EP1862638B1 - Verfahren zum Reparieren des Rotors einer Gasturbine sowie Rotor einer Gasturbine - Google Patents

Verfahren zum Reparieren des Rotors einer Gasturbine sowie Rotor einer Gasturbine Download PDF

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EP1862638B1
EP1862638B1 EP07107597A EP07107597A EP1862638B1 EP 1862638 B1 EP1862638 B1 EP 1862638B1 EP 07107597 A EP07107597 A EP 07107597A EP 07107597 A EP07107597 A EP 07107597A EP 1862638 B1 EP1862638 B1 EP 1862638B1
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EP
European Patent Office
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bridge segments
rotor
axis
heat shield
groove
Prior art date
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Not-in-force
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EP07107597A
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English (en)
French (fr)
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EP1862638A1 (de
Inventor
Nils Lawin
Bernd Hermann Meixner
Heinz-Günter Löser
Guenter Karl-Heinz Gnirss
Daniel Patrick Vogler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/085—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor

Definitions

  • the present invention relates to the field of gas turbines. It relates to a method for repairing the rotor of a gas turbine according to the preamble of claim 1 and to a rotor according to the preamble of claim 8.
  • a plurality of blade receptacles 18 are arranged in succession, next to which heat damper carriers 14 are provided for fastening heat shield segments (not shown).
  • heat shield segments not shown
  • Thedeluftnut 16 is spanned by a welded bridge construction.
  • the heat accumulation segments are installed to protect the rotor 10 from direct hot gas.
  • a repair measure makes it possible to remanufacture by removing the damaged area in the groove bottom 16a.
  • two repair measures have been developed, a temporary and a long-lasting repair (also referred to in the document mentioned above as "micro” repair and "macro” repair).
  • the main difference between the two repair measures is the open bridge construction for the temporary repair and a re-welded bridge construction for the long-lasting repair. In order to ensure access for the tool, it is necessary to sever the heat shield bridges for the execution of the repair measure.
  • a disadvantage of the known repair measures that in the temporary repair measure no pressure forces can be transmitted above the groove, and that the rewelding of the heat shield bridge in the process of long-lasting repair measure is time consuming and expensive. Among other things, a heat treatment is required to reduce residual stresses during welding. Furthermore, an on-site implementation in the long-term repair measure is not possible.
  • An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the new bridge segments are additionally secured against radially outward forces.
  • the new bridge segments are additionally secured against radially outward forces.
  • the groove-like recesses may each be formed as annular grooves which extend concentrically to an axial axis of rotation, wherein the mounting feet of the new bridge segments have a corresponding ring shape, and in the assembly of the new bridge segments, the new bridge segments with the mounting feet about the axis of rotation be screwed into the annular grooves.
  • the groove-like recesses may each be formed as annular grooves, which extend concentrically to a radial axis of rotation, wherein the mounting feet of the bridge segments have a corresponding annular shape, and screwed during assembly of the new bridge segments, the new bridge segments with the mounting feet about the axis of rotation in the annular grooves become.
  • the abutting connecting walls of the new bridge segments and the heat spine carrier can be designed as concentric with the axis of rotation oriented cylindrical surfaces.
  • An embodiment of the rotor according to the invention is characterized in that the bridge segments are additionally secured against radially outwardly acting forces, that for securing the new bridge segments against radially outward acting forces a positive connection between the heat spine carrier and the new bridge segments is provided, and that for the production the positive connection in the cooling air groove are provided laterally in the axial direction groove-like recesses, in which engage the bridge segments with issued in the axial direction mounting feet.
  • the groove-like recesses may each be formed as annular grooves which extend concentrically to an axial axis of rotation, wherein the mounting feet of the bridge segments have a corresponding annular shape.
  • the bridge segments and the heat spine carrier are preferably designed as cylindrical surfaces oriented concentrically to the axis of rotation.
  • the basic idea of the present invention is to simplify the repair-related installation of heat spine bridges by jamming the bridge segments in the GT rotor.
  • bridge segments are used there by clamping, where a welded bridge connection was present before the cooling air groove was removed. This can be done in different ways.
  • FIG. 3-5 an embodiment of the inventive method is shown.
  • the figures show a perspective view of a section of a rotor 10 of a gas turbine, which has a rotating blade receptacle 18.
  • a heat accumulator carrier 14 is arranged next to the rotor blade receptacle 18, which is cut by the circumferential, curveddeluftnut 16 '. Extending in the axial direction are distributed around the circumference of the rotor 10 in the heat accumulation segment carrier 14 heat accumulation receptacles 15, can be inserted into the heat accumulation segments, not shown.
  • the radially outwardly projecting portions 28 of the heat accumulator support 14 located between the heat accumulator receivers 15 are cut by the cooling air groove 16 '.
  • the cut-through areas are bridged by new bridge segments 20 inserted by clamping, which are adapted to the left-standing sections 28 in the cross-sectional profile.
  • the end faces of the bridge segments 20 are oriented flat and perpendicular to the axis 11 of the rotor 10. The same applies to the connection levels of the remaining portions 28 of the heat spine carrier 14.
  • the new bridge segments 20 are additionally secured against radially outwardly acting forces.
  • Fig. 3-5 are for the production of positive engagement in the curveddeluftnut 16 'laterally opposite groove-like recesses introduced in the axial direction, which are each formed as annular grooves 23, 24 and concentric with a (in the Fig. 2-5 not shown) axial axis of rotation.
  • the annular grooves 23, 24 engage the new bridge segments 20 with issued in the axial direction, formed on the end faces mounting feet 21, 22 a.
  • the mounting feet 21, 22 of the new bridge segments 20 have a corresponding ring shape, so that during assembly of the new bridge segments 20 they must be screwed with the mounting feet 21, 22 about the axial axis of rotation in the annular grooves 23, 24, as in Fig. 4 for a second bridge segment 20 is shown.
  • the groove-like recesses are each formed as annular grooves 23 ', 24', which extend concentrically to a radial axis of rotation 27.
  • the mounting feet 21 ', 22' at the end faces of the new bridge segments 20 ' have a corresponding ring shape, so that during assembly of the new bridge segments 20' with the mounting feet 21 ', 22' about the axis of rotation 27 in the annular grooves 23 ', 24 'are screwed in, as in Fig. 6 for a second bridge segment 20 is shown.
  • the adjoining connecting walls 25, 26 of the new bridge segments 20 'and of the heat accumulator carrier 14 are designed as cylindrical surfaces oriented concentrically to the axis of rotation 27.
  • the invention allows welded gas turbine rotors, in which bridge segments with the aim of improving the rigidity and thus the cyclic life of the rotor, without a welded joint can be installed.
  • bridge segments with the aim of improving the rigidity and thus the cyclic life of the rotor, without a welded joint can be installed.
  • an optimization of the load distribution in life-time-determined areas on turned grooves and a seal against cooling air leakage is achieved in a simplified manner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasturbinen. Sie betrifft ein Verfahren zum Reparieren des Rotors einer Gasturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Rotor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
    • STAND DER TECHNIK
  • In der Rotorkühlluftgeometrie von GT-Rotoren der Typen 11 D/N, 13B-D der Anmelderin wurden in Felduntersuchungen Rissanzeigen im Nutgrund der GT-Kühlluftnut gefunden, die nachweislich durch zyklischen Betrieb der Maschinen verursacht wurden (siehe dazu N. Lawin, G. Gnirss, Lebensdauerüberwachung für GT13B-D3A Gasturbinenrotoren - Erkenntnisse, Diagnose und einsatzspezifische Lösung, VGB Power Tech, 11./12. Mai 2005, Dresden). Eine Darstellung des betroffenen Bereichs aus der Druckschrift ist in Fig. 1 wiedergegeben: Der um eine Achse 11 rotationssymmetrische Rotor 10 umfasst einen Verdichterteil 12 und einen Turbinenteil 13. Im Turbinenteil sind hintereinander mehrere Laufschaufelaufnahmen 18 angeordnet, neben denen Wärmestausegmentträger 14 zur Befestigung von (nicht dargestellten) Wärmestausegmenten vorgesehen sind. Wie im vergrösserten Ausschnitt der Fig. 1 zu erkennen ist, verläuft im Wärmestausegmentträger 14 unterhalb der Wärmestausegmentaufnahmen 15 eine ringförmige, geschlossene Kühlluftnut 16 mit einem Nutgrund 16a, die über axiale Bohrungen 17 mit Kühlluft versorgt wird.
  • Die Kühlluftnut 16 wird von einer verschweissten Brückenkonstruktion überspannt. In die so entstehende Brückenkonstruktion werden die Wärmestausegmente eingebaut, um den Rotor 10 vor direktem Heissgas zu schützen. Eine Reparaturmassnahme ermöglicht es, durch Entfernern des geschädigten Bereiches im Nutgrund 16a einen Weiterbetrieb zu ermöglichen. Es wurden bisher zwei Reparaturmassnahmen entwickelt, eine temporäre und eine langlebige Reparatur (in der eingangs genannten Druckschrift auch als "Mikro"-Reparatur und "Makro"-Reparatur bezeichnet). Der wesentliche Unterschied der beiden Reparaturmassnahmen besteht in einer offengelassenen Brückenkonstruktion für die temporäre Reparatur und einer wiederverschweissten Brückenkonstruktion für die langlebige Reparatur. Um den Zugang für das Werkzeug sicherzustellen, müssen dabei die Wärmestausegmentbrücken für die Ausführung der Reparaturmassnahme durchtrennt werden.
  • Für die langlebige Reparaturmassnahme erfolgt ein aufwändiges Wiederverschweissen der Brückenkonstruktion nach Eindrehen der optimierten Nutgeometrie. Dies ist notwendig, da neben der Dichtungsfunktion Festigkeitsrechnungen zeigen, dass die Brücken die Steifigkeit erhöhen und entsprechend auch eine höhere zyklische Lebensdauer in der Kühlluftnutgeometrie (Nutgrund 16a) bewirken.
  • Nachteilig ist bei den bekannten Reparaturmassnahmen, dass bei der temporären Reparaturmassnahme keine Druckkräfte oberhalb der Nut übertragen werden können, und dass das Wiederverschweissen der Wärmestausegmentbrücken im Prozess der langlebigen Reparaturmassnahme zeitaufwendig und teuer ist. Unter anderem ist eine Wärmebehandlung erforderlich, um beim Schweissen entstehende Eigenspannungen zu verringern. Ferner ist eine On-Site-Durchführung bei der langlebigen Reparaturmassnahme nicht möglich.
  • Ein weiteres Verfahren zum Reparieren eines Rotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt das Dokument GB 801 689 .
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Reparaturverfahren für einen Rotor der beschriebenen Art zu schaffen, welches einerseits mit reduziertem Aufwand und On-Site anwendbar ist, und andererseits gegenüber der offengelassenen Nut deutlich verbesserte Ergebnisse erzielt, sowie einen entsprechenden Rotor anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Wesentlich für die Erfindung ist, dass nach dem Ausdrehen der Kühlluftnut neue Brückensegmente eingesetzt werden, dass aber die neuen Brückensegmente im Wärmestausegmentträger lediglich verklemmt werden. Durch den Klemmsitz ist es möglich, Druckkräfte über die Brückensegmente zu übertragen. Darüber hinaus haben die eingeklemmten Brückensegmente eine Dichtfunktion gegenüber der Kühlluftnut.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die neuen Brückensegmente zusätzlich gegen radial nach aussen wirkende Kräfte gesichert werden. Insbesondere wird zum Absichern der neuen Brückensegmente gegen radial nach aussen wirkende Kräfte ein Formschluss zwischen dem Wärmestausegmentträger und den neuen Brückensegmenten hergestellt.
  • Zur Herstellung des Formschlusses werden vorzugsweise in die ausgedrehte Kühlluftnut seitlich in axialer Richtung nutartige Vertiefungen eingebracht, in welche die neuen Brückensegmente mit in axialer Richtung ausgestellten Befestigungsfüssen eingreifen.
  • Insbesondere können zur Erleichterung der Montage die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten ausgebildet werden, die konzentrisch zu einer axialen Drehachse verlaufen, wobei die Befestigungsfüsse der neuen Brückensegmente eine entsprechende Ringform aufweisen, und bei der Montage der neuen Brückensegmente die neuen Brückensegmente mit den Befestigungsfüssen um die Drehachse in die Ringnuten eingedreht werden.
  • Alternativ dazu können die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten ausgebildet werden, die konzentrisch zu einer radialen Drehachse verlaufen, wobei die Befestigungsfüsse der Brückensegmente eine entsprechende Ringform aufweisen, und bei der Montage der neuen Brückensegmente die neuen Brückensegmente mit den Befestigungsfüssen um die Drehachse in die Ringnuten eingedreht werden.
  • Darüber hinaus können die aneinanderstossenden Anschlusswände der neuen Brückensegmente und des Wärmestausegmentträgers als konzentrisch zur Drehachse orientierte Zylinderflächen ausgebildet sein.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Rotors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brückensegmente zusätzlich gegen radial nach aussen wirkende Kräfte gesichert sind, dass zum Absichern der neuen Brückensegmente gegen radial nach aussen wirkende Kräfte ein Formschluss zwischen dem Wärmestausegmentträger und den neuen Brückensegmenten vorgesehen ist, und dass zur Herstellung des Formschlusses in der Kühlluftnut seitlich in axialer Richtung nutartige Vertiefungen vorgesehen sind, in welche die Brückensegmente mit in axialer Richtung ausgestellten Befestigungsfüssen eingreifen.
  • Die nutartigen Vertiefungen können jeweils als Ringnuten ausgebildet sein, die konzentrisch zu einer axialen Drehachse verlaufen, wobei die Befestigungsfüsse der Brückensegmente eine entsprechende Ringform aufweisen.
  • Sie können aber auch als Ringnuten ausgebildet sein, die konzentrisch zu einer radialen Drehachse verlaufen, wobei die Befestigungsfüsse der Brückensegmente eine entsprechende Ringform aufweisen. In diesem Fall sind die aneinanderstossenden Anschlusswände der Brückensegmente und des Wärmestausegmentträgers vorzugsweise als konzentrisch zur Drehachse orientierte Zylinderflächen ausgebildet.
    • KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Figur aus der eingangs genannten Druckschrift, in welcher die Lage und beispielhafte Form einer noch nicht ausgedrehten Kühlluftnut an einem Gasturbinen-Rotor wiedergegeben ist;
    Fig. 2
    den Längsschnitt durch einen Wärmestausegmentträger gemäss Fig. 1 mit ausgedrehter und wieder zugeschweisster Kühlluftnut;
    Fig. 3
    in einer perspektivischen Darstellung den Ausschnitt aus einem Rotor mit nachgearbeiteter Kühlluftnut und eindreh- und einklemmbarem Brückensegment gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 4
    in einer zu Fig. 3 vergleichbaren Darstellung das Eindrehen eines der Brückensegmente um eine axiale Drehachse beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3;
    Fig. 5
    in einer zu Fig. 3 und 4 vergleichbaren Darstellung das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 mit drei bereits eingedrehten und eingeklemmten Brückensegmenten; und
    Fig. 6
    in einer perspektivischen Darstellung den Ausschnitt aus einem Rotor mit nachgearbeiteter Kühlluftnut und eindreh- und einklemmbarem Brückensegment gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit um eine radiale Drehachse eindreh- und einklemmbaren Brückensegmenten.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, den reparaturbedingten Einbau von Wärmestausegmentbrücken dadurch zu vereinfachen, das die Brückensegmente im GT-Rotor verklemmt werden.
  • Generell gibt es die folgenden prinzipiellen Möglichkeiten A, B und C zur Nacharbeit der betreffenden Sektion, wobei die Variante A das Verfahren gemäss der Erfindung beschreibt, und die Varianten B und C bereits bekannte, standardisierte Nacharbeiten beschreiben:
    1. (A) Halboffen: Die Brückensegmente werden eingeklemmt. Sie können Kompressionskräfte (Druck) übertragen, Zugkräfte jedoch nicht; eine Abdichtung des Kühlluftstroms ist gewährleistet.
    2. (B) Geschlossen: Die Brückensegmente werden eingeschweisst. Sie können Kompressionskräfte und Zugkräfte übertragen; eine Abdichtung des Kühlluftstroms ist gewährleistet (Standard-Schweissreparatur für langlebige Nacharbeit).
    3. (C) Offen: Die Kühlluftnut bleibt oben offen. Es können weder Kompressionskräfte noch Zugkräfte übertragen werden (Standard-On-Site-Reparatur für kleine Nacharbeit).
  • Gemäss der Variante A werden Brückensegmente dort klemmend eingesetzt, wo vor dem Ausdrehen der Kühlluftnut eine geschweisste Brückenverbindung vorhanden war. Dies kann auf unterschiedliche Arten und Weisen durchgeführt werden.
  • In Fig. 3-5 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Die Figuren zeigen in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt eines Rotors 10 einer Gasturbine, der eine umlaufende Laufschaufelaufnahme 18 aufweist. Entgegen der Strömungsrichtung ist neben der Laufschaufelaufnahme 18 ein Wärmestausegmentträger 14 angeordnet, der von der umlaufenden, ausgedrehten Kühlluftnut 16' durchschnitten wird. In axialer Richtung verlaufend sind am Umfang des Rotors 10 verteilt im Wärmestausegmentträger 14 Wärmestausegmentaufnahmen 15 angeordnet, in die nicht dargestellte Wärmestausegmente eingeschoben werden können. Die zwischen den Wärmestausegmentaufnahmen 15 befindlichen, radial nach aussen vorstehenden Abschnitte 28 des Wärmestausegmentträgers 14 sind von der Kühlluftnut 16' durchschnitten. Die durchschnittenen Bereiche werden durch klemmend eingesetzte neue Brückensegmente 20 überbrückt, die im Querschnittsprofil den stehengebliebenen Abschnitten 28 angepasst sind. Die Stirnflächen der Brückensegmente 20 sind eben und senkrecht zur Achse 11 des Rotors 10 orientiert. Dasselbe gilt für die Anschlussebenen der stehengebliebenen Abschnitte 28 des Wärmestausegmentträgers 14.
  • Neben der klemmenden Halterung der neuen Brückensegmente 20 in den Lücken der Abschnitte 28 werden die neuen Brückensegmente 20 zusätzlich gegen radial nach aussen wirkende Kräfte gesichert. Zum Absichern der neuen Brückensegmente 20 gegen radial nach aussen wirkende Kräfte wird konstruktiv ein Formschluss zwischen dem Wärmestausegmentträger 14 und den neuen Brückensegmenten 20 hergestellt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3-5 sind zur Herstellung des Formschlusses in die ausgedrehte Kühlluftnut 16' seitlich gegenüberliegend in axialer Richtung nutartige Vertiefungen eingebracht, die jeweils als Ringnuten 23, 24 ausgebildet sind und konzentrisch zu einer (in den Fig. 2-5 nicht eingezeichneten) axialen Drehachse verlaufen. In die Ringnuten 23, 24 greifen die neuen Brückensegmente 20 mit in axialer Richtung ausgestellten, an den Stirnseiten ausgebildeten Befestigungsfüssen 21, 22 ein. Die Befestigungsfüsse 21, 22 der neuen Brückensegmente 20 weisen eine entsprechende Ringform auf, so dass bei der Montage der neuen Brückensegmente 20 diese mit den Befestigungsfüssen 21, 22 um die axiale Drehachse in die Ringnuten 23, 24 eingedreht werden müssen, wie dies in Fig. 4 für ein zweites Brückensegment 20 dargestellt ist.
  • Es ist aber auch eine andere Art des Formschlusses zwischen Brückensegment und Wärmestausegmentträger möglich, die in Fig. 6 dargestellt ist. In diesem Fall sind die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten 23', 24' ausgebildet, die konzentrisch zu einer radialen Drehachse 27 verlaufen. Die Befestigungsfüsse 21', 22' an den Stirnseiten der neuen Brückensegmente 20' weisen eine entsprechende Ringform auf, so dass bei der Montage der neuen Brückensegmente 20' diese mit den Befestigungsfüssen 21', 22' um die Drehachse 27 in die Ringnuten 23', 24' eingedreht werden, wie dies in Fig. 6 für ein zweites Brückensegment 20 dargestellt ist. Um das Eindrehen der neuen Brückensegmente um die radiale Drehachse 27 zu ermöglichen, sind die aneinanderstossenden Anschlusswände 25, 26 der neuen Brückensegmente 20' und des Wärmestausegmentträgers 14 als konzentrisch zur Drehachse 27 orientierte Zylinderflächen ausgebildet.
  • Insgesamt werden mit der Erfindung verschweisste Gasturbinen-Rotoren ermöglicht, bei denen Brückensegmente mit dem Ziel, die Steifigkeit und damit die zyklische Lebensdauer des Rotors zu verbessern, ohne eine Schweissverbindung eingebaut werden können. Hierdurch wird auf vereinfachte Weise eine Optimierung der Lastverteilung in lebensdauerbestimmenden Bereichen an eingedrehten Nuten sowie eine Abdichtung gegen Kühlluftleckagen erreicht.
  • Dabei hat sich herausgestellt, dass mit der Variante A der Nacharbeit eine nur leicht niedrigere zyklische Lebensdauer gegenüber der geschweissten Variante B, jedoch eine deutlich verbesserte zyklische Lebensdauer gegenüber der brückenlosen Variante C erreicht werden kann.
  • Die beim Anfahren wirkenden hohen Druckkräfte im Nutgrund werden zum Teil über die (klemmend gehaltene) Brückenstütze umverteilt. Dies wirkt sich entlastend auf den Nutgrund aus.
  • Zugkräfte, die beim Entlasten/Stop entstehen, fallen quantitativ wesentlich niedriger aus und haben somit geringere Bedeutung für die Lebensdauer, als Starts.
  • Als weiterer Punkt sei erwähnt, dass durch die Stützwirkung einer Brückenkonstruktion die Biegesteifigkeit verbessert wird. Das Risiko auf hochzyklische Anregung wird dementsprechend verringert.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Rotor (Gasturbine)
    11
    Achse
    12
    Verdichterteil
    13
    Turbinenteil
    14
    Wärmestausegmentträger
    15
    Wärmestausegmentaufnahme
    16,16'
    Kühlluftnut
    16a
    Nutgrund
    17
    Bohrung
    18
    Laufschaufelaufnahme
    19
    Wärmestausegmentbrücke
    20,20'
    Brückensegment
    21,22
    Befestigungsfuss
    21',22'
    Befestigungsfuss
    23,24
    Ringnut
    23',24'
    Ringnut
    25,26
    Anschlusswand
    27
    Drehachse
    28
    Abschnitt (Wärmestausegmentträger)

Claims (14)

  1. Verfahren zum Reparieren des Rotors (10) einer Gasturbine, welcher in axialer Richtung vor und/oder hinter den Laufschaufeln einen konzentrisch zur Achse (11) des Rotors (10) umlaufenden Wärmestausegmentträger (14) aufweist, unter dem eine interne, geschlossene Kühlluftnut (16) konzentrisch zur Achse (11) verläuft, die zwischen den über den Umfang verteilt angeordneten, in axialer Richtung verlaufenden Wärmestausegmentaufnahmen (15) jeweils durch eine verschweisste Wärmestausegmentbrücke (19) überspannt wird, bei welchem Verfahren zunächst die Wärmestausegmentbrücken (19) herausgetrennt werden, dann durch Ausdrehen der Kühlluftnut (16) beschädigte Bereiche, insbesondere im Nutgrund (16a) der Kühlluftnut (16), entfernt werden und anschliessend die ausgedrehte Kühlluftnut (16') zwischen den Wärmestausegmentaufnahmen (15) durch Einsetzen jeweils eines neuen Brückensegments (20, 20') wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die neuen Brückensegmente (20, 20') im Wärmestausegmentträger (14) lediglich verklemmt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die neuen Brückensegmente (20, 20') zusätzlich gegen radial nach aussen wirkende Kräfte gesichert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Absichern der neuen Brückensegmente (20, 20') gegen radial nach aussen wirkende Kräfte ein Formschluss zwischen dem Wärmestausegmentträger (14) und den neuen Brückensegmenten (20, 20') hergestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Formschlusses in die ausgedrehte Kühlluftnut (16') seitlich in axialer Richtung nutartige Vertiefungen (23, 24; 23', 24') eingebracht werden, in welche die neuen Brückensegmente (20, 20') mit in axialer Richtung ausgestellten Befestigungsfüssen (21, 22; 21', 22') eingreifen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten (23, 24) ausgebildet werden, die konzentrisch zu einer axialen Drehachse verlaufen, dass die Befestigungsfüsse (21, 22) der neuen Brückensegmente (20) eine entsprechende Ringform aufweisen, und dass bei der Montage der neuen Brückensegmente (20) die neuen Brückensegmente (20) mit den Befestigungsfüssen (21, 22) um die Drehachse in die Ringnuten (23, 24) eingedreht werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten (23', 24') ausgebildet werden, die konzentrisch zu einer radialen Drehachse (27) verlaufen, dass die Befestigungsfüsse (21', 22') der Brückensegmente (20') eine entsprechende Ringform aufweisen, und dass bei der Montage der neuen Brückensegmente (20') die neuen Brückensegmente (20') mit den Befestigungsfüssen (21', 22') um die Drehachse (27) in die Ringnuten (23', 24') eingedreht werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinanderstossenden Anschlusswände (25, 26) der neuen Brückensegmente (20') und des Wärmestausegmentträgers (14) als konzentrisch zur Drehachse (27) orientierte Zylinderflächen ausgebildet sind.
  8. Rotor (10) für eine Gasturbine, welcher Rotor (10) in axialer Richtung vor und/oder hinter den Laufschaufeln einen konzentrisch zur Achse (11) des Rotors (10) umlaufenden Wärmestausegmentträger (14) aufweist, unter dem eine interne, geschlossene Kühlluftnut (16') konzentrisch zur Achse (11) verläuft, die zwischen den über den Umfang verteilt angeordneten, in axialer Richtung verlaufenden Wärmestausegmentaufnahmen (15) jeweils durch ein Brückensegmente (20, 20') überspannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückensegmente (20, 20') im Wärmestausegmentträger (14) lediglich verklemmt sind.
  9. Rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückensegmente (20, 20') zusätzlich gegen radial nach aussen wirkende Kräfte gesichert sind.
  10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Absichern der neuen Brückensegmente (20, 20') gegen radial nach aussen wirkende Kräfte ein Formschluss zwischen dem Wärmestausegmentträger (14) und den neuen Brückensegmenten (20, 20') vorgesehen ist.
  11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Formschlusses in der Kühlluftnut (16') seitlich in axialer Richtung nutartige Vertiefungen (23, 24; 23', 24') vorgesehen sind, in welche die Brückensegmente (20, 20') mit in axialer Richtung ausgestellten Befestigungsfüssen (21, 22; 21', 22') eingreifen.
  12. Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten (23, 24) ausgebildet sind, die konzentrisch zu einer axialen Drehachse verlaufen, und dass die Befestigungsfüsse (21, 22) der Brückensegmente (20) eine entsprechende Ringform aufweisen.
  13. Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die nutartigen Vertiefungen jeweils als Ringnuten (23', 24') ausgebildet sind, die konzentrisch zu einer radialen Drehachse (27) verlaufen, und dass die Befestigungsfüsse (21 22') der Brückensegmente (20') eine entsprechende Ringform aufweisen.
  14. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinanderstossenden Anschlusswände (25,26) der Brückensegmente (20') und des Wärmestausegmentträgers (14) als konzentrisch zur Drehachse (27) orientierte Zylinderflächen ausgebildet sind.
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