EP3348786A1 - Rotor mit ringabdeckung und dichtblechen - Google Patents

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EP3348786A1
EP3348786A1 EP17151766.7A EP17151766A EP3348786A1 EP 3348786 A1 EP3348786 A1 EP 3348786A1 EP 17151766 A EP17151766 A EP 17151766A EP 3348786 A1 EP3348786 A1 EP 3348786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
rotor disk
edge portion
axially
disk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17151766.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Hoell
Kevin KAMPKA
Marc Lange
Peter Schröder
Vyacheslav Veitsman
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP17151766.7A priority Critical patent/EP3348786A1/de
Publication of EP3348786A1 publication Critical patent/EP3348786A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01D5/082—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
    • 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
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/33—Retaining components in desired mutual position with a bayonet coupling

Definitions

  • the invention relates to the cooling air flow in the rotor, in particular a gas turbine, wherein a ring cavity is formed on the rotor with the aid of a ring cover.
  • the blade retaining grooves on the rotor disk are in this case covered by sealing plates frontally.
  • cooling of the rotor blades attached to the rotor is required.
  • the cooling air is guided from the inside through the rotor discs to the blades.
  • the annular cavity can be realized in a simple manner if a peripheral cover is used adjacent to the rotor disk.
  • a peripheral cover is used adjacent to the rotor disk.
  • an embodiment is known in which the two, located at the opposite axial ends, located side edges are attached to the rotor disk.
  • the blade holding grooves present in the rotor disk for receiving the rotor blades are to be covered on the front side in order to enable a separation of the cooling air flowing in the blade holding grooves to the surrounding hot gas.
  • the rotor disk on a circumferential outwardly opening groove, in the front side circumferentially distributed arranged sealing plates are used.
  • Object of the present invention is therefore to simplify the assembly and to make the rotor disk easier if possible.
  • a generic rotor is particularly suitable for use in a gas turbine. Regardless of this, the embodiment according to the invention is also suitable for use with other rotors, for example in a steam turbine.
  • the rotor has at least a first rotor disk. At this are distributed in the periphery a plurality Schaufelhaltenuten. Adjacent to the first rotor disk is a peripheral annular cavity, which is formed at least in sections on the radially outwardly facing side by a circumferential annular cover.
  • a first edge portion is arranged on the first rotor disc facing axial end of the ring cover on the first rotor disc such that it is mounted at least axially and radially on the first edge portion.
  • the fixing in the axial direction can be provided pointing in a direction pointing towards the first rotor disk as well as in a direction pointing away from the first rotor disk.
  • Analog can be provided for storage in the radial direction that the first rotor disk sections on the radially outer side of the first edge portion engages over and / or partially engages under the first edge portion on the side facing the rotor axis.
  • it can be provided both that a direct contact of the first edge portion of the first rotor disk in the axial and / or radial direction takes place as well as an indirect system for axial and / or radial fixation can be provided.
  • a second edge portion which is mounted at least in the radial direction on the rotor.
  • the genus according to the rotor has a plurality of circumferentially distributed sealing plates.
  • the sealing plates at least partially cover the blade retaining grooves in the first rotor disk on an end face.
  • these are each mounted with an inner, pointing to the rotor axis, side edge at least in the axial direction with a bearing on the first rotor disk.
  • the first edge portion of the ring cover has a radially outwardly facing annular collar. This serves to receive the sealing plates, in which they are axially fixed with the inner side edge between the first rotor disk and the annular collar.
  • the continuation of the manner on the first rotor disk axially extending fastening projections are arranged. These are each located in the circumferential direction between the blade retaining grooves.
  • the fastening projections overlap sections of the edge portion on the radially outer side, so that a bearing and support of the ring cover in the radial direction of the first rotor disc via an abutment of the first edge portion of the mounting projections is possible.
  • an axial fixing of the ring cover with the first edge portion is automatically connected in a direction pointing to the first rotor disk. It can be provided in a first variant, that an indirect fixing of the first edge portion is effected by the system of the annular collar on the inner side edge and the system of the inner sideband on the first rotor disk. This embodiment is particularly useful when initially the arrangement of the sealing plates in the desired position and only subsequently the axial fixation of the ring cover takes place.
  • first edge portion takes place in the first rotor disk, which acts in both directions.
  • first edge portion can not move in the axial direction regardless of the execution of the second edge portion.
  • first edge portion is attached to the first rotor disk by means of screws.
  • a bayonet connection is used.
  • the assembly of the ring cover on the first rotor disk is effected by an initially axial movement and subsequently a rotary movement about the rotor axis. In this case, mutually engage sections on the first edge section on the first rotor disk.
  • the fastening projections are executed in such a way, so that with the aid of the bayonet connection is realized.
  • the fastening projections have a hook-shaped configuration, so that the fastening projections can each be grasped by a section on the first edge section.
  • the storage of the ring cover on the second edge portion can be designed differently, in particular taking into account thermal expansions and the shape of the ring cover as such. It is provided in a first particularly advantageous embodiment that the ring cover can slide axially relative to the rotor at the second edge portion. By omitting an axial fixation on the second edge portion, an elongation of the ring cover is made possible relative to the rotor by an axial sliding, so that stresses due to thermal stress in the ring cover are largely avoided. It is sufficient if a slight axial play on the second edge section enables thermal compensation. It is irrelevant whether briefly an axial system on the second Edge section takes place, which can be done for example due to high temperature differences, for example during startup and / or shutdown of the rotor or the gas turbine.
  • the second edge portion is fixed in the axial direction on the rotor.
  • This can be realized in a first variant by the second edge portion is attached to the rotor.
  • the fastening of the second edge section to the rotor can be effected, for example, by screws or by a bayonet connection.
  • a second variant for fixing the second edge portion on the rotor can be provided that both at the first edge portion and at the second edge portion an opposite system is present.
  • the ring cover is clamped between the two edge portions in the axial direction.
  • cooling air guide by utilizing the annular cavity, it is advantageous if a plurality of cooling air holes is present in the first rotor disk. It is provided that a supply of cooling air through the cooling air holes is possible. Accordingly, the cooling air bores are guided from an inner region of the rotor through a section on the first rotor disk from the inside into the annular cavity.
  • annular cavity is connected in sections with the respective blade retaining grooves, so that cooling air can flow directly from the annular cavity into the blade retaining grooves and can be guided from there into the rotor blades.
  • the use of the ring cover for forming the annular cavity is particularly advantageous if it is arranged at the end of the turbine section on the rotor. Consequently, the sealing plates for covering the blade retaining grooves are located downstream of the last blade row of the turbine section.
  • a second rotor disk is arranged adjacent to the first rotor disk. It is provided that the second edge portion of the ring cover is mounted on the second rotor disc at least radially. It can also be provided that an axial contact and / or fixation of the second edge portion takes place on the second rotor disk. It can be provided in an advantageous embodiment that for the axial fixation of the ring cover this is fixed axially on both sides between the first rotor disk and the second rotor disk - with or without an axial clearance.
  • the arrangement of the ring cover on the first rotor disk with an adjacent second rotor disk leads to the advantageous possibility of covering with the ring cover a joint between the first rotor disk and the second rotor disk. It can be provided both that the annular cavity extends over the connection point, as can also be provided that the ring cover at the second edge portion radially on the first rotor disk and the junction overlap the second rotor disk.
  • the connection point can be both a flange screw connection and a spur toothing.
  • other embodiments of the joint for transmitting torque can be used.
  • At least one axially opening receiving groove is present on the first rotor disk or the second rotor disk.
  • the receiving groove engages the second edge portion, wherein a radial Plant of the second edge portion at a radially outwardly disposed edge of the receiving groove is possible or given.
  • this opens obvious from the first rotor disk pioneering, so that an assembly of the ring cover with axial movement to the first rotor disc pointing to engagement of the second ring portion is possible in the receiving groove.
  • the ring cover is arranged a securing survey.
  • an axially-radially extending stop is arranged on the first rotor disk or the second rotor disk.
  • a system of securing survey on the stop is possible, so that a rotational movement in the circumferential direction of the ring cover is prevented relative to the first rotor disk in at least one direction.
  • securing elevation is arranged on the second edge portion in a particularly advantageous manner and extends radially outward.
  • the stop is formed in a particularly advantageous manner by an edge of a securing recess in the second rotor disk.
  • This embodiment is particularly advantageous when using a bayonet connection for attachment of the first edge portion of the first rotor disk, which is prevented by the system of the securing survey on the stop release on the bayonet connection.
  • the sealing plates have an axially extending to the rotor disk mounting shoulder. This can be provided for attachment to the fastening projections of the first rotor disk.
  • offset to the mounting projections are provided on the first rotor disk axially extending from the rotor disk holding projections, wherein the respective attachment paragraph of the sealing plate on the holding projection radial direction and / or in the circumferential direction and / or comes into abutment in the axial direction.
  • FIG. 1 and 2 an embodiment of a rotor according to the invention is sketched in a half section in perspective views.
  • the first rotor disk 01 shown on the left side and the second rotor disk 11 connected via the connection point 08 can be seen.
  • the first rotor disk 01 has a plurality of blade retaining grooves 03 distributed around the circumference. These 03 are intended for receiving blades (not shown).
  • Adjacent to the first rotor disk 01 is a circumferential annular cavity 09. This is further formed in sections by a flange 13 of the second rotor disk 11. Radial outer side, the annular cavity 09 is closed by the ring cover 21, which 21 between the first rotor disk 01 and the second rotor disk 11 extends.
  • the blade retaining grooves 03 are partially covered by sealing plates 31 on the front side, wherein these 31 are mounted on the radially inner side between the ring cover 21 and the first rotor disk 01.
  • cooling air duct with cooling air holes 06 in the first rotor disk 01 which 06 lead from a radially into that area in the annular cavity 09. From the annular cavity 09, the cooling air can flow into the blade retaining grooves 03.
  • the rotor disk 01 can be recognized as having axially extending fastening projections 04, which each have a hook-shaped configuration pointing radially to the rotor axis adjacent to the first rotor disk 01 Ring cover 21, which 21 with a first edge portion 22 on the first rotor disk 01, that is attached to the mounting projections 04. Furthermore, the arrangement of a circumferential annular collar 24 on the first edge portion 22, wherein the sealing plates 31 are axially fixed with an inner side edge 32 between the fastening projections 04 and the annular collar 24. Furthermore, the inner side edge 22 limits the movement of the sealing plates 31 radially toward the rotor axis.
  • the first edge portion 22 has the circumferential annular collar 24 and a plurality of circumferentially distributed at the end of the first edge portion 22 arranged in each case radially outwardly extending bayonet paragraphs 23. These 23 distributed in multiple numbers in the circumference form the bayonet connection in cooperation with the fastening projections 04.
  • the first edge portion two 20 opposite to the ring cover 21 is the second edge portion 26, on which a radially outwardly extending securing survey 27 is arranged.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer Gasturbine, mit einer ersten Rotorscheibe (01) und mit einer Ringabdeckung (21), welche eine umlaufende an die erste Rotorscheibe (01) angrenzende Ringkavität (09) überdeckt. Weiterhin befinden sich an der ersten Rotorscheibe (01) einer Mehrzahl im Umfang verteilt angeordneter Dichtbleche (31), welche Schaufelhaltenuten (03) in der ersten Rotorscheibe (01) zumindest abschnittsweise abdecken. Zur Vereinfachung der Montage ist vorgesehen, dass die Dichtbleche (31) an einem radial inneren Seitenrand (32) axial zwischen der ersten Rotorscheibe (01) und einem Ringbund (24) der Ringabdeckung (21) fixiert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Kühlluftführung im Rotor insbesondere einer Gasturbine, wobei eine Ringkavität am Rotor unter Zuhilfenahme einer Ringabdeckung gebildet wird. Die Schaufelhaltenuten an der Rotorscheibe sind hierbei mittels Dichtblechen stirnseitig abgedeckt.
  • Bei einem Rotor einer Gasturbine ist in aller Regel eine Kühlung der am Rotor befestigten Laufschaufeln erforderlich. Hierzu wird die Kühlluft von innen durch die Rotorscheiben zu den Laufschaufeln geführt. Zur vorteilhaften Verteilung der Kühlluft aus einem inneren Bereich zu der Mehrzahl am Umfang verteilter Laufschaufeln ist es bekannt, angrenzend an die mit Laufschaufeln besetzte Rotorscheibe eine umlaufende Ringkavität vorzusehen. Von dieser aus kann in einfacher Art und Weise eine Zuführung der Kühlluft den einzelnen Laufschaufeln erfolgen.
  • Die Ringkavität kann in einfacher Weise realisiert werden, wenn eine umlaufende Abdeckung angrenzend an die Rotorscheibe eingesetzt wird. Hierzu ist eine Ausführung bekannt, bei der die beiden, sich an den gegenüberliegenden axialen Enden, befindlichen Seitenrändern an der Rotorscheibe befestigt werden. Somit erfolgt eine Festlegung beider Seitenränder in alle Richtungen.
  • Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die in der Rotorscheibe vorhandenen Schaufelhaltenuten zur Aufnahme der Laufschaufeln stirnseitig abzudecken sind, um eine Trennung der in den Schaufelhaltenuten strömenden Kühlluft zum umgebenden Heißgas zu ermöglichen. Hierzu weist in üblicher Ausführungsform die Rotorscheibe eine umlaufende sich auswärts öffnende Nut auf, in die stirnseitig Umfang verteilt angeordnete Dichtbleche eingesetzt sind.
  • Wenngleich mit bekannter Ringkavität unter Verwendung einer umlaufenden Abdeckung eine vorteilhafte Verteilung der Kühlluft ermöglicht werden kann und sich die bekannten Dichtbleche zur Abdeckung der Schaufelhaltenuten bewährt haben, so benötigt der Zusammenbau des Rotors einen größeren Aufwand sowie die Rotorscheibe entsprechend zur Aufnahme der Dichtfläche und zur Befestigung der Abdeckung ausgeführt werden muss.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Montage zu vereinfachen und die Rotorscheibe nach Möglichkeit einfacher zu gestalten.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch eine Ausführungsform eines Rotors nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein gattungsgemäßer Rotor eignet sich insbesondere zur Verwendung bei einer Gasturbine. Unabhängig hiervon ist die erfindungsgemäße Ausführungsform ebenso zur Verwendung bei anderen Rotoren, beispielsweise bei einer Dampfturbine, geeignet. Hierbei weist der Rotor zumindest eine erste Rotorscheibe auf. An dieser befinden sich im Umfang verteilt eine Mehrzahl Schaufelhaltenuten. An die erste Rotorscheibe grenzt eine umlaufende Ringkavität an, welche zumindest abschnittsweise auf der radial nach außen weisenden Seite von einer umlaufenden Ringabdeckung gebildet wird.
  • Dabei ist vorgesehen, dass ein erster Randabschnitt an dem zur ersten Rotorscheibe weisenden axialen Ende der Ringabdeckung an der ersten Rotorscheibe derartig angeordnet ist, dass diese am ersten Randabschnitt zumindest axial und radial gelagert ist. Die Festlegung in axialer Richtung kann sowohl in einer Richtung auf die erste Rotorscheibe weisend, als auch in einer Richtung von der ersten Rotorscheibe wegweisend vorgesehen sein. Analog kann zur Lagerung in radialer Richtung vorgesehen sein, dass die erste Rotorscheibe abschnittsweise auf der radial außenliegenden Seite den ersten Randabschnitt übergreift und/oder abschnittsweise auf der zur Rotorachse weisenden Seite den ersten Randabschnitt untergreift. Weiterhin kann sowohl vorgesehen sein, dass eine unmittelbare Anlage des ersten Randabschnitts an der ersten Rotorscheibe in axialer und/oder radialer Richtung erfolgt als auch eine mittelbare Anlage zur axialen und/oder radialen Fixierung vorgesehen sein kann.
  • Am axial gegenüberliegenden Ende der Ringabdeckung befindet sich ein zweiter Randabschnitt, der zumindest in radialer Richtung am Rotor gelagert ist.
  • Weiterhin weist der Gattung gemäße Rotor eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordneter Dichtbleche auf. Hierbei ist vorgesehen, dass die Dichtbleche zumindest abschnittsweise die Schaufelhaltenuten in der ersten Rotorscheibe auf einer Stirnseite abdecken. Zur Aufnahme der Dichtbleche sind diese jeweils mit einem inneren, zur Rotorachse weisenden, Seitenrand zumindest in axialer Richtung mit einer Anlage an der ersten Rotorscheibe gelagert.
  • Zur Vereinfachung der Montage und der Ausführung der ersten Rotorscheibe ist nunmehr vorgesehen, dass der erste Randabschnitt der Ringabdeckung einen radial nach außen weisenden Ringbund aufweist. Dieser dient zur Aufnahme der Dichtbleche, in dem diese mit dem inneren Seitenrand zwischen der ersten Rotorscheibe und dem Ringbund axial fixiert sind.
  • Durch die Fixierung der Dichtbleche unter Zuhilfenahme der Ringabdeckung wird eine besonders vorteilhafte Montage besondere der Dichtbleche ermöglicht. Weiterhin vereinfacht sich die Gestaltung der ersten Rotorscheibe, da nunmehr keine separate Aufnahmenut zur axialen Fixierung der Dichtbleche nötig ist.
  • Zur Befestigung des ersten Randabschnitt an der ersten Rotorscheibe werden den Fortlauf der Weise an der ersten Rotorscheibe sich axial erstreckende Befestigungsvorsprünge angeordnet. Diese befinden sich hierbei jeweils in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Schaufelhaltenuten. Dabei überdecken die Befestigungsvorsprünge abschnittsweise den Randabschnitt auf der radial außen liegenden Seite, sodass eine Lagerung und Abstützung der Ringabdeckung in radialer Richtung an der ersten Rotorscheibe über eine Anlage des ersten Randabschnitts an den Befestigungsvorsprüngen möglich wird.
  • Die axiale Fixierung der Dichtbleche am inneren Seitenrand zwischen der ersten Rotorscheibe und dem Ringbund erfolgt in besonders vorteilhafter und einfacher Weise, indem der innere Seitenrand zwischen den Befestigungsvorsprüngen und dem Ringbund angeordnet wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen axialen Fixierung der Dichtbleche am inneren Seitenrand ist automatisch eine axiale Festlegung der Ringabdeckung mit dem ersten Randabschnitt in einer Richtung auf die erste Rotorscheibe zu weisend verbunden. Dabei kann in einer ersten Variante vorgesehen sein, dass eine mittelbare Festlegung des ersten Randabschnitts durch die Anlage des Ringbundes am inneren Seitenrand und die Anlage des inneren Seitenbandes an der ersten Rotorscheibe erfolgt. Dieser Ausführung bietet sich insbesondere an, wenn zunächst die Anordnung der Dichtbleche in gewünschter Position und erst nachfolgend die axiale Fixierung der Ringabdeckung erfolgt.
  • Demgegenüber ist es in einer zweiten Variante möglich, eine axiale Fixierung der Dichtbleche am inneren Seitenrand zu bewirken, wenn diese in einer umlaufenden Ringnut zwischen der ersten Rotorscheibe dem Ringbund weitgehend spielfrei aufgenommen sind. Dabei ist eine axiale Anlage des ersten Randabschnitts unmittelbar an der ersten Rotorscheibe auf diese zuweisend erforderlich. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere an, wenn zunächst die Ringabdeckung am Rotor befestigt wird und erst nachfolgend die Anbringung der Dichtbleche erfolgt.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine axiale Fixierung des ersten Randabschnitts bei der ersten Rotorscheibe erfolgt, wobei diese in beide Richtungen wirkt. Somit kann sich der erste Randabschnitt unabhängig von der Ausführung des zweiten Randabschnitts nicht in axialer Richtung bewegen.
  • Zur Befestigung stehen verschiedene Ausführungsformen zur Verfügung. So kann im einfachen Fall vorgesehen sein, dass der erste Randabschnitt an der ersten Rotorscheibe mittels Schrauben befestigt wird. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn eine Bajonettverbindung eingesetzt wird. Hierbei erfolgt die Montage der Ringabdeckung an der ersten Rotorscheibe durch eine zunächst axiale Bewegung und nachfolgend eine Drehbewegung um die Rotorachse. Hierbei Hintergreifen sich wechselseitig Abschnitte am ersten Randabschnitt an der ersten Rotorscheibe.
  • In besonders vorteilhaft Weise werden die Befestigungsvorsprünge derartig ausgeführt, so dass mit dessen Hilfe die Bajonettverbindung realisiert wird. Insofern weisen die Befestigungsvorsprünge eine Haken-förmige Gestalt auf, so dass die Befestigungsvorsprünge jeweils von einem Abschnitt am ersten Randabschnitt ergriffen werden können.
  • Die Lagerung der Ringabdeckung am zweiten Randabschnitt kann unterschiedlich ausgeführt sein, insbesondere unter Berücksichtigung von thermischen Dehnungen und der Gestalt der Ringabdeckung als solches. Hierbei ist in einer ersten besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Ringabdeckung am zweiten Randabschnitt relativ zum Rotor axial gleiten kann. Durch das Weglassen einer axialen Fixierung am zweiten Randabschnitt wird eine Dehnung der Ringabdeckung relativ zum Rotor durch ein axiales Gleiten ermöglicht, so dass Spannungen aufgrund einer thermischen Belastung in der Ringabdeckung weitestgehend vermieden werden. Hierbei ist es hinreichend, wenn ein geringes axiales Spiel am zweiten Randabschnitt einen thermischen Ausgleich ermöglicht. Unerheblich ist es auch, ob kurzzeitig eine axiale Anlage am zweiten Randabschnitt erfolgt, welche beispielsweise aufgrund hoher Temperaturunterschiede beispielsweise beim Hochfahren und/unter Herunterfahren des Rotors bzw. der Gasturbine erfolgen kann.
  • Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der zweite Randabschnitt in axialer Richtung am Rotor fixiert wird. Dies kann in einer ersten Variante realisiert werden, indem der zweite Randabschnitt am Rotor befestigt wird. Analog der Befestigung des ersten Randabschnitts an der ersten Rotorscheibe kann die Befestigung des zweiten Randabschnitts am Rotor beispielsweise durch Schrauben oder durch eine Bajonettverbindung erfolgen.
  • In einer zweiten Variante zur Fixierung des zweiten Randabschnitts am Rotor kann vorgesehen sein, dass sowohl am ersten Randabschnitt als auch am zweiten Randabschnitt eine entgegengesetzte Anlage vorhanden ist. Insofern wird die Ringabdeckung zwischen den beiden Randabschnitten in axialer Richtung eingespannt.
  • Hinsichtlich einer vorteilhaften Kühlluftführung unter Ausnutzung der Ringkavität ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl an Kühlluftbohrungen in der ersten Rotorscheibe vorhanden ist. Hierbei ist vorgesehen, dass eine Zufuhr von Kühlluft durch die Kühlluftbohrungen möglich ist. Entsprechend werden die Kühlluftbohrungen aus einem inneren Bereich des Rotors durch einen Abschnitt an der ersten Rotorscheibe von innen in die Ringkavität geführt.
  • Weiterhin ist es zur vorteilhaften Kühlluftführung zu den Laufschaufeln unter Verwendung der Ringkavität besonders vorteilhaft, wenn die Ringkavität abschnittsweise die Schaufelhaltenuten überdeckt. Insofern ist die Ringkavität abschnittsweise mit den jeweiligen Schaufelhaltenuten verbunden, so dass Kühlluft unmittelbar von der Ringkavität in die Schaufelhaltenuten strömen und von dort in die Laufschaufeln geführt werden kann.
  • Weiterhin ist die Verwendung der Ringabdeckung zur Bildung der Ringkavität besonders vorteilhaft, wenn diese am Ende des Turbinenabschnitts am Rotor angeordnet ist. Folglich befinden sich die Dichtbleche zur Abdeckung der Schaufelhaltenuten stromab der letzten Laufschaufelreihe des Turbinenabschnitts.
  • Zur Bildung des Rotors ist es vorteilhaft, wenn angrenzend an der ersten Rotorscheibe eine zweite Rotorscheibe angeordnet ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der zweite Randabschnitt der Ringabdeckung an der zweiten Rotorscheibe zumindest radial gelagert ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass eine axiale Anlage und/oder Fixierung des zweiten Randabschnitts an der zweiten Rotorscheibe erfolgt. Hierbei kann in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass zur axialen Fixierung der Ringabdeckung diese beidseitig zwischen der ersten Rotorscheibe und der zweiten Rotorscheibe - mit oder ohne einem axialen Spiel - axial festgelegt wird.
  • Die Anordnung der Ringabdeckung an der ersten Rotorscheibe mit einer angrenzenden zweiten Rotorscheibe führt zur vorteilhaften Möglichkeit, mit der Ringabdeckung eine Verbindungsstelle zwischen der ersten Rotorscheibe und der zweiten Rotorscheibe zu überdecken. Dabei kann sowohl vorgesehen sein, dass die Ringkavität bis über die Verbindungsstelle reicht, als auch vorgesehen sein kann, dass die Ringabdeckung beim zweiten Randabschnitt radial an der ersten Rotorscheibe und die Verbindungsstelle überdecken der zweiten Rotorscheibe anliegt. Bei der Verbindungsstelle kann es sich sowohl um eine Flansch-Schraubverbindung als auch um eine Stirnverzahnung handeln. Ebenso sind andere Ausführungsformen der Verbindungsstelle zur Übertragung eines Drehmomentes einsetzbar.
  • Zur Abstützung des zweiten Randabschnitts der Ringabdeckung in radialer Richtung ist es vorteilhaft, wenn an der ersten Rotorscheibe oder der zweiten Rotorscheibe zumindest eine sich axial öffnende Aufnahmenut vorhanden ist. In die Aufnahmenut greift der zweite Randabschnitt ein, wobei eine radiale Anlage des zweiten Randabschnitts an einer radial auswärts angeordneten Flanke der Aufnahmenut möglich bzw. gegeben ist. Bei der Aufnahmenut in der ersten Rotorscheibe öffnet sich diese naheliegend von der ersten Rotorscheibe wegweisend, sodass eine Montage der Ringabdeckung mit axialer Bewegung auf die erste Rotorscheibe zu weisend mit Eingriff des zweiten Ringabschnitts in die Aufnahmenut möglich ist. Bei Anordnung der Aufnahmenut in der zweiten Rotorscheibe ist es hingegen möglich, diese sowohl von der ersten Rotorscheibe wegweisend als auch von zur ersten Rotorscheibe weisend öffnend auszuführen. Im zweiten Fall erfolgt die Montage der Ringabdeckung zwischen der ersten Rotorscheibe und der zweiten Rotorscheibe.
  • Zur Verhinderung einer Drehbewegung der Ringabdeckung relativ zur ersten Rotorscheibe ist es vorteilhaft, wenn der Ringabdeckung eine Sicherungserhebung angeordnet wird. Hierzu wird an der ersten Rotorscheibe oder der zweiten Rotorscheibe einen sich axial-radial erstreckender Anschlag angeordnet. Somit ist eine Anlage der Sicherungserhebung am Anschlag möglich, so dass eine Drehbewegung in Umfangsrichtung der Ringabdeckung relativ zur ersten Rotorscheibe zumindest in einer Richtung unterbunden ist. Hierzu wird in besonders vorteilhafter Weise Sicherungserhebung am zweiten Randabschnitt angeordnet und erstreckt sich radial auswärts. Entsprechend wird der Anschlag in besonders vorteilhafter Weise von einer Flanke einer Sicherungsausnehmung in der zweiten Rotorscheibe gebildet. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft bei Verwendung einer Bajonettverbindung zu Befestigung des ersten Randabschnitts an der ersten Rotorscheibe, wobei durch die Anlage der Sicherungserhebung am Anschlag ein Lösen auf der Bajonettverbindung verhindert wird.
  • Weiterhin ist es zur Bildung des Rotors vorteilhaft, wenn in den Schaufelhaltenuten der ersten Rotorscheibe jeweils Laufschaufeln mit Schaufelfüßen befestigt sind. Hierbei ist vorgesehen, dass die Laufschaufeln sich an den Schaufelfüßen anschließende Schaufelplattform aufweisen, welche sich axial bis über die erste Rotorscheibe hinaus erstreckt.
  • Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Lagerung der Dichtbleche diese mit einem radial äußeren Seitenrand an der Schaufelplattform in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung gelagert sind.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Dichtbleche einen sich axial zur Rotorscheibe erstreckenden Befestigungsabsatz aufweisen. Dieser kann vorgesehen sein, zur Befestigung an den Befestigungsvorsprüngen der ersten Rotorscheibe. Ebenso kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass an der ersten Rotorscheibe sich axial von der Rotorscheibe erstreckenden Haltevorsprüngen versetzt zu den Befestigungsvorsprüngen vorhanden sind, wobei der jeweilige Befestigungsabsatz des Dichtblechs am Haltevorsprung radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung zur Anlage kommt.
  • In den nachfolgenden Figuren wird eine beispielhafte Ausführungsformen für einen Rotor mit der Anordnung einer Ringabdeckung und Dichtblechen an einer ersten Rotorscheibe skizziert. Es zeigen:
    • Fign. 1
    und 2 perspektivische Ansichten im Halbschnitt auf den Rotor im Bereich der Ringabdeckung und Dichtbleche;
    Fign. 3
    und 4 die Verbindungsstelle von ersten Randabschnitt, inneren Seitenrand und Befestigungsvorsprung im Detail;
    Fig. 5
    die Ringabdeckung des Ausführungsbeispiel;
    Fig. 6
    der erste Randabschnitt der Ringabdeckung;
    Fig. 7
    die Befestigungsvorsprünge im Detail;
    Fig. 8
    die Aufnahmenut und Sicherungsausnehmung im Detail.
  • In den Figuren 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Rotor in einem Halbschnitt in perspektivischen Ansichten skizziert. Zu erkennen ist zunächst einmal die auf linker Seite dargestellte erste Rotorscheibe 01 sowie die über die Verbindungstelle 08 verbundene zweite Rotorscheibe 11. die erste Rotorscheibe 01 weist hierbei am Umfang verteilt eine Mehrzahl Schaufelhaltenuten 03 auf. Diese 03 sind bestimmt zur Aufnahme von Laufschaufeln (nicht dargestellt).
  • Angrenzend an die erste Rotorscheibe 01 befindet sich eine umlaufende Ringkavität 09. Diese wird weiterhin gebildet abschnittsweise von einem Flansch 13 der zweiten Rotorscheibe 11. Radial außen liegenden Seite wird die Ringkavität 09 abgeschlossen von der Ringabdeckung 21, welches 21 sich zwischen der ersten Rotorscheibe 01 und der zweiten Rotorscheibe 11 erstreckt.
  • Weiterhin zu erkennen ist, dass die Schaufelhaltenuten 03 abschnittsweise von Dichtbleche 31 stirnseitig abgedeckt werden, wobei diese 31 auf der radial innen liegenden Seite zwischen der Ringabdeckung 21 und der ersten Rotorscheibe 01 gelagert sind.
  • Weiterhin zu erkennen ist die vorgesehene Kühlluftführung mit Kühlluftbohrungen 06 in der ersten Rotorscheibe 01, welche 06 von einem radial in denjenigen Bereich in die Ringkavität 09 führen. Von der Ringkavität 09 kann die Kühlluft in den Schaufelhaltenuten 03 einströmen.
  • In den Figuren 3 und 4 wird die Anordnung der Dichtbleche 31 zwischen der ersten Rotorscheibe 01 der Ringabdeckung 21 im Detail skizziert. Zu erkennen ist die Rotorscheibe 01 sich axial erstreckenden Befestigungsvorsprüngen 04, welche 04 jeweils eine hakenförmige Gestalt radial zur Rotorachse weisend angrenzend an die erste Rotorscheibe 01 befindet sich die Ringabdeckung 21, welche 21 mit einem ersten Randabschnitt 22 an der ersten Rotorscheibe 01, das heißt an den Befestigungsvorsprüngen 04 befestigt ist. Weiterhin zu erkennen ist die Anordnung eines umlaufenden Ringbundes 24 am ersten Randabschnitt 22, wobei zwischen den Befestigungsvorsprüngen 04 und dem Ringbund 24 die Dichtbleche 31 mit einem inneren Seitenrand 32 axial fixiert sind. Weiterhin begrenzt der innere Seitenrand 22 die Bewegung der Dichtbleche 31 radial auf die Rotorachse zu weisend.
  • In der Fig. 5 wird nunmehr die Ringabdeckung 21 dargestellt. Zu erkennen ist der erste Randabschnitt 22, welcher 22 nochmals in der folgenden Fig. 6 dargestellt wird. Der erste Randabschnitt 22 weist den umlaufenden Ringbund 24 sowie eine Mehrzahl im Umfang verteilt am Ende des ersten Randabschnitts 22 angeordneter sich jeweils radial auswärts erstreckender Bajonettabsätze 23 auf. Diese 23 in mehrfacher Anzahl im Umfang verteilt bilden die Bajonettverbindung in Zusammenwirken mit den Befestigungsvorsprüngen 04.
  • Hierzu skizziert die Fig. 7 die erste Rotorscheibe 01 im Detail mit den hakenförmige Befestigungsvorsprüngen 04. Zu erkennen ist deren 04 Anordnung jeweils zwischen den Schaufelhaltenuten 03 somit können jeweils die Bajonettabsatz 23 an den Befestigungsvorsprüngen 04 eingehakt werden.
  • Dem ersten Randabschnitt zwei 20 gegenüberliegend an der Ringabdeckung 21 befindet sich der zweite Randabschnitt 26, an dem eine sich radial auswärts erstreckende Sicherungserhebung 27 angeordnet ist.
  • Hierzu skizziert die Fig. 8 den Flansch 13 der zweiten Rotorscheibe 11 im Detail. Zu erkennen ist die sich axial zur ersten Rotorscheibe 01 in öffnende Aufnahmenut 14. In dieser 14 greift der zweite Randabschnitt 26 der Ringabdeckung 21 ein. Weiterhin zu erkennen ist eine Sicherungsausnehmung 15 von der Aufnahmenut 14 radial auswärts erstreckend, in die 15 die Sicherungserhebung 27 eingreifen kann, so das eine Anlage der Sicherungserhebung 27 an einer Flanke der Sicherungsausnehmung 15 zu Sicherung in Umfangsrichtung möglich ist.

Claims (15)

  1. Rotor, insbesondere einer Gasturbine, mit einer ersten Rotorscheibe (01), welche (01) eine Mehrzahl im Umfang verteilt angeordnete Schaufelhaltenuten (03) aufweist, und mit einer Ringabdeckung (21), welche (21) eine umlaufende an die erste Rotorscheibe (01) angrenzende Ringkavität (09) überdeckt und mit einem ersten Randabschnitt (22) axial und radial bei der ersten Rotorscheibe (01) und an einem gegenüberliegenden zweiten Randabschnitt (26) zumindest radial gelagert ist, und mit einer Mehrzahl im Umfang verteilt angeordneter Dichtbleche (31), welche (31) die Schaufelhaltenuten (03) zumindest abschnittsweise abdecken und mit einen radial inneren Seitenrand (32) an der ersten Rotorscheibe (01) anliegen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Randabschnitt (22) einen Ringbund (24) aufweist, wobei der innere Seitenrand (32) zwischen der ersten Rotorscheibe (01) und dem Ringbund (24) axial fixiert ist.
  2. Rotor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Rotorscheibe (01) den ersten Randabschnitt (22) abschnittsweise überdeckende zwischen den Schaufelhaltenuten (03) angeordnete Befestigungsvorsprünge (04) aufweist, wobei insbesondere der innere Seitenrand (32) zwischen den Befestigungsvorsprüngen (04) und dem Ringbund (24) axial fixiert ist.
  3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Randabschnitt (22) axial in beide Richtungen fixiert ist.
  4. Rotor nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Randabschnitt (22) mittels einer Bajonettverbindung befestigt ist,
    wobei insbesondere die Befestigungsvorsprünge (04) die Bajonettverbindung bilden.
  5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Randabschnitt (26) axial gleiten kann.
  6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Randabschnitt axial fixiert ist.
  7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der ersten Rotorscheibe (01) eine Mehrzahl sich in die Ringkavität (09) erstreckende Kühlluftbohrungen (06) angeordnet ist.
  8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schaufelhaltenuten (03) abschnittsweise mit der Ringkavität (09) verbunden sind.
  9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dichtbleche (31) stromab der letzten Laufschaufelreihe angeordnet sind.
  10. Rotor nach einer der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rotor angrenzend an die erste Rotorscheibe (01) eine zweite Rotorscheibe (02) aufweist, an der (02) der zweite Randabschnitt (26) radial und/oder axial gelagert ist.
  11. Rotor nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Ringkavität (09) über eine Verbindungsstelle (08) der beiden Rotorscheiben (01,02) erstreckt.
  12. Rotor nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Rotorscheibe oder die zweite Rotorscheibe (02) zumindest eine sich axial öffnende Aufnahmenut (14) aufweist, in die (14) der zweite Randabschnitt (26) eingreift.
  13. Rotor nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Rotorscheibe oder die zweite Rotorscheibe (02) einen sich axial-radial erstreckenden Anschlag aufweist, an dem eine Sicherungserhebung (27) des ersten Randabschnitts oder des zweiten Randabschnitts (26) anliegt.
  14. Rotor nach einer der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in den Schaufelhaltenuten (03) jeweils Laufschaufeln mit Schaufelfüßen befestigt sind, wobei die Dichtbleche (31) mit einem radial äußeren Seitenrand an einer die Rotorscheibe überragenden Schaufelplattform radial und/oder axial gelagert sind.
  15. Rotor nach einer der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dichtbleche (31) einen sich axial zur Rotorscheibe (01) erstreckenden Befestigungsabsatz aufweisen, welcher an den Befestigungsvorsprüngen (04) und/oder an weiteren sich axial von der Rotorscheibe erstreckenden Haltevorsprüngen radial und/oder in Umfangsrichtung zur Anlage kommt.
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