DE3020364A1

DE3020364A1 - Verteilungssystem fuer ein fluessiges kuehlmittel

Info

Publication number: DE3020364A1
Application number: DE19803020364
Authority: DE
Inventors: Malcolm Reed Germain; Clayton Merrill Grondahl
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-06-01
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1980-12-11
Also published as: GB2051256A; CA1130212A; GB2051256B; NO801621L; IT8022392A0; FR2457967A1; JPS569605A; NL8003071A; US4244676A; IT1130682B

Description

Verteilungssystem für ein flüssiges Kühlmittel

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein verbessertes Kühlsystem für eine Gasturbine und betrifft insbesondere ein verbessertes Kühlsystem, in welchem ein zylindrischer Verteilungskanal benutzt wird, in welchem mehrere V-Schlitz-überlaufwehre zum Einmessen von Kühlmittel in mehrere Plattform- und Flügelprofilteilverteilungskanäle, die in den Laufschaufeln der Gasturbine angeordnet sind, gebildet sind.

Das Kühlsystem nach der Erfindung wird in Verbindung mit einer Gasturbine eines Typs benutzt, bei welchem eine Turbinenscheibe auf einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Welle befestigt ist und sich mehrere Turbinenlaufschaufeln von der Scheibe aus radial nach außen erstrecken. Die Laufschaufeln haben jeweils einen in der Scheibe befestigten Wurzelteil, einen sich von dem

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Wurzelteil aus radial nach außen zu einem Plattformteil erstreckenden Schaftteil sowie einen sich von dem Plattformteil radial nach außen erstreckenden Flügelprofilteil. Im Betrieb empfangen die Laufschaufeln eine Antriebskraft aus heissem Fluid, das sich in einer zu der Achse der Welle insgesamt parallelen Richtung bewegt, und wandeln diese Antriebskraft in eine Drehbewegung um, die über die Turbinenscheibe auf die Welle übertragen wird. Infolge der relativ hohen Temperaturen des heißen Fluids wird eine beträchtliche Wärmemenge auf die Turbinenlaufschaufeln übertragen. Zum Abführen dieser Wärme aus den Laufschaufeln ist bereits eine Vielfalt von Flüssigkeitssystemen mit offenem Kreis bekannt geworden, beispielsweise aus den US-Patentschriften 3 658 439, 3 804 551 und 4 017 210 sowie aus der DE-OS 29 2O 284.4.

Offene Flüssigkeitskühlsysteme sind besonders wichtig, weil sie es möglich machen, die Turbineneinlaßtemperatur auf einen Betriebsbereich von 1371 ⁰C (2500⁰F) bis wenigstens 1927 ⁰C (3500⁰F) zu erhöhen und dadurch eine Zunahme in der Ausgangsleistung von etwa 100-200% und eine Zunahme im thermischen Wirkungsgrad von bis zu 50% zu erzielen. Eine Hauptforderung an offene Flüssigkeitskühlsysteme besteht darin, daß das flüssige Kühlmittel auf die verschiedenen Plattform- und Flügelprofilteilverteilungskanäle, die in der Laufschaufel gebildet sind, gleichmäßig verteilt wird. Eine solche Verteilung ist wegen der extrem hohen LaufSchaufelspitzengeschwindigkeiten, die benutzt werden und zu Zentrifugalfeldern in der Größenordnung von 25 000g führen, schwierig zu erzielen. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Kühlflüssigkeitsdurchflusses durch die verschiedenen Kühlkanäle werden bei den bekannten Systemen, wie sie beispielsweise aus den US-PSen 3 804 551 und 4 017 210 bekannt sind, überlaufwehre benutzt, die die Menge an jedem einzelnen Kanal zugeführter Kühlflüssigkeit aus in dem Plattformteil der Laufschaufel gebildeten Kühlflüssigkeitsbecken zumessen. In diesen Systemen wird insbesondere flüssiges Kühlmittel in jedes Ende einer in dem Plattformteil der Laufschaufel gebildeten

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Rinne eingeleitet, so daß das flüssige Kühlmittel in einer zu der Drehachse der Turbinenscheibe parallelen Richtung von jedem Ende der Rinne aus fließt. Das flüssige Kühlmittel fließt über den oberen Rand eines langgestreckten Wehres, welches die Zumessung für jeden Kanal vornimmt. Für ein zufriedenstellendes Zumessen ist es kritisch, daß der obere Rand des bekannten Wehres zu der Drehachse der Turbine innerhalb einer Toleranz von einigen hundertstel Millimetern parallel ist. Wenn diese Beziehung nicht eingehalten wird, wird sämtliche Kühlflüssigkeit über das untere Ende des Wehres fließen und infolgedessen werden einige der in der Plattform und in dem Flügelprofilteil der Laufschaufel gebildeten Kühlmittelkanäle nicht genug Kühlmittel empfangen.

Zur Überwindung der vorgenannten Nachteile der bekannten zumeßanordnung wird gemäß der Erfindung ein neuer Kühlmittelverteilungskanal benutzt» der gesondert von den Turbinenlaufschaufeln hergestellt werden kann und eine dosierte Menge an Kühlmittel jedem von mehreren Plattform- und Flügelprofilteilkühlmittelkanälen zuführt. Da der Kühlmittelverteilungskanal unabhängig hergestellt und in die Laufschaufel eingeführt werden kann, eignet er sich für eine präzise Herstellung und inspektion. Insbesondere umfaßt der Verteilungskanal nach der Erfindung:

1) einen zylindrischen Einsatz, der mehrere Nuten hat, die an Abstand voneinander aufweisenden Stellen auf seinem Umfang gebildet sind und jeweils in einer Linie mit einem anderen Plattformkühlmittelkanal angeordnet sind, der in den Flügelprofilteilen der Laufschaufeln gebildeten Flügelprofilteilkühlmittelkanälen Kühlmittel zuführt ; und

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2) ein V-Schlitz-Uberlaufwehr, das in jeder der Nuten gebildet ist, damit flüssiges Kühlmittel, das sich im Innern des Einsatzes befindet, infolge einer Zentrifugalkraft, welche durch die Drehung der Turbine, von der die Laufschaufeln ein Teil sind, auf das flüssige Kühlmittel ausgeübt wird, durch die V-Schlitze und in die "Nuten fließt.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten

Ausführungsform des verbesserten Kühlsystems nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht, die die Relativanordnung von

mehreren Turbinenlaufschaufeln in einer durch das Kühlsystem nach der Erfindung kühlbaren Gasturbine zeigt,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Verteilungs

kanals, der Teil des Kühlsystems von Fig. 1 ist,

Fig. 3A die Beziehung zwischen dem Verteilungskanal

von Fig. 3 und gewissen Kühlmittelkanälen, die in der Turbinenlaufschaufel gebildet sind,

Fig. 4 in Draufsicht die Turbinenlaufschaufel von

Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten

Ausführungsform des verbesserten Kühlsystems nach der Erfindung,

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Pig. 6A eine perspektivische Ansicfht eines äußeren

Gehäuses, das einen Teil des Verteilungskanals nach der Erfindung bildet,

Fig. 6B eine perspektivische Ansicht eines inneren

Gehäuses, das einen Teil des Verteilungskanals nach der Erfindung bildet,

Fig. 6C eine perspektivische Ansicht eines zylin

drischen Rohres, das einen Teil des Verteilungskanals Jiach der Erfindung bildet, und

Fig. 7 in Seitenansicht eine einzelne Turbinen

laufschaufel und einen Verteilungskanal nach der Erfindung.

In den Zeichnungen, in denen gleiche "Teile gleiche Bezugszahlen tragen, zeigt Fig. 1 eine Turbinenlaufschaufel, die gemäß der Erfindung aufgebaut und insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Die Laufschaufel 10 hat einen Wurzelteil 12, einen Schaftteil 14, einen Plattformteil 16 und einen Flügelprofilteil· 18. Der Wurzelteil 12 ist in eine Turbinenrotorscheibe 20 eingebettet, die auf einer Welle (nicht gezeigt) befestigt ist, welche in einem Gehäuse (nicht gezeigt) drehbar gelagert ist. Eine tatsächliche Turbine wird mehrere Laufschaufeln 10 enthalten, die auf dem gesamten Umfang der Rotorscheibe 20 angeordnet sind. DiB Relativlage von mehreren Laufschaufeln 10 ist in Fig. 2 gezeigt.

Die Erfindung ISt₇ wie oben erwähnte auf ein verbessertes Kühlsystem für Gasturbinen des in Fig. 1 gezeigten allgemeinen Typs gerichtet. Das Kühlsystem nach der Erfindung enthält ein Kühlmittelstrahlrohr oder eine Kühlmitteldüse 22, die Kühlflüssigkeit dem Turbinensystem zuführt, einen Kühlmittelsammeikanal 24, der das Kühlmittel auf die einzelnen Laufschaufeln 10 verteilt, und ein System von Kühlmittelkanälen 26-32, die in der Laufschaufel 10 gebildet sind und das Kühlmittel über die Man-

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-Titelfläche der Plattform 16 und des Flügelprofilteils 18 verteilen» Das System der Kühlmittelkanäle 26-32 ist weiter unten noch ausführlicher beschrieben.

Der Kühlmittelsammelkanal 24 ist in einem 360°-Ring 34 gebildet, der vorzugsweise mit der Rotorscheibe 20 durch mehrere Befestigungselemente 36 verbunden ist. Die Position des Ringes 34 wird sorgfältig gewählt, um sicherzustellen, daß Durchlässe 38, die in dem Kühlmittelsammelkanal 24 gebildet sind, genau, in einer Linie mit passenden Durchlässen 40 sind, die in der Seitenwand des Schaftteils der Laufschaufel 10 gebildet sind. Die Durchlässe 38 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Kanal 24 verteilt, um einen gleichen Kühlmittelfluß in jeden Durchlaß 38 zu gewährleisten. Durch diese Maßnahme wird eine gleiche Kühlmittelmenge jedem Paar Schaftversorgungskanälen 26 (die in dem Schaftteil 14 gebildet sind) und dadurch jeder Laufschaufel 10 zugeführt. Fig. 1 zeigt klar, daß ein gesonderter Ring 34 auf jeder Seite der Laufschaufel 10 angeordnet ist,der ein gleiches Paar Schaftversorgungskanäle 26 auf jeder Seite des Schaftteils 14 versorgt.

Die Schaftversorgungskanäle 26 leiten Kühlflüssigkeit zu einem Paar Verteilungskanälen 28, die auf beiden Seiten der Plattform 16 angeordnet sind. Der Aufbau der Verteilungskanäle 28 ist in Fig. 3 dargestellt und weiter unten ausführlich beschrieben. Die Kühlflüssigkeit, die durch die Schaftversorgungskanäle 26 zugeführt wird, sammelt sich in dem Verteilungskanal 28 und wird daran anschließend in mehrere Plattformkühimittelkanäle 30 eingemessen, die in der Plattform 16 gebildet sind. Gemäß Fig. 4 erstrecken sich die Plattformkühlmittelkanäle 30 von den Verteilungskanälen 28 aus zu mehreren Flügelprofilteilkühlmittelkanälen 32, die in dem Kupfermatrixkern 42 des Flügelprofilteils 18 gebildet sind. Die Flügelprof ilteilkühlmittelkanäle 32 erstrecken sich in einer insgesamt radialen Richtung über den gesamten äußeren Umfang des Flügelprofilteils 18 und dienen zum Kühlen der Außenhaut 43 des Flügelprofilteils*.

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Gemäß Fig. 1 endigen die Flügelprofilteilkühlmittelkanäle 32 in einem Sammelraum 44, der Dampf und Wasser zentrifugal trennt, wobei das Wasser aus der Laufschaufel über eine Spitzenummantelungsdüse 47 ausgestoßen wird, während der Dampf über Durchlässe 46, wie dargestellt, zu dem Schaftteil zurückgeleitet wird.

Der Aufbau der Verteilungskanäle 28 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 3A ausführlich beschrieben. Gemäß Fig. 3 weist der Verteilungskanal 28 ein zylindrisches Rohr 48 und zwei Seitendeckel 50 auf, die bei Bedarf an dem Rohr 48 angeformt sein können. Zufuhröffnungen 52 und 54 sind auf der einen bzw. auf der anderen Seite des Rohres 48 gebildet und gestatten den Durchgang von Kühlflüssigkeit aus den Schaftversorgungskanälen 26 in das Innere des Rohres 48. Mehrere Nuten 56 sind auf dem äußeren Umfang des Rohres 48 in gegenseitigen Abständen gebildet, die den Abständen der Plattformkühlmittelversorgungskanäle 30 entsprechen, welche in dem Plattformteil 16 gebildet sind (vgl. Fig. 4), so daß jede Nut 56 mit einem anderen Kühlkanal 3 0 zusammenwirkt. Flüssiges Kühlmittel, das dem Verteilungskanal 28 über die Öffnungen 52, 54 zugeführt wird, verläßt den Verteilungskanal 28 über einzelne V-Schlitzüberlaufwehre 58, die in jeder der Nuten 56 gebildet sind. Die V-Schlitze 58 sind gegen die örtliche Horizontale geneigt, um sicherzustellen, daß der Durchfluß zwischen Schnitten des V-Schlitzes 58 und der Nut 56 geteilt wird.

Die Art und Weise, auf die das flüssige Kühlmittel den Kühlmittelkanälen 30 über den Verteilungskanal 28 zugeführt wird, wird am besten anhand von Fig. 3A verständlich. Fig. 3A zeigt den linken Teil des Verteilungskanals 28, nachdem dieser in eine entsprechende zylindrische Öffnung 60 eingeführt worden ist, die in dem Plattformteil 16 der Laufschaufel 10 gebildet ist. Wenn sich die Laufschaufel um die Mittelachse der Turbine dreht, wird das Kühlfluid durch Zentrifugalkraft in die radiale Auswärtsrichtung X gedrückt, so daß das Kühlmittel durch den Kanal 26

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in das Innere des Rohres 48 fließt, in welchem es sich auf der radial äußeren Innenwand des Rohres 48 sammelt. Das Kühlmittel verteilt sich über den gesamten Verteilungskanal 28 und baut sich in der Höhe auf, bis es den Scheitel des V-Schlitzes 58 erreicht, wobei es in diesem Zeitpunkt durch den Schlitz 58 und in die Nut 56 fließt (vgl. den Pfeil 62). Das so zugemessene Kühlmittel fließt in seinen zugeordneten Plattformverteilungskanal 30 und daran anschließend zu einem entsprechenden Flügelprofilteilkühlmittelkanal 32.

Die zylindrische Öffnung 60, die in der Laufschaufel 10 gebildet ist, hat einen Durchmesser, der einen Festsitz des Verteilungskanals 28 gewährleistet. Wenn der Verteilungskanal 28 in der öffnung 60 richtig ausgerichtet ist, beispielsweise unter Verwendung von an der Außenseite des Seitendeckels 50 angebrachten Markierungen, wird der Verteilungskanal 28 an der Laufschaufel 10 befestigt, beispielsweise durch Schweißen oder Hartlöten.

Infolge des vorstehend beschriebenen Aufbaus bildet der Verteilungskanal 28 nach der Erfindung ein äußerst gleichmäßiges Zumeßsystem zur Versorgung jedes einzelnen Kühlmittelkanals 30, 32 mit Kühlmittel. Darüber hinaus ist infolge der Verwendung der V-Schlitz-überlaufwehre der Verteilungskanal nach der Erfindung für Bautoleranzen und ungleichmäßige Strömungsverteilungen höchst unempfindlich.

Es wird nun wieder die Art und Weise betrachtet, auf die Kühlmittel während eines typischen Betriebes der Gasturbine durch die Laufschaufel 10 fließt. Die Laufschaufeln 10 empfangen eine Antriebskraft aus einem heißen Fluid, das sich in einer zu der Drehachse der Rotorscheibe 20 insgesamt parallelen Richtung bewegt. Die Antriebskraft des heißen Fluids wird über die Laufschaufeln 10 und die Rotorscheibe 20 auf die Welle übertragen, um die herum die Rotorscheibe 20 angeordnet ist, was bewirkt, daß sich die Turbine um die Achse der Wellen dreht. Die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors erzeugt eine beträchtliche

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Zentrifugalkraft, die das flüssige Kühlmittel in der radialen Auswärtsrichtung X durch die Laufschaufel drückt. Wenn das flüssige Kühlmittel in den Kühlmittelsammelkanal 24 eintritt, wird es in der radialen Auswärtsrichtung X an dem radial äußersten Umfang des Kanals 24 entlang und in die Durchlässe 38 gedrückt. Aufgrund des gleichmäßigen Abstandes der Durchlässe 38 wird eine gleiche Kühlmittelmenge jedem Schaftversorgungskanal 26 auf beiden Seiten der Laufschaufel 10 zugeführt. Die Zentrifugalkraft, die durch die Drehung der Turbine erzeugt wird, zwingt das flüssige Kühlmittel, sich in der radialen Auswärtsrichtung X durch die Kanäle 26 und in die Verteilungskanäle 28 zu bewegen, wo es in dem Rohr 48 gesammelt wird. Wenn der Kühlmittelspiegel in dem Rohr 48 die V-Schlitz-tiberlaufwehre 58 erreicht, wird das Kühlmittel durch die überlaufwehre 58 zugemessen und dem betreffenden Plattformkanal 30 und daran anschließend dem betreffenden Flügelprofilteilkühlmittelkanal 32 zugeführt. Das Kühlmittel bewegt sich in insgesamt radialer Richtung weiter zu der Spitze des Flügelprofilteils 18 und wird in dem Sammelraum 44 gesammelt. Das Kühlmittel ist zu dieser Zeit normalerweise in verdampftem Zustand und es wird ihm gestattet, in dem Sammelraum 44 zu konsolidieren. Nach der Konsolidierung wird das Kühlmittel aus der Sammelkammer 44 entweder über eine Spitzenummantelungsdüse oder über zwei Dampfrückführkanäle 46 abgeführt.

Eine weitere Ausführungsform der "Erfindung ist in den Fig. 5-7 dargestellt. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß der Verteilungskanal 28 in eine Aussparung paßt, die in dem Radkranz 20 vorgesehen und unter der Laufschaufel 10 angeordnet ist. Gemäß Fig. 5 hat der Verteilungskanal 28 eine abgeflachte obere Fläche 64, die mit einer abgeflachten unteren Fläche 66 der Turbinenlaufschaufel 10 zusammenpaßt, wenn die Laufschaufel und der Verteilungskanal in der in der Rotorscheibe 20 gebildeten Schwalbenschwanzöffnung angeordnet sind. Beide Flächen 64, 66 sind durch maschinelle Bearbeitung eben

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gemacht und zu den Flächenwindungen des Schwalbenschwanz-Schlitzes parallel, so daß die Zentrifugalkraft, die auf den Verteilungskanal 28 ausgeübt wird, wenn sich die Turbine dreht, Parallelität zwischen diesen Flächen und den Schwalbenschwanzschlitzen gewährleistet.

Gemäß den Fig. 6A-6C weist der Verteilungskanal 28 drei Teile auf: ein äußeres Gehäuse 68, ein inneres Gehäuse 70 und ein zylindrisches Rohr 72. Das äußere Gehäuse 68 paßt auf die unterste Flächenwindung des Schwalbenschwanzschlitzes in der Rotorscheibe 20. Eine zylindrische Bohrung 74 ist in dem äusseren Gehäuse 68 gebildet und nimmt das innere Gehäuse 70 mit Festsitz auf. Mehrere Kühlmittelkanäle 76 sind in der oberen Fläche des Gehäuses 68 gebildet und erstrecken sich jeweils von der Bohrung 74 zu der ebenen oberen Fläche 64. Die Kühlmittelkanäle 76 sind in gleicher Anzahl wie die Plattformkühlkanäle 30 vorhanden und jeweils mit einem Plattformkühlmittelkanal 30 über einen der Schaftkühlmittelkanäle 78 verbunden. Statt dessen kann der Verteilungskanal 28 zwei konzentrische Teile aufweisen, nämlich das zylindrische Rohr 72 und ein Gehäuse, die die Funktionen des äußerer. Gehäuses 68 bzw. des inneren Gehäuses 70 erfüllen.

Das innere Gehäuse 70 hat einen hohlzylindrischen zentralen Abschnitt 80, einen mit Außengewinde versehenen Fortsatzabschnitt 82 und einen die Kühlmittelzufuhr empfangenden Abschnitt 84. Der äußere Durchmesser des zentralen Abschnittes 80 ist im wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser der Bohrung 74, um einen Festsitz zu gewährleisten, wenn der zentrale Abschnitt 80 in der Bohrung 74 angeordnet ist. Die Länge des zentralen Abschnittes 80 ist gleich der Länge der Bohrung 74, so daß die Abschnitte 82 und 84 über die entgegengesetzten Enden des Gehäuses 68 vorstehen. Die zentrale Bohrung 86 erstreckt sich über die gesamte Länge des Gehäuses 70 und nimmt das. zylindrische Rohr 72 auf, das in Fig. 6C gezeigt ist. Mehrere Kühlmittelkanäle 68 sind in dem inneren Gehäuse 70 gebildet und erstrecken sich jeweils von der zentralen Bohrung 86 aus zu der äußeren Fläche des Gehäuses 70. Die Kühlmittelkanäle 88 sind in gleicher

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Anzahl wie die Kühlmittelkanäle 76 vorhanden und so angeordnet, daß sie den Kühlmittelkanälen 76 gegenüberliegen, nachdem das zentrale Gehäuse 70 in die zylindrische Bohrung 74 eingeführt und richtig ausgerichtet worden ist.

Nachdem das innere Gehäuse 70 in das äußere Gehäuse 68 eingeführt worden ist, wird das Rohr 72 in die Öffnung 86 in dem Gehäuse 70 eingeführt. Das Rohr 72 gleicht in.seinem Aufbau dem Rohr 48 und weist mehrere Nuten 56 auf, von denen jede mit einem anderen Kühlmittelkanal 88 in der oben mit Bezug auf Fig. 3A beschriebenen Weise zusammenwirkt.

Wenn der Verteilungskanal 28 in seine Position in dem in der Rotorscheibe 20 gebildeten Schwalbenschwanzschlitz gebracht worden ist (vgl. Fig. 5), erstreckt sich der Fortsatzabschnitt 82 durch eine Öffnung 90 in dem Ring 34. In der bevorzugten Ausführungsform wird auf das Außengewinde des Fortsatzabschnittes 80 eine Haltemutter 92 aufgeschraubt, die zum Verriegeln des Ringes 34 an der Rotorscheibe 20 dient.

Der die Kühlmittelzufuhr empfangende Abschnitt 84 des inneren Gehäuses 70 steht über die entgegengesetzte Seite des Gehäuses 68 vor und kann bei Bedarf so ausgebildet sein, daß er eine gleiche Haltemutter aufnehmen kann. In jedem Fall müssen beide Enden des Gehäuses 70 verschlossen sein, damit das Kühlfluid in der Bohrung 86 gehalten werden kann. Das Kühlfluid tritt in die Bohrung 86 über eine Büchse 96 ein, die mit einem in dem Abschnitt 84 gebildeten Kanal 93 in Verbindung steht. Kühlmittel wird dem Kanal 93 aus einer Zufuhrquelle (nicht gezeigt) zugeführt, die das Kühlmittel einem in dem Ring 34 gebildeten Kühlmittelzufuhrkanal 94 zuführt (vgl. Fig. 5).

Gemäß Fig. 7 sind mehrere Abscheidedichtungen 98 in die Schaftkühlkanäle 78 (vorzugsweise am unteren Ende derselben) eingefügt, um den Durchgang von flüssigem Kühlmittel aus dem Ver-

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teilungskanal 28 zu den Kühlitiittelkanälen 78 zu gestatten. Derartige Abscheidedichtungen können auch in der ersten Ausführungsform der Erfindung (vgl. Fig. 1) benutzt werden, wobei sie in diesem Fall in dem Plattformabschnitt 16 direkt oberhalb des Verteilungskanals 28 angeordnet sein würden.

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Claims

Patentansprüche : (1.) Verteilungssystem, für flüssiges Kühlmittel in einer Gasturbine mit einer Turbinenscheibe, die auf einer Welle befestigt ist, welche in einem Gehäuse drehbar gelagert ist, mit wenigstens einer Turbinenlaufschaufel, die sich von der Turbinenscheibe aus radial nach außen erstreckt und einen in der Turbinenscheibe befestigten Wurzelteil, einen sich von dem Wurzelteil radial nach außen zu einem Plattformteil erstreckenden Schaftteil und einen sich von dem Plattformteil radial nach aussen erstreckenden Flügelprofilteil aufweist, gekennzeichnet durch: a) Plattformkühlmittelkanäle (30) , die in dem Plattformteil (16) angeordnet sind und sich in in dem Flügelprofilteil (18) angeordnete Flügelprofilteilkühlmittelkanäle (32) erstrecken, und b) eine Zumeßeinrichtung (28) zur Aufnahme von Kühlmittel aus einer Quelle flüssigen Kühlmittels und zur gleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels in jeden der Plattformkühlmittelzufuhrkanäle, mit: Ö30050/0809 ORlGtNAtHNSPECTED 3Q20364

1) einem hohlzylindrischen Rohr (48), in dessen äußerem Umfang mehrere Nuten (56) in gegenseitigem Abstand gebildet sind,

2) einem V-Schlitz-Überlaufwehr (58) , das in jeder der Nuten gebildet ist und sich durch die Wand des Rohres (48) erstreckt, so daß in dem Rohr enthaltenes Kühlmittel durch das Schlitz-Überlaufwehr und in die Nuten fließen kann,

3) einer zylindrischen Gehäuseanordnung (16, 60), die das zylindrische Rohr aufnimmt und gemeinsam mit den Nuten (56) Fluidleitkanäle für das Kühlmittel bildet , und

4) mehreren Kühlmitteltransportkanälen, die in gleicher Anzahl wie die Nuten vorhanden sind und sich jeweils von ihrer zugeordneten Nut aus zu einem anderen Plattformkühlmittelkanal (30) erstrecken.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Gehäuseanordnung (60)-in dem Plattformteil (16) der Laufschaufel (10) gebildet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Schaftkühlmittelversorgungskanäle (26), die in dem Schaftteil (14) der Laufschaufel (10) zur Versorgung der Zurneßeinrichtung (28) mit flüssigem Kühlmittel gebildet sind.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Rohr (48) an jedem Ende eine Öffnung (52, 54) hat, wobei jede dieser Öffnungen mit einem anderen Schaftkühlmittel-

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Versorgungskanal (26) in Verbindung steht.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsquelle enthält:

a) zwei 360°-Ringe (34), die mit der Rotorscheibe (20) auf entgegengesetzten Seiten der Laufschaufeln (10) verbunden sind und in denen jeweils ein 360°-Kühlmittelsammelkanal (24) gebildet ist,

b) eine Einrichtung (22) zur Zufuhr von flüssigem Kühlmittel zu den Kühlmittelsammelkanälen, und

c) einen Durchlaß (38) , der in jedem der Kühlmittelsammelkanäle in einem dem Schaftteil (16) der Laufschaufel (10) benachbarten Bereich gebildet ist, wobei die Durchlässe (38) jeweils mit einem anderen Schaftkühlmittelversorgungskanal (26, 40) in einer Linie sind und den Durchtritt des Kühlmittels zu den Schaftkühlmittelversorgungskanälen gestattet.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Schlitz-Überlaufwehre (58) in dem radialinnersten Teil des zylindrischen Rohres (48) gebildet sind.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Gehäuseanordnung in einer Aussparung angeordnet ist, die in der Turbinenscheibe (20) unterhalb der Laufschaufel (10) gebildet ist.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumeßeinrichtung (28) weiter ein äußeres Gehäuse (68) aufweist, das von der in der Turbinenscheibe (20) unterhalb der Laufschaufel (10) gebildeten Ausnehmung aufgenommen werden kann und dessen radial äußerster Teil mit einer planaren Fläche (64) versehen ist, die mit einer entsprechenden planaren Fläche (66) der Laufschaufel zusammenpaßt.

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9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Gehäuseanordnung (70) in dem äußeren Gehäuse (68) angeordnet ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kühlmitteltransportkanäle (76, 78) jeweils von ihrer zugeordneten Nut (56) aus sowohl durch das äußere Gehäuse (68) als auch durch den Schaftteil (16) zu einem anderen Plattformkühlkanal (30) erstrecken.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle flüssigen Kühlmittels enthält:

a) zwei 360°-Ringe (34), die mit entgegengesetzten Seiten der Rotorscheibe (20) verbunden sind und in denen jeweils ein 360°-Kühlmittelsammelkanal gebildet ist,

b) eine Einrichtung zur Zufuhr von flüssigem Kühlmittel zu jedem der Kühlmittelsammelkanäle, und

c) einen Durchlaß, der in jedem der Kühlmittelsammelkanäle in einem dem Schaftteil (16) der Laufschaufel (10) benachbarten

Bereich gebildet ist und dem Kühlmittelsammelkanal zugeführtes Kühlmittel in den Schaftkühlmitteldurchlaß leitet.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Gehäuseanordnung (70) mit Gewinde versehene Fortsatzabschnitte (82) aufweist, die über entgegengesetzte Seiten des äußeren Gehäuses (68) vorstehen und sich jeweils durch eine zugeordnete öffnung (90) in dem einen bzw. anderen Ring (34) erstrecken, und daß zwei Haltemuttern (92) vorgesehen sind, die auf den einen bzw. anderen Gewindeteil der zylindrischen Gehäuseanordnung aufgeschraubt sind, um die

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36 0°-Ringe an der Scheibe (20) festzuhalten.

13. System nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Schlitz-Uberlaufwehre (58) in dem radial innersten Teil des hohlzylindrischen Rohres (72) gebildet sind.

14. System nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die V-Schlitz-Überlaufwehre (58) gegen die örtliche Horizontale geneigt sind.

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