CH225231A - Gekühlte Hohlschaufel. - Google Patents

Description

  Gekühlte     Hohlschaufel.       Die Erfindung betrifft eine gekühlte  Hohlschaufel, insbesondere für Gasturbinen,  bei der das Kühlmittel am Schaufelfuss ein  geführt wird, die Schaufel in Längsrichtung  durchströmt und sie mindestens teilweise  durch     einen    längs der     Schaufel        verlaufenden     Spalt verlässt. Die Erfindung besteht darin,  dass der Spalt hinter der Stelle grösster Pro  fildicke angeordnet ist. Der Spalt kann sich  über einen Teil der Länge der Schaufel oder  über die ganze Länge der Schaufel     erstrek-          ken.    Der Spalt kann längs der Austrittskante  der Schaufel verlaufen.

   Der     Kühlmittelkanal     kann nach aussen verengt oder an der Schau  felspitze durch einen Boden begrenzt sein.  Der Boden kann eine     Durchbrechung    be  sitzen. Die Hohlschaufel kann aus mehreren  Teilen durch     Schweissung    zusammengefügt       sein.     



  Bei den     bisherigen    Anordnungen, wo das  Kühlmittel entweder vorn oder oben aus der  Schaufel austritt, war die     Kühlwirkung    in  der am meisten gefährdeten     Hinterkante    am  wenigsten     intensiv.    Demgegenüber kann bei    der     Anordnung    gemäss der Erfindung gerade  die Hinterkante sehr wirksam     gekühlt    wer  den.

   Ordnet man den Spalt am Schaufel  rücken an, so kann durch das austretende  Kühlmittel eine     Beschleunigung        in    der  Grenzschicht erzielt werden, und zwar ge  rade an derjenigen Stelle, wo die Beherr  schung der Grenzschicht     Schwierigkeiten     bereitet, das heisst gegen die Austrittskante  hin, wo immer ein gewisser lokaler Druck  anstieg an der Schaufeloberfläche vorhanden  ist.  



  Ausführungsbeispiele des Erfindungs  gegenstandes sind auf den Zeichnungen  schematisch dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt einen Längsschnitt durch       einen        Turbinenrotor.        Fig.    2     und    3 zeigen       Querschnitte    durch     nebeneinanderstehende     Schaufeln.     Fig.    4 zeigt     einen        Längsschnitt     durch eine Schaufel, die     in        Fig.    5 im Grund  riss dargestellt ist.

       Fig.    6 zeigt eine weitere  Ausführungsform im     Längsschnitt.        Fig.    7  stellt eine Variante der     Laufschaufel    und           Fig.    8 den Querschnitt dieser Laufschaufel  dar.  



       Fig.    1 zeigt den Längsschnitt des Rotors  1, der beispielsweise     aus    vier Einzelscheiben  2, 3, 4, 5 besteht und durch mehrere Ver  bindungsstücke 6 zusammengeschweisst     ist.     Die     Laufschaufelkränze    7 und 8 der beiden.  ersten Stufen sind als     gekühlte    Hohlschau  feln ausgebildet. Das Kühlmittel, das im all  gemeinen verdichtete Luft sein wird, wird  durch die     Hohlwellenstummel    9 und 10 ein  geführt, durchströmt den Rotor 1 in der  durch die Pfeile 11     bezw.    11' angegebenen  Weise. Das Kühlmittel gelangt also in die  Ringkanäle 12 und 13 und gelangt von hier  aus in die Hohlschaufeln 7 und 8, die es in  Längsrichtung durchströmt.

   Alsdann tritt es  durch die als enge Spalte ausgebildeten Hin  terkanten 15 und 16 aus den Schaufeln aus,  wie die Pfeile 14 andeuten. Der Spalt kann  sich natürlich auch nur über einen Teil der  Länge der Schaufel erstrecken.  



  Das heisse Treibmittel tritt bei 17 in den  Leitkranz 18 ein und verlässt die     Schaufelung     bei 20. Die durch den Wellenstummel 9 ein  geführte Kühlluft ist     in    erster Linie für die  Laufschaufeln 7 der ersten Stufe bestimmt,  die durch den Wellenstummel 10 eintretende  Kühlluft für die zweite Stufe. Es sind aber  in den     Laufradscheiben    2, 3 Bohrungen 21,  22 vorgesehen, durch die ein Teil der durch  den Wellenstummel 9 zugeführten Luft der  zweiten Stufe zugeführt wird. Dadurch  wird erreicht, dass auch der Raum zwischen  den beiden     Laufradscheiben    2 und 3 dauernd  von Kühlluft durchströmt wird und somit  keine lokalen     Mertemperaturen    auftreten.

    Das vom Wellenstummel 10 eingeführte  Kühlmittel gelangt durch Bohrungen 23, 24,  25 der Einzelräder 5, 4, 3 zu der Laufschau  fel 8 der zweiten Stufe.  



       Fig.    2 zeigt den Querschnitt durch neben  einanderstehende Laufschaufeln 7 oder B.  Die Laufschaufeln können aus mehreren  Teilen hergestellt sein, wobei ein Teil 26 und  27 durch     Schweissung    28 miteinander verbun  den     sind.    Praktisch erfolgt die Herstellung  derart, dass die     Innenseiten    29 der Hohl-    schaufeln vollständig fertig bearbeitet wer  den, alsdann erfolgt die     Schweissung    und  dann erst die Bearbeitung der Aussenseiten  30 der Hohlschaufeln. Der Spalt 45, durch  den das Kühlmittel aus der Schaufel aus  tritt, verläuft längs der Hinterkante der  Schaufel, das     heisst    er teilt diese in zwei  Austrittskanten 27' und 27a.  



       Fig.    3 zeigt eine Variante, wobei die  Luft durch einen längs des Schaufelrückens  31 laufenden Spalt 32 ausgeblasen und eine  Beschleunigung der     Grenzschicht    herbei  geführt wird. Die Ausführung der Schaufel  33 ist zwei- oder mehrteilig.  



       Fig.    4 zeigt einen Längsschnitt durch  eine Schaufel. Der     Kühlmittelkanal    35 der  Schaufel 34 ist in der Nähe des obern Endes  durch einen mit einer Bohrung 37     ver-          sehenen    Boden 36 begrenzt, durch welche  Bohrung eine gewisse     Kühlluftmenge    in den  Raum 38     bezw.    an die Gehäusewand über  tritt.  



       Fig.    5 zeigt die Schaufel 34 im Grund  riss. Die Kühlluft tritt durch den Kanal 35  und die Bohrung 37 in den Raum 38. Der  Raum 38 ist gegen das Austrittsende ge  öffnet. Dadurch wird eine einfachere Her  stellung der Schaufel ermöglicht und der  Kühlluft durch die entstehende Öffnung eine  gute     Abflussmöglichkeit    gegeben.  



       Fig.    6 zeigt eine weitere Variante, wo  bei der     Kühlmittelkanal    35 nach der Spitze  39 der Schaufel 34 verengt ist, so dass die  Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels  nach der Spitze zu weniger rasch abfällt.  Die Bohrung 37 und der Raum 38 sind eben  falls vorgesehen.  



       Fig.    7 zeigt     eine    Schaufel, bei der sich  der Austrittsschlitz für das Kühlmittel nur  längs eines Teils 40 der Schaufellänge 41  erstreckt. Der     Kühlmittelkanal    47     ist    oben  nicht abgeschlossen, so dass ein Teil der  Kühlluft oben aus der Schaufel austritt.  Dieser Teil durchströmt     einfach    den Spalt,  der zwischen der Oberkante 46 und der Ge  häusewand 48 entsteht.  



       Fig.    8 zeigt die gleiche Schaufel im  Querschnitt     in    verschiedenen Höhen gemäss      den     Schnitten        A-A,        B-B,        C-C.    Dadurch,       da,ss    der Schlitz nur     einen    Teil der Schaufel  höhe annimmt,     wird    der     Kühlmittelver-          brauch    reduziert, während die     Kühlwirkung     als solche in vielen Fällen absolut genügend  bleibt;

   herrscht doch in demjenigen Teil der  Länge, die durch den Schlitz nicht     erfasst     wird, eine intensive Strömung des Kühl  mittels, so dass zusammen mit dem Wärme  abfluss durch den Fuss selbst eine genügende  Kühlwirkung     zustande    kommt.

   Im Schnitt       A-A    ist das     hintere    Ende des Schaufelteils  44 mit dem     Schaufelteil    43 verschweisst, im  Schnitt     B-B    sind die beiden Schaufelteile  43, 44 an dieser Stelle nicht     miteinander     verschweisst, doch liegen sie noch dicht an  einander an.     Im.        Schnitt        C-C    ist     zwischen     beiden Schaufelteilen 43 und 44     ein.    Spalt 45  vorhanden, durch welchen das     Kühlmittel    in  das Treibmittel überströmt.  



  Als     Kühlmittel        kommt    Luft     in    Frage. Es  wäre auch möglich, dass     inerte    Gase, z. B.  Rauchgase oder     Stickstoff        ete.,    zur Kühlung  verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gekühlte Hohlschaufel, insbesondere für Gasturbinen, bei der das Kühlmittel am Schaufelfuss eingeführt wird, die Schaufel in Längsrichtung durchströmt und sie min destens teilweise durch einen längs der Schaufel verlaufenden Spalt verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt hinter der Stelle grösster Profildicke angeordnet ist. UNTERANSPRCCHE 1. Hohlschaufel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet; dass sich der Spalt mindestens über einen. Teil der Länge der Schaufel erstreckt. 2.

   Hohlschaufel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Spalt längs der Austrittskante der Schaufel verläuft. 3. Hohlschaufel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Spalt am Schaufelrücken angeordnet ist. 4. Hohlschaufel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kühlmittel- kanal nach aussen zu verengt ist. 5.

   Hohlschaufel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kühlmittel- kanal an der Schaufelspitze durch einen Boden begrenzt ist. 6. Hohlschaufel nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden eine Durchbrechung besitzt. 7.

   Hohlschaufel nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Hohlschaufel aus Teilen durch Schweissung zusammen- gefügt ist.