DE2844701A1

DE2844701A1 - Fluessigkeitsgekuehlter turbinenrotor

Info

Publication number: DE2844701A1
Application number: DE19782844701
Authority: DE
Inventors: Rodger Orval Anderson; Arthur Joseph Piekarski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1979-04-26
Also published as: CA1114300A; US4184797A; JPS5471214A; FR2406069A1; NO783499L

Description

- 8 Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl-Ing. Z O ^f H / U I

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

13. Oktober 1978

GENERAL ELECTRIC COMPANY

570 Lexington Avenue

New York, New York 10022 /V.St.A.

Unser Zeichen: G 1430

Flüssigkeitsgekühlter Turbinenrotor

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Gasturbinentriebwerke und insbesondere eine Anordnung zur Zuführung .einer Kühlflüssigkeit zu den Turbinenschaufeln des Triebwerks .

Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad und die Ausgangsleistung eines Gasturbinentriebwerks durch die Erhöhung der Arbeitstemperatur der Turbine verbessert werden kann. In der Praxis ist die Arbeitstemperatur der Turbine jedoch durch die Materialeigenschaften der verschiedenen Turbinenteile begrenzt, die der hohen Temperatur ausgesetzt werden. Die mit ölverunreinigungen vermischten heißen Verbrennungsgase können eine schnelle Oxidation und Korrosion der Komponenten bewirken, wenn sie hohe Temperaturen haben. Dies ist als Heißkorrosion bekannt. Um die Heißkorrosion der Materialien auf ein Minimum zu beschränken, wird die Maximaltemperatur der Bauteile vorzugsweise auf 54O°C (1OOO°F) begrenzt. Um hohe Betriebstempe-

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raturen zu erreichen, ist es daher notwendig, für ^ine Kühlung der kritischen Turbinenbauteile wie der Turbinenschaufeln zu sorgen.

Bei einer Gasturbinen-Feuerungstemperatur in der Größenordnung von 154O°C (28OO°F) wird angenommen, daß Wasserkühlung zur Aufrechterhaltung der Temperaturen der Turbinenschaufeln in Größenordnungen geeignet ist, bei denen die Wärmespannung und die Widerstandsfähigkeit gegen Heißkorrosion akzeptabel ist. Ein mit der Wasserkühlung von Turbinenschaufeln verbundenes Problem liegt in einer gleichmäßig gesteuerten Zuführung des Wassers zu den Turbinenschaufeln.

Bei den bekannten Lösungen ist der Strömung der Kühlflüssigkeit zur Wärmeableitung von den Turbinenschaufeln breiter Raum gewidmet. Eines der Systeme mit flüssigkeitsgekuhlten Turbinenschaufeln ist in der US-Patentschrift 3 446 481 offenbart. Bei diesem System werden stationäre Sprühdüsen verwendet, die sich durch die Leitschaufeln hindurcherstrecken und Wasser zu den Kühlmittelöffnungen der rotierenden Turbinenscheiben zur Verteilung an die Turbinenschaufeln spritzen. Eine gespritze Flüssigkeitsmenge ist jedoch sehr empfindlich und sehr schwierig über den Betriebsbereich der Turbine zu steuern. Die Dynamik des Turbinenrotors erzeugt veränderliche, auf den Kühlmittelstrahl einwirkende Axialkräfte bei verschiedenen Turbinengeschwindigkeiten, wodurch die Bahn des Strahles beeinflußt wird. Es ist daher extrem schwierig, sicherzustellen, daß der Strahl über den gesamten Arbeitsbereich der Turbine einwandfrei an den Kühlmittelöffnungen ankommt. Die stationäre äußere Zuführung von Kühlflüssigkeit erfordert außerdem die indirekte Steuerung der Strömungsmenge in Abhängigkeit von Änderungen der Turbinengeschwindigkeit .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Zuführung einer Kühlflüssigkeit zu flüssigkeitsgekuhlten Turbinen-

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schaufeln eines Gasturbxnentriebwerks. Die Turbine umfaßt eine drehbar in einem Gehäuse gelagerte Welle, Turbinenscheiben mit einer vorderen, einer mittleren und einer hinteren Scheibe, die auf der Welle montiert sind und an deren Außenrändern Schaufeln montiert sind, während zwischen ihnen dichtende Distanzhalter angeordnet sind. Die Schaufeln sind mit inneren Kühlmitteldurchgängen versehen, während die Aussenrander der Scheiben Kühlkanäle aufweisen, die Kühlmittel von den Scheiben zu den Durchgängen in den Schaufeln leiten. Die Anordnung zur Kühlflüssigkeitszuführung umfaßt einen vorderen Flansch, einen mittleren Flansch und einen rückwärtigen Flansch auf der Welle. Die Flansche liegen neben den entsprechenden Scheiben. Die Flansche, die Scheiben und die Abstandsstücke haben eine Vielzahl axial fluchtender Öffnungen, die umfangsmäßig um die Welle verteilt sind. Durch die öffnungen erstrecken sich Bolzen, die die Scheiben, die Abstandsstücke und die Flansche in Anlage festhalten. Jedes der eingefügten Abstandsstücke wirkt mit einer entsprechenden Scheibe zusammen und bildet mit dieser eine umfangsmäßig angeordnete Kammer, die Kühlmittel zu den Außenrandkanälen in jeder zugehörigen Scheibe richtet. Die Welle umfaßt ferner einen axial verlaufenden Durchgang für Kühlflüssigkeit, der öffnungen neben den Flanschen hat, damit Kühlmittel auf die Flansche ausgetragen werden kann. Die Flansche richten das Kühlmittel unter Einfluß der Zentrifugalkraft auf die Scheiben. Die Scheiben umfassen Einrichtungen, mit denen das Kühlmittel von dem vorderen Flansch zu einer vorderen Kammer, von dem mittleren Flansch zu der mittleren Kammer und von dem rückwärtigen Flansch zu einer rückwärtigen Kammer geführt wird.

Bei einer speziellen Ausführungsform sind die Bolzen genutet, um eine erste Reihe von axialen Durchgängen zu schaffen, die axial mit den Öffnungen in der vorderen Scheibe fluchten, ferner um eine zweite Reihe von axialen Durchgängen zu schaffen, die von den Durchgängen der ersten Reihe im Abstand lie-

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gen und axial mit den Öffnungen der rückwärtigen Scheibe fluchten. Die vordere und die rückwärtige Scheiben haben radial einwärts angeordnete Durchgänge, die die öffnungen auf der Seite der jeweiligen Scheibe neben dem jeweiligen Flansch schneiden und haben radial auswärts angeordnete Durchgänge, die die öffnungen auf der entgegengesetzten Seite der jeweiligen Scheibe schneiden. Kühlflüssigkeit wird von dem jeweiligen Flansch entlang dem axialen Durchgang der zugehörigen Scheibe der jeweiligen vorderen und rückwärtigen Kammer zugeleitet. Die mittlere Scheibe hat Schlitze, welche radial verlaufende Durchgänge bilden und dabei umfangsmäßig auf der neben dem mittleren Flansch liegenden Seite der Scheibe angeordnet sind. Die Schlitze sind zur Zuführung von Kühlmittel von dem mittleren Flansch zu der mittleren Kammer vorgesehen.

Bei einer anderen Ausführungsform erhält nur der vordere Abschnitt der Schaufeln Kühlmittel. Die Einrichtung zur Überführung von Kühlmittel von dem Flansch zu den Außenrandkanälen umfaßt Nuten . in den Bolzen, die axiale Durchgänge durch die Scheibe bilden. Die Scheibe weist dabei radial einwärts angeordnete Durchgänge auf, die die öffnungen auf der Seite der Scheibe schneiden, welche neben dem Flansch liegt, damit Kühlmittel von dem Flansch zu den axialen Durchgängen in den Bolzen geführt wird. Die Scheibe besitzt außerdem radial auswärts angeordnete Durchgänge, die die öffnungen auf der entgegengesetzten Seite der Scheibe schneiden, um Kühlmittel von den axialen Durchgängen zu den Außenrandkanälen der Scheibe zu leiten.

Eine weitere Ausführungsform umfaßt eine abweichende Durchgangseinrichtung zur Zuleitung eines Kühlmittels zu einem einzigen Abschnitt der Turbinenschaufeln. Die Einrichtung zur. Zuführung des Kühlmittels von dem Flansch zu den Außenrandkanälen der Scheibe umfaßt Schlitze, die radial verlaufende Durchgänge bilden, welche umfangsmäßig auf der neben

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dem Flansch liegenden Scheibenfläche verteilt sind. Die Schlitze führen Kühlmittel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft von dem Flansch radial auswärts entlang der Scheibe zu den Außenrandkanälen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils einer Gasturbine mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kühlanordnung, wobei die einzelnen Kühlmitteldurchgänge innerhalb des Turbinenrotors dargestellt sind,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht, die eine axiale Kühlmittelzuführung und Kühlmitteldurchgänge innerhalb des Gasturbinenrotors zeigt,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der bei der Anordnung in Fig. 1 verwendeten genuteten Bolzen,

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 1,

Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend der Linie 6-6 in Fig. 1 und

Fig. 7 einen Querschnitt entsprechend der Linie 7-7 in Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist zunächst ein Teil eines Gasturbinentriebwerks 10 für einen elastischen Axialstrom dargestellt, wobei ein Teil des Rotoraufbaus 12 und ein Brenner 14 innerhalb eines Außengehäuses 16 erkennbar sind. Der Ro-

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toraufbau umfaßt eine Welle 18, auf der eine vordere Scheibe 20, eine mittlere Scheibe 22 und eine rückwärtige Scheibe 24 montiert sind. Auf den Außenrändern der Scheiben sind ringförmige Reihen von Schaufeln 25, 26 und 27 angebracht, die von den jeweiligen Scheiben unter Bildung der Turbinenstufen radial auswärts abstehen. Zwischen der vorderen und der mittleren Scheibe ist ein Dichtungs-Distanzteil . 28 und zwischen der mittleren und der rückwärtigen Scheibe ein Dichtungs-Distanzteil 30 angeordnet. Die Welle 18 hat einen vorderen Flansch 32, der neben der vorderen Scheibe radial nach außen absteht, sowie einen rückwärtigen Flansch 34, der neben der zugehörigen rückwärtigen Scheibe ebenfalls von der Welle radial nach außen absteht. Die Turbxnenschaufeln 25, 26 und 27 besitzen inneren Kühlmitteldurchgänge 36, durch die Kühlmittel innerhalb einer jeden Schaufel umläuft, das nach Aufnahme der Wärme von den Schaufeln durch Ausgangsöffnungen 37 an der Spitze einer jeden Schaufel ausgetragen wird. Die Scheiben 20, 22 und 24 haben jeweils einen Außenrand mit mehreren Kühlmittelkanälen 38, 39 und 40, die sich durch den jeweiligen Außenrand erstrecken, um Kühlmittel zu den zugehörigen Durchgängen 36 jeder Schaufel zu leiten. Die Komponenten des Rotoraufbaus 12 sind in Druckanlage aneinander durch mehrere Bolzen 41 gehalten, von denen nur einer dargestellt ist und die durch öffnungen 42 in dem vorderen und dem rückwärtigen Flansch, den Scheiben und den Zwischenstücken hindurchgehen. Der vorangehend beschriebene Aufbau ist allgemein bekannt.

Ein heißes Antriebsmedium wie ein unter Druck stehendes Verbrennungsgas wird in mehreren umfangsmäßig angeordneten Brennern 14 erzeugt (von denen nur einer dargestellt ist) und dann durch den Übergangsteil 43 den Turbineneingangsdüsen 44 bei einer Temperatur von etwa 1540° C (2800° F) zugeführt. Die Gase werden durch die Düsen gegen die Rotorschaufeln 25, dann durch die Düsen 70 gegen die Rotorschaufeln 26 und durch die Düsen 71 gegen die Rotorschaufeln 27 geleitet, wodurch der Drehantrieb des Rotoraufbaus 12 erfolgt.

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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Stufe der Turbinenschaufeln mit einer Flüssigkeitskühlung versehen. Die heißen bewegten Gase werden jedoch zunehmend abgekühlt, wenn sie sich in Strömungsrichtung in den aufeinanderfolgenden Turbinenstufen expandieren. Von der letzten Turbinenschaufelstufe ist nur eine zunehmend geringere Wärmemenge abzuleiten als von der vorderen Stufe. Es kann daher bei speziellen Turbinenanordnungen ausreichend sein, eine Flüssigkeitskühlung nur bei der vorderen Turbinenschaufelstufe vorzusehen. Die folgende Erörterung der Anordnung, bei der eine Flüssigkeitskühlung bei allen Stufen der Turbinenschaufeln vorgesehen ist, ist daher so zu verstehen, daß sie auch unabhängig davon bei Ausführungsformen anwendbar ist, bei der nur ein Teil der Anordnung verwendet wird, um nur eine einzige Stufe der Turbinenschaufeln mit einer Kühlung zu versehen.

Die bevorzugte Ausführungsform umfaßt einen mittleren zusätzlichen Flansch 45, der sich zwischen der Scheibe 20 und dem Distanzstück 28 neben dem radial innenliegenden Bereich des Distanzstücks 28 erstreckt. Der Flansch 45 erleichtert die Kühlung der mittleren Stufe, wie nachfolgend noch im einzelnen zu beschreiben ist.

Zur Kühlung der Rotorschaufeln wird Kühlflüssigkeit einem in der Welle 18 axial verlaufenden Durchgang 46 zugeführt. Um die Kühlflüssigkeit von dem axial verlaufenden Durchgang 46 den Flanschen 32, 45 und 34 zuzuführen, stehen mit ihm mehrere öffnungen in Verbindung, die eine vordere Öffnung 47, eine mittlere öffnung 48 und eine rückwärtige öffnung 49 umfassen und in der Welle neben sowie radial einwärts des zugehörigen Flansches ausgebildet sind. Wie zuvor bereits erörtert worden ist, nimmt die Temperatur der heißen Antriebsgase bei ihrer Entspannung in den stromabwärts aufeinanderfolgenden Turbinenstufen zunehmend ab. Dadurch ist bei den letzten Stufen der Turbinenschaufeln auch zunehmend

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eine geringere Wärmeableitung notwendig als bei der vorderen Stufe. Aus diesem Grund ist die Anzahl und die Größe der öffnungen 47, 48 und 49 so gewählt, daß den Flanschen eine vorbestimmte Kühlmittelmenge zugemessen wird, die entsprechend den progressiv geringer werdenden Wärmeableitungserfordernissen ebenfalls zunehmend geringer werden. Bei einer speziellen Ausfuhrungsform sind zehn im gleichen Abstand angeordnete öffnungen 47 vorgesehen, die jeweils einen Durchmesser von 13,792 mm (-543 inch) haben, während zehn gleichmäßig beabstandete öffnungen 48 vorgesehen sind, die jeweils einen Durchmesser von 8,534 mm (.336 inch) aufweisen und zehn gleichmäßig beabstandete öffnungen 49 mit jeweils einem Durchmesser von 5,639 mm {.222 inch) ausgebildet sind. Die Öffnungen messen dem zugehörigen Flansch die vorbestimmte Kühlmittel-Zuführungsmenge zu, die für eine wirksame Wärmeableitung von der zugehörigen Schaufelstufe erforderlich ist. Bei einer alternativen Ausführungsform hat der axiale Durchgang öffnungen mit festliegendem Durchmesser wie die Öffnungsgruppe 47, die sechsundzwanzig gleichmäßig beabstandete öffnungen mit jeweils einem Durchmesser von 8,534 mm (.336 inch) umfaßt, während die Öffnungsgruppe 48 zehn gleichmäßig beabstandete öffnungen jeweils mit einem Durchmesser von 8,534 mm (.336 inch) aufweist und die Öffnungsgruppe 49 aus vier gleichmäßig beabstandeten Löchern besteht, die ebenfalls jeweils einen Durchmesser von 8,534 mm (.336 inch) haben. Bei weiteren Ausführungsformen können die öffnungen jegliche Größe, Form und Anzahl haben, durch die jeweils die geeignete Kühlmittelmenge auf die Flansche geleitet wird.

Es soll nun zunächst der Aufbau der vorderen Schaufelstufe näher betrachtet werden. Der vordere Flansch lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel von den Öffnungen 47 zu der Scheibe 20. Die Scheibe 20 umfaßt eine Einrichtung zu Leitung des Kühlmittels von dem Flansch 32 zu einer umfangsseitig angeordneten vorderen Kammer 50. Die vordere Kammer 5O ist zwischen der Scheibe 20 und dem Distanzbauteil 28 ausgebildet und lenkt Kühlmittel zu den

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Kühlmittelkanälen 38 im Außenrand der Scheibe 20.

Die Einrichtung zur überführung des Kühlmittels von dem Flansch 32 zu der Kammer 50 ist in den Fig. 1, 5 und 6 näher dargestellt. Die Scheibe 20 besitzt einen radial einwärtsweisenden Durchgang 52 für jede Ausnehmung, die die Ausnehmung 42 auf der Seite der Scheibe schneidet, die dem Flansch 32 benachbart ist. In der Scheibe 20 ist eine ringförmige Kammer 55 ausgebildet, die jede Ausnehmung 42 umgibt. Die Kammer 55 ist als Senkbohrung dargestellt, die sich in jede vordere Scheibenausnehmung 42 hineinerstreckt. Die Scheibe 20 ist mit einem radial auswärts angeordneten Durchgang 56 für jede Ausnehmung 42 versehen, welche die Ausnehmung 42 auf der entgegengesetzten Seite der Scheibe schneidet. Die Durchgänge 56 führen Kühlmittel von jeder Ausnehmung 42 durch eine Kammer 57, die als eine Senkbohrung dargestellt ist, welche sich in jede vordere Scheibenausnehmung hineinerstreckt. Die Bolzen 41 weisen, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Nuten 58 auf, die eine Vielzahl axialer Durchgänge entlang der Ausnehmungen 42 der vorderen Scheibe bilden. Alternativ können die zwischen den Kammern 55 und 57 verlaufenden Durchgänge auch durch eine Vielzahl axial verlaufender Nuten gebildet sein, die anstelle der Bolzennuten in den Wänden der Aussparungen ausgebildet sind. Der Flansch 32 lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel in die Durchgänge 52, dann in dem axial Durchgang 58 entlang zu den Durchgängen 56 und von dort in die Kammer 50. Die Kammer 50 lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel direkt in die Kühlkanäle 38 und dann in die Durchgänge 36 der Schaufeln 25, wodurch die vorderen Schaufeln gekühlt werden.

Die Fig. 1, 2 und 7 zeigen eine entsprechende Anordnung für die Kühlung der Zwischenstufe der Turbinenschaufeln Der mittlere Flansch 45 lenkt Kühlmittel von den öffnungen 48 unter Einfluß der Zentrifugalkraft zu der Zwischenschei-

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be 22. Die Scheibe 22 weist eine Einrichtung auf, mit der Kühlmittel von dem Flansch 45 einer umfangsmäßig angeordneten Zwischenkammer 59 zugeführt wird. Die Kammer 59 ist zwischen der Scheibe 22 und dem Distanzbauteil 28 angeordnet. Die Scheibe 22 besitzt mehrere Schlitze, die radial verlaufende Durchgänge 60 bilden, welche auf einer dem Flansch 45 benachbarten Seite der Scheibe 22 umfangsmäßig angeordnet sind. Der Flansch 45 lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel in die Durchgänge 60 und in die Kammer 59. Die Kammer 59 wiederum lenkt Kühlmittel unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft direkt in Kühlkanäle 39, die mit Durchgängen 36 in den Schaufeln 26 in Verbindung stehen, die hierdurch gekühlt werden.

Der Aufbau für die Zuführung des Kühlmittels zu der rückwärtigen Schaufelstufe entspricht der zuvor erörterten Anordnung bei der vorderen Stufe. Die Fig. 1, 2, 5 und 6 lassen die Anordnung zur Kühlung der rückwärtigen Stufe der Turbinenschaufeln 27 erkennen. Der Flansch 34 lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel von den Öffnungen 49 zu einer rückwärtigen Scheibe 24. Die Scheibe 24 umfaßt eine Einrichtung zur Zuleitung von Kühlmittel von dem Flansch 34 zu einer umfangsmäßig angeordneten rückwärtigen Kammer 62. Die rückwärtige Kammer 62 ist zwischen der Scheibe 24 und dem Distanzbauteil 30 angeordnet. Die Scheibe 24 weist mehrere radial innenliegend angeordnete Durchgänge 52' (entsprechend den Durchgängen 52 in Fig. 5) auf, die die Aussparungen 42 auf der dem Flansch 34 benachbarten Seite der Scheibe schneiden. In der Scheibe 24 ist eine ringförmige Kammer 55' ausgebildet, die jede Ausnehmung 42 umgibt. Die Kammer 55' (entsprechend der Kammer 55 in Fig. 5) ist als Senkbohrung dargestellt, die sich in die Ausnehmungen hineinerstreckt. Die Scheibe 24 hat mehrere radial auswärts angeordneten Durchgänge 56' (entsprechend den Durchgängen in Fig. 6), die jede Ausnehmung 42 auf der entgegengesetzten Seite der Scheibe schneiden. In der Scheibe 24 ist weiterhin

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eine ringförmige Kammer 57' ausgebildet, die jede Ausnehmung 52 umgibt. Die Kammer 57' (entsprechend der Kammer 57 in Fig. 6) ist als eine Einsenkung dargestellt, die sich in jede Ausnehmung 42 hineinerstreckt. Die Bolzen 41 weisen, wie Fig. 3 zeigt, Nuten 68 (entsprechend den Nuten 58 in den Fig. 5 und 6) auf, welche mehrere axiale Durchgänge entlang den Ausnehmungen 42 bilden. Der Flansch 34 lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel in die Durchgänge 52', dann entlang den axialen Durchgängen 68 zu den Durchgängen 56" und in die Kammer 62. Die Kammer 62 lenkt unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft Kühlmittel direkt in Kühlkanäle 40, die mit den Durchgängen 36 in den Schaufeln 27 in Verbindung stehen, wodurch diese gekühlt werden.

Der Wellendurchgang 46 ist als durch ein rohrförmiges Bauteil 72 gebildet dargestellt, das an dem stromaufwärtigen Ende 73 geschlossen ist und in die Welle 18 eingeschoben ist. Der rohrförmige Bauteil 72 ist in geeigneter Weise, wie bei 75, neben dem Flansch 32 an der Welle 18 befestigt und durch axial beabstandete ringförmige Stege 74, die im Innenumfang der Scheiben und im Innenumfang des stromabwärts liegenden Bereichs der Welle 18 wie bei 75 anliegen, über die gesamte Länge abgestützt.

Die vorangehend beschriebene Anordnung schafft eine Gasturbine, bei der der Rotor mit einer Kühlflüssigkeit wirksam gekühlt wird. Die Kühlflüssigkeit wird dabei direkt durch den Rotor zugeführt, so daß sich eine wirksame Kühlung über den gesamten Arbeitsbereich der Turbine ergibt. Die Anordnung ermöglicht es, daß Kühlflüssigkeit durch einen inneren Durchgang entlang der Mittelachse der Turbine zugeführt und dann unter Wirkung der Zentrifugalkraft generell durch die Turbine getrieben wird, wobei eine Selbstregulierung durch die Turbinengeschwindigkeit eintritt. Die Anordnung erhält außerdem das Kühlmittel frei von Verunreinigungen durch die Verbrennungsprodukte.

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Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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Claims

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Ansprüche :

f 1. (gasturbine mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle, mit einer auf der Welle angeordneten Turbinenscheibe und mit an dem Außenrand der Scheibe angebrachten, radial auswärts abstehenden Turbinenschaufeln, die innere Kühlmitteldurchgänge aufweisen, während die Scheibe durch den Außenrand gehende Kühlmittelkanäle aufweist, die den Schaufeln Kühlflüssigkeit zuführen, dadurch gekennzeichnet.., daß auf der Welle (18) neben der Scheibe (20, 22, 24) ein radial auswärts abstehender Flansch (32, 45, 34) angeordnet ist, daß die Welle (18) einen axial verlaufenden Durchgang (46) für die Kühlflüssigkeit sowie öffnungen im Bereich des Flansches (32, 45, 34) zum Austrag der Kühlflüssigkeit in den Flansch aufweist, daß weiterhin der Flansch (32, 45, 34) die Kühlflüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft radial auswärts zu der

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Scheibe (20, 22, 24) leitet und daß die Scheibe (20, 22, 24) eine Einrichtung zur Weiterleitung des Kühlmittels von dem Flansch zu den Außenrandkanälen (38, 39, 40) aufweist.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Flansch (3 2, 34) mehrere umfangsmäßig angeordnete Ausnehmungen und die Turbinenscheibe (20, 24) mehrere mit den Flanschausnehmungen fluchtende Ausnehmungen aufweist, daß sich weiterhin eine Vielzahl von Bolzen (41) durch die Ausnehmungen hindurcherstrecken und die Turbinenscheibe (2O, 24) in Anlage an dem Flansch (32, 34) festhalten, wobei die Bolzen (41) zur Bildung mehrerer axialer Durchgänge genutet sind, und daß für den Durchgang der Kühlflüssigkeit in der Scheibe (20, 24) radial einwärtsliegend angeordnete Durchgänge (52, 52') ausgebildet sind, die die Ausnehmungen auf der dem Flansch (42, 3 4) benachbarten Scheibenseite schneiden und Kühlflüssigkeit vom Flansch durch axiale Durchgänge in den Bolzen (41) leiten, während radial auswärtsliegend angeordnete Durchgänge (56, 56') in der Turbinenscheibe (20, 24) die Ausnehmungen auf der entgegengesetzten Scheibenseite schneiden und Kühlmittel von den axialen Durchgängen in den Bolzen (41) iden Außenrandkanälen (38, 40) zuführen.
3. Gasturbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verteilung des Kühlmittels radial verlaufende Durchgänge bildende Schlitze umfaßt, die umfangsmäßig auf der dem Flansch (3 2, 45, 34) benachbarten Seite der Turbinenscheibe (20, 22, 24) angeordnet sind und Kühlflüssigkeit unter Einfluß der Zentrifugalkraft von dem Flansch radial auswärts entlang an den Turbinenscheiben zu den Außenrandkanälen (3 8, 40) führen.

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4. Gasturbine mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle, mit mehreren, in dem Gehäuse angeordneten, auf der Welle sitzenden Turbinenscheiben, die eine vordere Turbinenscheibe, eine hintere Turbinenscheibe und eine mittlere Turbinenscheibe umfassen, ferner mit auf jeder der Turbinenscheiben angebrachten Turbinenschaufeln, die davon radial auswärts abstehen und innere Kühlmitteldurchgänge aufweisen, während jede der Turbinenscheiben den Außenrand durchdringende Kühlmittelkanäle hat, die den Turbinenschaufeln Kühlflüssigkeit zuführen, dadurch gekennzeichnet , daß ein vorderer Flansch (32), ein hinterer Flansch (34) und ein mittlerer Flansch (45) von der Welle (18) radial auswärts abstehen und dabei jeweils einer der Turbinenscheiben (20, 22, 24) benachbart angeordnet ist, daß ferner zwischen den Turbinenscheiben Dichtungs-Distanzbauteile (28, 30) mitdrehbar eingefügt sind, daß weiterhin der vordere Flansch (32), der rückwärtige Flansch (34), die Turbinenscheiben (20, 22, 24) und die Distanzbauteile (28, 30) axial fluchtende Ausnehmungen aufweisen, die umfangsmäßig um die Welle (18) herum angeordnet sind, daß durch die Ausnehmungen hindurch mehrere Bolzen (41) verlaufen, die die Flansche, die Turbinenscheiben und die Distanzbauteile in Anlage halten, daß die Welle (18) einen axial verlaufenden Durchgang (46) für die Kühlflüssigkeit und in der Nähe der Flansche Öffnungen (47, 48, 49) zum Austrag der Kühlflüssigkeit auf die Flansche aufweist, daß jeder der Flansche (32, 34, 45) die Kühlflüssigkeit unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft radial auswärts zu der zugehörigen Turbinenscheibe (20, 22, 24) leitet, daß jeder der Distanzbauteile (28, 30) mit der zugehörigen Turbinenscheibe eine umfangsmäßig angeordnete Kammer (50, 59, 62) bildet, die jeweils Kühlflüssigkeit zu den Außenrandkanälen (38, 39, 40) der jeweils zugehörigen Turbinenscheibe leitet, daß Einrichtungen zur Zuführung der Kühlflüssigkeit von dem vorderen Flansch (32) zu der vorderen Kammer (50), von dem mittleren Flansch (45) zu der

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mittleren Kammer (59) und von dem hinteren Flansch (34) zu der hinteren Kammer (62) vorgesehen sind und daß die Kammern Kühlflüssigkeit durch die Wirkung der Zentrifugalkraft direkt in die jeweils zugehörigen Außenrandkanäle (38, 39, 40) leiten.
5. Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die vordere Turbinenscheibe (20) radial einwärts angeordnete Durchgänge (52) aufweist, welche die Ausnehmungen auf der dem vorderen Flansch

(32) benachbarten Scheibenseite schneiden, während radial auswärts angeordnete Durchgänge (56) die Ausnehmungen auf der entgegengesetzten Seite der vorderen Turbinenscheibe schneiden, und daß eine Einrichtung zur Zuführung der Kühlflüssigkeit axial durch die vordere Turbinenscheibe (20) von den einwärtsliegenden Durchgängen (52) zu den auswärtsliegenden Durchgängen (56) vorgesehen ist.
6. Gasturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur axialen Durchführung der Kühlflüssigkeit durch die vordere Turbinenscheibe (20) Nuton (58, 68) umfaßt, die in den Bolzen (41) unter Bildung einer Vielzahl axialer Durchgänge ausgebildet sind.
7. Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Durchführung eines Kühlmittels von dem mittleren Flansch (45) zu der mittleren Kammer (59) mehrere radial verlaufende Durchgänge bildende Schlitze (60) umfaßt, die umfangsmäßig auf der dem mittleren Flansch benachbarten Seite der mittleren Turbinenscheibe (22) angeordnet sind.

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8. Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die hintere Turbinenscheibe (24) radial einwärtsliegend angeordnete Durchgänge (52') aufweist, die die Ausnehmungen auf der dem Flansch (34) benachbarten Scheibenseite schneiden, während radial auswärtsliegend angeordnete Durchgänge (55') die Ausnehmungen auf der entgegengesetzten Seite der rückwärtigen Scheibe schneiden, und daß eine Einrichtung zur axialen Durchleitung der Kühlflüssigkeit durch die rückwärtige Turbinenscheibe (24) von den einwärtsliegend angeordneten Durchgängen (52') zu den auswärtsliegend angeordneten Durchgängen (56') vorgesehen ist.
9. Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die vordere Turbinenscheibe (20) radial einwärtsliegend angeordnete Durchgänge (52) aufweist, die die Ausnehmungen auf der dem vorderen Flansch

(32) benachbarten Scheibenseite schneiden, während radial auswärts angeordnete Durchgänge (57) die Ausnehmungen auf der entgegengesetzten Seite der vorderen Turbinenscheibe schneiden, wobei das Kühlmittel durch eine Einrichtung von den einwärtsliegenden Durchgängen (52) axial durch die vordere Turbinenscheibe (20) hindurch den auswärtsliegenden Durchgängen (57) zugeleitet wird, wodurch das Kühlmittel von dem vorderen Flansch (32) zu der vorderen Kammer (50) gelangt, daß auf der dem mittleren Flansch (45) zugewandten Seite der mittleren Turbinenscheibe (22) mehrere radial verlaufende Durchgänge bildende Schlitze (60) umfangsmäßig angeordnet sind, durch die Kühlflüssigkeit von dem mittleren Flansch (45) der mittleren Kammer (59) zuführbar ist, und daß die hintere Turbinenscheibe (24) radial einwärtsliegende Durchgänge (52¹) aufweist, die die Ausnehmungen auf der dem hinteren Flansch (34) benachbarten Scheibenseite schneiden, wnhrend radial auswärtsliegend angeordnete Durchgänge die Ausnehmungen auf

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der entgegengesetzen Seite der hinteren Scheibe (24) schneiden, wobei das Kühlmittel durch eine Einrichtung von den einwärtsliegend angeordneten Kanälen (52) axial durch die hintere Turbinenscheibe (24) zu den auswärtsliegend angeordneten Durchgängen (56') und dadurch von dem hinteren Flansch (34) zu der hinteren Kammer (63) geleitet wird.
10. Gasturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur axialen Durchführung des Kühlmittels durch die vordere Turbinenscheibe (20) und durch die hintere Turbinenscheibe (24) in den Bolzen (41) ausgebildete Nuten (58) umfaßt, die eine erste Gruppe von axial mit den Ausnehmungen der vorderen Scheibe (20) fluchtenden axialen Durchgängen schaffen, während eine zweite Gruppe axialer Durchgänge, die von der ersten Gruppe der axialen Durchgänge im Abstand liegt und axial mit den Ausnehmungen der hinteren Turbinenscheibe (24) fluchten, durch Nuten (68) in den Bolzen (41) gebildet sind.
11. Gasturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die neben dem vorderen Flansch (32) liegenden Öffnungen (47) in der Welle (18) eine Anzahl und Größe haben, bei der dem vorderen Flansch (32) eine vorbestimmte Kühlmittelmenge zugemessen wird, daß ferner die dem mittleren Flansch (45) benachbarten öffnungen (48) in einer Anzahl und Größe vorgesehen sind, bei denen eine Kühlmittelmenge zugemessen wird, die kleiner ist als die dem vorderen Flansch zugemessene Kühlmittelmenge, und daß die dem hinteren Flansch (34) benachbarten öffnungen (49) in der Welle (18) mit einer Anzahl und Größe ausgebildet sind, bei der eine Kühlmittelmenge zugemessen wird, die kleiner ist als die dem mittleren Flansch (22) zugemessene Kühlmittelmenge .

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12. Gasturbine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die dem mittleren Flansch (45) benachbarten Öffnungen (48) der Welle (18) eine geringere Größe haben als die dem vorderen Flansch (32) benachbarten Öffnungen (47) und daß die dem hinteren Flansch (34) benachbarten Öffnungen (49) der Welle (18) eine geringere Größe aufweisen als die dem mittleren Flansch (45) benachbarten Öffnungen (48).

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