DE2816791C3

DE2816791C3 - Gekühlter Läufer für eine axial durchströmte Turbine

Info

Publication number: DE2816791C3
Application number: DE19782816791
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Dr.mont. Gundolf Loeben Rajakovics
Original assignee: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AG (VEW) WIEN; Vereinigte Edelstahlwerke AG
Current assignee: JERICHA, HERBERT, PROF.DR., WIEN, AT
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2816791B2; DE2816791A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen gekühlten Läufer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein solcher Läufer ist durch die DD-PS 49 078 bekannt. Hierbei sind die Kühlkanäle, die von einem Kühlgas durchströmt werden, zwischen den Schaufelfüßen und den axialen Schaufelfußnuten angeordnet, d. h. die Kühlkanäle werden gebildet durch die Toleranz von Schaufelfüßen und Schaufelfußnuten. Sie können daher nicht beliebig groß gewählt werden, weil sonst ein fester Sitz der Schaufelfüße in den Schaufelfußnuten nicht zustande kommen kann. Sie sind hinsichtlich ihres Querschnitts aber auch nicht festlegbar, da aus mechanischen Gründen die Toleranz möglichst klein sein soll, zum Zwecke der Kühlung jedoch ein größerer und definierter Querschnitt wünschenswert ist. Aus diesem Grunde ist der Kühlmitteldurchsatz nicht exakt bestimmbar und die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Kanäle ist querschnittsbedingt unterschiedlich. Ferner ist der Querschnitt vom Ausdehnungszustand abhängig, so daß die Kühlkanäle weder hinsichtlich ihrer Dimension noch hinsichtlich ihrer Abdichtung radial nach außen hin definiert v/erden können. Zum Durchtritt eines flüssigen Kühlmittels sind diese Kanäle überhaupt nicht geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gekühlten Läufer für eine axial durchströmte Turbine zu schaffen, bei dem das Kühlmittel in definierter Weise entsprechend dem tatsächlichen

ίο Bedarf in vorgegebener Menge zugeführt werden kann und gegenüber dem Arbeitsmittel getrenn: bleibt, und die Festigkeit der Schaufelfußverbindung im Schaufelträger nicht beeinträchtigt wird.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Dadurch, daß die Kühlkanäle von außen her in den Schaufelträger eingearbeitet werden können, ergibt sich eine einfache und wirtschaftliche Fertigung, wobei die Dichtleisten die Versteifung des Schaufelträgers in Umfangsrichtung übernehmen, so daß die seitlichen Nutflanken der Schaufelfußnuten in Umfangsrichtung nicht ausweichen können, sondern der feste Sitz der Schaufelfüße immer gewährleistet bleibt Vor allem ist es jedoch möglich, definierte Mengen an Kühlmittel, auch an flüssigem Kühlmittel zuzuführen, was insbesondere bei Naßdampfturbinen von Vorteil ist, die mit Alkalimetalldampf betrieben werden, wobei das Arbeitsmittel gleichzeitig als Kühlmittel dienen kann.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht eines Turbinenläufers;

Fig.2 einen Teilquerschnitt des Turbinenläufers gemäß F i g. 1, senkrecht zur Achse geschnitten.

Der Schaufelträger 1 ist mit die Schaufelfüße 2 der Laufschaufeln Γ aufnehmenden axial verlaufenden Schaufelfußnuten 3 versehen, und zwischen jeweils zwei derartigen Schaufelfußnuten 3 ist jeweils eine weitere, von der Oberfläche des Schaufelträgers 1 eingearbeitete, im wesentlichen parallel dazu verlaufende Nut 4 vorgesehen, die jeweils einen Kühlkanal bildet. Diese Nut ist mit einer Dichtleiste 5 verschlossen, die mit dem Schaufelträger 1 durch Schweißnähte 6 dichtend verbunden ist. Die Dichtleiste 5 hat gemäß F i g. 2 einen I-förmigen Querschnitt und reicht in der radialen Höhe etwa bis zur Mitte der Nut 4. Die beiden Querstege 7 der Dichtleiste 5 stützen die seitlichen Flanken 8 der Nut 4 gegenseitig ab. Es wird dadurch verhindert, daß sich diese Flanken 8 infolge von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften ausbiegen, die infolge der Zentrifugalkraft durch die Schaufelfüße erzeugt werden, so daß eine Gefährdung der Schaufelbefestigung nicht zu befürchten ist. Durch die Querschnittsform der Dichtleiste 5 wird der Kühlkanal in mehrere Kühlmitteldurchlässe 4' unterteilt.
F i g. 1 zeigt Dichtleisten 9, die jeweils drei Querstege 10 aufweisen, von denen der radial äußere Quersteg mit dem Rand der Nut 4 dichtend verschweißt ist.

Die Laufschaufeln Γ weisen eine ungekühlte, gegen das Arbeitsmittel abgedichtete Temperaturabbauzone 11 auf, die dadurch gebildet ist, daß die inneren Schaufelplattformen 13 benachbarter Laufschaufeln Γ und/oder Zwischenstücke 12 stirnseitig abgedichtet sind, und Zwischenstege 20 I-förmigen Querschnitts eine Verbindung der inneren Plattformen 13 zu den

Deckplatten 14 der Schaufelfüße 2 bilden. In den verbleibenden Hohlraum zwischen den inneren Platt-Formen 13, den Deckplatten 14 und den im Querschnitt I-förmigen Zwischenstegen 20 sind im redial äußeren Teil Blöcke 21,22 aus Wärmedämmstoff eingefügt

Die inneren, das Schaufelblatt 15 tragenden Plattformen 13 weisen solche Abmessungen auf, daß sie an ihren Rändern unter Berücksichtigung der Wärmedehnungen mit den entsprechenden Plattformen benachbarter Schaufeln bzw. Zwischenstücke 12 enge Spalten bilden. Die Plattformen 13 sind an ihren Rändern mit Nuten 16, 17 versehen, in die beim Zusammenbau Blechstreifen 18, 19 eingesteckt werden, die die bestehenden Spalte zwischen den Plattformen 13 überbrücken.

Die Richtung der Kühlnuten 4 bzw. der Schaufelfußnuten 3 verläuft nach dem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung. Die Nuten können, falls dies beispielsweise aus schwingungstechnischen Gründen erwünscht ist, auch in Umfangsrichtung etwas versetzt angeordnet werden, woraus sich ein schraubenförmiger Verlauf der Nuten ergibt. Erforderlichenfalls können die Kühlnuten und die Schaufelfußnuten auch in Umfangsrichtung verlaufen.

Als Kühlmittel wird ein flüssiges Medium verwendet, das im Falle einer Alkalimetall-Dampfturbine ein geschmolzenes Alkalimetall oder ein Gemisch von Alkalimetall ist, und vorzugsweise der Arbeitsströmung entnommen wird.

Vielfach können mit Rücksicht auf Kosten-, Schweiß- und Schmiedeprobleme für den Schaufelträger Werkstoffe mit besonders guten Warmfestigkeitseigenschaften nicht eingesetzt werden, die jedoch für die Schaufeln

ίο verwendet werden können. In diesem Falle ist es günstig, wenn die tragenden Querschnitte im Schaufelfuß und im Schaufelträger entsprechend etwa dem gleichen Sicherheitsfaktor bemessen sind. Dies bedeutet, daß die Querschnitte des Schaufelträgers zwischen jeder Schaufelfußnut 3 und jeder Kühlnut 4 in den Ebenen I-I, 11-11, III-I1I jeweils größer sind als die entsprechenden Halbquerschnitte des Schaufelfußes in den Ebenen IV-IV, V-V und VI-VI.

Die Abdichtung der Kühlnuten 4 kann auch von den die Versteifung bewirkenden Querstegen getrennt sein. Zu diesem Zweck können die Nutflanken Rillen geringer Tiefe aufweisen, in die die Dichtleisten mit Stützrippen eingeschoben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gekühlter Läufer für eine axial durchströmte Turbine, mit in Schaufelfußnuten befestigten Laufschaufeln, die eine ungekühlte gegen das Arbeitsmittel abgedichtete Temperaturabbauzone in der Weise aufweisen, daß die inneren Schaufelplattformen benachbarter Laufschaufeln und/oder Zwischenstücke gegeneinander stirnseitig abgedichtet sind und Zwischenstege eine Verbindung der inneren Schaufelplattformen zu den Schaufelfüßen bilden, wobei der verbleibende Hohlraum zwischen inneren Schaufelplattformen und Schaufelfüßen mit Wärmedämmstoff versehen ist und wobei im Bereich der Schaufelfüße Kühlkanäle zur Kühlung des äußeren Bereichs des Schaufelträgers und der darin eingesetzten Schaufelfüße vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (4) nur im Schaufelträger (1) zwischen jeweils zwei Schaufelfußnuten (3) von der Außenseite des Schaufelträgers (1) her eingearbeitet sind, und daß der Verschluß der Kühlkanäle (4) durch von außen eingelegte Dichtleisten (5; 9), die gleichzeitig die Kühlkanäle (4) gegen äußere Kräfte versteifen, erfolgt

2. Läufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (4) als parallelflankige Nuten ausgebildet sind, und daß die Dichtleisten (5; 9) I-förmig ausgebildet sind und mit ihren Querstegen (7; 10) den Nutflanken (8) anliegen.

3. Läufer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Quersteg der Dichtleisten (5; 9) mit den oberen Nutbegrenzungen fluchten und mit diesen verschweißt (6) sind.

4. Läufer nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Querstegen (7) der Dichtleisten (5) Kühlmitteldurchlässe (4') gebildet sind, und daß darunter ein freier Raum für den Kühlmitteldurchfluß verbleibt (F i g. 2).

5. Läufer nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten (9) bis zum Nutboden geführt sind und mehrere übereinander liegende Querstege (10) mit dazwischen liegenden Kühlmitteldurchlässen aufweisen.