CH308992A - Gasturbinenanlage. - Google Patents

Description

      Gasturbinenanlage.            Gegenstand    der vorliegenden Erfindung  ist eine     Gasturbinenanlage    mit Mitteln zur  Kühlung der     stromaufwärtsliegenden    Teile  der     Turbinenlaufschaufeln    mittels einer Kühl  flüssigkeit, um die Betriebstemperatur dieser  Schaufeln herabzusetzen.  



  Erfindungsgemäss ist die Anlage dadurch       gekennzeichnet,    dass die     Kühlflüssigkeits-Zu-          führmittel    derart angeordnet sind, dass sie  Kühlflüssigkeit quer zur Strömungsrichtung  des     Arbeitsgasstromes    derart in den Arbeits  kanal einführen können, dass diese     Kühlflüs-          sigkeit    in den Bereich der     stromaufwärtslie-          genden    Teile der     Turbinenlaufschaufeln        ge-          1angt.     



  Als Kühlflüssigkeit kann Wasser verwen  det werden, oder es kann flüssiger Brennstoff  als     Kühlflüssigkeit    in den Arbeitskanal ein  geführt werden. Im letzteren Fall sind zweck  mässig stromabwärts der Turbine Mittel zum  Verbrennen dieses Brennstoffes vorgesehen.  



  Der Erfindungsgegenstand ist beispiels  weise in der beiliegenden Zeichnung darge  stellt; es zeigt:       Fig.    1 eine Einzelheit der Anlage im Axial  sehnitt, ein erstes Beispiel der Kühlflüssig  keit-Zuführmittel zeigend,       Fig.    2 eine Frontansicht zu     Fig.1.        Fig.3    ein Schnitt analog zu     Fig.1,    ein  zweites Beispiel der     Kühlflüssigkeit-Zuführ-          mit.tel    zeigend, und       Fig.4    die     Radialturbine    mit äusserer     Be-          aufsehlagung    einer Anlage im     Axialschnitt,

       die     Kühlflüssigkeits-Zuführmittel    zeigend.    Es versteht sich, dass der Abstand der  Leitschaufeln von den Laufschaufeln der in       Fig.1    gezeigten Turbine übertrieben gross ge  zeichnet ist, um die Ausbildung der Kühl  flüssigkeit-Zuführmittel deutlicher zeigen zu  können.  



  In     Fig.1    ist 1 eine     Turbinenrotorscheibe,     welche einen Kranz von Schaufeln 2 trägt  und innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet  ist. Der Pfeil 4 zeigt die Strömungsrichtung  des Arbeitsmediums an, während mit 5 der       Laufschaufelung    vorgelagerte Leitschaufeln  bezeichnet sind. Auf der Vorderseite der     Ro-          torscheibe    1 ist am Rand der letzteren eine  im Querschnitt U-förmige, radial einwärts  offene Rinne 6 vorgesehen. Am stationären  Teil der Turbine, der die Leitschaufeln 5  trägt, ist ein Leitblech 7 befestigt.  



  Beim Betrieb der Anlage wird durch Dü  sen 8 der Vorderseite der     Rotorscheibe    1 der  Turbine Kühlflüssigkeit zugeführt, die zu  folge der Zentrifugalkraft in die     Rinne    6 ge  schleudert wird und dort einen Flüssigkeits  ring 9 bildet; wie ersichtlich, bildet dieser  Flüssigkeitsring 9 ein Dichtungselement, das  ein Entweichen von Arbeitsmedium durch den  zwischen der Rinne 6 und dem Leitblech 7 ge  bildeten Zwischenraum gegen die     Rotorwelle     (nicht gezeichnet) hin verhindert.  



  Wie     Fig.    2 deutlicher zeigt, sind rund am  Aussenumfang der Rinne 6 Öffnungen 10 vor  gesehen, durch welche Kühlflüssigkeit aus der  Rinne in Form einzelner Strahlen in den Ar  beitskanal ausströmt. Jeder Turbinenlauf-      Schaufel 2 ist beim vorliegenden Beispiel eine  Öffnung 10 zugeordnet, so dass eine der Zahl  der Laufschaufeln entsprechende Anzahl von  Flüssigkeitsstrahlen in: das Arbeitsmedium  eindringt. Die Flüssigkeitsstrahlen werden  vom     Arbeitsmediiun    umgelenkt und in die  stromaufwärts der Laufschaufeln liegende  Zone des Arbeitskanals der Turbine mitgeris  sen.

   Es hat sich allerdings gezeigt, dass auch  mit einer kleineren Anzahl von Flüssigkeits  strahlen     gute    Resultate erzielbar     sind.    Ver  suche haben erwiesen, dass es vorteilhafter ist,  eine kleine Anzahl von     Srahlen    mit je relativ  grosser Flüssigkeitsmenge vorzusehen, als eine  grössere     Anzal    feiner Strahlen. Es scheint,  dass, wenn die Strahlen so fein sind, dass eine       Zerstäubung    der Kühlflüssigkeit im Arbeits  medium     erfolgt,    die Kühlwirkung an den  Turbinenschaufeln geringer ist.  



  Wie     Fig.1    im übrigen zeigt, werden mit  tels der beschriebenen Mittel nicht nur die  Laufschaufeln 2, sondern auch die Rotor  scheibe 1 der Turbine gekühlt.  



       Fig.    3 zeigt ein weiteres Ausführungsbei  spiel, bei welchem in der     Innenbegrenzungs-          wand    des Arbeitskanals eine Mehrzahl von       Kühlflüssigkeits-Auslassöffnungen    11 im Ab  stand voneinander angeordnet sind. Die Öff  nungen 11 brauchen im Querschnitt nicht un  bedingt rund zu sein. Diese Öffnungen sind  stromabwärts der Leitschaufeln 5 nahe dem  Fussteil der letzteren angeordnet. Durch Ka  näle 12 wird beim Betrieb der Anlage den  Öffnungen 11 Kühlflüssigkeit unter Druck  zugeführt.

   Die aus den Öffnungen 11 austre  tenden Strahlen dringen quer zur     Strömungs-          richutng    des     Arbeisgases    im Arbeitskanal der  Turbine in den letzteren ein und werden vom       Arbeitsgasstrom    abgelenkt und dem Bereich       stromaufwärtsliegender    Teile der     Rotorschau-          feln    2 zugeführt.  



       Fig.    4 zeigt eine von aussen     beaufschlagte          Radialturbine.    Den Laufschaufeln 19 der Tur  bine sind     Leitsehaufeln    20 vorgeschaltet, wäh  rend das Arbeitsgas die Turbine durch eine       Auslassleitung    21 verlässt. Beim vorliegenden  Beispiel wird die Kühlflüssigkeit aus einem  Ring 22 an einer Mehrzahl von     bestimmten,       am Umfang der äussern Begrenzungswand des  Arbeitskanals mit Abstand voneinander ange  ordneten Stellen quer zur Strömungsrichtung  des Ar     beitsgasstromes    in den Arbeitskanal ein  gespritzt.

   Die Kühlflüssigkeit gelangt dort in  den Bereich von     stromaufwärtsliegenden    Tei  len der Schaufeln 19 und senkt dabei die Tem  peratur der Schaufeln 19. Zusätzlich ist eine  Anzahl der     Leitschaufeln    20 an der Hinter  kante mit     Auslassöffnungen    23 für das Ein  führen von Kühlflüssigkeit in den Arbeits  kanal der Turbine versehen. Aus diesen Öff  nungen austretende Kühlflüssigkeit wird vom       Arbeitsgasstrom    mitgerissen und den Lauf  schaufeln der Turbine zugeführt. Alle     Leit-          schaufeln    können zusätzlich auch von innen  her gekühlt sein.

   Auch in der hohlen Tur  binenwelle 24 kann, wie gestrichelt gezeich  net, ein     Kühlflüssigkeitskanal    vorgesehen sein.  Aus dem     Verteilraum    25 führen eine Mehr  zahl von Leitungen 26 die Kühlflüssigkeit zu       stromaufwärtsliegenden    Teilen der Lauf  schaufeln 19.  



  Wird als Kühlflüssigkeit Brennstoff ver  wendet, so wird zweckmässig stromabwärts der       Turbinenlaufschaufelung    eine     Nachverbren-          nungseinrichtung    vorgesehen, wodurch eine  weitere Erhöhung des vom Arbeitsgas erzeug  ten Schubes erzielt wird. Wo solche Zusatz  aggregate unerwünscht sind, wird zweckmässig  Wasser zur Kühlung verwendet.  



  Es kann unter Umständen auch     erwünscht     sein, die Kühlung der Laufschaufeln nicht kon  tinuierlich vorzunehmen; aber auch dann kön  nen die beschriebenen Ausführungen zur Stei  gerung der Leistung der Anlage beitragen.  Dies wird durch Erhöhung der Brennstoff  zufuhr zur     Hauptverbrennungseinrichtung     der Anlage bei gleichzeitiger Herabsetzung  der     Turbinen-Laufschaufeltemperatur,    wie  vorangehend beschrieben, erreicht.  



  Es versteht sich,     da.ss    die vorliegende Er  findung sowohl auf Axial- als auch auf Ra  dialturbinen anwendbar ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasturbinenanlage, mit Mitteln zur Küh lung der stromaufwärtsliegenden Teile der Turbinenlaufschaufeln mittels einer Kühl flüssigkeit, um die Betriebstemperatur dieser Laufschaufeln herabzusetzen, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeits-Zu- führmittel derart angeordnet sind, dass sie Kühlflüssigkeit quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsgasstromes derart in den Arbeits kanal einführen können, dass diese Kühlflüs sigkeit in den Bereich der stromaufwärtslie- genden Teile der Turbinenlaufschaufen ge langt.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Axial turbine mit einer Rotorscheibe aufweist, die am Umfang Laufschaufeln trägt, und dass die Kühlflüssigkeits-Zuführmittel zum Zufüh ren von Kühlflüssigkeit zur stromaufwärts- liegenden Rotorseite bestimmt sind.

   2. Gasturbinenanlage nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüs- sigkeits-Zuführmittel rings um die Rotorwelle der Turbine vorgesehen sind sowie eine am Rotorscheibenrand angeordnete Rinne zum Auffangen von von der Rotorwelle her zu geführter Kühlflüssigkeit, und dass in die ser Rinne eine Mehrzahl von Auslassöffnun- "gen vorgesehen ist, durch welche Kühlflüssig keit unmittelbar stromaufwärts der Turbinen- laufschaufelung in den Arbeitskanal der Tur bine eindringen kann.

   3. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssig keits-Zuführmittel eine Mehrzahl von Öffnun gen aufweisen, welche rund am Umfang der innern Begrenzungswand des Arbeitskanals der Turbine mit Abstand voneinander und unmittelbar stromaufwärts der Turbinenlauf- schaufelung angeordnet sind.

   4. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlflüs- sigkeits-Zuführleitung an eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen angeschlossen ist, welche mit Abstand voneinander in der einen Be grenzungswand des Arbeitskanals der Turbine im Bereich der stromaufwärtsliegenden Teile der Turbinenlaufschaufeln angeordnet sind und durch welche Kühlflüssigkeit quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsgases in dieser Zone des Arbeitskanals in den letzteren ein treten kann.

   5. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssig keit Wasser ist. 6. Gasturbinenanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssig keit ein flüssiger Brennstoff ist, wobei strom abwärts der Turbinenlaufschaufelung eine Nachverbrennungseinrichtung zum Verbren nen dieses Brennstoffes vorgesehen ist.