Gekühltes Düsensegment für Brennkraftturbinen und Verfahren zu seiner Herstellung. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gekühltes Düsensegment für Brennkraft- turbinen, das aus einzelnen Teilen zusammen gesetzt ist und bei dem die Seitenstücke, zwi schen welchen die gekühlten Düsenblätter angeordnet sind, ebenfalls gekühlt sind, so wie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Bekanntlich erfolgt bei Verpuffungs- brennkraftturbinen die Beaufschlagung der Turbinenradbeschaufelung in ähnlicher Weise wie bei Dampfturbinen durch Düsengruppen. Die Düsengruppen bestehen aus im Quer schnitt durchweg rechteckig geformten Ein zeldüsen, die durch Zwischenwände vonein ander getrennt sind.
Bei Verpuffungsbrenn- kraftturbinen treten im allgemeinen in die sen Düsen überkritische Geschwindigkeiten auf, so dass die Düsen entsprechend der von Laval angegebenen Form mit einer Erwei terung ausgeführt werden müssen. Die Er weiterung bringt es also mit sich, dass die zwischen den Einzeldüsen vorhandenen Zwi- schenwände nach dem Gasaustrittsende zu in einer mehr oder weniger scharfen Spitze aus laufen.
Diese Ausbildung der Zwischenwände führt nun deshalb zu besonderen Schwierig keiten, weil der weitere Umstand hinzutritt, dass diese Zwischenwände auf beiden Sei ten von Verbrennungsgasen hoher Tempera tur und durchweg überkritischer Geschwin digkeit bestrichen werden.
Da sich. die Wärmeübergangsbeiwerte mit der Erhöhung der Gasgeschwindigkeiten, insbesondere im überkritischen Gebiet, stark und teilweise sprunghaft steigern, kann eine Zerstörung der Zwischenwände durch Ausglühen und Verzunderungen nur dadurch verhindert wer den, dass die Zwischenwände stark gekühlt werden.
Die Zwischenwände müssen also hohl, als hohle Düsenblätter, ausgeführt und von einem Kühlmittel durchströmt werden. Es hat sich nun gezeigt, dass die Wärme übergänge an den Düsenblättern so gross sind, dass selbst bei Verwendung von Kühlflüssig- keiten eine störungslose Kühlung nicht ohne weiteres zu erreichen ist.
Führt man näm lich, wie dies zunächst geschehen ist, die ge kühlten Düsenblätter in der Weise aus, dass die mit den Seitenwangen des Düsensegmen tes aus einem Stück gegossenen Düsenblätter durch nebeneinander liegende Bohrungen aufgebohrt und nach dem spitz zulaufenden Austrittsende zu von diesen Bohrungen aus aufgeschlitzt sind, so dass die Kühlflüssig keit senkrecht zur Richtung des Gasstromes in Parallelströmen durch das gesamte Düsen blatt fliesst, so strömt das Kühlmittel vor wiegend durch die einen grösseren Quer schnitt aufweisenden Bohrungen des Düsen blattrückens, das heisst des von den Verbren nungsgasen zunächst berührten, verbreiterten Teils des Düsenblattes, so dass nur eine ge ringe Menge an Kühlflüssigkeit durch den verhältnismässig engen Schlitz in der Blatt spitze durchtritt.
Gerade hier treten aber in folge der höheren Gasgeschwindigkeiten die grösseren Wärmeübergänge auf. Es strömt daher das Kühlmittel mit unzureichender Ge schwindigkeit und zu geringer Menge durch den Schlitz der Düsenblattspitze, so dass Ver dampfung eintritt. Durch die Verdampfung scheidet sich in dem engen Schlitz Kessel stein aus und verengt den Strömungsquer schnitt erheblich bezw. setzt ihn vollständig zu. Der sich bildende Dampf verdrängt die Kühlflüssigkeit und erhöht auf diese Weise die ungleichmässige Verteilung derselben. An den Stellen aber, an denen sich das Dampf polster bereits gebildet hat, findet eine aus reichende Wärmeabfuhr nicht mehr statt.
In folge dieser mangelhaften Kühlung nehmen die Düsenblätter unzulässig hohe Tempera turen an. Da durch die Aufbohrungen und durch die Aufschlitzung des Düsenblattes die Wandungen der nur unter dem geringen Kühlflüssigkeitsdruck stehenden Hohlräume des Blattes nicht mehr genügend Wider standskraft besitzen, um dem äussern Gas druck Widerstand zu leisten, werden die Wandungen eingedrückt und undicht, so dass die Kühlflüssigkeit austreten kann.
Diese nachteiligen Erscheinungen führten zu dem weiteren Vorschlag, am Düsenblatt- rücken das Düsenblatt von den den Seiten wangen des Düsensegmentes zugekehrten Stirnflächen aus unter Belassung eines Zwi schensteges auszufräsen. Der Zwischensteg wurde nur an einer Stelle mit einer kleinen Bohrung durchstochen. Weitere, über die gesamte Düsenblatthöhe von Stirnfläche zu Stirnfläche durchgehende Bohrungen wurden an der Düsenblattspitze vorgesehen.
Durch die so erzielte Drosselung der Strömungs querschnitte im Düsenblattrücken sollte das Kühlmittel gezwungen werden, die Bohrun gen der Düsenblattspitze mit Sicherheit zu durchfliessen. Es zeigte sich aber, dass auch dieser Vorschlag nicht zum Erfolg führt, weil die mit der zunehmenden Verjüngung der Düsenblattspitze einen immer kleiner werdenden Durchmesser annehmenden Boh rungen im Verhältnis zu ihrem Durchtritts- querschnitt eine zu grosse Oberfläche be sitzen.
Es ist also auch bei Drosselung der durch die grösseren Kühlräume des Düsen blattrückens tretenden Parallelströme der Kühlflüssigkeit nicht möglich, durch die kleinen Bohrungen an der Düsenblattspitze eine solche Kühlflüssigkeitsmenge durchzu treiben, dass Verdampfungen verhindert wer den. Die Verdampfung führt aber in Ver bindung mit der Enge der Bohrungen zu den bereits erörterten Nachteilen, so dass auch bei der Verwirklichung dieses Vorschlages Beschädigungen der Düsenblätter festgestellt werden mussten.
Die sich damit ergebende Aufgabe, die Düsenblattkühlung so auszugestalten, dass die dargelegten nachteiligen Erscheinungen mit Sicherheit vermieden werden, ist bereits dadurch gelöst worden, dass das Kühlmittel am Düsenblattrücken in das Düsenblatt ein geführt und in einem sich über nahezu die Hälfte der Düsenblatthöhe erstreckenden Strom in Richtung der Verbrennungsgase bis in die Düsenblattspitze geleitet, hierauf innerhalb derselben umgelenkt,
entgegen der Strömungsrichtung der Verbrennungsgase in einem wieder nahezu die Hälfte der Düsen blatthöhe in Anspruch nehmenden Strom zum Düsenblattrücken zurückgeführt und hier ab geleitet wird. Es ist also bewusst auf die früher übliche Strömungsrichtung des Kühlmittels senkrecht zur Strömungsrichtung der Ver brennungsgase durch die Düsen verzichtet und statt dessen ein U-förmiger Durchfluss des Kühlmittels durch das Düsenblatt ver wirklicht worden, weil dadurch eine Reihe von Vorteilen eintreten.
Zunächst werden die Parallelströme durch einen einzigen Kühlmittelstrom ersetzt, so dass die Berüh rung der gesamten Kühlflächen unabhängig vom Strömungswiderstand gewährleistet ist. Weiter können auch in der Düsenblattspitze grosse Strömungsquerschnitte verwirklicht werden, so dass das Verhältnis von Wärme übertragungsfläche und Querschnitt einen Wert annimmt, bei dem Dampfbildungen mit Sicherheit vermieden werden können.
Damit sind gleichzeitig die Gefahren der Kessel steinbildung und der Verringerung der Strö mungsquerschnitte beseitigt. Dadurch also, dass die gesamte Menge des Kühlmittels ge zwungen wird, das Innere gerade der Blatt spitze zu kühlen, und dadurch, dass hierfür Durchtrittsquerschnitte in einer Grösse ver wirklicht werden können, bei der Verdamp fungen des Kühlmittels und Verstopfungen der Kühlräume mit Sicherheit vermieden sind, ist es gelungen, die bisher nicht be herrschbaren Schwierigkeiten zu beseitigen.
Die zur Durchführung einer derartigen Kühlung vorgesehenen Einrichtungen waren jedoch ausserordentlich verwickelt. Denn die Kühlmittelführung wurde im wesentlichen mittels kegeliger, mit Achsial- und Quer bohrungen versehener Bolzen bewirkt, die je ein Düsenblatt so durchsetzen, dass das aus dem einen Seitenstück des Düsensegmentes aufgenommene Kühlmittel durch die eine der Achsialbohrungen und die sich anschliessende Querbohrung in das Düsenblatt einzutreten vermochte, worauf es innerhalb des Düsen blattes längs einer Scheidewand geleitet,
in nerhalb der Düsenblattspitze umgelenkt, auf der andern Seite der Scheidewand wieder zu rückgeleitet wurde, um dann über die Quer und die anschliessende Achsialbohrung des Befestigungsbolzens in das andere Seiten stück geleitet zu werden.
Damit ergab sich die Notwendigkeit, jeden Bolzen durch eine besondere Mutter zu befestigen, zu Zwecken der Einführung jedes Bolzens Verschraubun gen an den beiden äussern Begrenzungswän den der Seitentücke anzubringen, die Be festigungsbolzen selbst mit verhältnismässig engen Kühlkanälen auszurüsten und entspre chende Kühlkanäle in den Düsenblättern vor zusehen, womit eine erhebliche Anzahl von Dichtungen erforderlich wird und eine ebenso grosse Anzahl von Undichtigkeitsstellen ent steht, die ständiger Überwachung und War tung bedürfen.
Darüber hinaus zeigten der artig ausgebildete Düsensegmente die Nei gung, an bestimmten Stellen zu reissen, so dass besondere zusätzliche Massnahmen er forderlich wurden, um diese Gefahr zu be seitigen.
Die geschilderten Nachteile sind beim nachfolgend beschriebenen Beispiel gemäss der Erfindung nicht vorhanden, nach welcher beim vorliegenden gekühlten Düsensegment für Brennkraftturbinen, das aus einzelnen Teilen zusammengesetzt ist und bei dem die Seitenstücke, zwischen welchen die gekühl ten Düsenblätter angeordnet sind, ebenfalls gekühlt sind, die Düsenblätter, welche mit seitlichen, mit ihnen aus einem Stück be stehenden Ansätzen die Düsen bilden,
durch diese Ansätze zu einem einheitlichen Bau teil vereinigt sind. Das geschieht zweck mässig dadurch, dass die im Querschnitt H- förmigen Düsenblattkörper auf ihren beiden Seiten lappenförmige Ansätze aufweisen, über die sie durch längs der Düsenmittel linien verlaufende Nähte miteinander ver bunden, vorzugsweise miteinander ver schweisst sind.
Werden die lappenförmigen Ansätze der im Querschnitt H-förmigen Düsenblattkörper durch Ausfräsungen gebildet, so ergibt sich ein besonders einfaches und zuverlässiges Flerstellungsverfahren.
Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgedankens, und zwar gibt Fig. 1 einen in Umfangsrichtung durch die Düsengruppe einer Verpuffungsbrenn- kra.ftturbine verlaufenden, in die Zeichnungs ebene abgewickelten Schnitt wieder; Fig. 2 stellt einen Radialschnitt durch die Düsenanordnung gemäss Linie II-II der Fig. 1 dar, wobei die Schnittebene die Tur binenachse enthält;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Düsenanordnung nach der Linie III-III der Fig. 1 und 2, während Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1 wiedergibt.
Es bezeichnet 1 das Düsenventil einer nichtgezeichneten Verpuffungskammer, nach dessen Öffnung die in der Verpuffungskam- mer erzeugten, hochgespannten und hoch erhitzten Verbrennungsgase über den Düsen vorraum 2 in die Düsenkanäle 3 eintreten, die nach Art einer Lavaldüse ausgebildet sind und in denen die Verbrennungsgase ent spannt sowie beschleunigt werden. Die Dü sen 3 sind dabei ausser durch die Lappen 4 und 5 der Düsenblätter durch deren Seiten wände 6 begrenzt.
Die Lappen 4, 5 sind zweckmässig durch entsprechende Ausfräsung der u-förmigen Düsenblattrohlinge entstan den. Je zwei benachbarte Lappen 4 und 5 sind durch Schweissnähte 7 miteinander ver bunden, wobei die Schweissnähte 7, wie Fig. 1 erkennen lässt, etwa mit der Mittellinie der Düsen 3 zusammenfallen.
Die Düsenblätter selbst sind hohl ausge führt und werden mit Wasser gekühlt, das durch eine Leitung 8 in den unterhalb der Düsen vorgesehenen Kühlraum 9 (Fig. 2 bis 4) eintritt, die Kühlräume jedes Düsenblat tes durchströmt und in den oberhalb der Dü sen angeordneten Kühlraum 10 gelangt, um aus diesem über Leitung 11 abgezogen zu werden. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Zu- und Abführungsleitungen 8 und 11 für das Kühl mittel an den seitlichen Enden des die Dü sengruppe enthaltenden Beaufschlagungs- bogens vorgesehen.
Die Räume 9 und 10 sind durch die Zwischenwand 12 (Fig. 3) voneinander getrennt, um den Durchfluss des Kühlmittels durch die Kühlräume der Dü senblätter zu erzwingen.
Der Kühlraum 13 des Düsenvorraumes wird unabhängig von der Kaltkühlung der Düsenblätter über Leitung 14 (Fig. 1) mit heissem Druckwasser beschickt; die Ableitung erfolgt bei 15.
Wie besonders deutlich Fig. 4 erkennen lässt, kennzeichnen sich die Düsenblätter durch Anordnung einer ihr Inneres in zwei Längsräume 17 und 18 einteilenden, eine Durchtrittsausnehmung 19 an der Blattspitze aufweisenden Zwischenwand 20 im Innern jedes Blattes, wobei die Zwischenwand<B>20</B> etwa in der Mitte der Düsenblatthöhe liegt.
Die Zwischenwand 20 stützt dabei gleich zeitig die Seitenwände des Düsenblattes, wie man insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen vermag, gegeneinander ab, so dass sie unter dem Einfluss des Verbrennungsgasdruckes nicht in ihrer Form verändert werden kön nen.
Die zweckmässig durch Ausfräsung her gestellten Längsräume 17 und 18 jedes Dü senblattes sind nach oben und unten abge deckt durch in den Düsenblattkörper einge schweisste bezw. eingelötete Deckel 21 bezw. 22, die bei 23 und 24 Öffnungen zum Ein- bezw. Austritt des Kühlwassers aufweisen. In Fig. 3 sind die Deckel 21 und 22 in An sicht zu sehen, weil der Schnitt an der Stelle durchgeführt worden ist,
an der die Öffnun gen bezw. Aussparungen 23 und 24 liegen.
Die Zu- bezw. Abflusssammelräume 9 bezw. 10 für das Kühlwasser sind durch dünne und elastische Wandungen 25 und 26 gebildet; sie sind einerseits bei 27 mit den Düsenblattspitzen, anderseits bei 28 mit dem Tragkörper 29 für die Düsengruppe ver schweisst. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die Düsengruppe bei ihrer Erwär- mung so ausdehnen kann, dass Spannungs risse mit Sicherheit vermieden sind.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Das über Leitung 8 zugeführte kalte Kühlwasser erfüllt zunächst den Zufluss- sammelraum 9, um von diesem über die Öff nungen<B>23</B> in die Längsräume 18 jedes Dü- senblattes einzutreten.
Demgemäss wird das Düsenblatt in Strömungsrichtung der Ver brennungsgase vom Blattrücken 16 aus bis in die Blattspitze hinein von einem Kühlmittel- strom durchflossen, der sich auf nahezu die Hälfte der Düsenblatthöhe erstreckt.
Bei 19 erfolgt innerhalb der Düsenblattspitze die Umlenkung des Kühlmittelstromes, worauf der Längsraum 17 entgegengesetzt zur Strö mungsrichtung der Verbrennungsgase von der Blattspitze bis zum Blattrücken von einem Kühlstrom durchsetzt wird, der wie- derum nahezu die Hälfte der Düsenblatthöhe in Anspruch nimmt. Die bei 24 austretenden Kühlmittelströme vereinigen sich in dem Ab flusssammelraum 10, um über die Leitung 11 abgeführt zu werden.
Auf diese Weise wird nicht nur jedes Düsenblatt fast der gesamten Länge und Höhe nach wirksam mit Kühlmittel durch strömt, sondern es wird auch das Kühlmittel gezwungen, seiner gesamten Menge nach an den Innenwandungen der Blattspitze vorbei zuströmen, um diese wirksam zu kühlen.
Die Strömungsquerschnitte, die dem Kühlmittel dabei zur Verfügung stehen, sind verhältnis- mässig gross, so dass ausreichende Kühlmittel- mengen durch die Kühlräume geführt werden können, womit nicht nur eine genügende Wärmeabfuhr ohne jegliche Gefahr von Dampfbildungen gewährleistet, sondern auch die Neigung zur Verstopfung beseitigt ist.
Aus der Fig. 3 geht aber auch hervor, dass die durch die Lappen 4 und 5 gebildeten Seitenwände der Düsen 3 ebenfalls gekühlt werden, und zwar durch die in den Räumen 9 und 10 zirkulierende Flüssigkeit.
Cooled nozzle segment for internal combustion turbines and process for its manufacture. The present invention relates to a cooled nozzle segment for internal combustion turbines, which is composed of individual parts and in which the side pieces between which the cooled nozzle blades are arranged are also cooled, as well as to a method for its production.
It is known that in the case of deflagration internal combustion turbines, the turbine wheel blades are acted upon in a manner similar to that in the case of steam turbines through groups of nozzles. The groups of nozzles consist of single nozzles with a rectangular cross-section that are separated from each other by partitions.
In deflagration combustion power turbines, supercritical velocities generally occur in these nozzles, so that the nozzles have to be designed with an extension in accordance with the shape specified by Laval. The extension therefore means that the partition walls present between the individual nozzles taper off in a more or less sharp point after the gas outlet end.
This design of the partition walls now leads to particular difficulties because there is also the additional fact that these partition walls are coated on both sides by combustion gases of high temperature and consistently supercritical speed.
That I. the heat transfer coefficients with the increase in gas velocities, especially in the supercritical area, increase sharply and sometimes abruptly, destruction of the partition walls by annealing and scaling can only be prevented if the partition walls are strongly cooled.
The partition walls must therefore be made hollow, as hollow nozzle blades, and have a coolant flowing through them. It has now been shown that the heat transfers at the nozzle blades are so great that even when using cooling liquids, trouble-free cooling cannot be achieved without further ado.
Namely, as was done initially, the cooled nozzle blades are carried out in such a way that the nozzle blades cast from one piece with the side cheeks of the nozzle segment are drilled open through holes lying next to one another and slit open from these holes after the tapered outlet end are, so that the cooling liquid flows perpendicular to the direction of the gas flow in parallel through the entire nozzle blade, the coolant flows mainly through the larger cross-sectional holes of the nozzle blade back, that is, the one initially touched by the combustion gases, widened Part of the nozzle blade, so that only a small amount of cooling liquid passes through the relatively narrow slot in the blade tip.
However, it is precisely here that the greater heat transfers occur due to the higher gas velocities. The coolant therefore flows through the slot in the nozzle blade tip with insufficient speed and too little volume, so that evaporation occurs. As a result of the evaporation, boiler stone separates out in the narrow slot and narrows the flow cross-section considerably. uses it completely. The vapor that forms displaces the cooling liquid and in this way increases the uneven distribution of the same. But at the points where the vapor cushion has already formed, there is no longer sufficient heat dissipation.
As a result of this inadequate cooling, the nozzle blades assume unacceptably high temperatures. Because of the bores and the slitting of the nozzle blade, the walls of the cavities of the blade, which are only under the low coolant pressure, no longer have enough resistance to resist the external gas pressure, the walls are pressed in and leaky, so that the coolant escape can.
These disadvantageous phenomena led to the further proposal to mill out the nozzle blade on the back of the nozzle blade from the end faces facing the side cheeks of the nozzle segment, leaving an intermediate web. The intermediate bridge was pierced with a small hole in only one place. Further bores extending over the entire height of the nozzle blade from face to face were provided at the tip of the nozzle blade.
As a result of the throttling of the flow cross-sections in the nozzle blade back achieved in this way, the coolant should be forced to flow safely through the holes in the nozzle blade tip. It turned out, however, that this proposal does not lead to success either, because with the increasing tapering of the nozzle blade tip the bores, which assume an ever smaller diameter, have too large a surface in relation to their passage cross section.
It is therefore not possible, even with throttling of the parallel flows of the cooling liquid passing through the larger cooling spaces of the nozzle back, to drive such an amount of cooling liquid through the small bores at the nozzle blade tip that evaporation is prevented. However, the evaporation in connection with the narrowness of the bores leads to the disadvantages already discussed, so that damage to the nozzle blades also had to be found when this proposal was implemented.
The resulting task of designing the nozzle blade cooling in such a way that the disadvantageous phenomena outlined are avoided with certainty has already been achieved in that the coolant is introduced into the nozzle blade at the nozzle blade back and in a stream extending over almost half the nozzle blade height Direction of the combustion gases passed into the nozzle blade tip, then deflected within the same,
against the direction of flow of the combustion gases in a stream that again takes up almost half of the nozzle blade height to the nozzle blade back and is directed from here. The previously common direction of flow of the coolant perpendicular to the direction of flow of the combustion gases through the nozzles is deliberately omitted and instead a U-shaped flow of the coolant through the nozzle blade has been implemented, because this results in a number of advantages.
First of all, the parallel flows are replaced by a single flow of coolant, so that the entire cooling surface can be touched regardless of the flow resistance. Furthermore, large flow cross-sections can also be realized in the nozzle blade tip, so that the ratio of heat transfer area and cross-section assumes a value at which steam formation can be avoided with certainty.
This simultaneously eliminates the dangers of scale formation and the reduction of the flow cross-sections. Because the entire amount of coolant is forced to cool the inside of the blade tip, and because passage cross-sections of a size can be achieved in which evaporation of the coolant and clogging of the cold rooms are definitely avoided , has succeeded in eliminating the previously uncontrollable difficulties.
However, the facilities provided to carry out such cooling were extremely complex. This is because the coolant flow was essentially effected by means of conical bolts with axial and transverse bores, which each penetrate a nozzle blade in such a way that the coolant taken from one side piece of the nozzle segment enters the nozzle blade through one of the axial bores and the adjoining transverse bore was able to, whereupon it passed along a partition wall inside the nozzle blade,
deflected within the nozzle blade tip, on the other side of the septum was redirected back to, in order to then be passed over the cross and the subsequent axial bore of the fastening bolt in the other side piece.
This made it necessary to fasten each bolt with a special nut, to attach screw connections to the two outer boundary walls of the side pieces for the purpose of introducing each bolt, to equip the fastening bolts themselves with relatively narrow cooling channels and to fit the corresponding cooling channels in the nozzle blades watch, which requires a significant number of seals and an equally large number of leaks that require constant monitoring and maintenance.
In addition, the well-designed nozzle segments showed a tendency to tear at certain points, so that special additional measures were necessary to eliminate this risk.
The disadvantages described are not present in the example according to the invention described below, according to which in the present cooled nozzle segment for internal combustion turbines, which is composed of individual parts and in which the side pieces, between which the cooled nozzle blades are arranged, are also cooled, the nozzle blades which form the nozzles with lateral extensions that are made of one piece with them,
are united by these approaches to form a uniform component. This is conveniently done in that the nozzle blade bodies, which are H-shaped in cross-section, have tab-shaped projections on their two sides, via which they are connected to one another, preferably welded to one another, by seams running along the nozzle center lines.
If the lobe-shaped attachments of the nozzle blade bodies, which are H-shaped in cross-section, are formed by millings, a particularly simple and reliable manufacturing process results.
The drawing shows an exemplary embodiment of the concept of the invention, namely FIG. 1 shows a section running in the circumferential direction through the nozzle group of a deflagration combustion turbine and developed into the plane of the drawing; Fig. 2 shows a radial section through the nozzle arrangement according to line II-II of FIG. 1, the sectional plane containing the tur binenachse;
FIG. 3 shows a cross section through the nozzle arrangement along the line III-III in FIGS. 1 and 2, while FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG.
It denotes 1 the nozzle valve of a deflagration chamber, not shown, after the opening of which the high-tension and highly heated combustion gases generated in the deflagration chamber enter the nozzle antechamber 2 into the nozzle ducts 3, which are designed in the manner of a Laval nozzle and in which the combustion gases relax as well as accelerated. The nozzles 3 are limited except by the flaps 4 and 5 of the nozzle blades by the sides 6 walls.
The tabs 4, 5 are expediently by corresponding milling of the U-shaped nozzle blade blanks arose. Two adjacent tabs 4 and 5 are connected to one another by weld seams 7, the weld seams 7, as shown in FIG. 1, coinciding approximately with the center line of the nozzles 3.
The nozzle blades themselves are hollow out leads and are cooled with water that enters through a line 8 in the cooling space 9 provided below the nozzles (Fig. 2 to 4), the cooling spaces of each Düsenblat Tes flows through and in the cooling space arranged above the nozzle sen 10 arrives to be withdrawn from this via line 11. As FIG. 1 shows, the supply and discharge lines 8 and 11 for the coolant are provided at the lateral ends of the bend containing the nozzle group.
The spaces 9 and 10 are separated from one another by the partition 12 (Fig. 3) in order to force the flow of coolant through the cooling spaces of the nozzle sheets.
The cooling chamber 13 of the nozzle antechamber is charged with hot pressurized water via line 14 (FIG. 1) independently of the cold cooling of the nozzle blades; the derivation takes place at 15.
As can be seen particularly clearly in FIG. 4, the nozzle blades are characterized by the arrangement of an interior wall 20 dividing their interior into two longitudinal spaces 17 and 18 and having a passage recess 19 at the tip of the blade in the interior of each blade, the intermediate wall 20 > is approximately in the middle of the nozzle blade height.
The intermediate wall 20 at the same time supports the side walls of the nozzle blade, as can be seen in particular from FIG. 3, against one another, so that their shape cannot be changed under the influence of the combustion gas pressure.
The expediently provided by milling her longitudinal spaces 17 and 18 of each Dü senblattes are covered up and down abge by respectively welded into the nozzle blade body. soldered cover 21 respectively. 22, which at 23 and 24 openings for Ein or. Have the outlet of the cooling water. In Fig. 3, the cover 21 and 22 can be seen in perspective because the cut has been made at the point
where the openings respectively. Recesses 23 and 24 are.
The Zu- respectively. Drainage chambers 9 respectively. 10 for the cooling water are formed by thin and elastic walls 25 and 26; they are on the one hand at 27 with the nozzle blade tips, on the other hand at 28 ver welded to the support body 29 for the nozzle group. What is achieved in this way is that the nozzle group can expand when it is heated so that stress cracks are definitely avoided.
The mode of operation of the device described is as follows: The cold cooling water supplied via line 8 initially fills the inflow collecting space 9 in order to enter the longitudinal spaces 18 of each nozzle blade via the openings 23.
Accordingly, a coolant stream flows through the nozzle blade in the direction of flow of the combustion gases from the blade back 16 to the blade tip, which coolant stream extends to almost half the nozzle blade height.
At 19, the coolant flow is deflected within the nozzle blade tip, whereupon the longitudinal space 17, opposite to the flow direction of the combustion gases, from the blade tip to the back of the blade is penetrated by a cooling flow, which in turn takes up almost half the nozzle blade height. The coolant flows exiting at 24 combine in the flusssammelraum 10 to be discharged via line 11.
In this way, not only is coolant effectively flowing through almost the entire length and height of each nozzle blade, but the entire amount of coolant is also forced to flow past the inner walls of the tip of the blade in order to effectively cool them.
The flow cross-sections available to the coolant are relatively large so that sufficient quantities of coolant can be passed through the cooling spaces, which not only ensures sufficient heat dissipation without any risk of vapor formation, but also eliminates the tendency to clog is.
From FIG. 3 it can also be seen that the side walls of the nozzles 3 formed by the tabs 4 and 5 are also cooled, specifically by the liquid circulating in the spaces 9 and 10.