DE1080818B

DE1080818B - Gasturbine

Info

Publication number: DE1080818B
Application number: DER22207A
Authority: DE
Inventors: Arthur Alexander Rubbra
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1956-11-23
Filing date: 1957-11-20
Publication date: 1960-04-28

Description

Gasturbine Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit einem Kompressor und mit einer Turbine, deren Rotor auf einer Hohlwelle läuft, in die vom Kompressor abgeleitete Luft zur Kühlung der Turbinenschaufeln oder anderer Maschinenteile geleitet wird, sowie mit einem Ventil, das die Luftzufuhr aus dem Kompressor in die Hohlwelle steuert.
Gasturbinen dieser Art sind bekannt.
Ferner ist es bekannt, das Ventil solcher Gasturbinen innerhalb (der Hohlwelle anzuordnen. Bei dieser bekannten Anordnung des Ventils befinden sich die Organe zu seiner Betätigung außerhalb der Hohlwelle.
Die Erfindung besteht nun darin, daß innerhalb der Hohlwelle in an sich bekannter Weise das Ventil, aber auch die Organe zu seiner Betätigung angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Konstruktion bietet damit den Vorteil, daß sie eine einfache und übersichtliche Konstruktion darstellt, bei der es nicht notwendig ist, wesentliche Steuerorgane außerhalb der Welle vorzusehen.
Eine Ausbildung der Erfindung, bei der - wie an sich bekannt - das Ventil aus einem im Innern der Hohlwelle verschiebbaren Kolben besteht, die Hohlwelle radiale Lochungen aufweist und -der Kolben in der einen Stellung die radialen Lochungen abdeckt, in der anderen Stellung hingegen frei läßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben den Lufteinlaß in die Hohlwelle steuert und daß fder Rotor des Kompressors in an sich bekannter Weise mit Abzapfstellen versehen ist, von denen aus die Luft den radialen Lochungen zugeführt wird.
In einer anderen Ausbildung der Erfindung sind die Lochungen auf dem Umfang der Hohlwelle, und zwar in an sich bekannter Weise etwa in einer Ebene verteilt angeordnet, und der Kolben besteht aus einem einseitig geschlossenen Hohlzylinder, dessen Mantel auf der Offenseite ausmündende Einschnitte aufweist.
In einer ferneren Ausbildung der Erfindung ist ein den Kolben steuerndes, drehzahlabhängiges Element vorgesehen. Dieses in Abhängigkeit von der Drehzahl bewegte Element kann vorzugsweise unmittelbar mit dem Steuerkolben verbunden sein.
Hierzu können in der Hohlwelle angeordnete Fliehgewichte über Gelenkarme einerseits mit dem Kolben und andererseits mit Festpunkten verbunden sein, und es kann zwischen dem Kolben und dem Festpunkt eine Druckfeder angeordnet sein.
Eine drehzahlabhängige Regelung der Kühlluft für die Turbinenschaufeln usw. ist im Prinzip bekannt. Für dieses Prinzip wird hier ein selbständiger Schutz nicht beansprucht.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist im Innern der Hohlwelle eine Spule angeordnet, deren beweglicher Kern mit dem Kolben verbunden ist. In noch einer anderen Ausbildung der Erfindung ist im Innern der Hohlwelle ein Druckzylinder mit Druckmittelzuleitung und Kolben angeordnet; der Kolben ist mit dem Steuerkolben verbunden, und ferner ist eine den Steuerkolben in die Abdeckstellung zwingende Feder vorgesehen.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen erfindungsgemäßer Ventile, und zwar Fig. 1 schematisch im Axialschnitt durch eine Gasturbine mit Kompressor, Fig. 2, 3 und 4 besondere Ausführungsformen von Ventilen je im Axialschnitt.
Gemäß Fig. 1 ist ein axial fördernder Kompressor 10 vorgesehen, an den sich eine Brennkammer 11 anschließt, die mit der Kompressorluft und zuzuführendem Brennstoff gespeist wird. An die Brennkammer 11 schließt sich die Turbine 12 an und an diese wiederum der Auslaß 13.
Der Kompressorrotor 10 a sitzt auf einer auf Lagern 15 a und 15 b geführten Hohlwelle 14. Der Turbinenrotor 12a ist durch eine Welle 16 getragen, welche einerseits auf einem Lager 17 ruht und andererseits bei 18 mit der Welle 14 gekuppelt ist, derart, daß der Turbinenrotor 12a mit dem Kompressorrotor 10a dreht.
An einer Zwischenstufe wird vom Kompressor 10 Luft abgezapft, und zwar im vorliegenden Falle durch radiale Leitungen 19, welche einen Teil des Kompressorrotors 10a bilden. Durch'-diese radialen Kanäle 19 gelangt Kompressorluft einer. Zwischenstufe über Öffnungen 20 in das Innere der Kompressorhohlwelle 14. Von hier wird die Luft ari- die Verbrauchsstelle geführt, insbesondere auch durch die Turbinenwelle 16. Im vorliegenden Falle gelangt die Luft von der Hohlwelle 14 durch die Öffnungen 21 zum Lager 15 b, durch Öffnungen 22 zum Lager 17 und durch Öffnungen 23 in Radialleitungen 24, um den Turbinenrotor 12 a samt Scheibe und Flügel zu kühlen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Innern der Hohlwelle 14 Ventile 25 vorgesehen, welchen die Aufgabe zufällt, den Luftstrom vom Kompressor in die Hohlwelle 14 zu regeln.
In Fig. 2 bis 4 sind derartige Ventile 25 dargestellt. Die Ventile bestehen in jedem Falle aus einem Kolben 26, welcher innerhalb der Hohlwelle 14 verschiebbar ist und welcher die Aufgabe hat, Radiallochungen 20 der Hohlwelle entweder freizuhalten oder abzudecken.
Gemäß Fig. 2 ist zur Betätigung des Kolbens 26 eine Spule 28 mit Kern 27 vorgesehen. Der Kern ist mit dem Kolben 26 über eine Kolbenstange verbunden. Zwischen dem Kern 27 und einem festen Gehäuse ist eine Feder 31 angeordnet, die bestrebt ist, den Kolben 26 in die Offenstellung zurückzuholen. Zur Erregung der Spule.28 sind Schleifringe 29. mit Bürsten 30 vorgesehen. Die eine Endstellung des Kolbens 26 ist begrenzt durch einen inneren Ringansatz 14a der Hohlwelle 14. Die Steuerung des Solenoids 28 kann von Hand vorgenommen werden durch Betätigung eines Kontakthebels oder aber auch automatisch in Ab- . hängigkeit von einem drehzahlabhängigen Schalter. Es kann aber auch der zuzuführende Strom in Abhängigkeit von der Drehzahl vermindert werden, und umgekehrt derart, daß die Lochungen 20 allmählich geöffnet oder geschlossen werden.
Gemäß Fig. 3 ist der Kolben 26 unmittelbar durch ein drehzahlabhängiges Element gesteuert. Zu diesem Zweck trägt der Kolben an Gelenkstangen Fliehgewichte 32, die über andere Gelenkstangen mit ortsfesten Punkten verbunden sind. Zwischen der Kolbenstange und dem ortsfesten Punkt ist eine Druckfeder 33 vorgesehen. Nimmt die Drehzahl der Hohlwelle 14 zu, so wird der Kolben 26 zunehmend geöffnet und umgekehrt.
In Fig. 4 ist eine hydraulische Steuerung angeordnet. Zu diesem Zweck ist der Steuerkolben 26 über eine Kolbenstange mit einem Druckmediumkolben 34 verbunden, der innerhalb eines Zylinders 35 verschiebbar ist. Kolben 34 und Zylinder 35 besitzen im gezeichneten Fall kleineren Durchmesser. als der Steuerkolben 26. Der Zylinder 35 liegt im Innern der Hohlwelle 14. Eine Leitung 40 führt von der Hohlwelle 14 an die eine Stirnseite des Zylinders 35. Auf der Außenseite der Hohlwelle ist ein im Ouerschnitt bügelförmiger Ring 39 angeordnet, in den die Leitung für das Druckmedium einmündet. Der Ring 39 ist drehbar auf der Hohlwelle 14. Das Druckmedium wird durch eine Zahnradpumpe 37 erzeugt. Diese ist kurzgeschlossen durch eine Leitung, in der ein von Hand zu betätigendes Ventil 38 liegt. Dieses Ventil kann aber auch automatisch gesteuert werden, z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbine.
Zwischen dem Kolben 34 und der einen Stirnwandung des Zylinders 35 ist eine zurückholende Druckfeder 36 angeordnet. Im übrigen ist der Steuerkolben 26 durch einen einseitig offenen Zylinder gebildet, der nach der Offenseite ausmündende Axialschlitze 41 aufweist. Diese sind dazu bestimmt, in Deckung mit einzelnen Lochungen 20 zu treten. Damit ist die allmähliche Abdeckung der vorhandenen Gesamtzahl von Lochungen 20 erleichtert. Im übrigen kann die Anordnung der Fig. 4 (Axialschlitze 41) auch bei den Steuerkolben der Fig. 2 und 3 vorliegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gasturbine mit einem Kompressor und mit einer Turbine, deren Rotor auf einer Hohlwelle läuft, in die vom Kompressor abgeleitete Luft zur Kühlung der Turbinenschaufeln oder anderer Maschinenteile geleitet wird, sowie mit einem Ventil, das die Luftzufuhr aus dem Kompressor in die Hohlwelle steuert, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Hohlwelle (14) in an sich bekannter Weise das Ventil (25), aber auch die Organe (27, 28, 31; 32, 33; 34, 35, 36) zu seiner Betätigung angeordnet sind.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, hei der das Ventil aus einem im Innern der Hohl-,velle verschiebbaren Kolben besteht, die Hohlwelle radiale Lochungen aufweist und der Kolben in der einen Stellung die radialen-Lochungen abdeckt, in der anderen Stellung hingegen frei läßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) den Lufteinlaß in die Hohlwelle (14) steuert und daß der Rotor des Kompressors in an sich bekannter Weise mit Abzapfstellen (19) versehen ist, von denen aus die Luft den radialen Lochungen (20) zugeführt wird.
3. Gasturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Lochungen (20) auf dem Umfang der Hohlwelle, und zwar in an sich bekannter Weise etwa in einer Ebene verteilt, angeordnet sind und der Kolben aus einem einseitig geschlossenen Hohlzylinder besteht, dessen Mantel auf der Offenseite ausmündende Einschnitte (41) aufweist.
4. Gasturbine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Kolben steuerndes, drehzahlabhängiges Element (32) vorgesehen ist.
5. Gasturbine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Drehzahl bewegtes Element (32) unmittelbar mit dem Steuerkolben (26) verbunden ist.
6. Gasturbine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hohlwelle (14) angeordnete Fliehgewichte (32) über Gelenkarme einerseits mit dem Kolben und andererseits mit Festpunkten verbunden sind und zwischen dem Kolben und dem Festpunkt eine Druckfeder (33) angeordnet ist.
7. Gasturbine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Hohlwelle (14) eine Spule (28) angeordnet ist, deren beweglicher Kern (27) mit dem Kolben (26) verbunden ist. B.
Gasturbine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Hohlwelle ein Druckzylinder (35) mit Druckmittelzuleitung (40) und Kolben (35) angeordnet ist, der Kolben mit dem Steuerkolben (26) verbunden ist und eine den Steuerkolben (26) in die Abdeckstellung zwingende Feder (36) vorgesehen ist.
9. Gasturbine nach Anspruch 1 und 8, gekennzeichnet durch ein über Hebel (38) von Hand bedienbares Ventil in der Druckmittelleitung. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 948 929; schweizerische Patentschrift Nr. 273 795; französische Patentschrift Nr. 1119 844; britische Patentschrift Nr. 736 503.