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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Der
hierin offengelegte Erfindungsgegenstand betrifft allgemein Gasturbinen
und insbesondere bei Gasturbinen verwendete Strömungshülsen.
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Wenigstens
einige bekannte Gasturbinen enthalten ein Übergangsstück, das sich zwischen einer
Brennkammerbaugruppe und einer Turbinenleiteinrichtungsbaugruppe
erstreckt. Derartige Übergangsstücke führen die
Verbrennungsgase aus der Brennkammerbaugruppe zu der Turbinenleiteinrichtungsbaugruppe.
Zum Steuern einer Betriebstemperatur des Übergangsstücks führen wenigstens einige bekannte
Turbinen dem Übergangsstück Kühlluft aus einem
Verdichter zu. Insbesondere wird in wenigstens einigen bekannten
Gasturbinen die Kühlluft
aus dem Verdichter in einen Sammelraum geleitet, der wenigstens
einen Teil des Übergangsstücks umschreibt.
Sobald die Kühlluft
durch den Sammelraum strömt,
wird das Übergangsstück gekühlt. Ein
Teil der verbrauchten Kühlluft
wird dann aus dem Sammelraum in einen Kühlkanal geleitet, der zwischen
einem stromaufwärts
von dem Übergangsstück angekoppelten
Brennkammereinsatz und einer sich um den Brennkammereinsatz herum
erstreckenden Strömungshülse definiert
ist. Die in den Kühlkanal
eintretende Kühlluft
wird der Brennkammerbaugruppe zugeführt.
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Um
die Kühlung
des Übergangsstücks zu verbessern,
enthalten wenigstens einige bekannte Übergangsstücke Turbulenzfördernde
Rippen oder Verwirbler, die sich von einer Außenoberfläche des Übergangsstücks nach außen erstrecken. Weitere bekannte Übergangsstücke enthalten
eine Prallhülse,
die mehre re sich um das Übergangsstück herum erstreckenden
Prallkanäle
enthält.
Einige bekannte Prallhülsen
enthalten eine hutzenförmige
Vorrichtung, die einen Eintritt der Luft in die Prallkanäle ermöglicht.
Obwohl derartige Kühleinrichtungen
die Kühlung
eines Teils des Übergangsstücks verbessern,
können
Betriebstemperaturprofile des Übergangsstücks für alle Betriebsbedingungen
nicht vollständig
vorhersagbar sein und einige Abschnitte des Übergangsstücks können eine zusätzliche
Kühlung erfordern.
Eine Nachrüstung
bestehender Gasturbinen mit Ersatzübergangsstücken, die derartige Kühlreinrichtungen
enthalten, kann teuer und zeitaufwendig sein und kann eine Abschaltung
der Gasturbine für
eine längere
Zeit erfordern. Ferner können
derartige Kühleinrichtungen
thermische Spannungen in dem Übergangsstück mit der
Zeit verstärken
und können
eine Nutzlebensdauer des Übergangsstücks verkürzen. Daher
sind Verfahren und/oder Vorrichtungen erwünscht, die eine gleichmäßige Kühlung eines Übergangsstücks ermöglichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt wird ein Verfahren zum Zusammenbau einer Gasturbine
bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Koppeln eines Übergangsstücks zwischen
einem Brennkammereinsatz und einer Leiteinrichtungsbaugruppe. Das
Verfahren beinhaltet auch die Verlängerung eines ersten Abschnittes
einer Strömungshülse von
dem Übergangsstück aus über wenigstens
einen Abschnitt des Brennkammereinsatzes. Das Verfahren beinhaltet
ferner das Koppeln eines zweiten Abschnittes der Strömungshülse mit
dem ersten Abschnitt der Strömungshülse so,
dass sich der zweite Abschnitt der Strömungshülse von dem ersten Abschnitt
der Strömungshülse aus und
wenigstens teilweise um wenigstens einen Abschnitt des Übergangsstücks erstreckt.
Der zweite Abschnitt der Strömungshülse enthält eine
Hutze, die mit dem Übergangsstück zusammenwirkt,
um wenigstens teilweise einen einteiligen Kühlluftkanal zu definieren,
der eine einteilige hutzenförmige Öffnung enthält. Die
Hutze ist so ausgerichtet, dass sie einen im Wesentlichen gleichmäßigen Kühlluftstrom
dem Übergangsstück zuführt.
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In
einem weiteren Aspekt wird eine Brennkammerbaugruppe zur Verwendung
mit einer Turbine bereitgestellt. Die Brennkammerbaugruppe enthält einen
in Strömungsverbindung
mit einem Übergangsstück gekoppelten
Brennkammereinsatz. Die Brennkammerbaugruppe enthält auch
eine Strömungsvorrichtung.
Die Strömungsvorrichtung
enthält einen
ersten Abschnitt, der so bemessen ist, dass er sich wenigstens teilweise
um den Brennkammereinsatz erstreckt. Die Strömungsvorrichtung enthält auch
einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt gekoppelt
ist und sich davon weg erstreckt. Der zweite Abschnitt der Strömungshülse erstreckt sich
wenigstens teilweise über
wenigstens einen Abschnitt des Übergangsstücks. Der
zweite Abschnitt der Strömungshülse enthält eine
Hutze, die mit dem Übergangsstück zusammenwirkt,
um wenigstens teilweise einen einteiligen Kühlluftkanal zu definieren,
der eine einteilige hutzenförmige Öffnung enthält. Die
Hutze ist so ausgerichtet, dass sie einen im Wesentlichen gleichmäßigen Kühlluftstrom
dem Übergangsstück zuführt.
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In
einem weiteren Aspekt wird eine Gasturbine bereitgestellt. Die Gasturbine
enthält
ein Übergangsstück, das
sich in Strömungsverbindung
zwischen einem Brennkammereinsatz und einer Leiteinrichtungsbaugruppe
erstreckt. Die Turbine enthält auch
eine Strömungsvorrichtung.
Die Strömungsvorrichtung
enthält
einen ersten Abschnitt, der so bemessen ist, dass er sich wenigstens
teilweise um den Brennkammereinsatz erstreckt. Die Strömungsvorrichtung
enthält
auch einen zweiten Abschnitt, der mit dem ersten Abschnitt gekoppelt
ist und sich davon weg erstreckt. Der zweite Abschnitt der Strömungshülse erstreckt sich
wenigstens teilweise über
wenigstens einen Abschnitt des Übergangsstücks. Der zweite
Abschnitt der Strömungshülse enthält eine Nutze,
die mit dem Übergangsstück zusammenwirkt, um
wenigstens teilweise einen einteiligen Kühlluftkanal zu definieren,
der eine einteilige hutzenförmige Öffnung enthält. Die
Nutze ist so ausgerichtet, dass sie einen im Wesentlichen gleichmäßigen Kühlluftstrom
dem Übergangsstück zuführt.
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Die
hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Zusammenbau
von Gasturbinen ermöglichen
den Betrieb derartiger Turbinen. Insbesondere ermöglicht,
wie es hierin nachstehend detaillierter beschrieben wird, eine Verlängerung
einer Strömungshülse mit
einer vorbestimmten Form, Konfiguration und/oder Ausrichtung über einem Übergangsstück einen
gerichteten und gleichmäßigen Kühlluftstrom
zu vorbestimmten Abschnitten des Übergangsstücks. Ferner verringert die
Installation an Strömungshülsenverlängerungen
an existierenden Strömungshülsen Materialbeschaffung
und Einbautätigkeiten,
um dadurch Kapital- und
Arbeitskosten in Verbindung mit der Nachrüstung von bestehenden Gasturbinen
zu verringern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer exemplarischen Gasturbine;
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer exemplarischen Brennkammerbaugruppe,
die bei der in 1 dargestellten Gasturbine verwendet
werden kann;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Strömungshülse, die
bei der in 2 dargestellten Brennkammerbaugruppe
verwendet werden kann;
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer alternativen Strömungshülse, die bei der in 2 dargestellten
Brennkammerbaugruppe verwendet werden kann; und
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5 ist
eine Querschnittsansicht der in 4 dargestellten
Strömungshülse und
gekoppelt an ein exemplarisches Übergangsstück, das
bei der in 2 dargestellten Brennkammerbaugruppe
verwendet werden kann.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Zusammenbauen
von Gasturbinen ermöglichen
den Betrieb derartiger Gasturbinen. Insbesondere ermöglicht,
wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, eine Verlängerung
einer Strömungshülse mit
einer vorbestimmten Form, Konfiguration und/oder Ausrichtung um
ein Übergangsstück die Kühlung vorbestimmter
Abschnitte des Übergangsstücks. Insbesondere
ermöglicht
die Strömungshülse die
Führung
eines Kühlluftstroms
auf den oberen Abschnitt des zugeordneten Übergangsstücks. Ein derartiger Kühlluftstrom
ermöglicht
die Verringerung einer Betriebstemperatur des Übergangsstücks und verlängert dadurch
die Nutzungslebensdauererwartung des Übergangsstücks durch Verringerung der
in das Übergangsstück induzierten thermischen
Belastungen. Ferner kann, wie hierin beschrieben, die Strömungshülse so geformt,
konfiguriert und/oder ausgerichtet werden, dass sie eine Führung der
Kühlluft
zu weiteren Maschinenkomponenten in der Nähe des Übergangsstücks und/oder der Strömungshülse, wie
z. B. für
Rahmenbefestigungshalter, ermöglicht.
Ferner ermöglicht
der Anbau von Strömungshülsenverlängerungen
an bestehenden Strömungshülsen eine
Verringerung der Materialbeschaffung und Installation und reduziert
dadurch Kapital- und
Arbeitskosten in Verbindung mit der Nachrüstung bestehender Gasturbinen.
Ferner ermöglicht
die Verlängerung
der Strö mungshülse um das Übergangsstück eine
leichte Herstellung und die Erzeugung eines besser wiederholbaren
Luftstroms um jedes Übergangsstück in der
Gasturbine.
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1 ist
eine schematische Darstellung einer exemplarischen Gasturbine 100.
In der exemplarischen Ausführungsform
enthält
die Maschine 100 eine Verdichterbaugruppe 102 und
einen Brennkammerbaugruppe 104. Die Brennkammerbaugruppe 104 enthält einen
Brennkammereinsatz 106, der wenigstens teilweise einen
Brennraum 108 und einen axial äußeren Abschnitt 107 definiert.
Die Brennkammerbaugruppe 104 enthält auch eine Strömungshülse 110,
die sich wenigstens teilweise um den Brennkammereinsatz 106 herum
erstreckt. Die Brennkammerbaugruppe 104 enthält ferner
ein Brennkammergehäuse 112,
das sich wenigstens teilweise um die Strömungshülse 110 herum erstreckt.
In der exemplarischen Ausführungsform
enthält
die Maschine 100 mehrere Brennkammerbaugruppen 104.
Die Brennkammerbaugruppe 104 und insbesondere der Brennraum 108 sind
stromabwärts
und in Strömungsverbindung
mit der Verdichteranordnung 102 über einen Sammelraum 111 verbunden,
wobei der Sammelraum 111 wenigstens teilweise durch ein
Maschinengehäuse 113 definiert
ist.
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Die
Maschine 100 enthält
auch eine Turbinenbaugruppe 114. Die Turbinenbaugruppe 114 enthält eine
Leiteinrichtungsbaugruppe 116, die in Strömungsverbindung
mit dem Brennraum 108 über
ein Übergangsstück 118 gekoppelt
ist. Das Übergangsstück 118 ist
mit dem Brennkammereinsatz 106 und der Leiteinrichtungsbaugruppe 116 gekoppelt
und erstreckt sich dazwischen. Die Maschine 100 enthält ferner
einen Verdichter/Turbinen-Rotor 120.
Die Turbine 114 ist drehbar mit dem Rotor 120 gekoppelt
und treibt diesen an. Der Verdichter 102 ist ebenfalls drehbar
mit der Welle 120 gekoppelt.
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Im
Betrieb strömt
Luft durch den Verdichter 102 und ein erheblicher Anteil
der verdichteten Luft wird der Brennkammerbaugruppe 104 über den Sammelraum 111 zugeführt. Die
Baugruppe 104 steht auch mit einer (in 1 nicht
dargestellten) Brennstoffquelle in Verbindung und führt Brennstoff und
Luft dem Brennraum 108 zu. In der exemplarischen Ausführungsform
zündet
und verbrennt die Brennkammerbaugruppe 104 Brennstoff wie
z. B. synthetisches Gas (Syngas) in dem Brennraum 108 und
erzeugt einen (in 1 nicht dargestellten) Hochtemperatur-Verbrennungsgasstrom
von angenähert
1316°C bis
1593°C (2400°F bis 2900°F). Alternativ
verbrennt die Baugruppe 104 Brennstoffe, die Erdgas und/oder
Heizöl
umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Das Übergangsstück 118 führt den
Verbrennungsgasstrom der Leiteinrichtungsbaugruppe 116 der
Turbine 114 zu, in welchem die thermische Energie des Gasstroms
in mechanische Rotationsenergie umgewandelt wird und eine Rotation des
Rotors 120 bewirkt.
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2 ist
eine Querschnittsansicht der Brennkammerbaugruppe 104.
In der exemplarischen Ausführungsform
enthält
die Strömungshülse 110 einen
ersten Abschnitt 122 und einen zweiten oder Verlängerungsabschnitt 124.
Der erste Abschnitt 122 erstreckt sich vollständig um
den Einsatz 106 herum und ein Abschnitt 124 enthält eine
(nachstehend weiter beschriebene) Nutze 125. Die Strömungshülse 110 arbeitet
mit dem Brennkammereinsatz 106 und dem Übergangsstück 118 zusammen, um
einen einteiligen Kühlluftstrom 126 zu
definieren, der sich von dem Übergangsstück 118 zu
dem Außenabschnitt 107 der
Brennkammerbaugruppe erstreckt.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der Strömungshülse 110, die bei der
Brennkammerbaugruppe 104 verwendet werden kann. In der
exemplarischen Ausführungsform
hat die Strömungshülsenverlängerung 124 ein
geformtes oder hutzenförmiges Pro fil,
das in der Form einer Hutze 125 mit einem Scheitelpunkt 127 vorliegt.
Ferner enthält
in der exemplarischen Ausführungsform
der erste Abschnitt 122 der Strömungshülse eine Umfangskopplungsfläche 128 und
der zweite Abschnitt 124 der Strömungshülse enthält einen im Wesentlichen runden Befestigungsring 130.
Der Ring 130 ist so bemessen, dass dem Ring 130 eine
Vermeidung jeder Überschneidung
mit irgendwelchen anderen internen Komponenten der Brennkammer 104,
einschließlich, jedoch
nicht darauf beschränkt,
hinteren Rahmenbefestigungsträgern,
die einen Bullhornträger
(keiner davon ist in 3 dargestellt) beinhalten, ermöglicht wird.
In der exemplarischen Ausführungsform
ist der Abschnitt 124 mit dem Abschnitt 122 durch
Verschweißen
des Befestigungsrings 130 mit der Kopplungsfläche 128 gekoppelt.
Alternativ können
die Abschnitte 122 und 124 miteinander unter Verwendung irgendwelcher
Kopplungsverfahren gekoppelt sein, die die Befestigung des Abschnittes 124 an
dem Abschnitt 122 ermöglichen,
wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, durch Hartlöten oder
Halterungsteile. Wenn der Abschnitt 122 an dem Abschnitt 124 befestigt
ist, ist eine (nicht dargestellte) glatte Umfangsschnittstelle definiert.
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Das Übergangsstück 118 enthält einen
oberen Abschnitt 136. Das Übergangsstück 118 enthält auch
mehrere Seitenabschnitte 138, die mit dem oberen Abschnitt 136 zusammenwirken,
um teilweise einen Heißgasauslass 140 zu
definieren. Der zweite Abschnitt 124 der Strömungshülse erstreckt
sich im Wesentlichen axial 132 und in Umfangsrichtung 134 über den
oberen Abschnitt 136. Ferner erstreckt sich der Abschnitt 124 axial 132 und
in Umfangsrichtung 134 über
jeden Abschnitt des Übergangsstücks 118, was
die Funktion der Strömungshülse 110 so
wie hierin beschrieben ermöglicht.
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In
der exemplarischen Ausführungsform
erstreckt sich ein einteiliger Kühlluftstromkanal 126 axial 132 und
in Umfangsrichtung 134 zwischen dem oberen Abschnitt 136 und
dem zweiten Abschnitt 124. Ferner erstreckt sich der Kühlluftstromkanal 126 aus
einer einteiligen hutzenförmigen Öffnung 148, die
durch das Übergangsstück 118 und
den zweiten Abschnitt 124 definiert wird, zu dem (in den 1 und 2 dargestellten) äußeren Abschnitt 107 der Brennkammerbaugruppe.
Die Öffnung 148 ist
in Strömungsverbindung
mit dem Sammelraum 111 positioniert.
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Es
wird auch ein exemplarisches Verfahren zum Zusammenbauen der Gasturbine 100 bereitgestellt.
Das Verfahren beinhaltet das Koppeln des Übergangsstücks 118 zwischen den
Brennkammereinsatz 106 und die Leiteinrichtungsbaugruppe 116. Das
Verfahren beinhaltet auch die Verlängerung des ersten Abschnittes 122 der
Strömungshülse 110 aus dem Übergangsstück 118 über wenigstens
einen Abschnitt des Brennkammereinsatzes 106. Das Verfahren
beinhaltet ferner das Koppeln des zweiten Abschnittes 124 der
Strömungshülse 110 mit
dem ersten Abschnitt 122 der Strömungshülse 110 so, dass sich
der zweite Abschnitt 124 der Strömungshülse von dem ersten Abschnitt 122 der
Strömungshülse weg
und wenigstens teilweise um wenigstens einen Teil des Übergangsstücks 118 herum
erstreckt. Der zweite Abschnitt 124 der Strömungshülse enthält eine
Hutze 125, die mit dem Übergangsstück 118 zusammenwirkt,
um wenigstens teilweise einen einteiligen Kühlluftkanal 126 zu
definieren, der eine einteilige hutzenförmig ausgebildete Öffnung 148 enthält. Die
Hutze 125 ist so ausgerichtet, dass sie dem Übergangsstück 118 einen
im Wesentlichen gleichmäßigen Kühlluftstrom 152 zuführt.
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Während des
Betriebs wird verdichtete Luft aus dem (in 1 dargestellten)
Verdichter 102 dem Sammelraum 111 zugeführt. Ein
erster Anteil 150 von derartig verdichteter Luft wird aus
dem Sammelraum 111 in den Kanal 126 geführt, in
welchem ein Großteil von
derartiger Luft nicht mit dem Übergangsstück 118 in
Berührung
kommt. Ferner wird ein zweiter Anteil 152 derartig aus
dem Verdichter 102 transportierter verdichteter Luft aus
dem Sammelraum 111 in die Öffnung 148 geführt. Der
zweite Anteil 152 der Luft wird dann aus der Öffnung 148 in
den durch den oberen Abschnitt 136 des Übergangsstücks 118 und die Strömungshülsenverlängerung 124 gebildeten
Kanal 126 geführt
und wird dann anschließend
in einen Abschnitt des durch den ersten Abschnitt 122 und
den Einsatz 106 gebildeten Kanals 126 geführt.
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Die
Ausbildung der Strömungshülse 110 mit einer
vorbestimmten Form, Konfiguration und/oder Ausrichtung um das Übergangsstück 118 ermöglicht die
Führung
des zweiten Anteils 152 der Kühlluft zu vorbestimmten Abschnitten
des Übergangsstücks 118 und
ermöglicht
die Führung
der Kühlluft
zu dem oberen Abschnitt 136 des Übergangsstücks 118. Somit ermöglicht der
zweite Anteil 152 des Kühlluftstroms
eine Verringerung einer Betriebstemperatur des oberen Abschnittes 136 und
verlängert
dadurch die Lebensdauererwartung des Übergangsstücks 118 durch eine
Verringerung der in das Übergangsstück 118 induzierten
thermischen Belastung. Die Strömungshülse 110 kann
so geformt, konfiguriert und/oder ausgerichtet sein, dass sie Kühlluft zu
weiteren Abschnitten des Übergangsstücks 118 und/oder
zu anderen Maschinenkomponenten in der Nachbarschaft des Übergangsstücks 118 und/oder der
Strömungshülse 110 leitet.
Ferner ermöglicht
der Anbau einer Strömungshülsenverlängerung 124 an einem
bestehenden Strömungshülsenabschnitt 122 eine
Verringerung der Materialbeschaffung und des Einbauaufwands und
reduziert somit Kapital- und Arbeitskosten in Verbindung mit der
Nachrüstung
bestehender Gasturbinen 100. Ferner ermöglicht die Verlängerung
der Strömungshülse 110 um
ein Übergangsstück 118 die
Erzeugung und Produktion eines besser reproduzierbaren Luftstroms
um jedes Übergangsstück 118 in
einer Gasturbine 100.
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer alternativen Strömungshülse 210, die bei der
Brennkammerbaugruppe 104 verwendet werden kann. In dieser
exemplarischen Ausführungsform
enthält
die Strömungshülse 210 einen
ersten Abschnitt 222 und einen zweiten Abschnitt 224,
wobei der erste Abschnitt 222 im Wesentlichen dem (in den 2 und 3 dargestellten)
ersten Abschnitt 122 ähnlich
ist. Zusätzlich
ist der zweite Abschnitt oder die Verlängerung 224 mit einem
geformten oder hutzenförmigen Profil
ausgebildet, das im Wesentlichen einer Form (der in den 2 und 3 dargestellten
Strömungshülse 124) ähnelt. Ferner
enthält
der erste Abschnitt 222 eine Umfangskopplungsfläche 228,
die im Wesentlichen ähnlich
der (in 3 dargestellten) Fläche 128 ist.
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In
dieser exemplarischen Ausführungsform enthält, anders
als die (in 3 dargestellte) Strömungshülse 110 die
Verlängerung 224 der
Strömungshülse 210 keinen
Befestigungsring 130. Stattdessen enthält die Verlängerung 224 eine Umfangskopplungsfläche 229,
die eine Kopplung der Verlängerung 224 an
den Abschnitt 222 über
eine Stumpfschweißfläche 228 an
der Kopplungsfläche 229 ermöglicht.
Alternativ können
der Abschnitt 222 und die Verlängerung 224 aneinander
unter Einsatz von Kopplungsverfahren, wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, Hartverlötung und/oder
Halterungsteilen gekoppelt werden. Wenn der Abschnitt 222 an
die Verlängerung 224 gekoppelt
ist, ist eine glatte Umfangsschnittstelle 231 entlang einem
Bogen von angenähert
180 Grad bis 200 Grad definiert. Alternativ kann die Schnittstelle 231 jede
beliebige Form und Gestalt haben, die der Strömungshülse 210 eine Funktion
wie hierin beschrieben ermöglicht.
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Die
Verlängerung 224 ist
so bemessen und geformt, dass sichergestellt ist, dass die Verlängerung 224 nicht
mit weiteren internen Komponenten der Brennkammer in Berührung kommt
oder sich damit überschneidet,
einschließlich,
jedoch nicht darauf beschränkt,
hinteren Rahmenbefestigungsträgern, wie
z. B. einem Bullhornträger 233.
Die Verlängerung 224 enthält auch
eine Nutze 225, die ähnlich
der (in 3 dargestellten) Nutze 125 ist.
Ferner wirkt die Strömungshülse 210 mit
dem Brennkammereinsatz 106 und dem Übergangsstück 118 (beide in 2 und 3 dargestellt)
zusammen, um einen Kühlluftstromkanal 126 zu
definieren. Ähnlich
zu der (in den 2 und 3 dargestellten)
Verlängerung 124 erstreckt
sich die Verlängerung 224 axial 232 und
in Umfangsrichtung 234 von einem ersten Abschnitt 222 aus
zu einem Gelenkbefestigungsträger 235. Der
Träger 235 ermöglicht das
Koppeln des (in den 2 und 3 dargestellten) Übergangsstücks 118 an
die (in den 2 und 3 dargestellte)
Leiteinrichtungsbaugruppe 116. Alternativ kann die Verlängerung
jede beliebige Abmessung und Form haben, die der Strömungshülse 210 ermöglicht,
so wie hierin beschrieben zu funktionieren. Ein erster Anteil 250 und
zweiter Anteil 252 der verdichteten Luft werden nachstehend
diskutiert.
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5 ist
eine Querschnittsansicht der sich um das Übergangsstück 118 herum erstreckenden Strömungshülse 210 zur
Verwendung mit der Brennkammerbaugruppe 104. Gemäß Darstellung
in 5 erstreckt sich in der exemplarischen Ausführungsform
die Verlängerung 224 wenigstens
teilweise um das Übergangsstück 118.
Ferner erstreckt sich die Verlängerung 224 axial 232 und
in Umfangsrichtung 234 über
den oberen Abschnitt 136 des Übergangsstücks und erstreckt sich axial
von dem ersten Abschnitt 222 aus zu einem Gelenkbefestigungsträger 235.
Alternativ kann die Verlängerung 224 jede
Größe oder
Form haben, die es der Strömungshülse 210 ermöglicht,
wie hierin beschrieben zu funktionieren. Ferner wirkt in der exemplarischen
Aus führungsform die
Hutze 225 mit dem oberen Abschnitt 136 des Übergangsstücks zusammen,
um eine einteilige, hutzenförmige Öffnung 248 auszubilden,
die ähnlich
der (in 3 dargestellten) Öffnung 148 ist,
und die Strömungshülse 210 wirkt
mit dem Brennkammereinsatz 106 und dem Übergangsstück 118 (beide in 2 dargestellt)
zusammen, um den Kühlluftstromkanal 126 zu
definieren.
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Während des
Betriebs wird verdichtete Luft aus dem (in 1 dargestellten)
Verdichter 102 dem Sammelraum 111 zugeführt. Ein
erster Anteil 250 von derartiger verdichteter Luft wird
aus dem Sammelraum 111 in den Kanal 126 geleitet.
Ein Großteil
eines derartigen ersten Anteils 250 der Luft berührt nicht
das Übergangsstück 118.
Ein zweiter Anteil 252 von derartig verdichteter Luft wird
aus dem Sammelraum 111 zur Öffnung 248 und zu
dem oberen Abschnitt 136 des Übergangsstücks geleitet. Der zweite Anteil 252 der
Luft wird dann aus der Öffnung 248 in den
Kanal 126 geleitet. Die Auswirkungen eines derartigen Betriebs
sind im Wesentlichen den vorstehend für die (in den 2 und 3 dargestellte) Strömungshülsenverlängerung 124 beschriebenen Effekten ähnlich.
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Die
vorstehend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Zusammenbau
von Gasturbinen ermöglichen
den Betrieb derartiger Gasturbinen. Insbesondere ermöglicht,
wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, die Verlängerung
einer Strömungshülse mit
einer vorbestimmten Form, Konfiguration und/oder Ausrichtung um
ein Übergangsstück, die
Kühlung
vorbestimmter Abschnittes des Übergangsstücks. Insbesondere
ermöglicht
die Strömungshülse die
Führung
eines Kühlluftstroms
auf den oberen Abschnitt des zugeordneten Übergangsstücks. Ein derartiger Kühlluftstrom
ermöglicht
die Verringerung einer Betriebstemperatur des Übergangsstücks und verlängert dadurch
die Nutzungslebensdauererwartung des Übergangsstücks durch Verringerung der
in das Übergangsstück induzierten thermischen
Belastungen. Ferner kann, wie hierin beschrieben, die Strömungshülse so geformt,
konfiguriert und/oder ausgerichtet werden, dass sie eine Führung der
Kühlluft
zu weiteren Maschinenkomponenten in der Nähe des Übergangsstücks und/oder der Strömungshülse, wie
z. B. für
Rahmenbefestigungshalter, ermöglicht.
Ferner ermöglicht
der Anbau von Strömungshülsenverlängerungen
an bestehenden Strömungshülsen eine
Verringerung der Materialbeschaffung und Installation und reduziert
dadurch Kapital- und
Arbeitskosten in Verbindung mit der Nachrüstung bestehender Gasturbinen.
Ferner ermöglicht
die Verlängerung
der Strömungshülse um das Übergangsstück eine
leichte Herstellung und die Erzeugung eines besser wiederholbaren
Luftstroms um jedes Übergangsstück in der
Gasturbine.
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Exemplarische
Ausführungsformen
von Verfahren und Vorrichtungen zum Zusammenbau von Gasturbinen
und den Betrieb derartiger Gasturbinen sind vorstehend im Detail
beschrieben. Die Verfahren und Vorrichtungen sind nicht auf die
hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern
es können
stattdessen Komponenten von Systemen und Vorrichtungen und/oder
Schritte der Verfahren unabhängig
und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder
Schritten verwendet werden. Beispielsweise können die Verfahren auch in
Kombination mit anderen Maschinen und Verfahren verwendet werden
und sind nicht nur auf die Ausführung
nur mit Gasturbinen wie hierin beschrieben beschränkt. Stattdessen
kann die exemplarische Ausführungsform
in Verbindung mit vielen anderen Maschinenanwendungen implementiert
und genutzt werden.
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Obwohl
die Erfindung hinsichtlich verschiedener spezifischer Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen,
dass die Erfindung mit Modifika tionen innerhalb des Erfindungsgedankens
und Schutzumfangs der Ansprüche
in die Praxis umgesetzt werden kann.
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Diese
Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer
besten Ausführungsart zu
offenbaren, und um auch jedem Fachmann auf diesem Gebiet zu ermöglichen,
die Erfindung auszuführen
und zu nutzen, einschließlich
der Herstellung und Nutzung aller Vorrichtungen oder Systeme und Durchführung aller
darin einbezogenen Verfahren. Der patentierbare Schutzumfang der
Erfindung ist durch die Ansprüche
definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann
auf diesem Gebiet ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen
innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente
besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden,
oder wenn sie äquivalente
Strukturelemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem
Wortlaut der Ansprüche
enthalten.
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Es
wird eine Brennkammerbaugruppe 104 zur Verwendung mit einer
Turbine 100 bereitgestellt. Die Brennkammerbaugruppe enthält einen
Brennkammereinsatz 106, der in Strömungsverbindung mit einem Übergangsstück 118 gekoppelt
ist, und eine Strömungsvorrichtung
mit einem ersten Abschnitt 122, der so bemessen ist, dass
er sich wenigstens teilweise um den Brennkammereinsatz herum erstreckt,
und einen zweiten Abschnitt 124, der mit dem ersten Abschnitt
der Strömungsvorrichtung
gekoppelt ist und sich davon aus erstreckt, wobei sich der zweite
Abschnitt der Strömungsvorrichtung
wenigstens teilweise um wenigstens einen Abschnitt des Übergangsstücks herum
erstreckt, und wobei der zweite Abschnitt der Strömungsvorrichtung
eine Hutze 125 enthält,
die mit dem Übergangsstück zusammenwirkt,
um einen einteiligen Kühlluftkanal 126 mit einer
einteiligen hutzenförmigen Öffnung 148, 248 dergestalt
zu definieren, dass die Hutze so ausgerichtet ist, dass sie dem Ü bergangsstück einen
im Wesentlichen gleichmäßigen Kühlluftstrom
zuführt.
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- 100
- Gasturbine
- 102
- Verdichter
- 104
- Brennkammerbaugruppe
- 106
- Brennkammereinsatz
- 107
- äußerer Abschnitt
- 108
- Brennkammer
- 110
- Strömungshülse
- 111
- Sammelraum
- 112
- Brennkammergehäuse
- 113
- Maschinengehäuse
- 114
- Turbinenbaugruppe
- 116
- Leiteinrichtungsbaugruppe
- 118
- Übergangsstück
- 120
- Verdichter/Turbinenrotor
- 122
- erster
Abschnitt der Strömungshülse
- 124
- zweiter
Abschnitt der Strömungshülse
- 125
- Hutze
- 126
- Kühlluftstromkanal
- 127
- Scheitel
- 128
- Umfangskopplungsfläche
- 130
- Befestigungsring
- 132
- Axialrichtung
- 134
- Umfangsrichtung
- 136
- oberer
Abschnitt
- 138
- mehrere
Seitenabschnitte
- 140
- Heißgasauslass
- 148
- hutzenförmige Öffnung
- 150
- erster
Anteil
- 152
- zweiter
Anteil
- 210
- Strömungshülse
- 222
- erster
Abschnitt
- 224
- Verlängerung
- 225
- Hutze
- 228
- Umfangskopplungsfläche
- 229
- Umfangskopplungsfläche
- 230
- glatte
Umfangsschnittstelle
- 232
- Axialrichtung
- 233
- Bullhornträger
- 234
- Umfangsrichtung
- 235
- Gelenkbefestigungsträger
- 248
- hutzenförmige Öffnung
- 250
- erster
Anteil
- 252
- zweiter
Anteil