Einrichtung zum, Kühlhalten des Laufrades einer Gasturbine. Das Laufrad einer Gasturbine ist einer hohen Temperatur ausgesetzt. Demzufolge stellt dieses Rad grosse Anforderungen an das Material, wenn auch noch grosse mechanische Beanspruchungen auftreten.
Um die Wirkung der hohen Temperatur abzuschwächen, sind verschiedene Massnah men getroffen worden. So ist vorgeschlagen worden, den Strom der heissen Gase z. B. durch kühle, von der Nabe zum Kranz des Rades geblasene Luft von der Flanke des Rades fernzuhalten. Bekannt ist ferner, neben den Radflanken Kühlwände aufzustellen. Das Führen des Kühlmittels von der Nabe zum Radkranz längs der Flanke des Rades hat einen Temperaturunterschied zwischen dem Radkranz und der Nabe und Wärmespannun gen zur Folge.
Dieser Nachteil wird bei der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung dadurch ver mindert, dass der Strom der heissen Gase von der austrittseitigen Flanke des Laufrades durch eine Schutzwand ferngehalten wird. Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der beiliegen den Zeichnung dargestellt.
1 ist das Laufrad, das auf seinem Umfang Schaufeln 2 trägt. Die den Schaufelkranz be- aufschlagenden heissen Gase nehmen den durch Pfeile angedeuteten Weg. Die Flanke des Laufrades auf der Austrittseite des Rades ist durch eine Schutzwand 3 abge deckt.
Auf der dem Laufrad zugekehrten Seite ist in die Wand 3 eine hohle Einlage 5 eingebaut, in deren Hohlraum 6 Kühlluft durch einen Krümmer 7 bezw. eine in diesem liegende biegsame Rohrleitung 8 zugeführt wird. Der Hohlraum 9 zwischen der Wand 3 und der Einlage 5 ist mit einem wärmeisolie renden Stoff ausgefüllt.
Die in den Hohlraum 6- der Einlage 5 zugeführte Kühlluft strömt durch Öffnungen 10, 11 in. den engen Spalt 12 zwischen der Einlage 5 und der Radflanke bezw. zwischen der Einlage 5 der Rotorwelle. Auf diese Weise wird das Eindringen von aus dem Schaufelkranz ausströmenden und nach den Kanälen 4 strömenden heissen Gasen in den Spalt 12 verhindert.
Diese Wirkung wird durch Dichtungsvorsprünge 13 an der Flanke des Rades 1 unterstützt. Solche ringförmige Vorsprünge können auch an der dem Laufrad zugekehrten Seite der Einlage 5 oder sowohl am Laufrad als auch an der Einlage angeord net sein.
Die mit Wärmeschutzmasse ausgefüllte Schutzwand und die von Kühlluft durch strömte Einlage 5 halten die heissen Gase von der austrittseitigen Flanke des Laufrades fern. Die Kühlluft wird nur zur Welle und zum äussern Teil der Radflanke geführt, wo bei die Teile der Radflanke zwischen Welle und der von dem Kühlmittel angeblasenen Stelle unter dem Radkranz nicht gekühlt sind. Diese Ausführung erlaubt die wirk samste Ausnützung des Kühlmittels, denn die vom Laufrade abgewandte Oberfläche der Schutzwand wird nicht gekühlt.
Das Aus blasen der Kühlluft in den Spalt bei der Welle und gegen den äussern Teil der Rad flanke hat einen kleineren Temperaturunter schied zwischen Welle und Radkranz zur Folge als die Führung des Kühlmittels von der Nabe längs der Radflanke, da die von der Kühlung praktisch ausgeschlossene Seiten fläche des Rades durch die Ventilierungs- arbeit erwärmt wird. Die Schutzwand mit Einlage wird vorteilhaft aus legiertem Stahl hergestellt, welcher der Wirkung der Gase hoher Temperatur widersteht. Dabei wird auf vorteilhafte Weise die geringe Wärmeleit fähigkeit dieses Stahls ausgenützt.
Ausser einer solchen Schutzwand zum Kühl halten des Laufrades kann die Schaufelung noch durch Zuführen von Luft durch die hohle Welle und das mit Bohrungen ver sehene Laufrad hindurch gekühlt werden.
Device for keeping the impeller of a gas turbine cool. The impeller of a gas turbine is exposed to high temperatures. As a result, this wheel makes great demands on the material, even if there are still great mechanical loads.
Various measures have been taken to reduce the effects of the high temperature. It has been proposed that the flow of hot gases z. B. keep away from the edge of the wheel by cool air blown from the hub to the rim of the wheel. It is also known to set up cooling walls next to the wheel flanks. The passage of the coolant from the hub to the wheel rim along the flank of the wheel results in a temperature difference between the wheel rim and the hub and thermal stresses.
In the device according to the present invention, this disadvantage is reduced in that the flow of hot gases is kept away from the outlet-side flank of the impeller by a protective wall. An example embodiment of the subject invention is shown in the accompanying drawings.
1 is the impeller with blades 2 on its circumference. The hot gases impacting the blade ring take the path indicated by arrows. The flank of the impeller on the exit side of the wheel is covered by a protective wall 3 abge.
On the side facing the impeller, a hollow insert 5 is built into the wall 3, in the cavity 6 cooling air through a manifold 7 respectively. a flexible pipe 8 lying in this is supplied. The cavity 9 between the wall 3 and the insert 5 is filled with a heat-insulating substance.
The cooling air fed into the cavity 6 of the insert 5 flows through openings 10, 11 in. The narrow gap 12 between the insert 5 and the wheel flank, respectively. between the insert 5 of the rotor shaft. In this way, the penetration of hot gases flowing out of the blade ring and flowing towards the channels 4 into the gap 12 is prevented.
This effect is supported by sealing projections 13 on the flank of the wheel 1. Such annular projections can also be net angeord on the side of the insert 5 facing the impeller or both on the impeller and on the insert.
The protective wall filled with heat protection compound and the insert 5 that has flowed cooling air through it keep the hot gases away from the flank of the impeller on the outlet side. The cooling air is only directed to the shaft and to the outer part of the wheel flank, where the parts of the wheel flank between the shaft and the point under the wheel rim blown by the coolant are not cooled. This design allows the most effective use of the coolant, because the surface of the protective wall facing away from the impeller is not cooled.
Blowing out the cooling air into the gap on the shaft and against the outer part of the wheel flank has a smaller temperature difference between the shaft and the wheel rim than the guidance of the coolant from the hub along the wheel flank, since the sides are practically excluded from cooling surface of the wheel is heated by the ventilation work. The protective wall with insert is advantageously made of alloy steel, which withstands the effects of high temperature gases. The low thermal conductivity of this steel is used in an advantageous manner.
In addition to such a protective wall to keep the impeller cool, the blades can still be cooled by supplying air through the hollow shaft and the impeller provided with bores.