DE1601664C - Anordnung von Durchtrittskanälen für Kühlgase in einem hohlen zylinderförmigen Läufer einer Strömungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Durchtrittskanälen für Kühlgase in einem hohlen, zylinderförmigen Läufer einer Strömungsmaschine, wobei die auf einer Umfangslinie des Läufermantels gleichmäßig verteilten Durchtrittskanäle so angeordnet sind, daß die Kühlgase über einen Zwischenraum zwischen der Außenseite des Läufermantel:; und der Innenseite eines ihn in radialem Abstand umgebenden Gehäuseteils in das Innere des Läufers gelangt. Eine derartige Anordnung von Durchtrittskanälen ist aus der britischen Patentschrift 926160 bekannt.

Bei der bekannten Anordnung sind die Durchtrittsöffnungen in einem zylindrischen Läufermantel so angeordnet, daß das Kühlmedium innerhalb des Läufers eine Strömungskomponente auf die Drehachse hin besitzt.

Da der drehende Läufer dem Kühlmedium im Außenraum im Bereich der Öffnungen, und im Innenraum des Läufers einen mehr oder weniger starken Geschwindigkeitsanteil in Umfangsrichtung erteilt und ein solcher Anteil nach den bekannten Grundgesetzen der Strömungslehre einen radial nach außen ansteigenden Druck zur Folge hat, muß im Außenraum ein . erheblicher Überdruck gegenüber dem Innenraum erzielt werden, um die Einspeisung des Kühlmediums in das Innere gegen die Zentrifugalwirkung des drehenden Läufers zu ermöglichen. Diese Bedingung überlagert sich zusätzlich den Druckverlusten, die mit dem Umlenken und Beschleunigen der Strömung beim Eintritt in die Durchtrittskanäle verbunden sind.

Es liegt die Aufgabe vor, eine Anordnung zu schaffen-, durch welche der Druckabfall an den Durchtrittskanälen auf einfache Weise wesentlich vermindert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anordnung von Durchtrittskanälen der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß in dem Zwischenraum unmittelbar vor. den Eintrittsöffnungen der Durchtrittskanäle, in Umfangsrichtung verteilt, mindestens zwei am Gehäuseteil befestigte, radiale Rippen angeordnet sind, die sich in radialer Richtung mindestens bis zur halben radialen Breite des Zwischenraumes erstrecken.

Die mit der vorliegenden Erfindung erzielte Wirkung, die experimentell· nachgewiesen werden konnte, kann dadurch erklärt werden, daß durch die in dem Raum vor den Durchtrittskanälen angeordneten Rippen die ungehinderte Strömung in Umfangsrichtung des Läufers gestört oder sogar verhindert wird, und daß dabei Sekundärströmungen hervorgerufen werden, die die Zuströmung zu den Durchtrittskanälen verbessern, so daß die beim Durchströmen auftretenden Drosselverluste vermindert werden.

In axialer Richtung der Strömungsmaschine soll die Länge der Rippen mindestens den halben Öffnungsquerschnitt der Durchtrittskanäle, gemessen in Richtung einer Mahtellinie des Läufers, überdecken.

Die Zuführung des Kühlgases zu den Durchtrittskanälen kann dabei im Außenraum sowohl in radialer als auch in axialer Richtung erfolgen, wobei das Kühlgas bei axialer Zuströmung möglichst eine ungestörte Weglänge in axialer Richtung durchströmen soll, ehe es zu den Durchtrittskanälen gelangt. Die genannte axiale Zuströmung hat den Vorteil, daß sich bei dem Einströmen des Kühlgases in den Außenräumen entstehende Störungen vor den Durchtrittskanälen weitgehend beruhigen können und so eine relativ gleichmäßige Strömung zu diesen Durchtrittskanälen gelangt.

Die Fertigung besonders von gekrümmten Durchtrittskanälen mit eckigem Querschnitt kann dadurch verbessert „werden, daß der Läufer an der Stelle der Durchtrittskanäle senkrecht zu seiner Achse geteiltist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden

ίο näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Maschinen-

. achse mit einer Ausführungsform der Anordnung der Durchtrittskanäle.

F i g. 2 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel dar.

Der aus dem Nabenkörper 2 und mehreren Laufrädern 3, die die Laufschaufeln 5 tragen, zusammengesetzte Läufer einer Gasturbine wird durch den Zuganker 1 zusammengehalten.

Durch den Gehäuseteil 12 ist der Zwischenraum 6 für das durchströmende Kühlgas an der Außenseite des Läufermantels von dem Strömungskanal 29 des arbeitsleistenden Gases getrennt, das den Laufschaufeln 5 zugeführt wird. Aus durch die Konstruktion bedingten Platzgründen ist es nicht mög-Hch, die Durchtrittskanäle 4 in der Stirnseite des Nabenkörpers 2 anzubringen. Diese Durchtrittskanäle 4, die einen Querschnitt 17 besitzen, sind daher in dem, in Fig. 1 leicht konisch ausgebildeten, Übergang 30 zur Mantelfläche 31 des hohlen Teiles des Läufers angeordnet. Durch eine Labyrinthdichtung 32 ist der Strömungskanal 6 für das Kühlgas gegen den Strömungskanal 29 für das Arbeitsgas abgedichtet.

Wie durch Pfeile angedeutet, wird das Kühlgas bei einer derartigen Anordnung der Durchtrittskanäle 4 im Innenraum 7 des Läufers zu einer Strömung in das Innere des Läufers gezwungen, ehe es nach Umströmung des Ansatzes 33 des Nabenkörpers 2 bzw. der Laufradkörper der Laufräder 3 zur Kühlung der Laufschaufelbefestigungen wieder nach außen strömen kann.

Im Beispiel nach F i g. 1 erfolgt die Zuführung des Kühlgases im Zwischenraum 6 in Achsrichtung der Maschine.

In dem Zwischenraum 6 unmittelbar vor den Eintrittsöffnungen der Durchtrittskanäle 4 sind Rippen 13 angebracht, die weitgehend in radialer Richtung in den Zwischenraum 6 hineinragen und in axialer Richtung den ganzen Querschnitt der Durchtrittskanäle 4 überdecken.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist der Zwischenraum 6 in das Gehäuseteil 12 eingebaut. Die Zuführung des Kühlgases aus dem Zwischenraum 6 in den Innenraum 7 des Läufers erfolgt hier in radialer Richtung durch Öffnungen 27 im Gehäuseteil 12 und die in diesem Beispiel als eckige Schlitze ausgebildeten Durchtrittskanäle 4. Diese Durchtrittskanäle sind in der Mantelfläche des Läufers zwischen den Labyrinthdichtungen 28 und 32 angeordnet. In dem freien Raum zwischen den Öffnungen 27 und den Durchtrittskanälen 4 befinden sich wiederum die Rippen 13, die in radialer Richtung diesen Zwischenraum weitgehend ausfüllen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung von Durchtrittskanälen für Kühlgase in einem hohlen, zylinderförmigen Läufer einer Strömungsmaschine, wobei die auf

einer Umfangslinie des Läufermantels gleichmäßig verteilten Durchtrittskanäle so angeordnet sind, daß die Kühlgase aus einem Zwischenraum zwischen der Außenseite des Läufermantels und der Innenseite eines ihn in radialem Abstand umgebenden Gehäuseteils in das Innere des Läufers gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum (6) unmittelbar vor den Eintrittsöffnungen der Durchtrittskanäle (4), in Umfangsrichtung verteilt, mindestens zwei am Gehäuseteil (12) befestigte radiale Rippen (13) angeordnet sind, die sich in radialer Richtung mindestens bis zur halben radialen Breite des Zwischenraumes (6) erstrecken.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer an der Stelle der Durchtrittskanäle (4) senkrecht zu seiner Achse geteilt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen