CH301140A - Gas turbine plant. - Google Patents

Gas turbine plant.

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CH301140A
CH301140A CH301140DA CH301140A CH 301140 A CH301140 A CH 301140A CH 301140D A CH301140D A CH 301140DA CH 301140 A CH301140 A CH 301140A
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CH
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blades
gas turbine
cooler
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coolers
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Inventor
Simmering-Graz-Pauke Waggonbau
Max Dr Ledinegg
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Simmering Graz Pauker Ag
Max Dr Ledinegg
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    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
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    • 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
    • F01D5/185Liquid cooling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  

      Gasturbinenanlage.       Die Erfindung betrifft eine Einrichtung  zur     Laufschaufelkühlung    bei     Gasturbinen-          i        anla,     -en. Die Kühlung ist in erster Linie für  Laufschaufeln mit hoher Temperaturbean  spruchung über 700  C bestimmt und wird in  an sich bekannter Weise durch eine ver  dampfende Flüssigkeit bewirkt, die mittels       Längsbohrung    in der     Schaufel    durch Flieh  kraftwirkung zum Umlauf gebracht wird.  



  Es ist bekannt, allen Schaufeln ein ge  meinsames Kühlsystem zuzuordnen. Dem  gegenüber besteht das Wesen der Kühlung  bei einer andern bekannten Gasturbine darin,  dass jeder Schaufel ein eigener, von den an  dern unabhängiger Kühler zugeordnet ist, in  welchem die     Kondensation    des in der Schau  fel gebildeten Dampfes erfolgt. Hierdurch wird  verhütet, dass bei     Undichtwerden    des Kühl  systems auch nur einer Schaufel die ganze  Kühlflüssigkeit ausläuft und dadurch ein  weitgehender Schaden durch Ausglühen aller  Schaufeln entsteht; vielmehr bleibt der Scha  den auf     jeweils    die eine Schaufel beschränkt.  Die Kühler selbst können durch ein Sekun  därkühlmittel, wie Wasser oder Luft, gekühlt  werden.

   Insbesondere bei Kühlung durch Luft  müssen im Rotor grosse     Durchtrittsquer-          schnitte    vorgesehen werden, die den Bau der  ganzen Turbine erschweren, insbesondere  grosse     Rotordurchmesser    erfordern.  



  Um den Ein- und Ausbau solcher Kühl  systeme zu     erleichtern,    wird gemäss vorlie-         gender    Erfindung vorgeschlagen, dass jeder  in einer     Axialebene    liegenden Schaufelreihe  ein gemeinsamer, von den Kühlern der an  Gern     Schaufelreihen    unabhängiger Kühler zu  geordnet ist. Axiale Schaufelreihen können  ohne     Schwierigkeit    so angeordnet werden, dass  sie samt dem Kühler leicht ausgebaut werden  können. Die Zuordnung eines Kühlers zu  einer, in einer     Axialebene    liegenden Schaufel  reihe ermöglicht jedoch noch eine zweckmä  ssige Ausbildung, indem die den Schaufel  reihen zugeordneten Kühler gegen die Schau  felkränze axial versetzt angeordnet werden.

    Hierdurch besteht kein Zwang mehr, das  Sekundärkühlmittel axial durch den Rotor zu  führen,     dieses    kann vielmehr innerhalb oder  hinter :den     Kühlergruppen    umgelenkt wer  den, so dass es am gleichen Turbinenende an  dem es eintritt, wieder austritt.  



  In der Zeichnung ist in     Fig.    1 ein Aus  führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes  im     Axialschnitt    durch die obere Hälfte der  Turbine bei Verwendung von Luft     als    Sekun  därkühlmittel :dargestellt.     Fig.    2 zeigt einen  Teil des Schaufel- und Kühlersystems in grö  sserem Massstab.     Fig.    3 zeigt die Anordnung  bei     Verwendung    eines flüssigen Sekundärkühl  mittels, insbesondere Wasser.  



  In     Fig.    1     ist    1 das Gehäuse der Turbine  mit den Leitschaufeln 5, 2 der Rotor mit. den  Laufschaufeln 11. Die heissen Gase treten bei  3 in .die aus den     Leit-    und den Laufschaufeln      gebildete     Schaufelung    und werden bei 4 ab  geleitet.  



  Der Rotor     ist    gegen das Gehäuse durch  die     Labyrinthdichtungen    20 abgedichtet. Zur       Kühlung    jeder Laufschaufel besitzt diese eine  oder wenige weitere zentrale Bohrungen 13  und eine grössere Anzahl am Profilrand lie  gende Bohrungen 12, die am Schaufelkopf  miteinander in Verbindung stehen. In den  zentralen     Bohrungen        strömt    das kühlere,     spe-          zifiseh    schwerere Kühlmittel durch die Flieh  kraft nach aussen erhitzt sich bzw. ver  dampft und wird, dadurch spezifisch leichter  geworden, nach innen gedrängt.  



  Die Befestigung der Schaufeln am Rotor  körper erfolgt beispielsweise mittels Tannen  zapfenfüsse 21. Ferner sind alle Schaufeln  einer in einer     Axialebene    liegenden Schaufel  reihe an eine in einer Nut des Rotor gela  gerte     achsparallel    verlaufende     Kühlmittellei-          tung    10' angeschlossen, die zu einem für jede  axiale Schaufelreihe vorgesehenen, von den  andern Schaufelreihen unabhängigen Kühler  10 führt.

   Der Kühler     besteht    in dem Beispiel  nach den     Fig.    1 und 2 aus radialen, mit  Kühlrippen versehenen Rohren, die am Innen  ende mit     hinterschnittenen    Köpfen 23 in  entsprechende     Axialnuten    des Rotors 2 ein  gesetzt sind, so dass jede in einer     Axialebene     liegende Schaufelreihe samt dem zugehörigen  Kühler axial     herausgezogen    werden kann. Als       Sekundärkühlmittel    wird die vom Kompressor  der Turbinenanlage geförderte Luft benützt.

    Um eine     Durchbrechung    des Rotors 2 zwecks       Durchtrittes    der Kühlluft zu vermeiden, ist  weiterhin durch die Zusammenfassung je  einer     axialen    Schaufelreihe ermöglicht, den       Kühler    seitlich der Schaufelkränze zu verle  gen, wie es die     Fig.    1     und    3 zeigen und das       Kühlmittel    im oder hinter den Kühlern so  umzulenken, dass     es    auf der gleichen Seite  der Turbine, wie die Pfeile 8 und 9 anzei  gen, ein- und austritt.  



       Fig.    1 zeigt     die    Anordnung für Luft und       Fig.    3 für Wasser als     Sekundärkühlmittel.     Bei     grundsätzlich    :gleicher Anordnung fällt  natürlich der Kühler 10 für     Wasserrückküh-          lung.        (Fig.3)    wesentlich     kleiner    aus.

      Wie     Fig.    1 zeigt, kann die Führung des  Sekundärkühlmittels durch eine Scheidewand  24, die bis     in,den    Kühler reicht, so erfolgen,  dass der Kühler vom Sekundärkühlmittel     teils     in einer, teils in der     entgegengesetzten    Rich  tung durchströmt     wird.  



      Gas turbine plant. The invention relates to a device for cooling the rotor blades in gas turbine systems. The cooling is primarily intended for blades with high Temperaturbean stress over 700 C and is effected in a known manner by a ver vaporizing liquid, which is brought into circulation by centrifugal force by means of a longitudinal bore in the blade.



  It is known to assign a common cooling system to all blades. In contrast, the essence of the cooling in another known gas turbine is that each blade is assigned its own cooler, which is independent of the other, in which the condensation of the steam formed in the blade takes place. This prevents the entire cooling liquid from running out if the cooling system leaks in the cooling system, resulting in extensive damage from all the blades overheating; rather, the damage remains limited to one shovel. The coolers themselves can be cooled by a secondary coolant such as water or air.

   Particularly when cooling by air, large passage cross-sections must be provided in the rotor, which make the construction of the entire turbine more difficult, and in particular require large rotor diameters.



  In order to facilitate the installation and removal of such cooling systems, it is proposed according to the present invention that each row of blades lying in an axial plane be assigned a common cooler that is independent of the coolers of the Gern rows of blades. Axial rows of blades can be arranged without difficulty in such a way that they can be easily removed together with the cooler. The assignment of a cooler to a row of blades lying in an axial plane, however, still enables an expedient training in that the cooler assigned to the rows of blades are arranged axially offset against the blade rings.

    This means that there is no longer any need to guide the secondary coolant axially through the rotor; it can rather be deflected inside or behind the cooler groups so that it exits again at the same turbine end at which it enters.



  In the drawing, in Fig. 1, an exemplary embodiment of the subject invention is shown in axial section through the upper half of the turbine when using air as secondary coolant: shown. Fig. 2 shows part of the blade and cooler system on a larger scale. Fig. 3 shows the arrangement when using a liquid secondary cooling means, in particular water.



  In Fig. 1, 1 is the housing of the turbine with the guide vanes 5, 2 with the rotor. the rotor blades 11. The hot gases enter at 3 in. The blades formed from the guide and rotor blades and are diverted at 4 from.



  The rotor is sealed against the housing by the labyrinth seals 20. To cool each blade this has one or a few other central holes 13 and a larger number of the profile edge lie lowing holes 12 which are connected to each other on the blade head. In the central bores, the cooler, specifically heavier coolant flows outwards due to the centrifugal force, heats up or evaporates and is therefore forced inwards, thereby becoming specifically lighter.



  The blades are attached to the rotor body, for example, by means of pine cone feet 21. Furthermore, all blades of a row of blades lying in an axial plane are connected to a coolant line 10 'which is mounted in a groove in the rotor and runs parallel to the axis, which becomes one for each axial row of blades provided, from the other rows of blades independent cooler 10 leads.

   The cooler consists in the example according to FIGS. 1 and 2 of radial tubes provided with cooling fins, which are set at the inner end with undercut heads 23 in corresponding axial grooves of the rotor 2, so that each row of blades and the associated one lying in an axial plane Cooler can be pulled out axially. The air conveyed by the compressor of the turbine system is used as the secondary coolant.

    In order to avoid a breakthrough of the rotor 2 for the purpose of passage of the cooling air, the combination of an axial row of blades also enables the cooler to be moved to the side of the blade rings, as shown in FIGS. 1 and 3 and the coolant in or behind the coolers divert it so that it enters and exits on the same side of the turbine as indicated by arrows 8 and 9.



       Fig. 1 shows the arrangement for air and Fig. 3 for water as the secondary coolant. With basically the same arrangement, the cooler 10 for water recooling is of course missing. (Fig. 3) is much smaller.

      As FIG. 1 shows, the secondary coolant can be guided through a partition wall 24 that extends into the cooler so that the secondary coolant flows through the cooler partly in one direction and partly in the opposite direction.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage mit flüssigkeitsgekühl ten Turbinenlaufschaufeln, durch Fliehkraft wirkung bedingter Zirkulation des Kühmit- tels und mit Kühlern, in welchen die Rück kühlung des in den Schaufeln erhitzten Kühl mittels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder in einer Axialebene liegenden Schaufel reihe ein gemeinsamer, von den Kühlern der andern Schaufelreihen unabhängiger Kühler zugeordnet ist. PATENT CLAIM: Gas turbine system with liquid-cooled turbine rotor blades, circulation of the coolant caused by centrifugal force and with coolers in which the cooling medium heated in the blades is recooled, characterized in that each row of blades in an axial plane has a common row of is assigned to the coolers of the other rows of blades of independent coolers. UNTERANSPRÜCHE 1. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schau felreihen zugeordneten Kühler (10) gegen die Schaufelkränze axial versetzt angeordnet sind. 2. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schau felreihen zugeordneten Kühler durch die vom Verdichter der Gasturbinenanlage geförderte Luft gekühlt werden. SUBClaims 1. Gas turbine plant according to claim, characterized in that the coolers (10) assigned to the blade rows are arranged axially offset from the blade rings. 2. Gas turbine system according to dependent claim 1, characterized in that the cooler assigned to the rows of blades are cooled by the air conveyed by the compressor of the gas turbine system. 3. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Kühlluft in der Strömungsrichtung umgelenkt wird (Fig.1). 4. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung der Kühlluft so erfolgt, dass der Kühler zum Teil in einer, zum Teil in der entgegen gesetzten Richtung durchströmt wird. 5. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schau felreihen zugeordneten Kühler durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt werden (Fig. 3). 3. Gas turbine plant according to dependent claim 2, characterized in that the cooling air is deflected in the flow direction da.ss (Fig.1). 4. Gas turbine system according to dependent claim 3, characterized in that the deflection of the cooling air takes place in such a way that the cooler flows through partly in one direction and partly in the opposite direction. 5. Gas turbine system according to dependent claim 1, characterized in that the cooler associated with the rows of blades are cooled by a liquid coolant (Fig. 3).
CH301140D 1951-05-28 1951-12-28 Gas turbine plant. CH301140A (en)

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