<EMI ID=1.1>
<EMI ID=2.1>
les aubes dans lesquelles les gaz moteurs chauds sont introduits, doivent être refroidis pour pouvoir fonctionner à des
vitesses tangentielles considérables.. Ce refroidissement est
nécessaire parce que la chaleur se transmet des aubes baignées
par les gaz, moteurs chauds aux supports des aubes qui sont fixés
dans le même rotor et de ces supports au rotor même et que, en
cas de vitesses tangentielles considérables le frottement de la
surface des supports des aubes et des portions extérieures du
rotor contre les gaz qui les enveloppent engendre des quantités de chaleur considérables. Mais si la température du rotor
de la roue motrice est trop élevée., la vitesse périphérique
acceptable diminue, parce que la résistance de la matière du
rotor diminue lorsque la température croit. De plus la vites-
<EMI ID=3.1>
ne manière particulièrement désavantageuse, si réchauffement
du rotor est irrégulier, c'est à dire. si la portion du corps
du rotor, voisine de la périphérie extérieure s'échauffe plus
fort que les portions situées plus près de son axe. La couronne extérieure plus chaude du rotor.fait naître des tensions
tangentielles, qui de leur Opté engendrent des tensions radiales supplémentaires, qui sont facilement susceptibles de
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de deux fois plus fortes que celles d'une roue dont la température demeure uniforme. Par suite le rotor doit être refroidi, de façon que sa température ne devienne pas trop élevé., pour ne pas diminuer la résistance du matériel et que cette température soit aussi uniforme- que possible pour empêcher les tensions supplémentaires de prendre naissance. Ce résultat est difficile à obtenir parce que c'est la couronne extérieuue du rotor que les aubes devenues chaudes échauffent le plus fort et que sa température est généralement plus élevée que celle du moyeu du rotor et des portions plus voisines du moyeu.
On a déjà proposé de refroidir le rotor par pulvérisation d'un liquide par l'air comprimé et de faire arriver ce mélange d'air comprimé et de liquide à l'état de fine division par des trous dirigés suivant des rayons et percés à l'intérieur du rotor sur la couronne extérieure du rotor ou de le
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re du rotor. Mais il en résulte des pertes de puissance considérables, parce que le réfrigérant doit une accélération égale à la vitesse tangentielle du disque et parcs.que le mélange de réfrigérant et d'air qui circule sur la couronne extérieure du rotor dans le sens radial vers l'extérieur vient rencontrer le courant de gaz moteurs dirigé dans le sens perpendiculaire et traversant l'aubage et de ce fait trouble son action. On évite cet inconvénient en opérant le refroidissement par des courants de gaz, qui circulent suivant un circuit dans l'espace compris entre le disque de la roue motrice et les parois de l'enveloppe qui l'entourent, sans sortir de cet espace. Mais pour empêcher que, dans ce procédé de refroidissement,
la couronne extérieure de la portion du rotor voisine de sa périphérie prenne une température plus élevée que les portions
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les aubes aux supports des aubes est déjà 'éliminée., en principe, suivant l'invention, à partir décès supports d'aubes, de façon qu'elle ne puisse pas arriver jusqu'au corps du ro-
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d'aubes, il faut que la surface de ces supports exposée au courant de gaz réfrigérant soit assez grande et il faut prendre des mesures pour que des surfaces du support d'aubes soient fortement léchées par le courant de gaz réfrigérant. Suivant l'invention, on arrive à ce résultat en donnant aux supports d'aubes, montés dans le rotor et réunissant les aubes avec les extrémités bas de fixation, la forme des cellules d'un ventilateur centrifuge, dont les parois latérales extérieures forment, avec les surfaces extérieures du rotor les surfaces annulaires latérales lisses de la roue motrice et comportent des orifices d'admission des gaz réfrigérants entre le disque du rotor et les supports des aubes et des orifices d'échappe--ment des .gaz réfrigérants au voisinage de la couronne des aubes.
L'invention permet encore de réaliser le. refroidissement du rotor entre les points d'attache des aubes et le mo-
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de la surface du disque sur les gaz qui l'entourent est le plus fort, que sur les surfaces annulaires, qui sont plus voisines du moyeu. Suivant l'invention, on réalise ce refroidis-
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espaces qui se trouvent entre les surfaces latérales du disque de la roue motrice et les parois de l'enveloppe immobile
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des nervures annulaires, concentriques, de forme circulaire des parois de l'enveloppe se trouvant du côté de la roue motrice, de façon à former des canaux annulaires concentriques qui sont ouverts du coté du rotor. Il en résulte que sur les surfaces annulaires séparées, ainsi formées et relativement étroites se créent des circuits de refroidissement, qui, ainsi qu'on le désire peuvent subir des refroidissements d'intensité
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gaz réfrigérants et situés de la paroi de l'enveloppe opposé au rotor sont munies de chambres concentriques contenant un liquide réfrigérant qui s'y écoule des chambres de plus grand diamètre dans les chambres de diamètre moindre.
Le dessin ci-annexé représente un exemple de réalisation de l'invention. Sur ce dessin:
Fig. 1 est une coupe radiale de la turbine; Fig. 2 est la vue en élévat,ion d'une aube avec le support d'aubes; Fig. 3 - est une coupe perpendiculaire à l'axe de la couronne des aubes; Fig. 4 est une coupe suivant la ligne A-A de l'aube et du support d'aubes de la fig. 3; Fig. 5 est une élévation partielle de la paroi inférieure de l'enveloppe de la turbine qui àe trouve du côté du rotor.
Ainsi qu'on peut le voir sur la fig.3, le rotor 1 com-
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les à l'axe et dont les plans centraux sont dirigés dans le sens radial par rapport à l'axe du rotor. Ces entailles 2 en forme de V servent � fixer les supports des aubes dans la roue motrice et comportent à cet effet sur leurs surfaces latérales
<EMI ID=13.1> lesquelles s'appliquent les dents 6 du pied 5 du support d'aubea 7.
Suivant l'invention les supporta d'aubes 7, qui réunissent les aubes 4 aux pieds 5 forment des cellules de ventilateurs en forme de caissons, ainsi qu'on peut le voir sur les figure* 3 & 4. Les paroi. latérales 7a sont disposées l'une après l'autre, de façon à former des parois annulaires oontinues qui se raccordent sans ressaut aux surfaces latérales du disque de la roue motrice. Les latérale* 7a situées l'une en face de l'autre du même support d'aubes en forme de caisson <EMI ID=14.1>
depuis la racine 4a de l'aube 4 jusqu'au pied 5. On voit d'après la solution que représente la fig.3 à titre d'exemple que deux unités de supports d'aubes 7 pénètrent chaque fois par leurs pieds 5 dans un avidement commun, garni de dents, en forme de V de la roue motrice et y sont fixées par leurs dents. Le joint partiel 9 dirigé dans le sens radial se trouve de ce fait dans le plan central de l'évidement 2 en forme de V de la roue motrice, tandis que le joint partiel 10 se trouve toujours dans le plan central de la dent la. Les entretoises 7b forment avec les surfaces latérales 7a ainsi qu'avec les surfaces 4a des pieds des aubes 4 et les surfaces la du disque de la roue des cellules de ventilateur 8 & 8a. La cellule de ventilateur 8 ne communique avec les espaces qui se trouvent entre laroue motrice et la paroi de l'enveloppe refroidie que par les ou-
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outre. les ouvertures 12, des ouvertures 13 dans le pied du support d'aubes, par lesquelles elles communiquent avec les espaces qui se trouvent entre le rotor et les parois de l'enveloppe immobiles et refroidies, par l'intermédiaire du canal 14 dirigé suivant l'axe et qui reste libre entre les pieds des supports d'aubes et le rotor. Il résulte du sectionnement précité des supports d'aubes 7 que le plan central des trous 13 coïncide avec le joint partiel 9.. Il résulte de cette forme donnée aux supports d'aubes 7 que leurs poids est relativement faible et leur résistance considérable et que l'étendue de la surface de transmission de la chaleur offerte aux gaz réfrigérants qui les traversent est grande.
Pour effectuer le montage complet des aubes, on fait entrer les supports d'aubes 7 par paires et par le côté dans les évidements en forme de V du rotor avec un jeu suffisant pour la dilatation calorifique en tenant comptede la température de marche de la turbine. Les aubes 4 baignées par le courant de gaz moteurs sont limitées d'une manière connue
<EMI ID=16.1> plaque inférieure 4a. Les plaques de recouvrement et les plaques inférieures des aubes voisines se raccordent en formant des bandes fermées, constituant-ainsi les canaux des aubes. Pour diminuer le poids des aubes, il existe des trous 30 débouchant à l'extérieur dans le sens radial d'une manière connue mais ne se prolongeant que jusqu' à la plaque inférieure 4a et par suite séparés des -cellules de ventilateur 8 et 8a. Il ré-
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est relativement faible, que le plus de chaleur.dirigé dans le sens radial des aubes vers l'axe de rotation du disque ne rencontre que des sections de métal relativement faibles et par
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le courant de gaz réfrigérants, qui traverse d'une manière continue les cellules de ventilateur rencontre des surfaces relativement étendues, auxquelles il peut emprunter de la chaleur. Ce courant de gaz réfrigérant.passe par les canaux 14 dirigés dans le sens axial et les trous 13 pour arriver dans les cellules de ventilateurs 8a et par les trous 11 dans les cellules de ventilateur 8, tandis qu'il sort de ces cellules par les trous 12 situés plus près de l'extérieur. Dans les chambres qui se trouvent entre les supports d'aubes 7 et les parois 15
de l'enveloppe immobiles et refroidies le courant de gaz réfrigérant qui s'est échauffé circule vers l'axe de rotation du rotor, en se refroidissant au contact des parois 15 de l'enveloppe immobiles et refroidies, pour passer de nouveau par les trous
14 & 11. Les mêmes gaz réfrigérants s'échauffent ainsi au con_tact des supports d'aubes et se refroidissent au contact des parois 15 de l'enveloppe refroidies. Il en résulte que la chaleur provenant des aubes 4 fortement chauffées et tendant à se:
diriger vers le rotor 1 est entrainée en principe à partir des supports d'aubes, de sorte que la couronne extérieure du rotor ne subit qu'un échauffement.modéré, qui peut-être réglé par le dispositif de refroidissement suivant l'invention du disque de la roue motrice.
Ce refroidissement du rotor 1 proprement dit s'effectue également par circulation des courants annulaires de gaz réfrigérants, dans lesquels ce sont toujours les mêmes gaz qui s'échauffent au contact de la surface du liquide ets.e refroidissent ...'au contact des parois de l'enveloppe refroidies. Ces courants annulaires de gaz réfrigérants circulent dans les canaux annulaires concentriques 18, qui sont séparés les uns des autres par des nervures annulaires 17 concentriques des parois de l'enveloppe immobile qui se prolongent jusqu'au voisinage immédiat de la surface du disque 1. Dans chacun de ces canaux annulaires 18, le gaz réfrigérant est animé d'un mouvement cir-culaire sous l'effet du frottement sur la surface du disque l'axe de ce mouvement étant celui de la roue.
Ce mouvement circulaire engendre des forces centrifuges qui repoussent le gaz réfrigérant contre la paroi du canal situé à l'extérieur, d'où résulte un mouvement circulaire secondaire à l'intérieur du canal dans le sens des flèches de sorte que les gaz réfrigérants tournent d'un mouvement hélicoïdal dans les canaux annulaires 18 autour de l'axe de rotation du disque comme centre. Ce mouvement hélicoïdal peut encore être renforcé par des tôles hélicoïdales 19, visibles sur la figure 5, qui représente une vue dans le sens de l'axe d'une section des canaux annulaires 18 avec les nervures 17 qui les séparent. Les nervures annulaires 17 qui se terminent par des bouts tranchants se
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aussi faible que le permet la sécurité de marche.
L'effet de refroidissement dans les canaux annulaires
18, résulte de ce que les particules de gaz réfrigérants qui
se sont échauffées au contact de la roue chaude se refroidissent au cours de leur trajet circulaire hélicoïdal contre les parois de l'enveloppe des canaux 18 refroidies et immobiles. Cet effet est suffisant pour assurer_le refroidissement du dis-
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déjà été entrainée par l'effet de ventilateur des supports d'aube ci-dessus.
Comme la .plus grande partie de la chaleur totale à dissiper est engendrée dans la joue .extérieure et doit aussi en être aussitôt entraînée, tandis que dans la joue intérieure la chaleur qui,doit être entrainée l'est seulement en principe par le frottement de la surface da. disque sur les couches de gaz qui l'entourent, l'effet de refroidissement plus fort décrit ci-dessus de la joue extérieure est encore augmenté
du fait que le disque réfrigérant qui refroidit les parois im_mobiles de l'enveloppe., situées en face du disque de la roue motrice, baigne d'abord le coté de ces parois de l'enveloppe opposé à celui de la roue motrice. Par suite le liquide réfrigérant arrive d'abord par les raccords 21 dans l'espace annulaire 16, puis ne passe qu'après s'être légèrement échauffé par les trous 23, qui doivent être considérés comme décalés dans le sens périphérique par rapports aux raccords d'entrée
21,pour arriver dans la chambre de refroidissement 16a dont les parois sont ainsi déjà un peu moins refroidies. Puis le liquide réfrigérant qui s'est encore échauffé passe par les trous 23 a qui doivent également être considérés com-
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the blades into which the hot engine gases are introduced must be cooled in order to be able to operate at
considerable tangential speeds .. This cooling is
necessary because the heat is transmitted from the bathed paddles
by the gases, hot engines to the blade supports which are fixed
in the same rotor and from these supports to the same rotor and that, in
case of considerable tangential speeds the friction of the
surface of the blade supports and outer portions of the
rotor against the gases which surround them generates considerable quantities of heat. But if the rotor temperature
of the drive wheel is too high., the peripheral speed
acceptable decreases, because the resistance of the
rotor decreases when the temperature increases. In addition, the speed
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not particularly disadvantageously, if warming
of the rotor is irregular, ie. if the body portion
of the rotor, close to the outer periphery heats up more
stronger than the portions located closer to its axis. The warmer outer crown of the rotor creates tension
tangential, which of their Opté generate additional radial tensions, which are easily susceptible to
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twice as strong as those of a wheel whose temperature remains uniform. Consequently, the rotor must be cooled so that its temperature does not become too high, so as not to reduce the resistance of the material and that this temperature is as uniform as possible to prevent additional stresses from arising. This result is difficult to obtain because it is the outer ring of the rotor that the blades which have become hot heat up the most and its temperature is generally higher than that of the hub of the rotor and of the more neighboring portions of the hub.
It has already been proposed to cool the rotor by spraying a liquid with compressed air and to cause this mixture of compressed air and liquid to arrive in the state of fine division through holes directed along radii and drilled at the center. '' inside the rotor on the outer ring of the rotor or the
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re of the rotor. But this results in considerable power losses, because the refrigerant owes an acceleration equal to the tangential speed of the disc and parks. That the mixture of refrigerant and air which circulates on the outer ring of the rotor in the direction radial towards l 'exterior comes to meet the current of driving gases directed in the perpendicular direction and through the blading and thereby disturbs its action. This drawback is avoided by operating the cooling by gas streams, which circulate in a circuit in the space between the disc of the driving wheel and the walls of the casing which surround it, without leaving this space. But to prevent, in this cooling process,
the outer ring of the portion of the rotor adjacent to its periphery takes a higher temperature than the portions
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the blades to the blade supports is already eliminated., in principle, according to the invention, from the blade supports, so that it cannot reach the body of the rotor.
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blades, it is necessary that the surface of these supports exposed to the flow of refrigerant gas is large enough and it is necessary to take measures so that surfaces of the blade support are strongly licked by the flow of refrigerant gas. According to the invention, this result is achieved by giving the blade supports, mounted in the rotor and bringing together the blades with the bottom fixing ends, the shape of the cells of a centrifugal fan, the outer side walls of which form, with the outer surfaces of the rotor the smooth lateral annular surfaces of the driving wheel and have refrigerant gas inlet openings between the rotor disc and the blade supports and refrigerant gas exhaust ports in the vicinity crown of the vanes.
The invention also makes it possible to achieve the. cooling of the rotor between the attachment points of the blades and the
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of the surface of the disc on the gases which surround it is stronger, than on the annular surfaces, which are closer to the hub. According to the invention, this cooling is carried out
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spaces between the side surfaces of the drive wheel disc and the walls of the stationary casing
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annular, concentric ribs of circular shape for the walls of the casing located on the side of the driving wheel, so as to form concentric annular channels which are open on the side of the rotor. As a result, cooling circuits are created on the separate annular surfaces, thus formed and relatively narrow, which, as desired, can undergo intense cooling.
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refrigerant gases and located on the wall of the casing opposite the rotor are provided with concentric chambers containing a refrigerant liquid which flows therein from the larger diameter chambers into the smaller diameter chambers.
The accompanying drawing represents an exemplary embodiment of the invention. On this drawing:
Fig. 1 is a radial section of the turbine; Fig. 2 is the elevation view of a blade with the blade support; Fig. 3 - is a section perpendicular to the axis of the crown of the blades; Fig. 4 is a section taken along line A-A of the blade and of the blade support of FIG. 3; Fig. 5 is a partial elevation of the lower wall of the turbine casing which is on the rotor side.
As can be seen in fig. 3, the rotor 1 com-
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them to the axis and whose central planes are directed in the radial direction with respect to the axis of the rotor. These 2 V-shaped notches serve � fix the blade supports in the drive wheel and have for this purpose on their side surfaces
<EMI ID = 13.1> which apply the teeth 6 of the foot 5 of the blade support 7.
According to the invention the supporta of blades 7, which join the blades 4 to the feet 5 form fan cells in the form of boxes, as can be seen in figures * 3 & 4. The walls. side 7a are arranged one after the other, so as to form oontinuous annular walls which are connected without projection to the side surfaces of the disc of the driving wheel. The lateral * 7a located opposite each other of the same box-shaped blade support <EMI ID = 14.1>
from the root 4a of the blade 4 to the root 5. It can be seen from the solution shown in fig. 3 by way of example that two blade support units 7 each time penetrate through their feet 5 into a common eager, toothed, V-shaped drive wheel and attached to it by their teeth. The radially directed partial seal 9 is therefore located in the central plane of the V-shaped recess 2 of the drive wheel, while the partial seal 10 is still in the central plane of the tooth 1a. The spacers 7b form with the side surfaces 7a as well as with the surfaces 4a of the roots of the blades 4 and the surfaces of the disk of the impeller fan cells 8 & 8a. The fan cell 8 only communicates with the spaces between the drive wheel and the wall of the cooled casing by the or-
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outraged. the openings 12, openings 13 in the root of the blade support, through which they communicate with the spaces which are located between the rotor and the walls of the immobile and cooled casing, by means of the channel 14 directed along the 'axis and which remains free between the feet of the blade supports and the rotor. It follows from the aforementioned sectioning of the blade supports 7 that the central plane of the holes 13 coincides with the partial seal 9. It follows from this shape given to the blade supports 7 that their weight is relatively low and their resistance considerable and that the extent of the heat transmission surface offered to the refrigerant gases which pass through them is large.
To carry out the complete assembly of the blades, the blade supports 7 are inserted in pairs and from the side into the V-shaped recesses of the rotor with sufficient clearance for thermal expansion taking into account the operating temperature of the turbine. . The blades 4 bathed by the current of driving gases are limited in a known manner
<EMI ID = 16.1> bottom plate 4a. The cover plates and the lower plates of the neighboring vanes join together forming closed bands, thus constituting the channels of the vanes. To reduce the weight of the blades, there are holes 30 opening out to the outside in the radial direction in a known manner, but extending only to the bottom plate 4a and therefore separated from the fan cells 8 and 8a. . He re-
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is relatively small, that the more heat directed in the radial direction of the vanes towards the axis of rotation of the disc only encounters relatively small metal sections and by
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the flow of refrigerant gases, which continuously passes through the fan cells, encounters relatively large surfaces, from which it can borrow heat. This stream of refrigerant gas passes through the channels 14 directed in the axial direction and the holes 13 to arrive in the fan cells 8a and through the holes 11 in the fan cells 8, while it leaves these cells through the 12 holes located closer to the outside. In the chambers which are located between the blade supports 7 and the walls 15
from the immobile and cooled casing the stream of refrigerant gas which has heated up circulates towards the axis of rotation of the rotor, cooling in contact with the walls 15 of the immobile and cooled casing, to pass again through the holes
14 & 11. The same refrigerant gases are thus heated in contact with the blade supports and are cooled in contact with the walls 15 of the cooled casing. As a result, the heat from the strongly heated blades 4 tending to:
directing towards the rotor 1 is driven in principle from the blade supports, so that the outer ring of the rotor undergoes only moderate heating, which can be regulated by the cooling device according to the invention of the disc of the drive wheel.
This cooling of the rotor 1 itself is also carried out by circulating annular streams of refrigerant gases, in which it is always the same gases which heat up in contact with the surface of the liquid and cool ... walls of the casing cooled. These annular streams of refrigerant gases circulate in the concentric annular channels 18, which are separated from each other by annular ribs 17 concentric from the walls of the stationary casing which extend to the immediate vicinity of the surface of the disc 1. In each of these annular channels 18, the refrigerant gas is driven in a cir-cular movement under the effect of friction on the surface of the disc, the axis of this movement being that of the wheel.
This circular movement generates centrifugal forces which push the refrigerant gas against the wall of the channel located outside, resulting in a secondary circular movement inside the channel in the direction of the arrows so that the refrigerant gases rotate d 'helical movement in the annular channels 18 around the axis of rotation of the disc as a center. This helical movement can be further reinforced by helical sheets 19, visible in FIG. 5, which represents a view in the direction of the axis of a section of the annular channels 18 with the ribs 17 which separate them. The annular ribs 17 which terminate in sharp ends are
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as low as safe operation allows.
The cooling effect in the annular channels
18, results from the fact that the refrigerant gas particles which
are heated in contact with the hot wheel and cool during their helical circular path against the walls of the casing of the cooled and immobile channels 18. This effect is sufficient to ensure the cooling of the dis-
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already been driven by the fan effect of the blade supports above.
As the greater part of the total heat to be dissipated is generated in the outer cheek and must also be immediately entrained therefrom, while in the inner cheek the heat which must be entrained is in principle only carried away by the friction of the the surface da. disc on the gas layers surrounding it, the above described stronger cooling effect of the outer cheek is further increased
due to the fact that the refrigerating disc which cools the im_mobiles walls of the casing, located opposite the disc of the driving wheel, first bathes the side of these walls of the casing opposite to that of the driving wheel. As a result, the refrigerant liquid first arrives through the fittings 21 in the annular space 16, then only passes after having warmed up slightly through the holes 23, which must be considered as offset in the peripheral direction with respect to the fittings. entrance
21, to arrive in the cooling chamber 16a, the walls of which are thus already cooled a little less. Then the coolant which has still heated up passes through the holes 23 a which must also be considered as