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Aktive Turbinenschaufelspitzenspalt-Beeinflussung mit Warmstartrotorkühlung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018387D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23

Publishing Venue

Siemens

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Authors:
Peter Tiemann [+details]

Abstract

Das zu lösende Problem liegt im instationären Be- triebsverhalten von Gasturbinen. Bedingt durch eine unterschiedliche, zeitlich bedingte thermische Reak- tion der verschiedenen stehenden und rotierenden Bauteile, ergibt sich das Problem der Positionierung zueinander. Um die Turbinenverluste durch Quer- strömungen über die Laufschaufelspitzen weitestge- hend zu minimieren, sind kleinst mögliche radiale Spalte zwischen Laufschaufeln und angrenzenden Leitflächen (für gewöhnlich Führungsringe) vorzu- sehen. Da sich sowohl die Schaufeln, der Rotor, der Leitschaufelträger und auch das alles verbindende Gehäuse zeitlich gesehen bei Aufheizung sowohl radial und axial zueinander als auch gegeneinander unterschiedlich ausdehnen, ergibt sich für gewöhn- lich die Situation, dass der Mindestspalt nicht im stationären Betrieb, sondern irgendwo auf der Stre- cke vorliegt und damit im stationären Betrieb ein verlustbringender vergrößerter Spalt nicht zu verhin- dern ist. Bisherige Lösungen haben das Problem für gewöhn- lich ignoriert oder durch passive Maßnahmen wie partielle Versteifungen des Gehäuses oder eine opti- mierte Verlagerung der Leitschaufelträgeraufhän- gung Verbesserungen im Bereich des Möglichen erreicht. Überlegungen über eine aktive Spaltkon- trolle bewegen sich für gewöhnlich im Bereich von thermischen kühl- bzw. aufheizbaren Trägerringen oder Trägertürmen für die Führungsringe, die damit eine axiale oder radiale Beweglichkeit der Führungs- ringe gewährleisten und damit die Möglichkeit der aktiven Spaltbeeinflussung. Das Problem liegt dabei allerdings in der Schwierigkeit der genauen Einstell- barkeit, da temperaturmäßig genau definierte und zudem über den Umfang homogene Luftströme vor- liegen müssen, die so kaum verfügbar sind und zu- dem durch komplizierte bewegliche Rohrleitungen zugeführt werden müssen. Zudem besteht das Prob- lem, wie diese Luft im Weiteren genutzt werden kann, da ansonsten thermodynamische Verluste auf- treten.