft D, welcher am Boden der Verbrennungs-Kammer 2 abgezweigt wird, und welcher dazu geeignet ist, die Injektions-Vorrichtungen 36 zu durchlaufen, dazu vorgesehen ist, simultan die Schaufeln 4 und 6 der stromaufwärtigen Scheibe 3 und der stromabwärtigen Scheibe 5 zu versorgen.
Die von der Verbrennungs-Kammer 2 stammende Kühl-Luft durchläuft nämlich die Zuführung 28, um die Injektions-Vorrichtungen 36 zusammenzuführen, wobei dieses aus der Zuführung 28 und den Injektions-Vorrichtungen 36 bestehende Ensemble in einer Trennwand 62 angeordnet ist, welche die stromaufwärtige Scheibe 3 vom Boden der Verbrennung-Kammer 2 trennt.
Der Durchfluss von Kühl-Luft D, welche von den Injektions-Vorrichtungen 36 stammt, dringt daher in einen Hohlraum 64 ein, welcher teilweise durch einen stromaufwärtigen Flansch 66 der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe 3 begrenzt wird, wobei dieser stromaufwärtige Flansch 66 hauptsächlich die Funktion hat, das Fixieren dieser stromaufwärtigen Scheibe 3 an einem stromaufwärtigen Flansch 78 der stromabwärtigen Scheibe 5 sicherzustellen.
Andererseits ist dieser Hohlraum 64 ferner durch die stromaufwärtige Verbindung 32 und die stromabwärtige Verbindung 34, welche bevorzugt vom Labyrinth-Verbindungs-Typ sind, gemeinsam begrenzt, welche in der Nähe der Injektions-Vorrichtungen 36 stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts der letzteren angeordnet sind.
Hierzu wird präzisiert, dass die stromaufwärtige Verbindung 32 mit einem stromabwärtigen Flansch 70 der Hochdruck-Turbine zusammenwirkt, wobei dieser stromabwärtige Flansch 70 derart ausgeführt ist, dass er bezüglich des stromaufwärtigen Flansches 66 radial auswärts angeordnet ist. Darüberhinaus schließt die stromaufwärtige Verbindung 32 den Hohlraum 64 ab, wobei sie das stromaufwärtige Ende des stromaufwärtigen Flansches 66 kontaktiert. Ferner wirkt die stromabwärtige Verbindung 34 mit einem zweiten stromaufwärtigen Flansch 72 der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe 3 zusammen, welcher derart ausgeführt ist, dass er radial auswärts bezüglich des stromaufwärtigen Flansches 66 angeordnet ist. Daher kann die Kühl-Luft, welche dem Hohlraum 64 durch die stromabwärtige Verbindung 34 entweicht, entlang der stromaufwärtigen Seite der stromaufwärtigen Scheibe 3 in Richtung der Schaufeln 4 radial nach außen zirkulieren.
In dem stromaufwärtigen Flansch 66 der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe 3 sind Öffnungen 74 vorgesehen, damit der Durchfluss von Kühl-Luft D in Richtung der zwei Turbinen-Scheiben 3 und 5 geführt werden kann. Die Öffnungen 74 sind bevorzugt derart angeordnet, dass sie den Injektions-Vorrichtungen 36 radial gegenüberliegend angeordnet sind.
Nach Durchqueren der Öffnungen 74 dringt der Durchfluss von Kühl-Luft D in eine ringförmige Kammer 76 mit Achse 40 ein, welche außen mittels des stromaufwärtigen Flansches 66 der stromaufwärtigen Scheibe 3, und mittels der internen Bohrung 48 dieser gleichen Scheibe begrenzt ist. Ferner wird die ringförmige Kammer 76 innen durch den stromaufwärtigen Flansch 78 der stromabwärtigen Scheibe 5 begrenzt, wobei dieser stromaufwärtige Flansch 78 als wesentliche Aufgabe hat, das Fixieren dieser stromabwärtigen Scheibe 5 am stromaufwärtigen Flansch 66 der stromaufwärtigen Scheibe 3 sicherzustellen, und das Ensemble der Hochdruck-Turbine 100 auf einem stromabwärtigen Flansch 79 eines Hochdruck-Kompressors zu zentrieren.
Der Kühl-Luft-Durchfluss D kann daher axial nach stromabwärts zwischen der inneren Bohrung 48 und dem stromaufwärtigen Flansch 78 zirkulieren, so dass die stromaufwärtige Turbinen-Scheibe 3 durch Kontakt der Kühl-Luft mit ihrer inneren Bohrung 48 angemessen gekühlt werden kann.
Wie in 2 zu sehen, umfasst die Belüftungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Einzel-Labyrinth 80, welches zwischen die Turbinen-Scheiben 3 und 5 zwischengesetzt ist, und mit einer dieser zwei Scheiben verbunden ist. Als nicht begrenzendes Beispiel: das Einzel-Labyrinth 80, welches auch Zwischen-Scheiben-Labyrinth genannt wird, ist an einem zweiten stromaufwärtigen Flansch 82 der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe 5 fixiert, wobei diese so angeordnet ist, dass sie bezüglich des stromaufwärtigen Flansches 78 radial auswärts angeordnet ist. Darüberhinaus erstreckt sich das Labyrinth 80 radial soweit, bis es die feststehende Verteiler-Etage 18, oder den Stator, berührt, welche (r) zwischen den zwei Rotor-Etagen 20 und 22 vorgesehen ist, und verfügt über eine Innen-Bohrungen 83, welche den stromaufwärtigen Flansch 78 der Scheibe 5 umgibt, wobei diese Bohrung 83 bevorzugt einen Durchmesser aufweist, welcher im Wesentlichen mit dem Durchmesser der inneren Bohrung 48 der Scheibe 3 identisch ist.
In der Folge trennt sich der Durchfluss von Kühl-Luft D, welche (r) die ringförmige Kammer 76 durchquert, und in Höhe der stromabwärtigen Seite der stromaufwärtigen Scheibe 3 ankommt, in zwei Flüsse F1 beziehungsweise F2 auf, welche dazu vorgesehen sind, die Schaufeln 4 und die Schaufeln 6 der Scheiben 3 und 5 zu versorgen.
Der erste Fluss F1 zirkuliert daher in einem Hohlraum 68, welcher zwischen der stromabwärtigen Seite der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe 3 und der stromaufwärtigen Seite des Labyrinths 80 angeordnet ist, um die stromabwärtige Seite der Scheibe 3 zu kühlen, dringt dann in Alveolen 4a ein, welche die Füße der Schaufeln 4 fassen/enthalten, um auch letztere zu kühlen.
In gleicher Weise zirkuliert der zweite Fluss F2 in einem Hohlraum 69, welcher zwischen der stromaufwärtigen Seite der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe 5 und der stromabwärtigen Seite des gleichen Labyrinths 80 zirkuliert, um die stromaufwärtige Seite der Scheibe 5 zu kühlen, dann in Alveolen 6a eindringt, welche die Füße der Schaufeln 6 fassen/enthalten, um auch letztere zu kühlen.
Wir merken an, dass eine Mehrzahl von Öffnungen 84 in dem zweiten stromaufwärtigen Flansch 82 der stromabwärtigen Scheibe 5 eingearbeitet ist, damit der zweite Fluss F2 die Schaufeln 6 der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe 5 erreicht.
In der Folge ist die Belüftungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung derart ausgebildet, dass der am Boden der Verbrennung-Kammer 2 abgezweigte Kühl-Luft-Durchfluss D dazu vorgesehen ist, simultan die Schaufeln 4 und 6 zu versorgen, verwendet einen einzelnen Kühl-Kreislauf bis zum Ausgang des Durchgangs zwischen der Bohrung 48 der stromaufwärtigen Scheibe 3 und dem stromaufwärtigen Flansch 78 der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe 5. Dieses spezifische Merkmal vereinfacht wesentlich die Konzeption der Turbine 100 gegenüber derjenigen der Turbine 1 gemäß dem Stand der Technik, bei welcher zwei Kühl-Luft-Ströme am Boden der/einer Verbrennungs-Kammer 2 abgezweigt werden, um zwei vollständig getrennte Kühl-Kreisläufe zu verwenden.
Andererseits umfasst der stromaufwärtige Flansch 78 der stromabwärtigen Scheibe 5 eine Mehrzahl von Öffnungen 86, welche dazu geeignet sind, von einem dritten Fluss F3 von Kühl-Luft-Durchfluss D durchquert zu werden. Dieser dritte Fluss F3 wird daher von der ringförmigen Kammer 76 zu einem ringförmigen Zwischenraum 88 mit gleicher Achse weitergeleitet, wobei sich der Zwischenraum 88 zwischen einerseits dem stromaufwärtigen Flansch 78 der stromabwärtigen Scheibe 5 und der inneren Bohrung 50 dieser gleichen stromabwärtigen Scheibe 5, und andererseits dem rings der Welle 11 des Rotors der Niederdruck-Turbine angeordneten Distanzrohr/Abstandhalter 9 befindet. Daher kann der Fluss von Kühl-Luft F3 axial im ringförmigen Zwischenraum 88 nach stromabwärts zirkulieren, um die stromabwärtige Scheibe 5 durch Kontakt der Luft mit ihrer inneren Bohrung 50 zu kühlen. Der dritte Fluss F3 wird dann stromabwärts der Turbine 100 durch die Öffnungen 54 evakuiert, welche in den stromabwärtigen Flansch 13 der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe 5 eingearbeitet sind, wobei dieser stromabwärtige Flansch 13 auch an der äußeren Begrenzung des ringförmigen Zwischenraums 88 teilnimmt, und an dem Distanzrohr/Abstandhalter 9 der Achse 40 montiert ist.
Selbstverständlich können vom Fachmann verschiedene Modifikationen an der Turbine 100 und ihrer Belüftungs-Vorrichtung angebracht werden, welche einzig als nicht begrenzende Beispiele beschrieben worden sind.

Claims

Vorrichtung zum Belüften eines Rotors einer Hochdruck-Turbine (100) einer Turbomaschine, wobei die Turbine (100) stromabwärts einer Verbrennungs-Kammer (2) angeordnet ist und umfasst: eine mit Schaufeln (4) versehene stromaufwärtige Turbinen-Scheibe (3) sowie eine mit Schaufeln (6) versehene stromabwärtige Turbinen-Scheibe (5), wobei die Vorrichtung umfasst: einen Kühl-Kreislauf, welcher mit Injektoren (36) versehen ist, welche stromaufwärts von der stromaufwärtigen Scheibe (3) angeordnet sind, und welche durch einen Durchfluss von Kühlluft (D) versorgt werden, welche (r) am Boden der Verbrennungs-Kammer (2) abgezweigt wird, wobei der Kühl-Kreislauf derart eingerichtet ist, dass der von den Injektoren (36) stammende Durchfluss von Kühlluft (D) Öffnungen (74) durchquert, welche in einem stromaufwärtigen Flansch (66) der stromaufwärtigen Scheibe (3) vorgesehen sind, was sein/ihr Fixieren auf einem stromaufwärtigen Flansch (78) der stromabwärtigen Scheibe (5) ermöglicht, damit dieser Durchfluss von Kühlluft (D) axial nach stromabwärts zwischen einer Innen-Bohrung (48) der stromaufwärtigen Scheibe (3) und dem stromaufwärtigen Flansch (78) der stromabwärtigen Scheibe (5) zirkuliert, was sein/ihr Fixieren auf einem stromabwärtigen Flansch (79) eines Hochdruck-Kompressors sowie das Zentrieren der stromaufwärtigen Scheibe (3) ermöglicht, wobei die Belüftungs-Vorrichtung ferner ein Einzel-Labyrinth (80) umfasst, welches mit einer der zwei Turbinen-Scheiben (3, 5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, das dieses Einzel-Labyrinth (80) zwischen den zwei Scheiben (3,5) zwischengeschaltet ist, derart, dass der Durchfluss von Kühlluft (D) sich aufteilt in einen ersten Fluss (F1), welcher zwischen einer stromabwärtigen Seite der stromaufwärtigen Scheibe (3) und einer stromaufwärtigen Seite des Einzel-Labyrinths (80) in Richtung der Schaufeln (4) zirkuliert, und in einen zweiten Fluss (F2), welcher zwischen einer stromaufwärtigen Seite der stromabwärtigen Scheibe (5) und einer stromabwärtigen Seite des Einzel-Labyrinths (80) in Richtung der Schaufeln (6) zirkuliert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektoren (36) in eine Kavität (64) einmünden, welche teilweise von dem stromaufwärtigen Flansch (66) der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe (3) sowie durch eine stromaufwärtige Verbindung (32) und eine stromabwärtige Verbindung (34) begrenzt wird, wobei letztere mit einem zweiten stromaufwärtigen Flansch (72) der stromaufwärtigen Turbinen-Scheibe (3) zusammenwirkt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärtige Flansch (78) der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe (5) eine Mehrzahl von Öffnungen (86) aufweist, welche dazu geeignet sind, von einem dritten Fluss (F3) des Kühl-Luft-Durchflusses (D) durchquert zu werden, wobei der dritte Fluss (F3) dazu geeignet ist, in einem ringförmigen Raum (88) axial nach stromabwärts zu zirkulieren, welcher zwischen einerseits dem stromaufwärtigen Flansch (78) der stromabwärtigen Scheibe (5) und einer Innen-Bohrung (50) dieser stromabwärtigen Scheibe (5), und andererseits einem rings einer Rotor-Welle (11) einer Niederdruck-Turbine angeordneten Distanzrohr/Abstandhalter (9) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzel-Labyrinth (80) mit einem stromaufwärtigen zweiten Flansch (82) der stromabwärtigen Turbinen-Scheibe (5) verbunden ist, in welchem eine Mehrzahl von Öffnungen (84) eingearbeitet ist, welche die Zirkulation des zweiten Flusses (F2) des Kühl-Luft-Durchflusses (D) in Richtung der Schaufeln (6) ermöglichen.