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.