DE2731331A1 - Laufschaufelspitzenaufbau fuer offen fluessigkeitsgekuehlte turbinen - Google Patents

Laufschaufelspitzenaufbau fuer offen fluessigkeitsgekuehlte turbinen

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DE2731331A1
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Paul Harriman Kydd
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    • F01D5/12Blades
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    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.
Laufschaufelspitzenaufbau für offen flüssigkeitsgekühlte Turbinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Laufschaufelspitzenaufbau für offen flüssigkeitsgekühlte Turbinen und insbesondere auf ein verbessertes Mittel zum Entfernen von verdampftem und flüssigem Kühlmittel von der Turbinenschaufelspitze.
Ultrahoch- bzw. Höchsttemperatur- (UHT) Gasturbinen arbeiten in einem Bereich von etwa 137o°C bis 193o°C (25oo°F bis 35oo°F), wobei sie so viel wie 2oo % mehr Leistung liefern und einen um 5o % größeren thermischen Wirkungsgrad als herkömmliche Gasturbinen erreichen. Die bei der Herstellung solcher Turbinen angewendeten Materialien und Konstruktionsverfahren schreiben es vor, daß die Laufschaufeln mit einem offenen Kühlflüssigkeitskreis versehen werden. Beispiele für mit offenem Flüssigkeitskreis gekühlte Turbinenlaufschaufeln sind in den US-Patenten 3 446 481 und 3 446 482 offenbart.
Im Hinblick auf Umweltbetrachtungen und eine Verringerung bezüglich des Erfordernisses der Kühlmittelzufuhr ist es üblich, so viel wie möglich flüssiges Kühlmittel rückzugewinnen, das an der Laufschaufelspitze austritt. Wegen des hochenergetischen Stroms des Antriebstluids in einer Ultrahochtemperatur-Gasturbine können jedoch beträchtliche Mengen an flüssigem Kühlmittel von der
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Schaufel abgelassen und in dem antreibenden Fluidstrom mitgerissen werden. Wenn das flüssige Kühlmittel auf diese Weise mitgerissen wird, kann ein Aufprallen des flüssigen Kühlmittels auf nachfolgende Stufen von Turbinenlaufschaufeln zu einer Abnutzung bzw.einem Verschleiß der Schaufelflügeloberflächen führen, wodurch eine häufigere Wartung und/oder Erneuerung der Schaufeln erforderlich wird. Darüberhinaus wurde festgestellt, daß der nachfolgende Umlauf des flüssigen Kühlmittels durch die Schaufeln oder das Leiten des flüssigen Kühlmittels zum Speisewassereingang einer Dampfturbine in wirtschaftlicherer Weise erreicht werden kann, wenn das flüssige Kühlmittel mit nur minimalen Mengen an verdampftem Kühlmittel von der Schaufel wiedergewonnen wird, als wenn das wiedergewonnene flüssige Kühlmittel beträchtliche Mengen an verdampftem Kühlmittel aufweist.
Wenn das flüssige Kühlmittel durch die Gasturbinenlaufschaufel strömt, werden beträchtliche Mengen desselben verdampft und ähnlich wie das unverdampfte Kühlmittel entfernt bzw. abgeführt.
Es wurde festgestellt, daß beim Entfernen von Kühlmittel von einer solchen ÜHT-Laufschaufel eine gewisse Energiemenge aus dem Ablaßvorgang des verdampften Kühlmittels von der Schaufel wiedergewonnen werden kann. Das bedeutet, daß dann, wenn der Kühlmittelablaßvorgang in einer Rückwärtsrichtung in bezug auf die Drehrichtung der Schaufel erfolgt, die auf die Schaufel von dem Kühlmittelablaßstrom ausgeübte Reaktionskraft zu einer Erhöhung der Energie der sich drehenden Schaufel führt, wodurch deren Ausgangsleistung vergrößert wird. Solche Systeme zur Energierückgewinnung von verdampftem sowie von der Schaufel abgelassenem Kühlmittel sind als Leistungsverstärker (power augmenters) bekannt, und ein geeigneter diesbezüglicher Aufbau ist in dem US-Patent 3 816 o22 offenbart. Deshalb ist es erwünscht, die Fähigkeiten der Leistungsverstärkung bei UHT-Laufschaufeln beizubehalten, während das flüssige Kühlmittel von der Laufschaufelspitze wiedergewonnen wird.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Laufschaufelspltzenaufbau für offen flüssigkeitsgekühlte Turbinen zu schaffen, bei denen flüssiges und verdampftes Kühlmittel von einer bestimmten Laufschaufel getrennt abgelassen
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werden, um hierdurch die Wirksamkeit der Wiedergewinnung des flüssigen Kühlmittels zu vergrößern.
Diese und andere Ziele, die sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und Zeichnungen ergeben, werden erfindungsgemäß durch Ausbilden einer Ultrahochtemperatur-Gasturbinenlaufschaufel mit unterhalb der Oberfläche liegenden Kühlmittelkanälen erreicht, die sich von einer Schaufelplattform zu einer Leitung im Spitzenbereich der Schaufel erstrecken, wobei ferner Mittel vorgesehen werden, die sich in Strömungsverbindung mit der Leitung befinden, um die flüssigen und dampfförmigen Komponenten des von den Kühlmittekanälen abgegebenen Kühlmittels getrennt abzulassen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß sich der Ausdruck 'Spitzenbereich1 oder 'radial äußerer Bereich der Laufschaufel* auf das Ende des Laufschaufelaufbaues radial außerhalb des Anschlusses des/ der Kühlmittelkanäle beziehen soll, wobei im Falle einer Anwendung Ununantelungselemente eingeschlossen sind. Es ist ferner festzustellen, daß der vorliegend benutzte Ausdruck 'Leitung' eine Kammer oder ein anderes geeignetes Gebilde im Spitzenbereich zum Sammeln einer Vielzahl von Strömen beinhaltet.
Radial außerhalb von der Leitung ist eine Flüssigkeits-AuiTangtasche angeordnet, die mit der Leitung in Strömungsverbindung steht und bei normaler Betriebsbedingung mit flüssigem Kühlmittel gefüllt ist. Eine für flüssiges Kühlmittel dienende Ablaßöffnung, die gemäß Darstellung an der Schaufelspitze und allgemein an deren Vorderkante angrenzend angeordnet ist, steht mit der Flüssigkeitstasche in Strömungsverbindung. Von mitgerissenem verdampftem Kühlmittel weitgehend freies flüssiges Kühlmittel wird von der Flüssigkeitstasche durch die Ablaßöffnung abgelassen und in einem Sammelschlitz bzw. einer Nut in dem Turbinengehäuse gesammelt. Die Lage der Ablaßöffnung an der Spitze der Laufschaufel ermöglicht es, daß das von der Schaufel abgelassene flüssige Kühlmittel an dem Sammelschlitz gesammelt wird, nachdem es nur einen kurzen Pfad durch das Antriebsfluid zurückgelegt hat, wodurch ein Mitreißen von flüssigem Kühlmittel in dem antreibenden Fluid und somit die Möglichkeit eines hierdurch entstehenden Schaufelverschleißes verringert werden. Darüberhinaus reduziert die Lage des
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Sammelschlitzes gegenüber der Vorderkante der Schaufel, wo der Druckabfall an der Schaufel am kleinsten ist, in beträchtlicher Weise die Gefahr einer Leckerscheinung des Antriebstluids um die Schaufel durch den Sammelschlitz. Das verdampfte Kühlmittel wird von einer Düse abgelassen, die an der Hinterkante der Schaufel angeordnet ist und sich in Strömungsverbindung mit der Leitung befindet.
Die Abtrennung des flüssigen Kühlmittels in der Tasche von dem verdampften Kühlmittel unterstützt die Unterdrucksetzung des inneren Kühlmittels in den Kanälen bzw. Durchgängen durch das verdampfte Kühlmittel. Diese Unterdrucksetzung verstärkt die von der Schaufel erzeugte Leistung und vergrößert auch die Sättigungstemperatur des flüssigen Kühlmittels in der Schaufel, um hierdurch die Schaufelhauttemperatur etwas zu erhöhen. Dies hat die Wirkung, daß einerseits die Wärmeverluste in der Schaufel reduziert und andererseits die thermische Belastung in der Schaufelhaut vermindert werden, um hierdurch die Lebensdauer der letzteren zu vergrößern.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - in einem Querschnitt einen Rotorläuferrand einer Gasturbine und eine flüssigkeitsgekühlte Turbinenlaufschaufel unter Anwendung eines erfindungsgemäßen Laufschaufelspitzenaufbaues,
Figur 2 - einen Schnitt längs der Linie 2-2 aus Figur 1, Figur 3 - einen Schnitt längs der Linie 3-3 aus Figur 1 und Figur 4 - eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufschaufelspitzenaufbaues unter Anwendung einer doppeltrichterförmigen Dampfablaßdüse.
Gemäß den Figuren 1, 2 und 3 ist ein Turbinenrad oder -läufer 1o, der einen Randteil 2o enthält, mit Nuten 25 ausgebildet, die von einer Reihe von sich radial erstreckenden und unter Axialabstand angeordneten Rippen 3o begrenzt werden. Eine Turbinenlaufschaufel 35 enthält einen zentralen Kern 4o und eine darüber befindliche Außenhaut bzw. äußere Wand 45 mit einer aerodynamischen Form, wie es am besten aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist. Die Laufschaufelhaut und der Schaufelkern sind in der bevorzugten
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Ausfuhrungsform aus Stahllegierungen hergestellt, und sie enthalten zum Erzielen einer Korrosionsbeständigkeit etwa 12 Gewichtsprozent Chrom. Die Haut und der Kern sind wärmebehandlungsfähig und haben somit eine große Festigkeit. Die Turbinenschaufel 35 enthält auch fingerähnliche VorSprünge oder Zinken 5o, die in die Nuten 25 eingreifen und mit den Seiten sowie Böden derselben verlötet sind, damit sich eine feste Anbringung der Laufschaufel an dem Läufer ergibt. Diese Befestigungsart bildet keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung, und es ist darauf hinzuweisen, daß auch andere Anbringungsmaßnahmen benutzt werden können, wie ein Schwalbenschwanzaufbau gemäß den US-Patenten 3 844 679 und 3 856 433.
Um für ein Eintreten von flüssigem Kühlmittel aus geeigneten Zerstäubern, von denen einer bei 55 dargestellt ist, in den Schaufelspitzenaufbau der vorliegenden Erfindung zu sorgen, ist der Läufer 1o mit Rinnen 6o und 6oa versehen, die zum Teil von sich nach unten erstreckenden Lippenabschnitten 65 und 65a begrenzt werden. Bei normalem Betrieb wird Wasser oder ein anderes geeignetes flüssiges Kühlmittel von den Zerstäubern auf Oberflächen 7o und 7oa der Rinnen 6o und 6oa gespritzt, um sich in den Rinnen anzusammeln, bis eine Beschleunigung auf die Geschwindigkeit des Läuferrandes erfolgt ist. Nach einem derartigen Beschleunigen fließt das Kühlmittel radial nach außen durch Versorgungsrohre 75 und 75a, die an entgegengesetzten Seiten des Läufers 1o angeordnet sind und Teile von Kühlmitteltaschen (traps) 77 und 77a bilden. Durch geeignete Kühlkanäle (nicht dargestellt) wird das Kühlmittel von den Versorgungs- bzw. Zufuhrrohren 75 und 75a sowie Taschen 77 und 77a verteilt und in die Laufschaufel geleitet. Geeignete Ausführungen zum Zumessen des Kühlmittels zu der Laufschaufel sind in den US-Patenten 3 8o4 551 und 3 844 offenbart.
Das so zu der Laufschaufel 35 geleitete Kühlmittel tritt in sich radial erstreckende Kühlkanäle 95 ein, die von Nuten 1oo gebildet werden, welche in den Kern 4o und die Haut 45 eingearbeitet sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Kühlkanäle 95 keine geraden Kanäle gemäß der Darstellung sein müssen, sondern eine Serpentinenkonfiguration haben können, wie es in dem zuvor erwähn-
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ten US-Patent 3 844 679 offenbart ist. Die radial äußeren Enden der Kühlkanäle 95 enden in einem ersten Kanal oder einer Leitung 1o5, die von einem in dem Kern 4o ausgebildeten Schlitz und von der Haut 45 bestimmt wird. An der Saug- bzw. Unterdruckseite der Laufschaufel 35 steht eine Leitung 1o5a ebenfalls mit den radial äußeren Enden der Kühlkanäle 95 in Strömungsverbindung, und sie wird von der Haut 45 sowie einem Schlitz bestimmt, der in der Saugseite des Kerns 4o ausgebildet ist. Die Leitungen 1o5 und 1o5a stehen miteinander über einen Kanal 1o7 in Strömungsverbindung (siehe Figur 2).
Um für ein Absondern bzw. Trennen des flüssigen Kühlmittels von dem verdampften bzw. zerstäubten Kühlmittel in der Laufschaufel 35 zu sorgen, ist ein zweiter (abgezweigter) Kanal oder eine Flüssigkeitstasche 11o am Spitzenbereich der Laufschaufel 35 vorgesehen und von der Haut 45 sowie einem in dem Kern 4o ausgebildeten Schlitz gebildet. Eine Flüssigkeitsablaß- bzw. -austrittsöffnung 12o steht an der Vorderkante der Laufschaufelspitze mit der Flüssigkeitstasche in Strömungsverbindung. Ein Flüssigkeitssammelschlitz 125 ist im Gehäuse bzw. Mantel 13o vorgesehen und unter Ausrichtung mit der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 12o angeordnet. Der Sammelschlitz empfängt das von der öffnung 12o austretende flüssige Kühlmittel, um dieses zu sammeln und in Umlauf zu bringen. Die im Schlitz 125 gesammelte Flüssigkeit kann auch in den Speisewassereingang einer Dampfturbine geleitet werden
Wenn das Kühlmittel durch die Kanäle 95 strömt, wird ein gewisser Teil desselben verdampft. Aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen dem die Kühlkanäle verlassenden verdampften und flüssigen Kühlmittel führt die Zentrifugalkraft zu einem Sammeln des flüssigen Kühlmittels in der Tasche 11o. Dar Druck dä3 verdampften Kühlmittels unterstützt das Ablassen des flüssigen Kühlmittels durch die öffnung 12o, wie es die Differenz A h bezüglich der Pegel des flüssigen Kühlmittels in der Tasche ergibt. Wenn nach Herstellung eines gegebenen Satzes an Betriebsbedingungen flüssiges Kühlmittel von der Leitung 1o5 in die Tasche eintritt, wird dieselbe Menge aus dem anderen Ende der Tasche über die öffnung 12o gedrückt. Das in der Tasche 11o angesammelte flüssige Kühlmittel blockiert den Durchgang des verdampften Kühlmittels zu der Tasche und sorgt dafür, daß das verdampfte Kühlmittel
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separat von der Laufschaufel in einer noch zu beschreibenden Weise abgelassen wird.
Der Druckabfall (zwischen den Druck- und Saugseiten) einer Turbinenschaufel, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, hat an der Vorderkante einen minimalen Wert. Indem die Ablaßöffnung 12o an der Vorderkante der Laufschaufel angeordnet wird, befindet sich somit der Schlitz 125 an einer Stelle, wo die Menge des antreibenden Fluids, die über die Schaufelspitze leckt, verringert ist. Darüberhinaus wird die Menge des flüssigen Kühlmittels, das in dem antreibenden Fluid mitgerissen wird, auch verringert, da das flüssige Kühlmittel nach dem Ablassen nur über eine unwesentliche Distanz zwischen der Laufschaufelspitze und dem Sammelschlitz verläuft. Da die Menge des flüssigen Kühlmittels, die in dem antreibenden Fluidstrom mitgerissen werden könnte, verringert wird, werden auch die Abnutzungs- bzw. Verschleißwirkungen einer solchen Flüssigkeit auf nachfolgende Turbinenschaufeln verringert, wodurch die Lebensdauer dieser Komponenten zunimmt. Da die Tasche im Spitzenbereich für ein wirksames Absondern des flüssigen Kühlmittels von dem verdampften Kühlmittel sorgt, ist das am Schlitz 125 gesammelte Kühlmittel relativ frei von verdampftem Kühlmittel. Deshalb kann das so gesammelte flüssige Kühlmittel für Kühlzwecke im Umlauf geführt oder in einer ökonomischen Weise zu einem Dampfturbinen-Speisewassersystem geleitet werden.
Um einen Auslaß für das in der Laufschaufel 35 verdampfte Kühlmittel zu bilden, ist eine Dampfablaßdüse 135 in einer Linie und in Strömungsverbindung mit der Leitung 1o5 an der Hinterkante der Laufschaufel 35 angeordnet. Durch das Anordnen der Dampfablaßdüse 135 in diesem Bereich kann das verdampfte Kühlmittel die Leistungsabgabe der Turbinenschaufel 35 verstärken. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das verdampfte Kühlmittel auch in anderen Richtungen, wie radial einwärts, abgelassen werden kann, um andere Turbinenkomponenten zu kühlen, wie den Laufschaufelfuß, während dennoch für das separate, optimale Ablassen des flüssigen Kühlmittels gesorgt wird. Da das flüssige Kühlmittel von dem verdampften Kühlmittel in der Tasche 11o abgesondert wird, werden die Kühlkanäle unter Druck gesetzt. Dies hat den Effekt einer Erhöhung der von der Turbinenschaufel erzeugten Leistung und
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einer Vergrößerung der Sättigungstemperatur des flüssigen Kühlmittels. Deshalb wird die Temperatur der Schaufelhaut bzw. -ummantelung etwas angehoben, wodurch die Wärmeverluste von dem Antriebsfluid zur Schaufel reduziert und somit die thermischen Gradienten in der Schaufelhaut vermindert werden. Durch Herabsetzen der thermischen Gradienten in der Haut werden die thermischen Belastungen in dieser größenmäßig vermindert und die Lebensdauer der Schaufel selbst vergrößert.
Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Dampfablaßdüse. In Figur 4 ist die Dampfablaßdüse 14o vom doppeltrichterförmigen Typ und ähnlich wie im US-Patent 3 816 o22. Eine solche Düse ermöglicht einen überschau- bzw. Ultraschallstrom von verdampftem Kühlmittel von der Gasturbinenschaufel, um hierdurch die Leistungserhöhung aufgrund des Ablassens des verdampften Kühlmittels von der Schaufel weiter zu vergrößern. Die Anwendung einer solchen konvergierenden-divergierenden Dampfaustrittsdüse macht es notwendigerweise erforderlich, daß ein oder mehrere Kühlkanalnuten 100 mit angrenzenden Nuten verschmelzen, um die doppeltrichterförmige Düsi aufzunehmen und das Kühlmittel zu der in Verbindung hiermit angewendeten Leitung 105 zu leiten.
Somit ist es ersichtlich, daß der Schaufelspitzenaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung ein Absondern des flüssigen Kühlmittels von dem verdampften Kühlmittel ermöglicht, wobei das Kühlmittel in diesen zwei Phasen separat von der Schaufel an optimalen Stellen mit einer vergrößerten Betriebswirksamkeit abgelassen wird.
Während der erfindungsgemäße Schaufelspitzenaufbau ohne Ummantelung dargestellt ist, ist darauf hinzuweisen, daß dieser Aufbau in wirksamer Weise in einer ummantelten Turbinenschaufel angewendet werden kann. Bei einer solchen Gestaltung können die Kühlkanäle 95 in das Ummantelungselement ausgedehnt bzw. verlängert sein, das selbst beispielsweise mit einem Serpentinenaufbau von inneren Kühlkanälen versehen sein kann. Bei dieser Bauart strömt das Kühlmittel durch die Kühlkanäle im Flügelteil der Schaufel, durch die Kühlkanäle in der Ummantelung und in einen geeigneten Leitungsaufbau in der Ummantelung, wo die flüssige Komponente des Kühlmittels von der verdampften Komponente abgetrennt wird und in eine Flüssigkeitstasche eintritt. Eine Ablaß-
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Öffnung, die an der Ummantelungselementspitze angeordnet ist und mit der Tasche in Strömungsverbindung steht, dient als ein Mittel zum Ablassen flüssigen Kühlmittels von der Schaufel, während das verdampfte Kühlmittel in ähnlicher Weise von einer geeigneten Ablaßdüse abgelassen werden kann.
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Claims (9)

  1. Ansprüche
    Gasturbine, in der ein Turbinenläufer an einer in einem Gehäuse drehbar abgestützten Welle angebracht ist, sich im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Welle erstreckt und an seinem äußeren Rand mit dazwischen angeordneten Plattformen träft,
    Turbinenlaufschaufeln, die von einem —
    sich in einer Richtung allgemein parallel zur Achse der Welle bewegenden heißen Antriebsfluid eine antreibende Kraft empfangen, welche durch Drehung des Turbinenläufers auf die Welle übertragen wird, mit radial innen von der Plattform angeordneten Mitteln zum Einführen von flüssigem Kühlmittel in die Turbine in einer radialen Auswärtsrichtung in ein offenes Kühlmittel-Verteilungssystem, das sich unterhalb der Flügeloberflächen einer jeden der Laufschaufeln erstreckende Kühlkanäle und eine im Spitzenbereich einer jeden der Laufschaufeln befindliche Leitung aufweist, die sich in Strömungsverbindung mit den radial äußeren Enden der Kühlkanäle der jeweiligen Laufschaufel befindet, wodurch das Kühlmittel in die Kühlkanäle eintritt, diese durchströmt und aus ihnen in die Leitung fließt, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitstasche (11o), die in dem Spitzenbereich der Laufschaufel (35) radial außerhalb und in Strömungsverbindung mit der Leitung (1o5, 1o5a) angeordnet ist, durch eine an der Spitze der Laufschaufel (35) befindliche Öffnung (12o), die zum Ablassen des flüssigen Kühlmittels aus der Leitung (1o5, 1o5a) radial nach außen mit der Flüssigkeitstasche (11o) in Strömungsverbindung steht, und durch Leitungsmittel (135, 14o), die mit der Leitung (1o5, 1o5a) in Strömungsverbindung stehen, um hiervon einen Kühlmitteldampfstrom aufzunehmen.
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  2. 2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Leitung (1o5, 1o5a) Schlitze (95) aufweist, die an sowohl der
    der Drujckseite
    oaug- als äucnv~äes Laufschaufelkerns (Ίο) in diesem ausgebildet sind und durch einen sich durch den Kern (4o) erstreckenden Kanal (1o7) in Strömungsverbindung stehen, daß die Flüssigkeitstasche (11o) einen in dem Laufschaufelkern (4o) ausgebildeten einzigen Schlitz aufweist und daß die Leitungsmittel eine Düse (135, 14o) aufweisen, durch die verdampftes Kühlmittel von der Hinterkante der Laufschaufel (35) abgelassen wird.
  3. 3. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (135, 14o) vom doppeltrichterförmigen Typ ist.
  4. 4. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsablaßöffnung (12o) allgemein an der Vorderkante der Laufschaufel (35) angeordnet ist.
  5. 5. Flüssigkeitsgekühlte Turbinenlaufschaufel, die einen Kern sowie eine darüber befindliche Haut bzw. Ummantelung enthält, die ferner gegenüber einem Strom eines Antriebsfluids eine aerodynamische Oberfläche darstellt und die ein Netzwerk von unterhalb der Haut angeordneten, endseitig offenen Kühlkanälen aufweist, gekennzeichnet durch einen ersten Kanal (1o5, 1o5a), der quer zu den radial äußeren Enden der Kühlkanäle (95) verläuft sowie mit diesen in Strömungsverbindung steht und der sich von der Vorderkante zur Rückkante der Laufschaufel (35) unterhalb der Oberfläche an beiden Saug- und Druckseiten derselben erstreckt, durch eine Kühlmitteldampf-Ablaßdüse (135, 14o), die mit dem ersten Kanal (1o5, 1o5a) an der Hinterkante desselben in Strömungsverbindung steht, durch einen zweiten Kanal (11o), der allgemein parallel zum und radial außerhalb vom ersten Kanal (1o5, 1o5a) angeordnet ist und der sich von der Vorderkante zur Rückkante der Laufschaufel (35) unterhalb der Oberfläche derselben erstreckt, wobei der zweite Kanal (11o) an den vorderen sowie hinteren Enden abgezweigt ist und wobei die Abzweigung am hinteren Ende in Strömungsverbindung mit dem ersten Kanal (1o5, 1o5a) steht, und durch eine Kühlmittelflüs-
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    sigkeit-Ablaßöffnung (12o), die an die Spitze der Laufschaufel (35) an deren Vorderkante angrenzend angeordnet ist und über die vordere Endabzweigung mit dem zweiten Kanal (11o) strömungsmäßig verbunden ist.
  6. 6. Flüssigkeitsgekühlte Turbinenlaufschaufel, gekennzeichnet durch einen Kern (4o), durch eine diesen umgebende Haut bzw. Ummantelung (45), welche gegenüber einem Strom eines Antriebsfluids eine aerodynamische Oberfläche hat, durch ein Netzwerk von unterhalb der Haut bzw. Ummantelung (45) und demnach unterhalb der Oberfläche liegenden Kühlkanälen (95), durch eine Leitung (1o5, 1o5a), die unterhalb der Haut bzw. Ummantelung (45) angeordnet ist und mit den radial äußeren Enden der Kühlkanäle (95) in Fluidströmungsverbindung steht, durch eine Flüssigkeitstasche (11o), die im Spitzenbereich der Laufschaufel (35) radial außerhalb von und in Strömungsverbindung mit der Leitung (1o5r 1o5a) angeordnet ist, durch eine Flüssigkeitsablaßöffnung (12o), die an die Vorderkante der Spitze der Laufschaufel (35) angrenzend angeordnet ist und in Strömungsverbindung mit der Flüssigkeitstasche (11o) steht, wobei flüssiges Kühlmittel von der Flüssigkeitstasche (11o) und der Leitung (1o5, 1o5a) durch die Ablaßöffnung (12o) abgelassen wird, und durch eine Dampfablaßdüse (135, 14o), die in Strömungsverbindung mit der Leitung (1o5, 1o5a) angeordnet ist, wobei verdampftes Kühlmittel von der Leitung (1o5, 1o5a) durch die Dampfablaßdüse (135, 14o) abgelassen wird, und zwar in einer Rückwärtsrichtung in bezug auf die Richtung, in der sich die Turbinenlaufschaufel (35) bewegen soll.
  7. 7. Turbinenlaufschaufel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß die Dampfablaßdüse (135, 14o) vom doppeltrichterförmigen Typ ist.
  8. 8. Verfahren zum Betreiben einer Gasturbine, bei der ein Turbinenläufer an einer in einem Gehäuse drehbar abgestützten Welle angebracht ist, sich im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der Welle erstreckt und an seinem äußeren Rand mit Turbinenlauf-
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    schaufeln mit dazwischen angeordneten Plattformmitteln versehen ist, wobei die Laufschaufeln eine Antriebskraft von einem heissen Antriebsfluid erhalten, das sich in einer Richtung allgemein parallel zur Achse der Welle bewegt, und wobei die antreibende Kraft über die Drehbewegung des Turbinenläufers auf die Welle übertragen wird, wobei ferner radial einwärts von der Plattform Mittel angeordnet sind, um flüssiges Kühlmittel innerhalb der Turbine in einer radialen Auswärtsrichtung in ein offenes Kühlmittelverteilungssystem einzuführen, mittels dessen das Kühlmittel als Flüssigkeit und Dampf durch Kühlkanäle gelangt und aus den Kanälen in Leitungs- und Ablaßmittel austritt, die einen Teil des offenen Kühlmittelverteilungssystems ausmachen, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Kühlmittel vom verdampften bzw. zerstäubten Kühlmittel im Spitzenbereich der Laufschaufel abgetrennt wird und daß das flüssige Kühlmittel, welches im wesentlichen frei von verdampftem Kühlmittel ist, von dem Spitzenbereich durch eine öffnung in einer radialen Auswärtsrichtung abgelassen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfte Kühlmittel von der Laufschaufel durch eine Düse in einer Rückwärtsrichtung relativ zur Drehrichtung der Turbinenlaufschaufel abgelassen wird.
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DE19772731331 1976-07-12 1977-07-12 Laufschaufelspitzenaufbau fuer offen fluessigkeitsgekuehlte turbinen Withdrawn DE2731331A1 (de)

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JP (1) JPS5324910A (de)
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