Gekühlter Gasturhinenläufer. Die Erfindung betrifft einen durch Flüs sigkeit gekühlten Gasturbinenläufer mit am Umfang angeordneten, druckfesten Hohlräu men zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit. Da die Kühlflüssigkeit der Fliehkraft unterliegt und die von der Kühlflüssigkeit aufgenom mene Wärme gegebenenfalls zur Erzeugung von hochgespanntem Dampf nutzbar ge macht werden soll, sind die Räume zur Auf nahme des Kühlmittels druckfest ausgebildet. Die Ausbildung des Läufers als reiner Trom melläufer hat den Nachteil einer sehr hohen zusätzlichen Beanspruchung-durch den Innen druck. Auch ist es kaum möglich, Teile der Beschaufelung bei Beschädigung auszuwech seln.
Bei reinen Scheibenläufern dagegen macht die Zu- und Ableitung des Kühlmit tels insbesondere zu und von den Schaufeln grosse Schwierigkeiten, weil hier eine Bear beitung von innen her kaum möglich ist. Die Herstellung solcher gekühlter Scheiben mit am Aussenumfang befestigten, gleichfalls ge kühlten Schaufeln ist daher sehr erschwert.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den Läufer aus ring- und scheibenförmigen Kör pern zusammenzusetzen und die ringförmi gen, als Schaufelträger ausgebildeten Körper in den scheibenförmigen Körpern zu lagern. Die ringförmige Ausbildung des Schaufelträ gers gestattet allseitige Bearbeitung, insbe sondere von innen, und eine zweckmässige Ausbildung der Kühlräume. Diese.können in Axialrichtung verhältnismässig klein sein, so dass auch die Beanspruchung durch Innen druck nur gering ist. Durch Lagerung der ringförmigen Schaufelträger in Scheiben wird die äussere Beanspruchung durch Flieh kraft gemindert, da die Scheiben, die ent sprechend kräftig ausgebildet werden kön nen, den grössten Teil der angreifenden Flieh kräfte aufnehmen.
Der Schaufelträger kann aus mehreren zwischen Scheiben gelagerten Ringen bestehen. Bei Beschädigung der Schaufeln ist die Auswechslung eines solchen Ringes verhältnismässig einfach. Entspre chend der Beheizung des Läufers von aussen sind auch die Hohlräume für das Kühlmittel am Aussenumfang angeordnet. Sofern der äussere Umfang von den ringförmigen Schau felträgern und den Scheiben gebildet wird, enthalten beide Teile Hohlräume für das Kühlmittel; wird der Umfang des Läufers nur von den Ringen des Schaufelträgers ge bildet, so ist es nicht notwendig, auch noch die Scheiben zu kühlen, da diese nicht mehr unmittelbar beheizt werden.
Die Erfindung ist an Hand der Beispiele nach Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Gasturbine mit ge kühltem Läufer nach der Erfindung. Auf der Turbinenwelle 1 sitzen Scheiben 2. Zwischen den Scheiben 2 sind Ringe 3 eingespannt, die die Beschaufelung 4 tragen. Die Scheiben köpfe 5 sind so ausgebildet, dass sie nach bei den Seiten vorspringende Ränder der Ringe 3 übergreifen. Der Aussenumfang des Läu- fers wird bei dieser Anordnung abwechselnd durch aneinandergepresste Scheiben 2 und Ringe 3 gebildet. Zur Kühlung des Aussen umfanges ist es daher erforderlich, dass ausser den Ringen 3 auch die Scheiben gekühlt wer den. In den Ringen 3 sind daher zur Auf nahme des Kühlmittels Hohlräume 6 und in den Scheiben Hohlräume 7 vorgesehen.
Das Kühlmittel tritt durch die Wellenbohrung 8 in- den Läufer ein und wird dann über Ver bindungsröhrchen 9, die noch etwas in die Hohlräume 6 und 7 der Scheiben 2 und Ringe 3 vorstehen, an die Aussenwandung des Läu fers geschleudert. In der obern Hälfte der Abbildung ist die Kühlmittelzufuhr darge stellt.
Die untere Hälfte zeigt die Ableitung des erzeugten Dampfes aus den Hohlräumen 6 und 7 über die Bohrungen 10 und Röhr chen 11 zur Hohlwelle 1, von wo aus der Dampf einer nicht gezeigten Verbraucher stelle zugeführt werden kann. Durch das in die Hohlwelle eingeschraubte Hohlwellenstück 12 werden auch die Scheiben 2 und Ringe 3 fest aneinandergepresst. Die Verbrennung der Treibstoffe mag unter Überdruck in dein Ringraum 13 erfolgen, von wo aus die Gase die Beschaufelung durchströmen. Mit 14 wird die Leitschaufelung und mit 15 das Ge häuse der Turbine bezeichnet.
Bei dein dar gestellten Beispiel sind die Scheiben zum Halten der Schaufelträger und die Scheibe, die an den Feuerraum angrenzt, verschieden artig ausgebildet. Es können jedoch auch alle Scheiben völlig gleichartig sein. Gegebenen falls können dann bei dem am Feuerraum angrenzenden Teil des Läufers zwischen den Scheiben Kühlringe eingesetzt werden, die keine Schaufel tragen.
Der Aufbau des gesamten Läufers bei der Ausführung nach Fig. 1 kann z. B. aus gehend von der rechten Scheibe aus erfolgen. Es wird dann der erste Ringkörper auf gesetzt, worauf die Verbindungsleitungen zu den Scheibenhohlräumen und den Ringhohl räumen angeschlossen werden, dann baut man die nächste Scheibe auf usw.
Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der je ein Ring 3 auf einer Seite mit einer Scheibe 2 fest verbunden ist, beispielsweise durch Schweissung, während auf der andern Seite der Ring ohne feste Verbindung in der benachbarten Scheibe gelagert ist. Die Zu und Ableitung des Kühlmittels zu bzw. von dem Hohlraum 7 des scheibenförmigen Kör pers 2 kann in gleicher Weise erfolgen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Vom Hohlraum 7 tritt das Kühlwasser in den Hohlraum 6 des ringförmigen Schaufelträgers 3 über und bildet in beiden Hohlräumen unter dem Ein fluss der Fliehkraft einen mitumlaufenden Wasserring.
Der erzeugte Dampf wird, wie in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet, durch eine Bohrung in dem scheibenförmigen Kör per 2 radial nach innen geleitet. Von dem Hohlraum 6 führen Bohrungen 16 in die Schaufel, durch .die vom Raum 6 her eben falls Kühlwasser fliesst. Da das Kühlwasser ständig nach aussen und der erzeugte Dampf nach innen abgedrängt wird, werden die am stärksten beheizten Teile des Läufers am intensivsten gekühlt.
Die Verbindung der Ringe 3 mit den Schaufeln wird zweckmässig durch Stumpf schweissung bewirkt. Es ist dabei vorteilhaft, die Schaufel vorzubohren bis kurz vor dein innern Schaufelende und erst nach der Ver- schweissung fertig zu bohren. Am äussern Schaufelende werden die Bohrungen durch gefräste, waagrechte Kanäle miteinander ver bunden und die :Schaufel durch eine Deck platte verschlossen.
Die Fig.3 zeigt eine andere Ausführungs form des Erfindungsgegenstandes. Hier wird der Aussenumfang des Läufers nur durch aneinandergesetzte Ringe 3 gebildet, die nach der Achse zu mit Aussparungen versehen sind, in die der vorspringende Rand der Scheiben 2 eingreift. Da die Scheibe 2 hinter den Rin gen 3 liegt, braucht sie nicht gekühlt zu wer den. Hohlräume 6 für das Kühlmittel sind daher auch nur für die Schaufelträger 3 vor zusehen.
Die Zuleitung der Kühlflüssigkeit und die Ableitung des erzeugten Dampfes kann in gleicher Weise durch radiale Rohre erfol- gen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Befesti gung der Schaufel mit dem ringförmigen Schaufelträger 3 und die Herstellung der Kühlkanäle in den Schaufeln wurde in der Beschreibung von Fig. 2 erwähnt.
Ein anderes Beispiel des Erfindungs gegenstandes ist in Fig. 4 dargestellt. Ähn lich wie in den vorhergehenden Beispielen sind auch hier die ringförmigen Schaufel träger 3 wieder in den Scheiben 2 gelagert. Beiderseits der Schaufelträger 3 sind An sätze 17 vorhanden. Diese Ansätze zweier be- naehbarter Schaufelträger 3 werden nach der Montage des Läufers miteinander ver schweisst. Hierdurch entstehen in sich ge schlossene Hohlräume 18, die durch die Schaufelträger 3 und die Scheiben 2 um grenzt werden.
Die Ansätze 17, die die äussere Begrenzung der -Hohlräume 18 bilden, wer den im wesentlichen nur durch den Innen druck beansprucht und können, wenn die Hohlräume 18 in Axialrichtung kurz sind, verhältnismässig dünnwandig sein. Die Kühl mittelzufuhr zu den Hohlräumen 18 erfolgt über die Wellenbohrung 8 und Verbindungs rohre 9 zu dem ersten Hohlraum 18 und, von hier aus durch Bohrungen 19 in den Schau felträgern 3 zu den übrigen Hohlräumen 18. Der entstandene Dampf wird in ähnlicher Weise von dem letzten Hohlraum über Rohre 11 und Wellenbohrung 20 abgeleitet.
Es ist zweckmässig, durch weiter nach innen lie gende Bohrungen 21 in den Schaufelträgern 3 das Überströmen von Dampf von dein ersten bis zum letzten Hohlraum zu erleich tern. Bei Auswechslung einzelner Schaufel träger 3 werden die Ansätze 17 wieder auf geschnitten, so dass die einzelnen Scheiben und Schaufelträger einzeln abgezogen werden können.
Bei jedem der beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele ist es vorteilhaft, die Kühlung des Läufers nach dem Drehkesselprinzip ar beiten zu lassen, nach dem das Kühlmittel ohne besondere Pumpe dem Läufer nahezu drucklos zugeführt wird. Durch Schleuder wirkung der nach aussen an den Umfang ge- führten Wassermasse wird das Kühlmittel auf Druck gebracht, der annähernd dem Druck des erzeugten Dampfes entspricht und diesem das Gleichgewicht hält. .