CH253087A - Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln einer Gas- oder Heissluftturbine. - Google Patents

Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln einer Gas- oder Heissluftturbine.

Info

Publication number
CH253087A
CH253087A CH253087DA CH253087A CH 253087 A CH253087 A CH 253087A CH 253087D A CH253087D A CH 253087DA CH 253087 A CH253087 A CH 253087A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
cooling
blade
blade root
gas
temperature
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Pilsen Aktiengesellschaft V In
Original Assignee
Skoda Kp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Skoda Kp filed Critical Skoda Kp
Publication of CH253087A publication Critical patent/CH253087A/de

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description


  Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln einer Gas- oder     Heiiluftturbine.       Es wurden verschiedene Einrichtungen  zur Kühlung der Schaufeln einer Gas- oder  Heissluftturbine vorgeschlagen, aber keine der  selben ist voll befriedigend. Die     Haupt-          @ch-#vierigkeit    besteht nämlich darin,     dass    die  heissen Gase durch die Schaufelkanäle mit  einer     holten    Geschwindigkeit strömen, was  zur Folge hat, dass der Wärmeübergang aus  den Gasen in die Laufschaufeln sehr hoch ist.  



  Wenn für die Kühlung Luft benutzt wird,  welche durch Kanäle innerhalb des Schaufel  fusses und der eigentlichen Laufschaufel  fliesst, ist die Kühlwirkung sehr klein, weil  die Fläche, welche mit der Kühlluft in Be  rührung kommt, wesentlich kleiner ist als die       Fläehe,    welche mit den heissen Gasen     be-          spült    wird; auch ist die Geschwindigkeit und  somit die     Wä.rmeübergang.szahl    der Kühlluft  wesentlich niedriger als die Geschwindigkeit  und somit die     Wärmeübergangszahl    der hei  ssen Gase.

   Ein weiterer Nachteil ist der Um  stand, dass die     Kühlluftkanäle    die Herstellung  der Laufschaufeln erschweren und den Schau  felquerschnitt verkleinern, wodurch die     Sc-hau-          felbeanspruchung    wesentlich wächst.  



  Die Benutzung von Wasser oder einer an  dern     Flüssigkeit    zur Kühlung der Schaufeln  ist noch weniger vorteilhaft als die Benutzung       fron    Luft, weil die     Kühlwirkung    dann zu gross  ist. Die Wände der Kühlkanäle haben     an-          nähernd    die Temperatur des Kühlwassers. Die       Temperatur    der Wände, welche durch die  heissen Gase bespült werden, besonders an der  Eintrittskante der Laufschaufeln, ist fast die         (Y    eiche wie .die Temperatur der heissen Gase.

    ES entstehen also in der Laufschaufel Tem  peraturunterschiede bis von mehreren     100'C     und somit sehr beträchtliche Materialbean  spruchungen (ein Temperaturunterschied von       l.00     C verursacht, wenn sich der Körper nicht  frei ausdehnen kann, eine Beanspruchung des  Stahls von etwa 2000     kg/cm\).    Diese     Bea.n-          spr2ichungen    sind nicht zulässig und bedrohen  die Lebensdauer der Laufschaufel sehr, be  sonders     wenn    sich die Temperatur der Lauf  schaufel oft     ändert,    z.

   B. infolge von Last  wechsel oder     Ingang-    und     Ausserbetrieb-          setzung    der Turbine. Ein weiterer Nachteil  bei der Kühlung mit Wasser besteht darin,  dass die ganze Anlage sehr     verwickelt    ist.  



  Eine andere     Art    der Kühlung besteht  darin, dass ein gasförmiges Kühlmittel nicht  durch Kanäle der Laufschaufeln, sondern zwi  schen der Wand des Gehäuses und dem     Lauf-          rade    und entlang der Laufschaufeln geführt  wird, diese also von aussen kühlt. Das Kühl  mittel mischt sich dann entweder mit .den  Treibgasen der Turbine oder     -wird    gesondert  gefangen und wieder gekühlt oder in einer  andern Weise verwendet. Diese Kühlungsart  ist bei den bekannten Ausführungen ent  weder ungenügend oder verursacht grosse       Temperaturspannungen,    wenn das Kühlungs  gebiet bis in nie Nähe der Kanäle reicht,  welche von den heissen Gasen durchflössen,  werden.  



  Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der       letzterwähnten    Kühlungsart zu beseitigen. Sie      besteht darin,     dass    sich die     Führung    für das       Kühlmittel    nur entlang des     untern    Teils des  Schaufelfusses     erstreckt,    wobei der Schaufel  fuss zwischen dem untern Ende der eigent  lichen Laufschaufel und dem äussern Um  fange des     Laufrades    eine Länge besitzt, welche       wenigstens    das Zweifache der in Umfangs  richtung am untern Ende der eigentlichen  Laufschaufel gemessenen     Schaufelfussbreite     beträgt.  



  Auf der Zeichnung sind     Ausführungsbei-          spieledes    Erfindungsgegenstandes dargestellt.  Die     Abb.    1 und 2 zeigen die Einrichtung  an einer Laufschaufel im     Schnitt    und in An  sieht, bei     der.,die    eigentliche Laufschaufel 1  an einem Fuss 2 sitzt, der im Laufrad 3 be  festigt ist.

   Ungefähr bis zur Mitte des Schau  felfusses 2 ,erstreckt sich die Wand 4, zwischen  welcher und dem     Schaufelfuss    2 der Raum 5  belassen ist,     in    den die Kühlluft eingeführt  wird (am besten die Luft     aus    dem Verdich  ter, welcher die Luft für die Gasturbine för  dert, oder aus einer     seiner    Stufen).

   Der  Schaufelfuss 2 ist     hohl    ausgeführt, und     die     Dicke seiner Wände wird möglichst     klein.    ge  wählt, um die kleinste Wärmeübertragung von  der     eigentlichen    Laufschaufel 1 in das Lauf  rad 3 zu erzielen.     In        Abb.    3 ist der Tem  peraturverlauf in der Laufschaufel für eine  Temperatur der Kühlluft von 250  C und     eine          Temperatur    der heissen Gase von 550  C ver  anschaulicht:

   Es ist     ersichtlich,    dass das     Lauf-          rad-3    bis an den- Umfang     hinaus        praktisch        die     gleiche Temperatur hat,     und    auch in der  eigentlichen Laufschaufel 1 gibt es keine       wesentlichen        Temperaturunterschiede.    Fast  das ganze     Temperaturgefälle    ist also auf .den  Schaufelfuss 2     beschränkt.     



  Die Kühlluft     strömt    nach dem Verlassen  des     Raumes    5 frei in den     Raum    des     Tur-          binengehäuses,    wo sie sich mit den heissen  Gasen     vermischt.    Die Umgebung des Schau  felfusses 2 hat also im untern Teile des Schau  felfusses vom Laufrad bis zum Ende der  Wand 4 im wesentlichen die Temperatur der  Kühlluft, wogegen die Umgebung des     obern     Teils des Schaufelfusses     im        wesentlichen    die       Temperatur    der heissen Gase besitzt, welche    durch den Schaufelkanal strömen.

   Die Lage  des Endpunktes der Wand 4, welcher die Tei  lung der Umgebung der Laufschaufel in das  kalte     und    das heisse Gebiet bewirkt, wird  durch Berechnung oder besser durch Versuche  so gewählt,     dass    die Festigkeitseigenschaften  des Werkstoffes der Laufschaufel und des  Laufrades gut ausgenützt werden. Wird z.     B.     die     'Wand    4 verkürzt, so hat dies zur Folge.

    dass .sich die Temperaturunterschiede im Lauf  rad 3, also auch die Beanspruchungen des  Laufrades,     vergrössern,    gleichzeitig aber ver  kleinern sich die Temperaturunterschiede in  der Schaufel, also auch deren     Beansprüchun-          gen.        Wenn    die Beanspruchungen des Lauf  rades herabgesetzt werden müssen, die Bean  spruchungen der Schaufel aber vergrössert  werden dürfen,     wird    die Wand 4 verlängert.  Dadurch vergrössern sich die Temperatur  unterschiede in der Schaufel bei gleichzeitiger  Senkung der     Temperaturunterschiede    im  Laufrad.

   Die vorteilhafteste Lage des End  punktes der Wand 4 braucht also. nicht  genau in der     Mitte    des Schaufelfusses zu sein.  



  Der Schaufelfuss 2 wird möglichst lang  ausgeführt, nicht nur um eine möglichst grosse  Fläche zur Wärmeübertragung vom Schaufel  fuss 2 in die Kühlluft zu schaffen,     sondern     auch, weil in ihm infolge des grossen Tem  peraturgefälles sonst zu grosse     B:eanspruehun-          gen    entstehen würden.  



  In     Abb.    4 ist zwecks besserer     Erklärung     ein gerader     Stab    von     unveränderlichem    Quer  schnitt (z. B. Quadrat) dargestellt.     Wenn    die  ser Stab so .erwärmt wird, dass     in    demselben  ein Temperaturverlauf nach     Abb.    5 entsteht,  wird sich der Stab     theoretisch    nach dem in       Abb.    4 gestrichelten Umriss und in     Wirklich-          keit    nach der voll ausgezogenen Linie aus  dehnen.

   Besonders die äussern     Fasern        müssen     sich also beträchtlich dehnen, wodurch im       Stabe    sehr beträchtliche     Biegungsbeanspru-          chungen    entstehen, besonders in den     Quer-          schnitten    8 und 9. Demzufolge ist es zweck  mässig, die Dicke 7 des     Stabes    möglichst klein  und die Länge 6 möglichst gross zu     wählen.     



  Eine nähere Untersuchung der Beanspru  chung zeigt, dass es nötig ist, die Länge 6      mindestens das Zweifache der Dicke 7 zu       \vählen,    um die     Biegungsbeanspruchungen    in  annehmbaren Grenzen zu halten. Auch aus       diesem    Grunde ist der Schaufelfuss 2 nach       Abb.    1 und 2 hohl ausgeführt und die Dicke  der Seitenwände möglichst klein gewählt. Die  Breite des Schaufelfusses in der     LTmfangs-          richtung    wird durch die Teilung der Schau  feln bestimmt. Wenn die     Schaufelfussbreite     in der     Urnfangsriehtung    verhältnismässig gross  ist, kann der Schaufelfuss gabelförmig aus  Uebildet sein.

   Statt den Fuss über die ganze  Länge und parallel zur     Laufradebene    zu tren  nen, wie in     Abb.    6 angedeutet ist, kann er  auch nur über einen Teil seiner Länge oder in  einer zur     Laufradebene    senkrechten Ebene  oder in diesen beiden Ebenen getrennt sein.  Es ist auch möglich, zur     Vergrösserung    der  Kühlung den Schaufelfuss mit Kühlrippen 1.0  zu versehen, wie in     Abb.    7 dargestellt ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Kühlung der Laufschau feln einer Gas- oder Heissluftturbine durch ein über ihre Oberfläche geführtes gasförmi.- ges Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führung für das Kühlmittel nur ent- lung des untern Teils des Schaufelfusses er streckt, wobei der Schaufelfuss zwischen dem untern Ende der eigentlichen Laufschaufel (1) und dem äussern Umfange des Laufrades (3) eine Länge (6) besitzt, welche wenigstens das Zweifache der in Umfangsrichtung am untern Ende der eigentlichen Laufschaufel gemessenen Schaufelfussbreite (7) beträgt.
    UNTERANSPRÜCHE: 1. Kühlungseinrichtung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelfuss (2) gabelförmig ist. 2. Kühlungseinrichtung nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaufelfuss (2) mit Kühl rippen (10) versehen ist.
CH253087D 1946-06-04 1946-06-04 Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln einer Gas- oder Heissluftturbine. CH253087A (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH253087T 1946-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH253087A true CH253087A (de) 1948-02-15

Family

ID=4469809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH253087D CH253087A (de) 1946-06-04 1946-06-04 Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln einer Gas- oder Heissluftturbine.

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH253087A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956822C (de) * 1953-07-06 1957-01-24 Napier & Son Ltd Turbinenschaufel fuer den Rotor einer Turbine
DE1144537B (de) * 1960-07-13 1963-02-28 Henschel Werke Ag Anordnung zur Kuehlung der Laufraeder und Beschaufelungen von Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956822C (de) * 1953-07-06 1957-01-24 Napier & Son Ltd Turbinenschaufel fuer den Rotor einer Turbine
DE1144537B (de) * 1960-07-13 1963-02-28 Henschel Werke Ag Anordnung zur Kuehlung der Laufraeder und Beschaufelungen von Turbomaschinen, insbesondere Gasturbinen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE962027C (de) Rotor fuer eine Gasturbine
DE1403034A1 (de) Trommellaeufer
DE2235125C3 (de)
CH253087A (de) Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln einer Gas- oder Heissluftturbine.
DE1059719B (de) Gekuehlte Wand einer Verbrennungskammer, insbesondere fuer Gasturbinen
DE69911738T2 (de) Verfahren zur Verbesserung der Leistung von kryogenischen Wärmetauschern unter Frost-Bedingungen
DE420781C (de) Gasturbine mit Kuehlung der Laufschaufeln
DE2630529A1 (de) Vorrichtung zur thermischen behandlung von faeden
DE848883C (de) Mehrteilige innengekuehlte Turbinenschaufel, insbesondere fuer Gas- und Dampfturbinen
DE892698C (de) Luftgekuehlte Hohlschaufel, insbesondere fuer Gas- und Abgasturbinen
CH229933A (de) Einrichtung zur Kühlung von Turbinenschaufeln durch Flüssigkeitsverdampfung.
DE967202C (de) Gasturbine
DE1803685A1 (de) Elektrische Maschine
DE1022524B (de) Schachttrockner fuer rieselfaehiges Gut
DE69407642T2 (de) Kühlgerät
DE455710C (de) Lufterhitzer fuer Frischluftheizungen von Kraftfahrzeugen
DE594797C (de) Trockenspinnzelle
DE685104C (de) Vorrichtung zur physikalischen Behandlung der Atmungswege
DE850090C (de) Hohle Turbinenschaufel mit Innenkuehlung
DE823801C (de) Vorrichtung zur Durchfuehrung von Elementaranalysen
DE914608C (de) Einrichtung zur Schaufelkuehlung von Hochtemperaturturbinen
AT107220B (de) U-förmig gegossene Stufentrennungswand für zweiteilige Leiträder von Dampf- und Gasturbinen.
AT521073B1 (de) Belüftungsvorrichtung für einen Helm
AT129622B (de) Beschaufelung für Radialturbinen.
DE1061566B (de) Umsteuerbarer Druckluft-Zahnradmotor