DE1601557A1 - Stroemungsmittelgekuehlte Statoranordnung - Google Patents
Stroemungsmittelgekuehlte StatoranordnungInfo
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- DE1601557A1 DE1601557A1 DE1967G0050163 DEG0050163A DE1601557A1 DE 1601557 A1 DE1601557 A1 DE 1601557A1 DE 1967G0050163 DE1967G0050163 DE 1967G0050163 DE G0050163 A DEG0050163 A DE G0050163A DE 1601557 A1 DE1601557 A1 DE 1601557A1
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung für axial durchströmte Strömungsmaschinen, beispielsweise Turbinen oder Ver«
dichter in Gasturbinenanlagen, insbesondere eine Einrichtung
zum Zuführen von Kühlluft zu einem Düsen·«Zwischenboden, der
aus mehreren Segmenten besteht und nur geringe Undichtigkeitsverluste
aufweist.
Es ist bekannt, dass der ¥irkungsgi'adr einer Gasturbinenanlage
von der Arbeitetemperatur der Turbine abhängt und durch. Er«
höhung der Arbeitstemperatur erhöht werden kann. In der is' ist jödoch einer Erhöhung der Arbeitstemperatur der
000813/0916 _2„
Turbine durch die Wärmestandfestigkeit dex' verschiedenen
Bestandteile der Turbine eine Grenze gesetzt. Da der Wir« kungsgrad der Anlage durch die zulässige Temperatur begrenzt
ist, hatjman sich Lm Turbinenbau sehr bemüht, di.e
Warmestandfestigkeit der Bauteile von Turbinen zu erhöhen»
Dui'ch die Entwicklung und Verwendung von neuartigen Werk«
stoffen, die höhei'en Temperaturen standhalten, ist eine
gewisse Erhöhung des Wirkungsgrades erreicht worden» Aber
auch diese neuen Werkstoffe sind im allgemeinen nicht für die verhältnismässig sehr hohen Temperaturen geeignet, die
in modernen Gasturbinen erwünscht sind. Infolgedessen sind für die Turbinenschaufein verschiedene Kühlanordnungen ge«
schaffen worden, mit deren Hilfe die obere Grenze der Arbeitetemperatur erhöht werden kann, weil der Werkstoff
durch die Kühlung auf niedrigeren Temperaturen gehalten wird, bei denen er den auftretenden Beanspruchungen gewachsen
ist und auch nicht oxydiert oder verbrennt. Dabei werden als Turbinenschaufeln im allgemeinen strümungsmässig so gestaltete
Bauelemente bezeichnet, die in Turbomaschinen mit hohen Arbeitetemperaturen verwendet werden, d.h. nicht nur die
gewöhnlich als Leitschaufeln bezeichneten Elemente, sondern
auch andere strömungsmässig gestaltete "Bauelemente, die ge«
wohnlich als Laufschaufeln bezeichnet werden und auf die die
Erfindung in gleicher Weise anwendbar ist. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Leitschaufeln einer Turbine erläutert,
V:- : 009813/0916 -3-
Zum Kühlen von Schaufeln von Strömungsmaschinen sieht man
in diesen gewöhnlich Strömungskanäle Tür ein Kühlmittel vor, beispielsweise Druckluft, die dem Verdichter oder der
Brennkammer entnommen wird. Ferner ist es bekannt, dass durch diese Entnahme von Kühlluft der Wirkungsgrad der An«
lage gegenüber dem theoretisch -Erreichbaren herabgesetzt
wird»
Bei bestimmten Turbinenkonstruktionen bedingt auch die Zuführung des Kühlmittels zu den Schaufeln eine Herabsetzung
des Wirkungsgrades. Hei Gas turbinen mit hohen Arbeitstemperaturen
hat es sich gezeigt, dass dor Stator oder der Düsen*"Zwischenboden ("nozzle") der Turbine infolge des
durch die Anlage hindurch^ ratenden Gasstromes- starken örtlichen
Temperaturschwankungen ausgesetzt, ist. Die Konstrukteure
von Turbinen haben entdeckt, dass man dieses Problem beispielsweise dadurch losen kann, dass der Ttirbinen-Zwischenboden
aus zahlreichen Segmenten aufgebaut wird, zwischen denen Spalten zur Aufnahme der Wärmedehnungen vorhanden
sind. Bei-dieser koiiptruktion kann jedoch das den
Schaufeln zuzxiführende Kühlmittel durch diese Spalte in den
relativ heissen rurbinengasstrom übertreten. Diese Undichtigkeitsverluste
sind betx'ächtl' ch und setzen den Wii^kungs—
grad der Turbine hei'ab. Dagegen ist eine gewisse Kühlung der
die Leitschaufeln tragenden Elemente des Stators erwünscht,
und es hat sich gezeigt, dass ohne Zuführung von etwas Kühl-
009813/0916 BAD
mittel zu den Spalten zwischen den Segmenten heisse Gase
aus dem Hauptstrom der Kraftanlage austreten, was ebenfalls den Wirkungsgrad der Anlage herabsetzt.
Das Kühlsystem muss auch hinsichtlich des Kühlmittelver«
brauche einen hohen Wirkungsgrad haben, damit der auf die
Luftentnahme zurückzuführende Wirkungsgradverlust kleiner
ist als der Wirkungsgradgewinn, der durch die höhere Arbeitstemperatur
der Turbine erzielt wird,
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Statoranordnung insbesondere für eine Gasturbinenanlage
für hohe Arbeitstemperaturen, bei der das Kühlmittel in
möglichst wirkungsvoller Weise verwendet wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen niedrig beanspruchten Turbinenständer zu schaffen, der aus
Segmenten zusammengesetzt ist und in dem die Leitschaufeln
bei geringen Kühlmitteiverlusten und geringer Herabsetzung
des Wirkungsgrades der Anlage wirksam gekühlt werden.
ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung
eines Ständers, in dem beim Zuführen dee Kühlmittels zu den Leitschaufeln keine unkontrolliert grossen Kühlmittelverluste
durch die Spalte des segmentartig aufgebauten Ständers hindurch auftreten.
•009813/0916 -5-
Ausserdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde» in den
zu den Schaufeln führenden Kühlmittelzuleitungen Drossel« ■stellen vorzusehen, damit beim Ausfall einer Schaufel keine
übermässigen Kühlmittelverluste auftreten.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Zuführung
von Kühlmittel zu den Leitschaufeln, ohne dass dadurch eine
Belastung auftritt oder der an sich niedrig beanspruchte, segmentartig aufgebaute Ständer beeinträchtigt wird.
Schliesslich besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in
der Schaffung eines Leitschaufeltragsegments, das unabhän«
gig von dem Kühlsystem Belastungen und Beanspruchungen auf«
nehmen kann.
Nach der Erfindung ist in einer Ausführungsform ein mit
Strömungsmittel gekühlter Turbinenständer mit einer Vielzahl am Umfang, in Abständen angeordneten, sich radial erstreckenden
Schaufeln geschaffen, die mit, einen segmentartig aufgebauten Aussenring bildenden Schaufelfussträgern
versehen sind. Jeder der Schaufelfussträger weist eine
darin ausgebildete Kammer auf, die mit einer Eintrittsöffnung zur Aufnahme von Kühlmittel aus der Kühlmittel-Zuführungsvorrichtung
(Kühlmittelsystem) und einer mit Strömungskanälen in den Schaufeln verbundenen Austritts-·
*, öffnung versehen ist. Um zu verhindern, dass das Kühlmittel
009813/0916 ,
unmittelbar aus der Külilmi ttel-Zuführungsvorrichtung in die
Spalte zwischen den Ringsegmenten strömt, ist eine Sperre vorgesehen. Eine Verbindungsleitung verbindet die Kühlmittel-Zuführung
direkt mit der Kammer in dem jeweiligen Schaufelfussträger
über Öffnungen in der Sperre und den Schaufelfussträgern.
Das Kühlmittel, z.ü» Kühlluft, tritt durch die Verbindungsleitung in die Kammer ein und wird dann durch
die AustrittsSffnung in der Kammer den Strömungskanälen in
den Schaufeln zugeführt, wodurch ein unkontrolliert starkes Austreten von Kühlmittel durch die Spalte zwischen den
Segmenten verhindert wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Ende der Verbindungsleitung fest in eine der Aufnahmeöffnungen eingesetzt und das andere Ende der Verbindungsleitung weniger
fest bzw. lose in die andere Aufnahmeöffnung eingefügt, so
dass dort ein Ringspalt verbleibt. Die lose Passung hat vor allem den Vorteil, dass eine vorbestimmte, erwünschte,
begrenzte Kühlmittelmenge durch den Ringspalt hindurchtritt,
und die Aussenflachen der unteren Teile des segmentartig
aufgebauten Aussenringes kühlt, und dass heisse Gase, die
sonst aus dem Hauptstrom der Anlage austreten könnten, aus
dem Raum zwischen dem Mantel und dem Aussenring ferngehalten
werden, Durch diesen Austritt einer kontrollierten begrenzten Kühlmittelmenge wird der Wirkungsgrad der Anlage
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verbeseert. Die Grosse des Ringspalfces ist daher davon abhängig,
in welcher Menge das Kühlmittel in diesen Raum treten soll«
Nach weiteren Merlcmalen der Erfindung ist die Verbindungsleitung, die die Aufnahmeöffnung in der Sperre und in dem
Fussträger durchsetzt, axial angeordnet, so dass die lose Passung im Betrieb der Turbomaschine eine ungehinderte
axiale Wärmedehnung zwischen dem Schaufelfussträger und
der Sperre gestattet. Wenn die Aufnahmeöffnungen so angeordnet sind, dass im Betrieb ausser einer cixialen auch,
andere Relativbewegungen zwischen ihnen auftreten können,
dann werden die Aufnahmeöffnungen z;ireckniässig so ausgebildet,
dass sie diese Bewegung spannungsfrei aufnehmen können
und dabei ein vorbestimmter gewünschter Ringspaltquerschnitt entsprechend dem gewünschten Kühlmittelverlust
aufrechterhalten wird.
Die Erfindung sowie weitere zugrundeliegende Aufgaben und
Erfindungsmerkmale werden nachstehend anhand eines in den
Figuren 1 bis 7 der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Schnitt einen Teil einer Gasturbinenanlage mit dem erfindungsgemäss ausgebildeten Ständer,
009813/0916 · -β-
.3-
Fig. 2 in perspektivischer Ansicht ein Segment des mit '
mehx-eren Leitschaufeln versehenen Ständers,
Fig. 3 im Schnitt einen Teil der Anordnung nach Fig. 1 mit
der Kühleinrichtung für den Ständer,
Fig. 4 in einem Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 eine
andere Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 ln einem der Fig. 3 ähnlichen Schnitt eine weitere
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 den Ständer in einem Querschnitt nach der Linie 6->6
der Fig. 1 und
Fig. 7 ein Ständersegment nach einer Aireiteren Aus führungs -»
form der Erfindung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 1 zeigt einen Teil einer axial durchströmten Gasturbinenanlage
1 für hohe Arbeitsternperaturen. Die Anlage besitzt einen zylindrischen Aussenmantel 2, dessen Ringteile 3 und
auf geeignete Weise mit einer Ringflanschverbindung 5 anein-
ander befestigt sind. Zwischen dem Mantelring 3 und einem
Innenmantel 7 ist eine ringförmige Brennkammer 6 vorgesehen,
die im Betrieb der Anlage von einem nicht dargestellten Ve-τ—
-9-009813/0916
dichter, der vor der Brennkammer 6 in der Anlage 1 angeordnet ist, kontinuierlich mit unter hohem Druck stehender Luft gespeist
wird. Der über die Hohlwelle 8 angetriebene Verdichter
nimmt in bekannter Weise unter atmosphärischem Druck stehende Luft auf und verdichtet diese auf einen Druck von mehreren
Atmosphären, Die G-rösse dieses Druckes hängt von dem speziellen.
Kreislauf der Anlage ab. In der Brennkammer wird der " * ' ~'U
unter hohem Druck stehenden Luft Kraftstoff beigemischt« Am stromabwärtigen Ende der Brennkammer treten die heissen Verbrennungsgase
aus,-
An diesem stromabwärtigen Ende der Brennkammer ist ein ringförmiger
Zwischenboden 9 (Fig. Ό angeordnet, der die heissen
Verbrennungsprodukte mit der richtigen Geschwindigkeit und
unter dem richtigen Winkel auf einen Laufschaufelkranz 10
der Turbine leitet. Die Laufschaufeln. 10 der Turbine sind am
Umfang des Laufrades 11 angeordnet, das zusammen mit seiner Welle 8 und einem mit Laufschaufeln 13 versehenen, zweiten
. . . ; $ S s f;
Turbinen-Laufrad 12 in der Anlage auf nicht näher gezeigte -*■ *
Welse drehbar gelagert ist. Der aus den Laufradern 11 und 12 - J
und der Welle 8 bestehende Turbinenläufer treibt in' der vorstehend
angegebenen Weise den Verdicht ei" der Anlage 1 an.
Der Mantelring h umschliesst eine ringförmige Verbeilerkammer
14, die über die Leitung 16 dem Verdichter Kühlluft entnimmt
und sie In der gezeigten Weise durch das Innere der Leit—
009813/0916B ~10~
. -10-
schaufeln 18 des Düsen-Zwischenbodens 9 der ersten Stufe und
der Leitschaufeln 19 der zweiten Stufe ableitet, Die von dem Verteiler 14 aufgenommene Kühlluft ist von den Leitschaufeln
19 der zweiten Stufe erfindungsgemäss durch eine in Umfangsrichtung
,ununterbrochene Sperre 20 getrennt, mit welcher der
Mantelring k versehen ist.
'fr. , J '„Γ
Fig. 6 zeigt einen (Querschnitt durch die Anlage. Der insgesamt
mit 21 bezeichnete Ständerring ist aus mehreren bogenförmigen Segmenten 22 zusammengesetzt, die durch Spalte 23
voneinander getrennt sind. Mehrere Leitschaufeln 19 sind an
ihrem Aussenumfang mit einem bogenförmigen Pussträger 2k und an ihrom Innenumfang mit einem bogenförmigen Deckbandteil 25 jedes Segments verbunden. In dem Fussträger 2k ist eine von
den Wänden 26, 27, 28 und 17 begrenzte Kammer 29 vorgesehen.
voneinander getrennt sind. Mehrere Leitschaufeln 19 sind an
ihrem Aussenumfang mit einem bogenförmigen Pussträger 2k und an ihrom Innenumfang mit einem bogenförmigen Deckbandteil 25 jedes Segments verbunden. In dem Fussträger 2k ist eine von
den Wänden 26, 27, 28 und 17 begrenzte Kammer 29 vorgesehen.
■vZum Einleiten von Kühlluft in die Leitschaufeln 19 durchsetzt
die zu der Kammer 29 führende Zuleitung 30 die vordere
;Wand 27 und verbindet die Kammer 29 mit dem Verteiler \k,
•Der Plansch 31 -&θβ· Fuss trägers 2k hat in der Mitte des
Segments 22 einen Schlibz 33» der gemäss Fig. 3 mit einem
Zapfen 32 so zusammenwirkt, dass das Segment 22 in der Mitte festgelegt wird, während sich die Enden dres Segments in der
Umfangsrichtung gegenüber der festgelegten Segmentmitte in
einer zwischen den Man|t,elflanscti6^3.'-ij^|s gebildet en Nut 15
frei ausdehnen und zusammenziehen:,ikaijnen,
•Der Plansch 31 -&θβ· Fuss trägers 2k hat in der Mitte des
Segments 22 einen Schlibz 33» der gemäss Fig. 3 mit einem
Zapfen 32 so zusammenwirkt, dass das Segment 22 in der Mitte festgelegt wird, während sich die Enden dres Segments in der
Umfangsrichtung gegenüber der festgelegten Segmentmitte in
einer zwischen den Man|t,elflanscti6^3.'-ij^|s gebildet en Nut 15
frei ausdehnen und zusammenziehen:,ikaijnen,
^ '-'- 009813/091 6 -■ ~u~
Eine andere Ausführungsform eines bogenförmigen Segments ist
in Fig. 7 ™it 3** bezeichnet. Hier trägt jedes Segment Jk
eine einzige Leitschaufel 3^a mit Hilfe eines Fussträgers
und eines innen angeordneten Deckbandteils 36.
Fig« 3 zeigt weitere Einzelheiten des Erfxndungsgegenstandes.
Der Mantelring 4 ist mit einer in Umfangsrichtung ununterbrochenen,
nicht unterteilten Wand 20 versehen, die als Sperre zwischen,dem Kühlluftverteiler 14 und dem zwischen
dem Mantelring 4 und dem Fussträger Zk des Segments gelegenen
Raum 38 dient. Diöse Wand oder Sperre 20 verhindert den Verlust
einer unkontrollierten grossen Menge von Kühlluft oder
oines anderen Kühlmittels durch die Spalte 23 (siehe Fig. 6),
Insbesondere verhindert die Sperre jeden stärkeren Verlust von Kühlluft in den Raum 38 zwischen dein Mantelring k und
den Fussträgern 24 und damit einen beträchtlichen Luftleckstrom in die Spalte 23, die mit dem Kaum 38 verbunden sind.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird die Kühlluft durch ein Rohr oder eine Leitung 3^ geführt, die den Verteiler 14
mit der Kammer 2°·' verbindet. Das Rohr 3° sitzt in Aufnahmekanälen
oder «-löchern 45 und 30a der Sperrwand 20 bzw. der
Segment-Vorderwand 27. Über Austrittsöffnungen 39 ist die
Sammer 29 mit dem Kanal kO der Leitschaufeln 19 verbunden.
Das Kühlmittel gelangt durch den Kanal kO in den heissen Hauptgasstrom 41 der Anlage, In der dargestellten Ausführungsform
verlässt die Kühlluft die Leitschaufein durch Öffnungen
42 an der Abströmkante der Leitschaufeln I9. Bei einer Be-'
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Schädigung einer oder mehrerer der Leitschaufeln 19 derart,
dass durch den Austritt 39 und die an der Austrittskante vorgesehenen Öffnungen k2 der Kühlmittelstrom nicht mehl'
richtig dosiert ist, wird durch den begrenzten Strb'nmngsquerschnitt
des Rohres eine zu starke Strömung verhindert, die den Wirkungsgrad der Anlage herabsetzen würde.
Die Leitung 30 weist bei ^3 einen festen Sitz in der Öffnung
30a der Kammer 29 auf und einen weniger festen Sitz
in der Öffnung 45 der Sperrwand 20. Die lose Passung wird
durch einen vorbestimmten Abstand in Form eines Ringspaltes kk zwischen der Aussenfläche der Leitung 3° und der kreis-»
förmigen Öffnung 45 in dor Sperrwand 20 erzielt. Dieser
Ringspalt kh dient vor allem als Durchlass für den Eintritt
einer nur begrenzten Kühlmittelmenge in den Raum 3'ό , so dass
der Fussträger ausserhalb der Kammer 29 gekühlt wird und
aus dem Raum hcisse Gase ferngehalten werden, die sonst aus dem Hauptgasstrom der Anlage durch die Spalte 23 in
den Raum 38 eintreten könnten. Die Grosse des Ringspaltes
ist so gewählt, dass eine nicht zu grosse Kühlmittelmenge
hindurchtritt, die nur so gross ist, dass sie für die gewünschte
Kühl- und Verdrängungsfunktion genügt. Durch die lose Passung-und das Zusammenwirken einer Schulter h9 des
Fuss trägers 2k mit einer die Schulter 4-9 im Gleitsitz aufnehmenden
Vertiefung 50 in einem Teil der Sperrwand 20 wird
ferner eine unterschiedliche Wärmedehnung des Segments 22
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-13-
und des Mantelringes 4, einschXiesslieh der Sperrwand 20,
ermöglicht. Das Rohr 30 ist mit einem Flansch 5"! festgelegt
.
In den Anordnungen nach den Figuren 2 und 7 wird die einzige
Kammer 2° über ein einziges Rohr 30 wit Kühlluft beschickt,
das radial mit dem Schlitz 33 fluchtet. Da der Schlitz 33
festliegt, ist Im Betrieb höchstens eine sehr kleine Be«
wegung in Umfangsrichtung zwischen den Aufnahmeöffnungen
für das Rohr 30 möglich. Wenn dagegen ein einziges Segment
22* mehrere Kammern 29* besitzt, die von mehreren Rohren 3Of
gespeist werden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, findet normalerweise eine gewisse Bewegung in Umfangsrichtung
zwischen den Aufnahmeöffnungen statt, weil nur der mit dem Schlitz 23 versehene Teil des Segments im Betrieb festliegt.
Um diese Relativbewegung in Umfangsrichtung zu ermöglichen,
können die Öffnungen 46 in der Sperrwand 20 als langgestreckte
Schlitze sowie vorzugsweise elliptisch ausgebildet sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Dabei muss natürlich
der Querschnitt des Ringppaltes zwischen den Öffnungen 46
und den Rohren 30 in der vorstehend angegebenen Weise so
bemessen sein, dass die gewünschte nicht zu grosse, jedoch
ausreichende liühlluftmenge durchtritt,
Wenn die elliptischen Öffnungen 46 ,der in Fig, 4 gezeigten
A'usführungsf orm noch leine genügende Relativbewegung zwischen
009813/0916 : _121_
den Segmenten und der Sperrwand im speziellen Fall zulassen, dann kann man die Leitung in der in Fig. 5 gezeigten Weise
anordnen» Hier hat der Kanal 52 der Kammer ^h die Form eines
Kegelstumpfes, dessen kleineres Ende dem Kühlluftverteiler 56 zugewandt ist. Die Leitung 57 sitzt fest in der Öffnung
52 und weniger fest in der Öffnung 55 der Sperrwand, so
dass eine begrenzte Kühlmittelmenge zu dem vorstehend angegebenen Zweck in den Raum 59 gelangen kann» Die Öffnung 55
kann kreisförmig oder elliptisch sein» Bei der in Fig» 5
dargestellten Form der Öffnung 52 wird die Berührungsfläche
der Leitung 57 herabgesetzt und die Leitung bei einer Wärmedehnung um den Rand der Eintrittsöffnung gekippt Dadurch
wird ein Verbiegen der Leitung vermieden und eine Relativ-· bewegung zwischen dem Segment und der Sperrwand ermöglicht.
Die Bewegungsfreiheit kann noch stärker vergrössert werden,
wenn man auch die Öffnung 55 mit einer entsprechenden
Schrägfläche versieht.
Zur Anpassung an die jeweiligen speziellen Bedingungen sind eine Reihe von Änderungen im Rahmen fachmännischer Mass»
nahmen möglich. Beispielsweise ist in den dargestellten
Ausführungsbeispielen der Ringspalt, der einen vorbestimmbaren Kühlluftaustritt ermöglicht, zwischen dem Rohr und
der Öffnung der Sperrwand vorgesehen. Das gleiche Ergebnis kann man aber auch durch eine feste Passung zwischen dem Rohr
und der Öffnung der Sperrwand und eine lose Passung zwischen
0 09813/0916
«15-
dem Rohr und der Eintrittsöfrnung der darauffolgenden Kammer
vorsehen. Indiesem Pail tritt eine vorbestimmbare Kühlluftmenge
aus der Kammer in den die Pussträger umgebenden Raum,
Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemässen
Einrichtung anhand der in den Figuren 1 bis 3 und 6 dargestellten
speziellen Anordnung erläutert. Im Betrieb der Anlage wird die dem Ve !'dichter entnommene und in den Verteiler
14 eintretende Luft durch di e Speirwand 20 an einem
ungehinderten Weiteretrömen in den Raum 38, der zwischen
dem Mantelring h und dem Fusstz'äfjer 2k vorhanden ist, verhindert
und damit wird der Kühlluft auch der ungehinderte Weg zu den Spall en 23 zwischen einander benachbarten Segmenten
22 versperrt. Infolge dieser Sperre wird ein übermässig
grosser Kühlluftverlust vermieden. Über die Leitung 30,
welche durch die Sperre 20 führt und den Verteiler 14 direkt
mit der Kammer 2? verbindet, strömt die Kühlluft aus dem
Verteiler Ik direkt in die Kammer 29 und dann in den Kühlkanal
kO der Leitschaufeln 19» Nach dem Kühlen der Leitschaufeln19
gelangt die Kühlluft durch die Löcher ^f2 an
der Abströmkante der Leitschnufein in den Hauptstrom der
Anlage.
Durch den Ringspalt kk zwischen der Leitung und der Sperrwand
20 wird eine begrenzte vorbestimmbare Kühlmittelmenge in den Raum 38 geleitet. Diese begrenzte Kühlmittelströmung kühlt
009813/0916 "° ^^
den Fussträger 2k des Segments 22 ausserhalb der Kammer 29
und verhindert ferner, dass heisse Gase aus dem Hauptstrom
der Anlage durch die Spalte 23 in den Raum 38 eintreten.
Obwohl vorstehend die Erfindung anhand der Kühlung der Leitschaufeln
der zweiten Stufe einer Turbine erläutert wurde, ist die Erfindung selbstverständlich auch auf andere Stufen
einer Turbine sowie auf die unterschiedlichsten strö'mungs —
mittelgekühlten Ständer für axial durchströmte Rotationsmaschinen anwendbar.
Zur Erfindung gehört alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt
ist, einschliesslich dessen, was in Abweichung von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.
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Claims (1)
- Strömungsmitteigekühlte Statoranordnung für axial durchströmte Strömungsmaschinen, wie z.B. Turbinen, mit einem aus Segmenten zusammengesetzten Schaufelfuss—Tragring, dessen Segmente mindestens je eine Schaufel tragen r die von einem Kühlmittelkanal durchsetzt ist und eine geschlossenef mit einer Eintritts— und Austrittsöffnung für das . Kühlmittel versehene Kammer aufweisen,· wobei die Eintritts-» öffnung mit einem Kühlmittelsystem und die Äustrittsöffnung 'mit dem Kühlmittelkattal der zugeordneten Schaufel verbun*. den ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaufelfuss -.-.Tragring(21 ) und dem Kühlmittelsystem eine den009013/0915,ungehinderten Austritt von Kühlmittel aus dem Kühlmittel« system durch die Spalte (23) zwischen einander benachbarten Tragringsegmenten (22) unterbindende Sperrwand (20) vorgesehen ist, die von Verbindungsleitunge« (30) durchsetzt ist, welche das Kühlmittelsystem direkt mit der Eintrittsöffnung (30a) je einer Kammer (29) verbinden und eo angeordnet sind, dass bei Wärmedehnungen dea Stators keine gegenseitigen Spannungen zwischen dem Schaufelfuss-Tragring (21) und der Sperrwand (20) auftreten»2, Strömungsmittelgekühlte Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (30) axial angeordnet und in einer die Sperrwand (2ö) durchsetzenden Öffnung (^5) und der Eintrittsöffnung (30a) der Kammer (29) eingesetzt sind, wobei eine dieser öffnungen (^5) so bemessen ist, dass die Verbindungsleitung (30) von einem Ringspalt (hk) vorbestimmten (Querschnitts umgeben ist, durch den eine begrenzte Kühlmittelmenge zu den Spalten (23) zwischen einander benachbarten Tragringsegmenten (22) strömen kann, während die Verbindungsleitung -(3O) in der anderen Öffnung (30a) fest sitzend einen Kühlmittelaustritt zu den Spalten (23) praktisch verhindernd angeordnet ist.3» Strömungsmittelgekühlte Statoranordnung nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnets dass die Öffnung (52) bzw* der durch diese gebildete Kanal in der Verbindungsleitung009813/091Ö ^A*s(57)·fest sitzend angeordnet ist^kegeistumpfförmig ein ■Verschwenken der darin. = befindlichen Verbindungsleitung (57) ermöglichend, ausgebildet;ist»4, Strömungsinittelgekühlte Statoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadiirph gekennzeichnet, dass der , rSegmentring (21) ausser den aussen angeordneten Schaufelfussträgern (24) einen innen.angeordneten Kranz von Schaufelkopfträgern (25) besitzt.5* Strömung^imittelgekühlte Statox^anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ht ansonst wie beschrieben und ί)?*, oder dargestellt.* ÖÖ9813/0tiaLeerte
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US574681A US3362681A (en) | 1966-08-24 | 1966-08-24 | Turbine cooling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1601557A1 true DE1601557A1 (de) | 1970-03-26 |
DE1601557B2 DE1601557B2 (de) | 1976-04-15 |
Family
ID=24297171
Family Applications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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