EP1911933A1 - Rotor for a turbomachine - Google Patents

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EP1911933A1
EP1911933A1 EP06021139A EP06021139A EP1911933A1 EP 1911933 A1 EP1911933 A1 EP 1911933A1 EP 06021139 A EP06021139 A EP 06021139A EP 06021139 A EP06021139 A EP 06021139A EP 1911933 A1 EP1911933 A1 EP 1911933A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
steam turbine
turbine according
cooling medium
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06021139A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kai Dr. Wieghardt
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
Original Assignee
Siemens AG
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 filed Critical Siemens AG
Priority to EP06021139A priority Critical patent/EP1911933A1/en
Priority to AT07803598T priority patent/ATE458125T1/en
Priority to PCT/EP2007/060141 priority patent/WO2008043663A1/en
Priority to EP07803598A priority patent/EP2078137B1/en
Priority to JP2009530848A priority patent/JP4990365B2/en
Priority to DE502007002883T priority patent/DE502007002883D1/en
Publication of EP1911933A1 publication Critical patent/EP1911933A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F01D5/02—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
    • 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
    • F01D5/088—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor in a closed cavity
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • 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
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes
    • 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
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam

Definitions

  • the invention relates to a steam turbine comprising a housing and a rotor, wherein the housing has a passage for the passage of external cooling medium, wherein the rotor is at least partially hollow.
  • a steam turbine is understood to mean any turbine or sub-turbine through which a working medium in the form of steam flows.
  • gas turbines are traversed with gas and / or air as a working medium, but that is subject to completely different temperature and pressure conditions than the steam in a steam turbine.
  • the working medium having the highest temperature and flowing to a partial turbine at the same time has the highest pressure.
  • An open cooling system, as in gas turbines, is therefore not feasible without external supply.
  • a steam turbine typically includes a vaned rotatably mounted rotor disposed within a casing shell.
  • the rotor When flowing through the flow space formed by the housing jacket with heated and pressurized steam, the rotor is set in rotation by the steam via the blades.
  • the rotor-mounted blades are also referred to as blades.
  • usually stationary guide vanes are mounted on the housing jacket, which engage in the intermediate spaces of the moving blades.
  • a vane is typically held at a first location along an interior of the steam turbine casing. It is usually part of a vane ring, which comprises a number of vanes arranged along an inner periphery on the inside of the steam turbine casing. Each vane has its blade radially inward.
  • a vane ring at a location along the axial extent is also referred to as a vane row.
  • a plurality of vane rows are arranged one behind the other.
  • the rotatably mounted in the steam turbine steam turbine rotors are subjected to thermal stress during operation.
  • the development and production of a steam turbine rotor is both expensive and time consuming.
  • the steam turbine rotors are considered the most stressed and expensive components of a steam turbine. This increasingly applies to high steam turbines.
  • a feature of the steam turbine rotor is that they have no significant heat sink. Therefore, the cooling of the blades arranged on the steam turbine rotor is difficult.
  • Piston area is to be understood as the area of a thrust balance piston.
  • the thrust balance piston acts in a steam turbine such that a force caused by the working medium force is formed on the rotor in one direction counter-force in the opposite direction.
  • a cooling of a steam turbine rotor is in the EP 0 991 850 B1 described.
  • a disadvantage here is felt that between two different expansion sections no controllable bypass can be formed.
  • problems in transient operation are possible.
  • the object of the invention is therefore to provide a steam turbine, which can be operated at high steam temperatures.
  • a steam turbine comprising a housing and a rotor, wherein the housing has a passage for the passage of external cooling medium, wherein the rotor is at least partially hollow, wherein a Supply line for carrying out the external cooling medium is provided in the cavity of the rotor.
  • the invention is therefore proposed to supply external cooling medium in the rotor of the steam turbine, wherein the cooling medium is guided to a suitable point of the rotor.
  • the cavity is used as a suitable location.
  • the cavity is expediently attached to the places which are exposed to a high thermal load.
  • the hitherto known method in which the external cooling medium is flowed into the steam turbine and directly cools thermally stressed parts such as the thrust balance piston, is therefore improved by the cooling medium is passed after passing through the housing into the cavity of the rotor.
  • the cooling steam must have a higher pressure than at the inflow, so that it can be guided into the cavity.
  • An advantage of this cooling principle according to the invention is that the temperature of the cooling medium is adjustable.
  • Steam turbines are usually used at different loads. For example, a steam turbine is operated at full load or in partial load operation. The cooling requirements for the different load operations are different, so the demand for the cooling of the steam turbine in part load operation is lower than in full load operation.
  • the invention is advantageously developed if the rotor is designed such that the cooling medium via rotor cooling pipes can be flowed out of the cavity.
  • the cooling medium first flows through external lines through the housing into the cavity of the rotor and then flows at suitable locations from the rotor back into the main flow.
  • the cooling medium flows and cools the rotor from the inside.
  • the outflow of the cooling medium from the rotor takes place at one or more points downstream.
  • the cooling medium fulfills two tasks, so to speak, on the one hand, the cooling medium cools the rotor at suitable locations and on the other, the cooling medium contributes to the efficiency in which it is fed back into the main flow and performs work on the guide vanes and blades.
  • the supply line is arranged in the region of a steam inflow region. As a result, a suitable location for the supply line is found, since just the area of the steam inflow area is exposed to very high thermal loads and therefore requires a preferred cooling.
  • the supply line is arranged next to a thrust balance piston. This makes it possible for the cooling medium, before it is guided into the cavity of the rotor, to cool the thrust balance piston.
  • the thrust balance piston is subject to high thermal loads, especially at full load.
  • the rotor has rotor blades which are designed such that the cooling medium can be flowed through the rotor blades.
  • This provides the advantage that in addition to the rotor and the blades can be cooled.
  • the film cooling of the rotor blades known from gas turbine technology is preferably used. In this way, blade roots or other thermally stressed areas of the rotor can be effectively cooled.
  • the rotor is made of disc rotors and braced with a tie rod.
  • the pancake is formed with a toothing for transmitting a torque.
  • the rotor can be formed of different materials. It is conceivable, for example, that a pancake, which is exposed to lower thermal loads than a pancake, which is exposed to high thermal stress, is performed with a material that is less expensive and yet withstands the thermal stresses.
  • the toothing is designed such that the cooling medium can be flowed between two adjacent disc rotors.
  • the toothing is formed such that the toothing has passage openings.
  • channels can be provided in the so-called Hirth toothing. Through these channels, the cooling medium is flowable.
  • the high-pressure turbine part 1 as an embodiment of a steam turbine comprises an outer housing 2 and an inner housing 3 arranged therein.
  • a rotor 5 is rotatably mounted about a rotation axis 6.
  • the rotor 5 comprises blades 7 arranged in grooves on a surface of the rotor 5.
  • the inner housing 3 has guide vanes 8 arranged in grooves on its inner surface.
  • the guide 8 and blades 7 are arranged such that in a flow direction 13, a flow channel 9 is formed.
  • the high-pressure turbine section 1 has an inflow region 10, through which live steam flows into the high-pressure turbine section 1 during operation.
  • the live steam may have steam parameters above 300 bar and above 620 ° C.
  • the steam loses in this case to internal energy, which is converted into rotational energy of the rotor 5.
  • the rotation of the rotor 5 finally drives a generator, not shown, for power supply.
  • the high pressure turbine part 1 may drive other equipment other than a generator, such as a compressor, a marine propeller, or the like.
  • the steam flows through the flow channel 9 and flows out of the high-pressure turbine section 1 from the outlet 33.
  • the steam exerts an action force 11 in the flow direction 13.
  • the result is that the rotor 5 would perform a movement in the flow direction 13.
  • An actual movement of the rotor 5 is through prevents a balance piston 4.
  • FIG 2 a section of a steam turbine 1 is shown.
  • the steam turbine has a housing 39.
  • the housing 39 could be an inner housing 3 or an outer housing 2.
  • the steam turbine according to FIG. 2 is designed in such a way that the housing 39 has a passage 20 for the passage of external cooling medium 21.
  • the rotor 5 is in this case at least partially hollow.
  • the rotor 5 therefore has a cavity 22.
  • the rotor 5 has a feed line 23 for carrying out the external cooling medium 21.
  • the cooling medium 21 is guided via the passage 20 and the feed line 23 into the cavity 22.
  • a first cooling effect of the cooling medium 21 is already achieved in the housing 39 in the region of the passage 20.
  • the passage 20 is arranged in the vicinity of the inflow region 10.
  • the inflow region 10 is particularly thermally stressed, since there flows in the live steam.
  • the cooling medium is guided from the passage 20 to the supply line 23 and flows into the cavity 22.
  • the cooling medium 21 must in this case have a corresponding pressure.
  • the supply line 23 can be made by radial bores. Other embodiments, such as inclined leads are conceivable.
  • the rotor 5 is designed such that the cooling medium 21 can be flowed out of the cavity 22 via rotor cooling lines 24.
  • the supply line 23 can be arranged next to a compensating piston 4. Since the balance piston is particularly thermally stressed, this would be an advantageous embodiment.
  • the cooling medium 21 flowing out of the rotor cooling duct 24 mixes with the working medium coming from the inflow region 10, which as a rule is a vapor.
  • the cooling medium 21 cools, inter alia, from the supply line 23, the rotor 5 on an inner surface 25 of the cavity 22nd
  • the steam turbine 1 may be designed such that the rotor 5 has blades 7, which are designed such that the cooling medium 21 can be flowed through the blade 7. As a result, the blade 7 is cooled.
  • the blades 7 in this case have individual openings.
  • the blades 7 are cooled by the so-called film cooling. Film cooling is known from gas turbine technology.
  • the rotor 5 is designed such that the blade feet, the balance piston 4 or other critical areas that are thermally stressed, are coolable.
  • the rotor 5 shown in FIG 2 is welded to a weld 26 of two partial rotors 27, 28.
  • the rotor 5 can be made of a uniform material, ie without a weld 26.
  • a rotor which is composed of three disc rotors 29, 30, 31.
  • the rotor 5 may be made of only two disc rotors.
  • the three pancake rollers 29, 30, 31 are firmly clamped together by means of a tie rod 32.
  • the tie rod at its ends a thread 34.
  • the tie rod 32 By turning the tie rod 32, a movement of the tie rod 32 in the rotation axis direction, which results in that the three pancake 29, 30, 31 are compressed.
  • the pancake 29, 30, 31 at their points of contact 35, 36 has a toothing for transmitting a torque.
  • the toothing can be designed as a Hirth, rectangular or trapezoidal toothing.
  • the toothing 37, 38 is designed as a triangular toothing 37.
  • the toothing 37 is designed such that a supply line 23 is formed. Through the supply line 23, the cooling medium 21 is flowable.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of a toothing 37, 38 is shown.
  • the toothing 38 shown in FIG. 5 is designed as a trapezoid toothing 38.
  • the trapezoidal toothing 38 is designed such that feed lines 23 are formed, through which the cooling medium 21 can be flowed.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Abstract

The turbine (1) has a housing (39) provided with a feedthrough (20) for feeding an external cooling agent (21), and a rotor (5) that is partly formed in a hollow shape. The rotor includes a supply line (23) for feeding the external cooling agent into a hollow space (22) of the rotor via rotor cooling lines (24). The supply line is arranged adjacent to a balance piston (4). The rotor includes rotor blades allowing the flow of the cooling agent. The rotor blades are cooled by film cooling.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampfturbine umfassend ein Gehäuse und einen Rotor, wobei das Gehäuse eine Durchführung zum Durchführen von externem Kühlmedium aufweist, wobei der Rotor zumindest teilweise hohl ausgeführt ist.The invention relates to a steam turbine comprising a housing and a rotor, wherein the housing has a passage for the passage of external cooling medium, wherein the rotor is at least partially hollow.

Zur Steigerung des Wirkungsgrades einer Dampfturbine trägt die Verwendung von Dampf mit höheren Drücken und Temperaturen bei. Die Verwendung von Dampf mit einem solchen Dampfzustand stellt erhöhte Anforderungen an die entsprechende Dampfturbine.To increase the efficiency of a steam turbine, the use of steam at higher pressures and temperatures helps. The use of steam with such a steam condition places increased demands on the corresponding steam turbine.

Unter einer Dampfturbine im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird jede Turbine oder Teilturbine verstanden, die von einem Arbeitsmedium in Form von Dampf durchströmt wird. Im Unterschied dazu werden Gasturbinen mit Gas und/oder Luft als Arbeitsmedium durchströmt, dass jedoch völlig anderen Temperatur- und Druckbedingungen unterliegt als der Dampf bei einer Dampfturbine. Im Gegensatz zu Gasturbinen weist bei Dampfturbinen z.B. das einer Teilturbine zuströmende Arbeitsmedium mit der höchsten Temperatur gleichzeitig den höchsten Druck auf. Ein offenes Kühlsystem, wie bei Gasturbinen, ist also nicht ohne externe Zuführung realisierbar. Eine Dampfturbine umfasst üblicherweise einen mit Schaufeln besetzten drehbar gelagerten Rotor, der innerhalb eines Gehäusemantels angeordnet ist. Bei Durchströmung des vom Gehäusemantel gebildeten Strömungsraumes mit erhitztem und unter Druck stehendem Dampf wird der Rotor über die Schaufeln durch den Dampf in Rotation versetzt. Die am Rotor angebrachten Schaufeln werden auch als Laufschaufeln bezeichnet. Am Gehäusemantel sind darüber hinaus üblicherweise stationäre Leitschaufeln angebracht, welche in die Zwischenräume der Laufschaufeln greifen. Eine Leitschaufel ist üblicherweise an einer ersten Stelle entlang einer Innenseite des Dampfturbinengehäuses gehalten. Dabei ist sie üblicherweise Teil eines Leitschaufelkranzes, welcher eine Anzahl von Leitschaufeln umfasst, die entlang eines Innenumfangs an der Innenseite des Dampfturbinengehäuses angeordnet sind. Dabei weist jede Leitschaufel mit ihrem Schaufelblatt radial nach innen. Ein Leitschaufelkranz an einer Stelle entlang der axialen Ausdehnung wird auch als Leitschaufelreihe bezeichnet. Üblicherweise sind mehrere Leitschaufelreihen hintereinander angeordnet.For the purposes of the present application, a steam turbine is understood to mean any turbine or sub-turbine through which a working medium in the form of steam flows. In contrast, gas turbines are traversed with gas and / or air as a working medium, but that is subject to completely different temperature and pressure conditions than the steam in a steam turbine. In contrast to gas turbines, in steam turbines, for example, the working medium having the highest temperature and flowing to a partial turbine at the same time has the highest pressure. An open cooling system, as in gas turbines, is therefore not feasible without external supply. A steam turbine typically includes a vaned rotatably mounted rotor disposed within a casing shell. When flowing through the flow space formed by the housing jacket with heated and pressurized steam, the rotor is set in rotation by the steam via the blades. The rotor-mounted blades are also referred to as blades. In addition, usually stationary guide vanes are mounted on the housing jacket, which engage in the intermediate spaces of the moving blades. A vane is typically held at a first location along an interior of the steam turbine casing. It is usually part of a vane ring, which comprises a number of vanes arranged along an inner periphery on the inside of the steam turbine casing. Each vane has its blade radially inward. A vane ring at a location along the axial extent is also referred to as a vane row. Usually, a plurality of vane rows are arranged one behind the other.

Eine wesentliche Rolle bei der Steigerung des Wirkungsgrades spielt die Kühlung. Bei den bisher bekannten Kühlmittelmethoden zur Kühlung eines Dampfturbinengehäuses ist, zwischen einer aktiven Kühlung und einer passiven Kühlung zu unterscheiden. Bei einer aktiven Kühlung wird eine Kühlung durch ein der Dampfturbine separat, d.h. zusätzlich zum Arbeitsmedium zugeführtes Kühlmedium bewirkt. Dagegen erfolgt eine passive Kühlung lediglich durch eine geeignete Führung oder Verwendung des Arbeitsmediums. Eine bekannte Kühlung eines Dampfturbinengehäuses beschränkt sich auf eine passive Kühlung. So ist beispielsweise bekannt, ein Innengehäuse einer Dampfturbine mit kühlem, bereits expandiertem Dampf zu umströmen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass eine Temperaturdifferenz über die Innengehäusewandung beschränkt bleiben muss, da sich sonst bei einer zu großen Temperaturdifferenz das Innengehäuse thermisch zu stark verformen würde. Bei einer Umströmung des Innengehäuses findet zwar eine Wärmeabfuhr statt, jedoch erfolgt die Wärmeabfuhr relativ weit entfernt von der Stelle der Wärmezufuhr. Eine Wärmeabfuhr in unmittelbarer Nähe der Wärmezufuhr ist bisher nicht in ausreichendem Maße verwirklicht worden. Eine weitere passive Kühlung kann mittels einer geeigneten Gestaltung der Expansion des Arbeitsmediums in einer so genannten Diagonalstufe erreicht werden. Hierüber lässt sich allerdings nur eine sehr begrenzte Kühlwirkung auf das Gehäuse erzielen.An essential role in increasing the efficiency plays the cooling. In the previously known coolant methods for cooling a steam turbine housing is to distinguish between an active cooling and a passive cooling. With active cooling, cooling by one of the steam turbine is separated, i. effected in addition to the working medium supplied cooling medium. In contrast, a passive cooling is done only by a suitable leadership or use of the working medium. A known cooling of a steam turbine housing is limited to a passive cooling. For example, it is known to flow around an inner casing of a steam turbine with cool, already expanded steam. However, this has the disadvantage that a temperature difference over the Innengehäusewandung must remain limited, otherwise the inner housing would thermally deform too much at too large a temperature difference. Although a heat dissipation takes place in a flow around the inner housing, the heat removal takes place relatively far away from the point of heat supply. Heat removal in the immediate vicinity of the heat supply has not been realized sufficiently. Another passive cooling can be achieved by means of a suitable design of the expansion of the working medium in a so-called diagonal stage. However, this can only achieve a very limited cooling effect on the housing.

Die in den Dampfturbinen drehbar gelagerten Dampfturbinenrotoren werden im Betrieb thermisch sehr beansprucht. Die Entwicklung und Herstellung eines Dampfturbinenrotors ist zugleich teuer und zeitaufwändig. Die Dampfturbinenrotoren gelten als die am höchsten beanspruchten und teuersten Komponenten einer Dampfturbine. Dies gilt zunehmend für hohe Dampfturbinen.The rotatably mounted in the steam turbine steam turbine rotors are subjected to thermal stress during operation. The development and production of a steam turbine rotor is both expensive and time consuming. The steam turbine rotors are considered the most stressed and expensive components of a steam turbine. This increasingly applies to high steam turbines.

Eine Eigenschaft des Dampfturbinenrotors ist, dass diese über keine wesentliche Wärmesenke verfügen. Daher gestaltet sich die Kühlung der an dem Dampfturbinenrotor angeordneten Laufschaufeln als schwierig.A feature of the steam turbine rotor is that they have no significant heat sink. Therefore, the cooling of the blades arranged on the steam turbine rotor is difficult.

Besonders thermisch belastet werden bei den Dampfturbinenrotoren die Kolben- und Einströmbereiche. Mit Kolbenbereich ist der Bereich eines Schubausgleichskolbens zu verstehen. Der Schubausgleichskolben wirkt in einer Dampfturbine derart, dass eine durch das Arbeitsmedium hervorgerufene Kraft auf den Rotor in einer Richtung eine Gegenkraft in Gegenrichtung ausgebildet wird.The piston and inflow areas are particularly thermally stressed in the steam turbine rotors. Piston area is to be understood as the area of a thrust balance piston. The thrust balance piston acts in a steam turbine such that a force caused by the working medium force is formed on the rotor in one direction counter-force in the opposite direction.

Eine Kühlung eines Dampfturbinenrotors ist in der EP 0 991 850 B1 beschrieben. Dabei wird eine Kompakt- bzw. Hochdruck-und Mitteldruck-Teilturbine durch eine Verbindung in dem Rotor, durch die ein Kühlmedium strömen kann, ausgeführt. Als nachteilig wird hierbei empfunden, dass zwischen zwei verschiedenen Expansionsabschnitten kein regelbarer Bypass ausgebildet werden kann. Darüber hinaus sind Probleme im instationären Betrieb möglich.A cooling of a steam turbine rotor is in the EP 0 991 850 B1 described. In this case, a compact or high-pressure and medium-pressure turbine part through a compound in the rotor, through which a cooling medium can flow, executed. A disadvantage here is felt that between two different expansion sections no controllable bypass can be formed. In addition, problems in transient operation are possible.

Wünschenswert wäre es, eine Dampfturbine auszubilden, die für hohe Temperaturen geeignet ist.It would be desirable to form a steam turbine that is suitable for high temperatures.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dampfturbine anzugeben, die bei hohen Dampftemperaturen betrieben werden kann.The object of the invention is therefore to provide a steam turbine, which can be operated at high steam temperatures.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dampfturbine, umfassend ein Gehäuse und einen Rotor, wobei das Gehäuse eine Durchführung zum Durchführen von externem Kühlmedium aufweist, wobei der Rotor zumindest teilweise hohl ausgeführt ist, wobei eine Zuleitung zum Durchführen des externen Kühlmediums in den Hohlraum des Rotors vorgesehen ist.This object is achieved by a steam turbine, comprising a housing and a rotor, wherein the housing has a passage for the passage of external cooling medium, wherein the rotor is at least partially hollow, wherein a Supply line for carrying out the external cooling medium is provided in the cavity of the rotor.

Mit der Erfindung wird daher vorgeschlagen, externes Kühlmedium in den Rotor der Dampfturbine zuzuführen, wobei das Kühlmedium an eine geeignete Stelle des Rotors geführt wird. Hierbei wird als geeignete Stelle der Hohlraum verwendet. Der Hohlraum ist zweckmäßigerweise an den Stellen angebracht, die einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind.With the invention is therefore proposed to supply external cooling medium in the rotor of the steam turbine, wherein the cooling medium is guided to a suitable point of the rotor. Here, the cavity is used as a suitable location. The cavity is expediently attached to the places which are exposed to a high thermal load.

Das bisher bekannte Verfahren, bei dem das externe Kühlmedium in die Dampfturbine eingeströmt wird und thermisch belastete Teile wie den Schubausgleichskolben unmittelbar kühlt, wird demnach verbessert, indem das Kühlmedium nach der Durchführung durch das Gehäuse in den Hohlraum des Rotors geführt wird. Dazu muss der Kühldampf einen höheren Druck als an der Einströmung aufweisen, damit dieser in den Hohlraum geführt werden kann.The hitherto known method, in which the external cooling medium is flowed into the steam turbine and directly cools thermally stressed parts such as the thrust balance piston, is therefore improved by the cooling medium is passed after passing through the housing into the cavity of the rotor. For this purpose, the cooling steam must have a higher pressure than at the inflow, so that it can be guided into the cavity.

Ein Vorteil dieses erfindungsgemäßen Kühlprinzips ist es, dass die Temperatur des Kühlmediums einstellbar ist. Dampfturbinen werden in der Regel bei unterschiedlichen Lasten verwendet. So wird beispielsweise eine Dampfturbine im Volllastbetrieb oder im Teillastbetrieb betrieben. Die Kühlanforderungen für die verschiedenen Lastbetriebe sind unterschiedlich, so ist die Anforderung an die Kühlung der Dampfturbine im Teillastbetrieb geringer als beim Volllastbetrieb.An advantage of this cooling principle according to the invention is that the temperature of the cooling medium is adjustable. Steam turbines are usually used at different loads. For example, a steam turbine is operated at full load or in partial load operation. The cooling requirements for the different load operations are different, so the demand for the cooling of the steam turbine in part load operation is lower than in full load operation.

Im Volllastbetrieb wird daher mehr Kühlmedium bzw. eine niedrigere Temperatur des Kühlmediums gefordert, was erfindungsgemäß ohne weiteres möglich ist, da die Temperatur des Kühlmediums leicht geregelt werden kann.In full load operation, therefore, more cooling medium or a lower temperature of the cooling medium is required, which according to the invention is readily possible, since the temperature of the cooling medium can be easily controlled.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.Advantageous developments are shown in the subclaims.

So wird die Erfindung vorteilhaft weitergebildet, wenn der Rotor derart ausgebildet ist, dass das Kühlmedium über Rotorkühlleitungen aus dem Hohlraum strömbar ist. Das Kühlmedium strömt zunächst über externe Leitungen durch das Gehäuse in den Hohlraum des Rotors und strömt anschließend an geeigneten Stellen aus dem Rotor wieder in die Hauptströmung. Dabei beströmt und kühlt das Kühlmedium den Rotor von innen. Das Ausströmen des Kühlmediums aus dem Rotor erfolgt an einer oder mehreren stromab gelegenen Stellen.Thus, the invention is advantageously developed if the rotor is designed such that the cooling medium via rotor cooling pipes can be flowed out of the cavity. The cooling medium first flows through external lines through the housing into the cavity of the rotor and then flows at suitable locations from the rotor back into the main flow. The cooling medium flows and cools the rotor from the inside. The outflow of the cooling medium from the rotor takes place at one or more points downstream.

Durch diese Maßnahme erfüllt das Kühlmedium sozusagen zwei Aufgaben, zum einen kühlt das Kühlmedium den Rotor an geeigneten Stellen und zum anderen trägt das Kühlmedium zum Wirkungsgrad bei, in dem es der Hauptströmung wieder zugeführt wird und an den Leit- und Laufschaufeln Arbeit verrichtet.By this measure, the cooling medium fulfills two tasks, so to speak, on the one hand, the cooling medium cools the rotor at suitable locations and on the other, the cooling medium contributes to the efficiency in which it is fed back into the main flow and performs work on the guide vanes and blades.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Zuleitung im Bereich eines Dampfeinströmbereiches angeordnet. Dadurch ist eine geeignete Stelle für die Zuleitung gefunden, da gerade der Bereich des Dampfeinströmbereiches sehr hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist und daher einer bevorzugten Kühlung bedarf.In an advantageous development, the supply line is arranged in the region of a steam inflow region. As a result, a suitable location for the supply line is found, since just the area of the steam inflow area is exposed to very high thermal loads and therefore requires a preferred cooling.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Zuleitung neben einem Schubausgleichskolben angeordnet. Dadurch ist es möglich, dass das Kühlmedium, bevor es in den Hohlraum des Rotors geführt wird, den Schubausgleichskolben kühlt. Der Schubausgleichskolben wird vor allem bei Volllast thermisch stark belastet.In a further advantageous development, the supply line is arranged next to a thrust balance piston. This makes it possible for the cooling medium, before it is guided into the cavity of the rotor, to cool the thrust balance piston. The thrust balance piston is subject to high thermal loads, especially at full load.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Rotor Laufschaufeln auf, die derart ausgebildet sind, dass das Kühlmedium durch die Laufschaufeln strömbar ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass neben dem Rotor auch die Laufschaufeln gekühlt werden können. Dabei wird bevorzugt die aus der Gasturbinentechnologie bekannte Filmkühlung der Laufschaufeln verwendet. Auf diese Weise können auch Schaufelfüße oder andere thermisch belastete Bereiche des Rotors wirksam gekühlt werden.In an advantageous development, the rotor has rotor blades which are designed such that the cooling medium can be flowed through the rotor blades. This provides the advantage that in addition to the rotor and the blades can be cooled. In this case, the film cooling of the rotor blades known from gas turbine technology is preferably used. In this way, blade roots or other thermally stressed areas of the rotor can be effectively cooled.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Rotor aus Scheibenläufern ausgeführt und mit einem Zuganker verspannt.In an advantageous development of the rotor is made of disc rotors and braced with a tie rod.

Ebenso vorteilhaft ist es, wenn der Scheibenläufer mit einer Verzahnung zum Übertragen eines Drehmomentes ausgebildet ist. Dadurch kann der Rotor aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet werden. Denkbar ist beispielsweise, dass ein Scheibenläufer, der geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt ist als ein Scheibenläufer, der hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist, mit einem Material ausgeführt wird, das kostengünstiger ist und dennoch den thermischen Belastungen standhält.It is equally advantageous if the pancake is formed with a toothing for transmitting a torque. As a result, the rotor can be formed of different materials. It is conceivable, for example, that a pancake, which is exposed to lower thermal loads than a pancake, which is exposed to high thermal stress, is performed with a material that is less expensive and yet withstands the thermal stresses.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Verzahnung derart ausgebildet, dass das Kühlmedium zwischen zwei benachbarten Scheibenläufern strömbar ist. Dazu wird die Verzahnung derart ausgebildet, dass die Verzahnung Durchtrittsöffnungen aufweist. Beispielsweise können Kanäle in der so genannten Hirthverzahnung vorgesehen sein. Durch diese Kanäle ist das Kühlmedium strömbar. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für die Durchführung des Kühlmediums über Radialkanäle keine zusätzlichen Bohrungen ausgeführt werden müssen, zusätzliche Bohrungen im Rotor verursachen eine hohe Spannungskonzentration durch zusätzliche Kerben. Solche Spannungskonzentrationen entfallen, wenn das Kühlmedium durch die Verzahnung geführt wird.In a further advantageous development, the toothing is designed such that the cooling medium can be flowed between two adjacent disc rotors. For this purpose, the toothing is formed such that the toothing has passage openings. For example, channels can be provided in the so-called Hirth toothing. Through these channels, the cooling medium is flowable. This embodiment has the advantage that no additional bores have to be carried out for the passage of the cooling medium via radial channels, additional bores in the rotor cause a high concentration of stress by additional notches. Such stress concentrations omitted when the cooling medium is passed through the teeth.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei haben Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen die gleiche Funktionsweise.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. In this case, components with the same reference numerals have the same functionality.

Es zeigen:

FIG 1
ein Querschnitt einer Dampfturbine gemäß dem Stand der Technik,
FIG 2
ein Querschnitt eines Rotors einer Dampfturbine und eines Teils eines Gehäuses,
FIG 3
Querschnitt durch einen Rotor,
FIG 4
Querschnitt durch eine Verzahnung,
FIG 5
Querschnitt einer Verzahnung in alternativer Ausführungsform.
Show it:
FIG. 1
a cross section of a steam turbine according to the prior art,
FIG. 2
a cross section of a rotor of a steam turbine and a part of a housing,
FIG. 3
Cross section through a rotor,
FIG. 4
Cross section through a toothing,
FIG. 5
Cross-section of a toothing in an alternative embodiment.

In der FIG 1 ist ein Schnitt durch eine Hochdruck-Teilturbine 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Hochdruck-Teilturbine 1 als Ausführungsform einer Dampfturbine umfasst ein Außengehäuse 2 und ein darin angeordnetes Innengehäuse 3. Innerhalb des Innengehäuses 3 ist ein Rotor 5 um eine Rotationsachse 6 drehbar gelagert. Der Rotor 5 umfasst in Nuten auf einer Oberfläche des Rotors 5 angeordnete Laufschaufeln 7. Das Innengehäuse 3 weist an seiner Innenfläche in Nuten angeordnete Leitschaufeln 8 auf. Die Leit- 8 und Laufschaufeln 7 sind derart angeordnet, dass in einer Strömungsrichtung 13 ein Strömungskanal 9 ausgebildet ist. Die Hochdruck-Teilturbine 1 weist einen Einströmbereich 10 auf, durch den im Betrieb Frischdampf in die Hochdruck-Teilturbine 1 einströmt. Der Frischdampf kann Dampfparameter von über 300 bar und über 620°C aufweisen. Der in die Strömungsrichtung 13 sich entspannende Frischdampf strömt abwechselnd an den Leit- 8 und Laufschaufeln 7 vorbei, entspannt und kühlt sich ab. Der Dampf verliert hierbei an innerer Energie, der in Rotationsenergie des Rotors 5 umgewandelt wird. Die Rotation des Rotors 5 treibt schließlich einen nicht dargestellten Generator zur Energieversorgung an. Die Hochdruck-Teilturbine 1 kann selbstverständlich andere Anlagenkomponenten außer einem Generator antreiben, beispielsweise einen Verdichter, eine Schiffschraube oder ähnliches. Der Dampf durchströmt den Strömungskanal 9 und strömt aus der Hochdruck-Teilturbine 1 aus dem Auslass 33 aus. Der Dampf übt hierbei eine Aktionskraft 11 in Strömungsrichtung 13 aus. Die Folge ist, dass der Rotor 5 eine Bewegung in Strömungsrichtung 13 vollziehen würde. Eine tatsächliche Bewegung des Rotors 5 wird durch einen Ausgleichskolben 4 verhindert. Dies geschieht, indem in einem Ausgleichskolbenvorraum 12 Dampf mit entsprechendem Druck eingeströmt wird, der dazu führt, dass in Folge des sich aufbauenden Druckes im Ausgleichskolbenvorraum 12 eine Kraft entgegen der Strömungsrichtung 13 entsteht, die idealer Weise genau so groß sein sollte wie die Aktionskraft 11. Der in dem Ausgleichskolbenvorraum 12 eingeströmte Dampf ist in der Regel abgezweigter Frischdampf, der sehr hohe Temperaturparameter aufweist. Demzufolge werden der Einströmbereich 10 und der Ausgleichskolben 4 des Rotors 5 thermisch stark beansprucht.1 shows a section through a high-pressure turbine part 1 according to the prior art. The high-pressure turbine part 1 as an embodiment of a steam turbine comprises an outer housing 2 and an inner housing 3 arranged therein. Within the inner housing 3, a rotor 5 is rotatably mounted about a rotation axis 6. The rotor 5 comprises blades 7 arranged in grooves on a surface of the rotor 5. The inner housing 3 has guide vanes 8 arranged in grooves on its inner surface. The guide 8 and blades 7 are arranged such that in a flow direction 13, a flow channel 9 is formed. The high-pressure turbine section 1 has an inflow region 10, through which live steam flows into the high-pressure turbine section 1 during operation. The live steam may have steam parameters above 300 bar and above 620 ° C. The relaxing in the flow direction 13 live steam flows alternately past the guide 8 and blades 7, relaxes and cools down. The steam loses in this case to internal energy, which is converted into rotational energy of the rotor 5. The rotation of the rotor 5 finally drives a generator, not shown, for power supply. Of course, the high pressure turbine part 1 may drive other equipment other than a generator, such as a compressor, a marine propeller, or the like. The steam flows through the flow channel 9 and flows out of the high-pressure turbine section 1 from the outlet 33. The steam exerts an action force 11 in the flow direction 13. The result is that the rotor 5 would perform a movement in the flow direction 13. An actual movement of the rotor 5 is through prevents a balance piston 4. This is done by 12 steam is flowed in a Ausgleichskolbenvorraum with a corresponding pressure, which causes the result of the building up pressure in Ausgleichskolbenvorraum 12, a force against the flow direction 13, which ideally should be just as large as the action force eleventh The steam which has flowed into the compensating piston antechamber 12 is generally diverted live steam, which has very high temperature parameters. As a result, the inflow region 10 and the compensating piston 4 of the rotor 5 are subjected to high thermal stress.

In der FIG 2 ist ein Ausschnitt einer Dampfturbine 1 dargestellt. Die Dampfturbine weist ein Gehäuse 39 auf. Der Übersichtigkeit wegen ist lediglich ein Teil des Gehäuses 39 in der FIG 2 dargestellt. Das Gehäuse 39 könnte ein Innengehäuse 3 oder ein Außengehäuse 2 sein.In FIG 2, a section of a steam turbine 1 is shown. The steam turbine has a housing 39. For the sake of clarity, only part of the housing 39 is shown in FIG. The housing 39 could be an inner housing 3 or an outer housing 2.

Die Dampfturbine gemäß FIG 2 wird erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass das Gehäuse 39 eine Durchführung 20 zum Durchführen von externem Kühlmedium 21 aufweist. Der Rotor 5 wird hierbei zumindest teilweise hohl ausgeführt. Der Rotor 5 weist daher einen Hohlraum 22 auf. Der Rotor 5 weist eine Zuleitung 23 zum Durchführen des externen Kühlmediums 21 auf. Das Kühlmedium 21 wird über die Durchführung 20 und der Zuleitung 23 in den Hohlraum 22 geführt. Eine erste Kühlwirkung des Kühlmediums 21 wird bereits im Gehäuse 39 im Bereich der Durchführung 20 erreicht. Zweckmäßigerweise ist die Durchführung 20 in der Nähe des Einströmbereiches 10 angeordnet. Der Einströmbereich 10 ist besonders thermisch belastet, da dort der Frischdampf einströmt. Das Kühlmedium wird von der Durchführung 20 zur Zuleitung 23 geführt und in den Hohlraum 22 geströmt. Das Kühlmedium 21 muss hierbei einen entsprechenden Druck aufweisen.According to the invention, the steam turbine according to FIG. 2 is designed in such a way that the housing 39 has a passage 20 for the passage of external cooling medium 21. The rotor 5 is in this case at least partially hollow. The rotor 5 therefore has a cavity 22. The rotor 5 has a feed line 23 for carrying out the external cooling medium 21. The cooling medium 21 is guided via the passage 20 and the feed line 23 into the cavity 22. A first cooling effect of the cooling medium 21 is already achieved in the housing 39 in the region of the passage 20. Expediently, the passage 20 is arranged in the vicinity of the inflow region 10. The inflow region 10 is particularly thermally stressed, since there flows in the live steam. The cooling medium is guided from the passage 20 to the supply line 23 and flows into the cavity 22. The cooling medium 21 must in this case have a corresponding pressure.

Die Zuleitung 23 kann durch radiale Bohrungen erfolgen. Andere Ausführungsformen wie z.B. schräg verlaufende Zuleitungen sind denkbar.The supply line 23 can be made by radial bores. Other embodiments, such as inclined leads are conceivable.

Der Übersichtlichkeit wegen sind in der FIG 2 weder Leit- 8 noch Laufschaufeln 7 dargestellt. Der Rotor 5 ist derart ausgebildet, dass das Kühlmedium 21 über Rotorkühlleitungen 24 aus dem Hohlraum 22 strömbar ist.For the sake of clarity, neither guide 8 nor moving blades 7 are shown in FIG. The rotor 5 is designed such that the cooling medium 21 can be flowed out of the cavity 22 via rotor cooling lines 24.

Die Zuleitung 23 kann neben einem Ausgleichskolben 4 angeordnet werden. Da der Ausgleichskolben besonders thermisch belastet ist wäre dies eine vorteilhafte Ausführungsform.The supply line 23 can be arranged next to a compensating piston 4. Since the balance piston is particularly thermally stressed, this would be an advantageous embodiment.

Das aus den Rotorkühlleitung 24 ausströmende Kühlmedium 21 vermischt sich mit dem aus dem Einströmbereich 10 kommenden Arbeitsmedium, das in der Regel ein Dampf ist. Das Kühlmedium 21 kühlt unter anderem ab der Zuleitung 23 den Rotor 5 an einer Innenfläche 25 des Hohlraums 22.The cooling medium 21 flowing out of the rotor cooling duct 24 mixes with the working medium coming from the inflow region 10, which as a rule is a vapor. The cooling medium 21 cools, inter alia, from the supply line 23, the rotor 5 on an inner surface 25 of the cavity 22nd

Die Dampfturbine 1 kann derart ausgebildet sein, dass der Rotor 5 Laufschaufeln 7 aufweist, die derart ausgebildet sind, dass das Kühlmedium 21 durch die Laufschaufel 7 strömbar ist. Dadurch werden die Laufschaufel 7 gekühlt. Die Laufschaufeln 7 weisen hierbei einzelne Durchtrittsöffnungen auf. Die Laufschaufeln 7 werden durch die so genannte Filmkühlung gekühlt. Die Filmkühlung ist aus der Gasturbinentechnologie bekannt.The steam turbine 1 may be designed such that the rotor 5 has blades 7, which are designed such that the cooling medium 21 can be flowed through the blade 7. As a result, the blade 7 is cooled. The blades 7 in this case have individual openings. The blades 7 are cooled by the so-called film cooling. Film cooling is known from gas turbine technology.

Vorzugsweise ist der Rotor 5 derart ausgebildet, dass die Laufschaufelfüße, der Ausgleichskolben 4 oder andere kritische Bereiche, die thermisch belastet sind, kühlbar sind.Preferably, the rotor 5 is designed such that the blade feet, the balance piston 4 or other critical areas that are thermally stressed, are coolable.

Der in FIG 2 dargestellte Rotor 5 ist an einer Schweißnaht 26 aus zwei Teilrotoren 27, 28 verschweißt. Dies bietet den Vorteil, dass der erste Teilrotor 27, der thermisch besonders belastet ist, aus einem anderen thermisch belastbaren Material ausgeführt werden kann als der Teilrotor 28. Selbstverständlich kann der Rotor 5 aus einem einheitlichen Material, d.h. ohne eine Schweißnaht 26 ausgeführt werden.The rotor 5 shown in FIG 2 is welded to a weld 26 of two partial rotors 27, 28. This offers the advantage that the first part rotor 27, which is particularly stressed thermally, can be made of a different thermally loadable material than the part rotor 28. Of course, the rotor 5 can be made of a uniform material, ie without a weld 26.

In der FIG 3 ist ein Rotor dargestellt, der aus drei Scheibenläufern 29, 30, 31 aufgebaut ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Rotor 5 aus lediglich zwei Scheibenläufern ausgeführt werden. Die drei Scheibenläufer 29, 30, 31 werden mittels eines Zugankers 32 fest miteinander verspannt. Dazu weist der Zuganker an seinen Enden ein Gewinde 34 auf. Durch Drehen des Zugankers 32 erfolgt eine Bewegung des Zugankers 32 in Rotationsachsenrichtung, was dazu führt, dass die drei Scheibenläufer 29, 30, 31 zusammengedrückt werden. Zweckmäßigerweise weisen die Scheibenläufer 29, 30, 31 an ihren Berührungsstellen 35, 36 eine Verzahnung zum Übertragen eines Drehmomentes auf. Die Verzahnung kann als Hirth-, Rechteck- oder Trapezverzahnung ausgebildet sein.In FIG 3, a rotor is shown, which is composed of three disc rotors 29, 30, 31. In alternative embodiments, the rotor 5 may be made of only two disc rotors. The three pancake rollers 29, 30, 31 are firmly clamped together by means of a tie rod 32. For this purpose, the tie rod at its ends a thread 34. By turning the tie rod 32, a movement of the tie rod 32 in the rotation axis direction, which results in that the three pancake 29, 30, 31 are compressed. Conveniently, the pancake 29, 30, 31 at their points of contact 35, 36 has a toothing for transmitting a torque. The toothing can be designed as a Hirth, rectangular or trapezoidal toothing.

In der FIG 4 ist eine erste Ausführungsform einer Verzahnung 37, 38 dargestellt. Die Verzahnung 37, 38 ist als Dreiecksverzahnung 37 ausgeführt. Die Verzahnung 37 ist dabei derart ausgeführt, dass eine Zuleitung 23 ausgebildet ist. Durch die Zuleitung 23 ist das Kühlmedium 21 strömbar.4 shows a first embodiment of a toothing 37, 38 is shown. The toothing 37, 38 is designed as a triangular toothing 37. The toothing 37 is designed such that a supply line 23 is formed. Through the supply line 23, the cooling medium 21 is flowable.

In der FIG 5 ist eine alternative Ausführungsform einer Verzahnung 37, 38 dargestellt. Die in der FIG 5 dargestellte Verzahnung 38 ist als eine Trapezverzahnung 38 ausgebildet. Dabei ist die Trapezverzahnung 38 derart ausgeführt, dass Zuleitungen 23 ausgebildet sind, durch die das Kühlmedium 21 strömbar ist.5 shows an alternative embodiment of a toothing 37, 38 is shown. The toothing 38 shown in FIG. 5 is designed as a trapezoid toothing 38. In this case, the trapezoidal toothing 38 is designed such that feed lines 23 are formed, through which the cooling medium 21 can be flowed.

Claims (15)

Dampfturbine,
umfassend ein Gehäuse (2, 3, 39) und einen Rotor (5),
wobei das Gehäuse (2, 3, 39) eine Durchführung (20) zum Durchführen von externem Kühlmedium (21) aufweist,
wobei der Rotor (5) zumindest teilweise hohl ausgeführt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (5) eine Zuleitung (23) zum Durchführen des externen Kühlmediums (21) in den Hohlraum (22) des Rotors (5) aufweist.Steam turbine
comprising a housing (2, 3, 39) and a rotor (5),
the housing (2, 3, 39) having a passage (20) for passing through external cooling medium (21),
wherein the rotor (5) is at least partially hollow,
characterized in that
the rotor (5) has a feed line (23) for passing the external cooling medium (21) into the cavity (22) of the rotor (5). Dampfturbine nach Anspruch 1,
wobei der Rotor (5) derart ausgebildet ist,
dass das Kühlmedium (21) über Rotorkühlleitungen (24) aus dem Hohlraum (22) strömbar ist.Steam turbine according to claim 1,
wherein the rotor (5) is designed such
the cooling medium (21) can be flowed out of the cavity (22) via rotor cooling lines (24). Dampfturbine nach Anspruch 1 oder 2,
bei der die Zuleitung (23) im Bereich eines Einströmbereiches (10) angeordnet ist.Steam turbine according to claim 1 or 2,
in which the supply line (23) in the region of an inflow region (10) is arranged. Dampfturbine nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei der die Zuleitung (23) neben einem Ausgleichskolben (4) angeordnet ist.Steam turbine according to claim 1, 2 or 3,
in which the supply line (23) is arranged next to a compensating piston (4). Dampfturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das aus dem Rotor (5) im Betrieb ausströmende Kühlmedium (21) mit einem Strömungsmedium vermischbar ist.Steam turbine according to one of the preceding claims, in which the cooling medium (21) flowing out of the rotor (5) during operation can be mixed with a flow medium. Dampfturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Rotor (5) Laufschaufeln (7) aufweist,
die derart ausgebildet sind,
dass das Kühlmedium (21) durch die Laufschaufeln (7) strömbar ist.Steam turbine according to one of the preceding claims, in which the rotor (5) has moving blades (7),
that are designed
the cooling medium (21) can be flowed through the moving blades (7). Dampfturbine nach Anspruch 6,
bei der die Laufschaufeln (7) mittels Filmkühlung kühlbar sind.Steam turbine according to claim 6,
in which the blades (7) are coolable by means of film cooling. Dampfturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Rotor (5) derart ausgebildet ist,
dass Laufschaufelfüße, der Schubausgleichskolben (4) oder andere thermisch belastete Bereiche des Rotors (5) kühlbar sind.Steam turbine according to one of the preceding claims,
wherein the rotor (5) is designed such
that blade feet, the thrust balance piston (4) or other thermally stressed areas of the rotor (5) are coolable. Dampfturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Rotor (5) Austrittsöffnungen zum radialen Austreten des Kühldampfes (21) aufweist.Steam turbine according to one of the preceding claims,
wherein the rotor (5) has outlet openings for the radial exit of the cooling steam (21). Dampfturbine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Rotor (5) als verschweißte Hohlwelle ausgeführt ist.Steam turbine according to one of the preceding claims,
wherein the rotor (5) is designed as a welded hollow shaft. Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem der Rotor (5) als ein mit einem Zuganker (32) verspannter Scheibenläufer (29, 30, 31) ausgeführt ist.Steam turbine according to one of claims 1 to 9,
in which the rotor (5) is designed as a disc rotor (29, 30, 31) clamped with a tie rod (32). Dampfturbine nach Anspruch 11,
bei dem die Scheibenläufer (29, 30, 31) mit Verzahnungen (37,38) zum Übertragen eines Drehmomentes ausgebildet sind.Steam turbine according to claim 11,
in which the disc drivers (29, 30, 31) are formed with toothings (37, 38) for transmitting a torque. Dampfturbine nach Anspruch 12,
wobei die Verzahnung (37, 38) als Hirth-, Rechteck- oder Trapezverzahnung ausgebildet ist.Steam turbine according to claim 12,
wherein the toothing (37, 38) is designed as Hirth, rectangular or trapezoidal toothing. Dampfturbine nach Anspruch 11 oder 12,
bei der die Verzahnung (37, 38) derart ausgebildet ist, dass das Kühlmedium (21) zwischen zwei benachbarten Scheibenläufern strömbar ist.Steam turbine according to claim 11 or 12,
wherein the toothing (37, 38) is formed such that the cooling medium (21) is flowable between two adjacent disc rotors. Dampfturbine nach Anspruch 14,
wobei die Verzahnung (37, 38) Durchtrittsöffnungen aufweist.Steam turbine according to claim 14,
wherein the toothing (37, 38) has passage openings.
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