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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit Schaufelkühlung durch Pressluft oder andere unter Druck zugeführte Gase, die über einen Hohlraum im Bereich zwischen Innen- und Aussengehäuse dem Läuferkranz des Ständers zugeführt werden, wobei unter gruppenartiger Zusammenfassung der Schaufeln eines Schaufelkranzes die einzelnen Segmente für die ihnen zugeordneten, mit Austrittsöffnungen für das Kühlmittel versehenen Schaufeln eine gemeinsame Kühlmittelzuführungskammer im Aussenbereich der Schaufeln und eine gemeinsame Ausgleichskammer am Innenbereich der Schaufeln aufweisen. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass bei allen Betriebszuständen der Gasturbine möglichst wenig Materialspannungen entstehen.
Demgemäss müssen der Schaufelkranz und die Kühleinrichtung ausreichend wärmebeweglich ausgebildet sein, dabei aber doch so sicher gelagert werden, dass eine exakte Lage der feststehenden Leitapparate zu den umlaufenden Schaufelkränzen gewährleistet ist.
Aus der Schweizer Patentschrift Nr. 482103 ist es bekannt, zur Vergleichmässigung der Kühlmittelströme die Schaufeln eines Schaufelkranzes gruppenartig zusammenzufassen und für je eine Gruppe eine gemeinsame Kühlmittelzuführungskammer im Aussenbereich der Schaufeln vorzusehen. Zum vollständigen Ausgleich der Kühlmitteldrücke ist eine zweite Ausgleichskammer im Innenbereich der Schaufeln vorgesehen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine derartig ausgebildete Gasturbine in Axialbauart und hat die Aufgabe, das Problem der wärmebeweglichen Lagerung des Schaufelkranzes einschliesslich der Kühlmittelzufuhr zu lösen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Zuführungskammer nach Art eines lediglich an fünf Seiten durch feste Wände gebildeten, im Innengehäuse gelagerten Kastens ausgebildet ist, der nach aussen durch eine wärmebeweglich in den festen Wänden gelagerte Abdeckung mit wärmebeweglicher Kühlmittelzuführung abgeschlossen ist.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 997, 275 ist es zwar zur Vermeidung unzulässiger Wärmespannungen bekannt, zur Begrenzung von Kammern biegsame Bleche bei einer Gasturbine vorzusehen, allerdings liegt bei dieser Anordnung nicht die Aufgabe vor, gleichzeitig mit der wärme beweglichen Lagerung des Schaufelkranzes auch die Kühlmittelzuführung wärmebeweglich anzubringen.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Dabei zeigt Fig. 1 eine axiale Schnittdarstellung eines Teiles von einer in axialer Richtung durchflossenen Gasturbine mit einer feststehenden Schaufelanordnung, Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Ausschnittsdarstellung der Schaufelanordnung gemäss Fig. l ; Fig. 3 versinnbildlicht rein schematisch die Abdeckung der Kühlmittelzuführungskammer für ein Segment des Schaufelkranzes und schliesslich zeigt Fig. 4 einen radialen Schnitt durch ein Segment des Schaufelkranzes, wobei dieser Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 1 verläuft. Gleiche Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist von der axial durchströmten Gasturbine --10-- lediglich ein Ausschnitt aus dem Oberteil veranschaulicht, da die untere Hälfte gleichartig aufgebaut ist. Die Turbine --10-- weist ein Aussengehäuse
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von--20-- und einem Aussenteil --22-- fest verbunden, wobei der Aussenteil --22-- an der Innenwand - einer ringförmigen Vertiefung--24--anliegt, die vom Innengehäuse --12-- gebildet ist. Das Innengehäuse-12--ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Aussengehäuse --11-- mit Hilfe eines Ringflansches--26--gelagert, so dass im Zwischenraum zwischen Innen- und Aussengehäuse eine Ringkammer --27-- gebildet wird.
Die Schaufeln --18-- sind hohl, wobei dieser Hohlraum mit dem Hohlraum --28-- des Aussenteiles --22-- in Verbindung steht. Der Aussenteil --22-- ist im wesentlichen kastenförmig gestaltet und bildet für ein Bogensegment die Kühlmittelzuführungskammer für die diesem Segment angehörenden Schaufeln. Der nach innen gerichtete Teil--20--ist ebenfalls kastenförmig gestaltet und erstreckt sich über das gleiche Bogenstück, wobei im Inneren eine Ausgleichskammer--29--gebildet wird. Die Kammern--28 und 29--stehen für das
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durch die Kammer--29--ausgeglichen wird.
Wie insbesondere aus Fig. 4 hervorgeht, erstreckt sich das Segment über einen Winkel von 450, so dass rund herum acht solche Segmente den gesamten Schaufelkranz aufbauen.
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--35-- gehalten,Raum --27-- gelangt.
Die Verbrennungsgase treten durch den Einlass--41--in Richtung des pfeiles --41a-- in den Bereich der feststehenden Schaufelkränze --18-- ein, wobei die Treibgase heisser sein können als die Standfestigkeit der Beschaufelung dies zulässt. Deshalb wird im Betrieb das Kühlmittel dauernd zu den Schaufeln--18-- zugeführt, so dass die Temperatur der Schaufeln damit begrenzt wird und beim Austritt durch die Öffnungen --32-- auch eine Kühlung der beaufschlagten Laufschaufeln--16--stattfindet.
Gemäss einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist der Aussenteil-22-für das Schaufelkranzsegment-34-in besonderer Weise ausgebildet. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Teil--22--im Querschnitt etwa in Form eines U oder eines Kanales gestaltet, so dass er einen entsprechend gebogenen Kasten bildet. Dieser Kasten enthält eine Bodenwandung--43-, ein Paar von Längsseitenwänden-44-und ein Paar von Schmalseitenwänden --46--, wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Die Wände --43,44 und 46-- begrenzen eine obere Kastenöffnung-48-von bogenförmiger Gestalt für die Kühlmittelzuführungskammer --28-- und sind aus einem gemeinsamen Stück mit den Schaufeln--19--und den Unterteilen--20--gebildet.
Die Kastenform für die Kühlmittelzuführungskammer --28-- ist demgemäss von viereckigem Querschnitt, wobei aber die Wände --46-- bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu den Wänden-44-nicht rechtwinkelig angesetzt sind, sondern schräg, wie insbesondere auf der rechten Seite von Fig. 4 ersichtlich ist, so dass für diesen Kasten eine Parallelogrammform entsteht.
An den oberen Innenflächen der Wände --44 und 46-- sind Ausnehmungen vorgesehen, in die Leisten - 50 und 51-eingelassen sind. Die Leisten sind mit den Wandungen-44 und 46--durch eine Schweissnaht --57-- fest verbunden. Innerhalb dieser Leisten sind Schlitze--58 und 59-eingelassen, die so bemessen sind, dass eine Abdeckplatte --60-- in diese eingeschoben werden kann. Die Abdeckplatte --60-- weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine parallelogrammartige Querschnittsform auf, wobei die Platte natürlich entsprechend dem Bogensegment in Längsrichtung durchgebogen ist.
In den Schlitzen--58 und 59--ist die Platte gleitend gelagert und besitzt im wesentlichen die gleiche Dicke wie die Schlitzbreite, um eine möglichst gute Abdichtung für das Kühlmittel zu bewerkstelligen. Innerhalb der Schlitze ist ein vorgegebenes Spiel--C, C'--vorgesehen, so dass während des Betriebes der Turbine die Abdeckplatte --60-- sich in Längs- und Breitenrichtung ausdehnen und verschieben kann, je nach den Betriebstemperaturen.
Nachdem die Abdeckplatte--60--dicht, aber gleitend in den Schlitzen angebracht ist, können die Leisten mit den benachbarten Wandungsteilen-44 und 46--durch die Schweissverbindung--57-- verfestigt werden. So wird eine gute Abdichtung bei gleichzeitiger Wärmebeweglichkeit gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gasturbine mit Schaufelkühlung durch Pressluft oder andere unter Druck zugeführte Gase, die über einen Hohlraum im Bereich zwischen Innen- und Aussengehäuse dem Läuferkranz des Ständers zugeführt werden, wobei unter gruppenartiger Zusammenfassung der Schaufeln eines Schaufelkranzes die einzelnen Segmente für die ihnen zugeordneten, mit Austrittsöffnungen für das Kühlmittel versehenen Schaufeln eine gemeinsame Kühlmittelzuführungskammer im Aussenbereich der Schaufeln und eine gemeinsame Ausgleichskammer am
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nach Art eines lediglich an fünf Seiten durch feste Wände (43,44, 46) gebildeten, im Innengehäuse (12) gelagerten Kastens (22) ausgebildet ist, der nach aussen durch eine wärmebeweglich in den festen Wänden (44,46) gelagerte Abdeckung (60) mit wärmebeweglicher Kühlmittelzuführung abgeschlossen ist.
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