DE3447717A1

DE3447717A1 - Gasturbinenanlage

Info

Publication number: DE3447717A1
Application number: DE19843447717
Authority: DE
Inventors: Edward J. Manchester Conn. Hovan; Joseph P. Palm Beach Gardens Fla. Zimonis
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1985-07-04
Anticipated expiration: 2004-12-22
Also published as: GB2152589A; FR2557207B1; JPH0474532B2; FR2557207A1; GB8431264D0; DE3447717C2; JPS60142021A; US4542623A; GB2152589B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenanlage und betrifft insbesondere eine Vorrichtung mit deren Hilfe es möglich ist, heiße Druckluft einer LaufSchaufelanordnung über einen Strömungskanal zuzuführen, welcher nahe an einer Lagerkammer vorbeiführt. Die vorliegende Erfindung ist für axial durchströmte Gasturbinenanlagen entwickelt worden und kann auch auf anderen Gebieten angewandt werden.

Eine axial durchströmte Gasturbinenanlage weist einen Verdichterteil, einen Brennerteil und einen Turbinenteil auf. Ein Strömungskanal für die Arbeitsgase erstreckt sich axial durch die Teile der Gasturbinenanlage. Wenn die Gase längs des Strömungskanals fließen, werden die Gase im Verdichterteil verdichtet und im Brennerteil mit Brennstoff verbrannt, um den Gasen Energie zuzuführen. Die heißen Druckgase werden im Turbinenteil entspannt, um Nutzarbeit und Schub zu erzeugen.

Ein Läufer im Turbinenteil hat eine Läuferanordnung, um aus den heißen Druckgasen Nutzarbeit gewinnen zu können. Die Läuferanordnung weist mindestens eine zweistufige Laufschaufelanordnung auf. Der Läufer hat eine Läuferwelle, welche diese Stufen mit einer anderen Läuferanordnung im Verdichterteil verbindet, um dem Verdichterteil Energie zum Verdichten der Arbeitsgase zuzuführen. Ein Stator oder ortsfestes Gehäuse erstreckt sich in axialer Richtung über die Gasturbinenanlage, um den Läufer zu umgeben und den Läufer über ein Lager abzustützen, das gewöhnlich in einer Lagerkammer angeordnet ist. Die Lagerkammer ist in einem inneren Hohlraum der Gasturbinenanlage angeordnet.

Da die Arbeitstemperaturen und Arbeitsdrücke der Anlage bei modernen Triebwerken zugenommen haben, ist es notwendig geworden , unter Druck stehende Kühlluft den Läuferstufen einer Turbine zuzuführen, die sehr nahe am Austrittsbereich des Brennerteils liegen.

Ein günstiger Strömungskanal für die Zufuhr von Kühlluft zur zweiten Läuferanordnung führt durch den inneren Hohlraum, welcher die Lagerkammer enthält. Kühlluft, deren Druck für eine Verwendung im Turbinenteil hoch genug ist, wird von einer hinteren Stufe des Verdichters abgezogen. Die Temperatur der Luft ist gering im Vergleich zum Turbinenteil, was gut für die Kühlung ist. Die Temperatur der Luft ist jedoch hoch im Vergleich zum Innenraum der Lagerkammer. Da der für den Turbinenteil erforderliche Druck hoch ist, hat diese "Kühlluft" in der Lagerkammer Schwierigkeiten verursacht. Die heiße Luft erzwingt ihren Weg hinter die Dichtungen in der Lagerkammer. Der Leckstrom der heißen Druckgase hinter die Dichtungen in die Lagerkammer ist oft mit ernsten, thermischen Nöten verbunden, die von kleinen Taschen oder Nestern mit einer Selbstzündung in der Nähe des Dichtungs^bereiches herrühren. Wie sich herausstellt kann die Schwierigkeit ernster thermischer Nöte bei bestehenden Lagerkammern dadurch vermieden werden, daß die Lagerkammern auf einen sehr niedrigen Druck entlüftet werden. Das Entlüften ist jedoch nicht mehr durchführbar, da die bekannten Dichteinrichtungen in der Lagerkammer nicht in der Lage sind, ihre Unversehrtheit angesichts eines großen Druckunterschieds aufrecht zu erhalten, der bei den gegenwärtigen Triebwerken vorhanden sein muß, um dem Turbinenteil Kühlluft mit dem richtigen Druck zuführen zu können. Ein Kühlen der gesamten Luft, die durch den inneren Luftraum fließt, könnte dieses Problem unter der Voraussetzung lösen, daß der Druck auf geeigneten Werten gehalten wird. Dies ist jedoch aufgrund des großen Nachteils nicht möglich, welcher mit dem Kühlen dieser Luft im Hinblick auf schmarotzerhafte Antriebskraft und nicht verfügbarer Energie verbunden ist.

Die Wissenschafter und Ingenieure sind daher auf der Suche nach Verfahren, mit welchen heiße Druckluft einer Läuferanordnung über den inneren Hohlraum in einer Weise und mit einem Aufbau zugeführt werden kann, welcher ernste, thermische Nöte in der Nähe der Lagerkammern vermeidet.

Gemäß der Erfindung wird eine kleine Luftmenge vom primären Strömungskanal des Arbeitsmediums abgesogen und einem Wärmetauscher zugeführt, der mit dem sekundären Strömungskanal des Arbeitsmediums in Strömungsverbindung steht. Die abgezogene Luftmenge wird im Wärmetauscher gekühlt und der Lagerkammer des Triebwerkes zugeführt, in welcher die Luft verwendet wird, um einen Luftvorhang mit niedriger Temperatur und hohem Druck in der Nähe der Dichtungseinrichtung der Lagerkammer auszubilden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Gasturbinenanlage einen Wärmetauscher auf, der im Bläserteil angeordnet ist und in Strömungsverbindung mit den Hohlräumen in der Nähe der Dichteinrichtungen in einer Lagerkammer steht.

Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist der Wärmetauscher im Bläserteil eine Tragflügelstrebe, die sich radial quer über den Strömungskanal des Arbeitsmediums erstreckt. Der Wärmetauscher weist Prallrohre für die auftreffenden heißen Gase im Inneren der Tragflügelfläche auf, um die Gase zu kühlen.

Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Lagerkammer mit einem ersten Pufferraum und einem zweiten Pufferraum in der Nähe der Dichteinrichtungen der Lagerkammer. Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher, der mit den Arbeitsgasen vom Bläserteil des Triebwerks in Strömungsverbindung steht. Bei einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher im Bläserteil des Triebwerks angeordnet. Der Wärmetauscher steht über eine Leitung mit einer Hochdruckquelle im Strömungskanal des Arbeitsmediums und mit den Pufferräumen in der Lagerkammer in Strömungsverbindung. Ein anderes Merkmal der Erfindung ist ein Wärmetauscher, der ein Druckgefäß ist. Der Wärmetauscher hat einen Tragflügel, der ein erstes Druckgefäß bildet und Prallrohre im ersten Druckgefäß

aufweist. Die Prallrohre bilden ein zweites Druckgefäß für die auf den Wänden des Tragflügels auftreffende Luft. Ein Prallrohr ist in der Nähe der Vorderkante angeordnet, so daß Luft auf die Innenflächen des Tragflügels in der Nähe der Außenflächen auftrifft, welche die dünnste Grenzschicht auf dem Tragflügel haben.

Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß Kühlluft mit hohem Druck und hoher Temperatur durch einen Bereich geführt werden kann, welcher in der Nähe einer Lagerkammer liegt. Ein weiterer Vorteil ist die Einwirkung auf den Wirkungsgrad des Kühlsystems für die Lagerkammer. Der Energieverbrauch des Kühlssystems ist aufgrund der kleinen Menge an Kühlluft minimal, die für den Puffer für die Lagerkammer benötigt wird. Ein Vorteil ist das Gewicht des Druckgefäßes, das von der gekrümmten Tragflügelgestalt und der Verwendung der Prallkühlung herrührt, um die Masse des Wärmetauschers wirkungsvoll zu nutzen, um die hohen Drücke aufrecht zu erhalten und die heißen Gase zu kühlen. Ein weiterer Vorteil ist die Anordnung des Wärmetauschers, welcher die Schwierigkeiten vermeidet, die durch einen Leckstrom der heißen Gase aus dem Wärmetauscher in einen Hohlraum des Triebwerks verursacht werden.

Die vorstehenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der besten Möglichkeit zur Verwirklichung der Erfindung näher hervor. Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf ein Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerk (ZTL-Triebwerk), wobei bestimmte innere Teile des Triebwerks mit gestrichelten Linien und die Strömungskanäle mit Pfeilen dargestellt sind,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Abschnitt des Verdichterteils, des Brennerteils und des Trubinenteils des Triebwerks mit der Darstellung einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung und einer zweiten Ausführungsform mit gestrichelten Linien,

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Triebwerks mit der Darstellung einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Abwandlungsform des in Fig. 2 mit gestrichelten Linien gezeigten Aufbaus,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Druckgefäß-Wärmetauscher, der im Bläserteil des Triebwerks angeordnet ist,

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Zeit für die Zündverzögerung (Zeitcharakteristik der Selbstzündung) über der Temperatur des Öl/Luftgemisches als eine Funktion von einigen verschiedenen Drücken.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Zweikreis-Turbinen-Luftstrahltriebwerks 10 (ZTL-Triebwerk), das auch als Bläsertriebwerk (Turbofan) bezeichnet wird. Das Triebwerk weist eine Drehachse A auf. Das Triebwerk besitzt einen Bläserteil

12, einen Verdichterteil 14, einen Brennerteil 16 und einen Turbinenteil 18. Ein ringförmiger Strömungskanal 22 für das primäre, gasförmige Arbeitsmedium erstreckt sich axial durch diese Teile des Triebwerks. Ein ringförmiger Strömungskanal für das sekundäre, gasförmige Arbeitsmedium liegt radial außerhalb des primären Strömungskanals für das Arbeitsgäs.

Der sekundäre Strömungskanal 24 erstreckt sich axial durch den Bläserteil· des Triebwerks.

Wie aus der Darstellung mit den gestrichelten Linien hervorgeht, erstreckt sich eine Stator- oder Gehäuseanordnung 26 axial über das Triebwerk, um die Strömungskanäle für die Arbeitsmedien zu begrenzen und die drehenden Teile, wie die Läuferanordnung 28 abzustützen. Die Läuferanordnung begrenzt den Strömungskanal 22 des Arbeitsmediums und erstreckt sich axial durch den Verdichterteil und den Turbinenteil des Triebwerks. Die Läuferanordnung hat Läuferstufen mit Laufschaufeln, die sich radial nach außen quer über den Strömungskanal des Arbeitsmediums erstrecken, wie dies durch die hinterste Laufschaufel 30 im Verdichterteil und durch die Laufschaufeln und 34 der ersten und zweiten Stufe im Turbinenteil dargestellt ist.

Eine axial verlaufende Läuferwelle 36 verbindet die_a hinterste Läuferstufe im Verdichterteil mit den ersten beiden Stufen im Turbinenteil. Ein nicht dargestelltes Lager ist zwischen der Statoranordnung und der Läuferwelle vorgesehen, um die Welle abzustützen. Ein Lagergehäuse 38 erstreckt sich längs des Umfanges um die Läuferwelle, um das Lager in einer Lagerkammer 40 unterzubringen. Ein ringförmiger Hohlraum 42 außerhalb der Läuferwelle schafft den Raum, um die Lagerkammer unterzubringen.

Ein Strömungskanal 44 für Kühlluft für die zweite Läuferstufe 34 des Turbinenteils verläuft axial durch den ringförmigen Hohlraum 42. Ein Kühlsystem 46, welches die Lagerkammer mit Druckluft versorgt, weist einen Wärmetauscher 48 auf, der im Bläsarteil des Triebwerks angeordnet ist. Eine erste Leitung 52 für heiße Druckluft führt von einer hinteren Stufe des Hochdruckverdichters zum Wärmetauscher. Eine zweite Leitung 54 für kalte Druckluft führt vom Wärmetauscher zur Lagerkammer

4o. Ein Teil der Leitung 54 im Bereich der Lagerkammer40 ist aus Gründen der Klarheit weggebrochen.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines Abschnitts des Verdichterteils 14, des Brennerteils 16 und des Turbinenteils 18. Die erste Leitung 52 und die zweite Leitung 54 sind aus Gründen der Klarheit weggebrochen.

Die Statoranordnung 26 weist ein Außengehäuse 56 auf, das rings um die Drehachse A verläuft. Ein inneres Diffusorgehäuse 58 erstreckt sich vom Außengehäuse radial nach innen. Das innere Diffusorgehäuse unterteilt den Innenraum des Triebwerks in den inneren, ringförmigen Hohlraum 42 und einen äußeren ringförmigen Hohlraum 62. Eine ringförmige Brennkammer 64 erstreckt sich rings um den Umfang , um eine Brennzone für den Brennstoff im äußeren Hohlraum 62 zu begrenzen. Der primäre Strömungskanal 22 für die heißen Arbeitsgase erstreckt sich von der hintersten Laufradstufe 28 des Verdichters 14 nach hinten durch die Brennkammer und von dort zum Hochdruckteil der Turbine. Im Turbinenteil geht der Strömungskanal durch die erste Laufradstufe 32 und die nicht dargestellte zweite Laufradstufe 34 hindurch.

Eine ringförmige Stützstrebe 66 verläuft vom inneren Diffusorgehäuse radial nach innen quer über den inneren, ringförmigen Hohlraum 42 und den Strömungskanal 44 für die Kühlluft. Ein Lager 68 ist in der Lagerkammer zwischen der Stützstrebe und der Läuferwelle 36 angeordnet. Das Lagergehäuse 38 erstreckt sich längs des Umfanges rings um das Lager, um das Lager zu schützen und Schmiermittel zurückzuhalten, die auf das Lager in der Lagerkammer gespritzt werden. Das Lagergehäuse 38 weist ein Gehäuse 70 auf, das längs des Umfanges um das Lager verläuft. Ein erster Schutzschirm 72 und ein zweiter Schutzschirm 74 sind vom Gehäuse 70 in axialem Abstand angeordnet und lassen einen ersten ringförmigen Verteilerraum 76 und einen zweiten ringfrömigen Verteilerraum 78 dazwischen frei. Ein

Hitzeschirm 82 und ein Hitzeschirm 84 sind von den ersten und zweiten Schutzschirmen 72 und 74 in axialem Abstand angeordnet, um einen toten Luftraum dazwischen freizulassen.

Die ersten und zweiten ringförmigen Verteilerräume 76 und weisen Öffnungen 86 und 88 auf, um kalte Druckluft aus der Leitung 54 zu empfangen. Die Leitung 54 mündet in ein erstes Rohr 92 und ein zweites Rohr 94, die mit den Öffnungen 86 und 88 in Strömungsverbindung stehen.

Eine andere Ausführungsform 96 ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt und anhand von Fig. 4 näher erläutert. Diese Abwandlungsform weist eine Leitung 54 nicht auf, um kalte Druckluft in die Lagerkammer zu bringen. Die Läuferwelle 36 hat anstelle dafür eine radial verlaufende Fläche 98, welche den inneren, ringförmigen Hohlraum 42 begrenzt. Die Drehung der Läuferwelle 36 um die Drehachse mit einer Drehzahl über 9000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt die Luft im ringförmigen Hohlraum 42 auf Geschwindigkeiten, die über 30,5 m/sec. ( Fuß pro Sekunde) liegen. Das Strömungsmuster 100 der Arbeitsgase im ringförmigen Hohlraum 42 erzeugt einen Bereich mit hohem Druck P + und einen Bereich mit niedrigem Druck P-.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlungsform des Lagergehäuses. Diese Ausführungsforrn weist ein Lagergehäuse auf, das eine Vielzahl von Rohren 108 hat, die mit der zweiten Leitung 54 in Strömungsverbindung stehen. Jedes Rohr 108 ist mit dem ersten, ringförmigen Verteilerraum 76 und dem zweiten, ringförmigen Verteilerraum 78 verbunden. Eine Prallplatte 112 verläuft längs des Umfanges im ersten, ringförmigen Verteilerraum 76. Die Prallplatte hat ein erstes Ende 114, das gegen den ersten Schutzschirm 72 gedruckt ist. Die Prallplatte 112 hat ferner ein zweites Ende 116 in der Nähe des Rohres 108. Örtliche Abstandsvorsprünge 118 halten die Prallplatte in Abstand vom Schutzschirm 72 und lassen einen Zuführbereich 122 dazwischen frei. Der Zuführbereich steht am zweiten Ende mit der Vielzahl

der Rohre 108 für die kalte Druckluft in Strömungsverbindung. Die Abstandsvorsprünge 118 halten die Prallplatte auch in Abstand vom ringförmigen Schutzschirm 74 und lassen einen Prallbereich 124 dazwischen frei. Eine Vielzahl von Löchern 126 führt durch die Prallplatte, um den Zuführbereich mit dem Prallbereich in Strömungsverbindung zu bringen. Eine zweite Prallplatte 112 kann im zweiten, ringförmigen Verteilerraum 78 angeordnet sein. Die gleichen Bezugszahlen beziehen sich auf Teile der zweiten Prallplatte, welche die gleichen Eigenschaften der Teile der ersten Prallplatte haben.

Das Lagergehäuse hat ein erstes Ende 128 und ein zweites Ende 130. Eine erste Dichtungseinrichtung 131 ist am ersten Ende 128 und eine zweite Dichtungseinrichtung 132 ist am zweiten Ende 130 angeordnet. Das Lagergehäuse ist am ersten Ende in radialem Abstand von der Läuferanordnung angeordnet, so daß ein erster, ringförmiger Pufferraum 133 in der Nähe der ersten Dichtungseinrichtung dazwischen frei bleibt. Das Lagergehäuse ist auch am zweiten Ende in radialem Abstand von der Läuferanordnung angeordnet, so daß ein zweiter, ringförmiger Pufferraum 134 in der Nähe der zweiten Dichtungseinrichtung 132 dazwischen frei bleibt. Jeder Pufferraum steht mit der Leitung 54 über einen zugeordneten Verteilerraum und eine Vielzahl von Löchern 135 in Strömungsverbindung, die längs des Umfanges im Gehäuse in Abstand angeordnet sind. Die Leitung 54 kann auch entsprechend der Darstellung mit gestrichelten Linien die Kühlluft direkt zu den Pufferräumen über eine Vielzahl von Rohren 108 bringen.

Bei der dargestellten Ausführungsform begrenzt die erste Dichtungseinrichtung 131 einen Teil des ersten Pufferraumes, während die zweite Dichtungseinrichtung 132 einen Teil des zweiten Pufferraumes begrenzt.

Jede Dichtungseinrichtung weist einen Stützteil 136 und einen Dichtungsring 138 aus Kohlenstoff auf, der mit einer nicht

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dargestellten Feder gegen ein benachbartes Läuferteil, wie die Dichtplatte 142 gedruckt wird. Ein Dichtelement 144 erstreckt sich rings um die Läuferwelle 36 und ist an der Läuferwelle 36 befestigt. Das Dichtelement 144 weist eine um den Umfang verlaufende Messerschneide 146 auf, die vom Dichtelement radial nach außen absteht und in unmittelbare Nähe eines Teils des Gehäuses, wie des Hitzeschirms 82 oder 84 reicht.

Der Innenraum der Lagerkammer wird mit Öl versorgt, um das Lager 68 zu schmieren. Das Öl wird über eine nicht dargestellte Zufuhrleitung zugeführt, welche das Öl auf das Lager sprüht. Das Öl dient zum Kühlen des Lagers und hat eine Temperatur, die weit unter der Temperatur des inneren Hohlraumes ist. Eine nicht dargestellte Rücklaufleitung zieht das Öl vom Boden der Lagerkammer ab und führt das Öl in einem Kreislauf zu einem Wärmetauscher, der in einer Wärmeübertragungsbeziehung mit dem Brennstoff des Triebwerks steht. Es kann noch eine zusätzliche Ölquelle vorgesehen sein, die beispielsweise durch die Sprührohre 156 und 158 verwirklicht ist. Diese Sprührohre haben Löcher 160, um das Öl auf die Innenflächen der Gehäuse zu sprühen, die in der Nähe der Prallbereiche 124 liegen. Die Sprührohre sprühen das Öl auch auf andere Innenflächen der Gehäuse in der Nähe der Bereiche, die eine besondere Kühlung benötigen.

Die Fig. 4 zeigt eine Abwandlungsform, die bereits bei der Abhandlung der Fig. 2 erwähnt worden ist. Die Abwandlungsform gemäß Fig. 4 weist ein Gehäuse auf_} das eine Vielzahl von ersten Lufthutzen 102 und eine Vielzahl von zweiten Lufthutzen 104 besitzt, die mit der ankommenden Strömung ausgerichtet sind, um Luft einzufangen und aus dem zweiten Bereich P + des ringförmigen Hohlraumes 42 abzuziehen und den ringförmigen Verteilerräumen 76 und 78 zuzuführen. Wenn die Luft in die Verteilerräume eintritt, hat sie einen Druck, der höher als der Druck im Bereich P- ist.

Die Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Wärmetauschers 48. Der Wärmetauscher verläuft radial quer über den sekundären Strömungskanal 24 des Arbeitsmediums. Der Wärmetauscher hat eine Tragflügelform, welche durch den Tragflügelteil 164 gebildet ist. Ein Fußabschnitt 166 weist eine längs der Profiüsehne verlaufende Fußwand 168 auf. Eine erste Leitung 172 in der Fußwand verbindet den Wärmetauscher mit einer Quelle eines heißen Druckgases über die erste Leitung 52. Die Leitung 52 steht mit der hintersten Stufe des Hochdruckverdichters in Verbindung. Die durch diese Leitung fließenden Gase haben einen Druck, der 14 bar (Pd = 14 bar) überschreitet. Die Temperatur der durch diese Leitung fließenden Gase liegt weit über 430 C. Eine zweite Leitung 174 verbindet den Wärmetauscher über die Fußwand mit einer Auslaßleitung, wie beispielsweise der zweiten Leitung 54. Die Auslaßleitung steht mit den ringrörmigen Pufferräumen 133, 134 in der Nähe des Lagerraums des Triebwerks in Verbindung.

Der Tragflügelteil weist eine Vorderkante 176, eine Hinterkante 178 und eine erste Seitenwand 182 auf. Eine zweite Seitenwand 184 ist mit der ersten Seitenwand an der Vorderkante und der Hinterkante verbunden. Die zweite Seitenwand ist in Abstand von der ersten Seitenwand angeordnet, um einen dazwischenliegenden Hohlraum 186 zu bilden.Eine Kopfwand 188 erstreckt sich längs der Profilsehne zwischen der ersten Seitenwand und tifer zweiten Seitenwand.

Eine erste Trennwand 192 geht von der Fußwand 168 aus und verläuft in Richtung der Spannweite, um den Hohlraum 186 in einen vorderen Abschnitt 194 und einen hinteren Abschnitt 196 zu unterteilen.Die erste Trennwand hat von der Kopfwand einen Abstand und läßt einen Umlenkkanal 198 dazwischen frei. Der hintere Abschnitt 196 steht mit der Auslaßleitung 174 in Verbindung.

Eine Vielzahl von zweiten Trennwänden 2o2 ist im vorderen Abschnitt 194 des Hohlraumes 186 angeordnet. Die zweiten Trennwände verlaufen längs der Spannweite und halten in Richtung der Profilsehne einen gegenseitigen Abstand ein, so daß eine Vielzahl von Kanälen 204 dazwischen freibleibt, die in Richtung der Spannweite verlaufen. Einer der Kanäle 2o4 liegt im Bereich der Vorderkante 176. Eine Vielzahl von Prallrohren 206 ist im vorderen Abschnitt 194 des Tragflügels angeordnet. Jedes Prallrohr ist in einem zugehörigen Kanal 204 angeordnet. Jedes Prallrohr 206 hat einen Innenraum 208, welcher mit der Leitung 52 für die heißen Druckgase in Verbindung steht. Eine Vielzahl von Löchern 210 durchdringt die Wände der Prallrohre, um die Prallströmung gegen die Seitenwände des Tragflügels zu richten. Beim Prallrohr im Bereich der Vorderkante wird die Prallströmung gegen die Vorderkante des Tragflügels gerichtet. Bei anderen Bauformen kann die heiße Luft direkt gegen die Trennwände 202 gerichtet werden.

Jedes Prallrohr 206 ist in Richtung der Profilsehne von den Trennwänden 202 und von den Seitenwänden 182 und 184 durch örtliche Abstandsvorsprünge 212 in Abstand angeordnet, so daß ein Prallspalt G dazwischen freibleibt. Der Prallspalt verläuft in Richtung der Spannweite, um einen ringförmigen Strömungskanal 214 um jedes Prallrohr 206 zu bilden. Der ringförmige Strömungskanal 214 steht mit dem Umlenkkanal 198 in Verbindung.

Die Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Wärmetauscher 48 längs der Linie 6-6 in Fig. 5. In Fig. 6 ist die Beziehung der Prallrohre 206 zu den Seitenwänden 182, 184 und den Trennwänden 2o2 gezeigt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verlaufen die örtlichen Abstandsvorsprünge 212 von den Seitenwänden und den Trennwänden zu den Prallrohren, um den ringförmigen Strömungskanal 214 zu bilden.

Die Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung der Zeit für die Zündverzögerung in Millisekunden (Zeitcharakteristik der

Selbstzündung ) eines Öl-/Luftgemisches als eine Funktion der Temperatur in Grad Celsius. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, nimmt die Zeitcharakteristik der Selbstzündung mit steigender Temperatur und steigendem Druck ab.

Während des Betriebes der Gasturbinenanlage 10 fließt das gasförmige Arbeitsmedium durch den primären Strömungskanal 22 und den sekundären Strömungskanal 24. Wenn die Gase durch den primären Strömungskanal fließen, werden die Gase im Bläserteil und im Verdichterteil verdichtet und im Brennerteil mit Brennstoff verbrannt, um den Gasen durch Erhitzen Energie zuzuführen. Die heißen Druckgase werden durch den Turbinenteil hindurchgeführt, um einen Schub zu erzeugen und Nutzarbeit zu leisten, indem die Läuferanordnung um ihre Drehachse A gedreht wird. Die Temperatur dieser Gase kann 1100° C erreichen, während der Druck dieser Gase 14 bar überschreiten kann.

Der Kranz der kühlbaren Laufschaufeln, die sich quer über den Stömungskanal des Arbeitsmediums erstrecken, wie beispielsweise die Laufschaufeln 32 und 34 werden von den heißen Arbeitsgasen umspült und nehmen Wärme von den Gasen auf. Die Laufschaufeln werden gekühlt, indem unter Druck stehende Kühlluft durch die Laufschaufeln hindurchgeschickt und in den Strömungskanal des Arbeitsmediums eingeleitet wird. Die Kühlluft wird auf einen hohen Druck gebracht, welcher die hohen Drücke der Arbeitsgase im Strömungskanal des Hochdruckteils der Turbine überschreitet. Eine geeignete Kühlluftquelle für ein Kühlen der Laufschaufeln unter Druck im Hochdruckteil der Turbine ist der Austrittsbereich der hintersten Läuferstufe 30 im Hochdruckteil des Verdichters.

Unter Druck stehende Kühlluft wird über den Strömungskanal C₁ der ersten Läuferstufe des Turbinenteils zugeführt. Die Kühlluft für die zweite Läuferstufe des Turbinenteils hat einen Druck, der etwas niedriger als der Druck in der ersten Läuferstufe des Turbinenteils ist, aber immer noch sehr hoch ist, da die zweite Läuferstufe des Turbinenteils im Strömungskanal

nahe an der letzten Stufe des Hochdruckteils des Verdichters liegt. Die Läuferstufe 30 des Verdichterteils ist auch eine zufriedenstellende Kühlluftquelle für die zweite Läuferstufe des Turbinenteils. Die Kühlluft wird aus dem primären Strömungskanal abgezweigt und dem inneren, ringförmigen Hohlraum 42 längs des Strömungskanals 44 zugeführt. Die Kühlluft fließt am Lagergehäuse vorbei und durch die Bohrung der ersten Läuferstufe 32 zur zweiten Läuferstufe 34 des Turbinenteils. Obgleich die unter hohem Druck stehende Luft eine bescheidene Kühlung der Laufschaufeln bewirkt (was daran zu sehen ist, daß die Temperaturen des Gaskanals HOO⁰C erreichen) und obwohl der Gasdruck etwas niedriger als der Luftdruck ist, liegt die Temperatur der Luft über 430 C, während der Druck der Luft 14 bar überschreitet.

Mit Rücksicht auf den Innenraum der Lagerkammer 40, die bei

ο
Temperaturen unter 200 C und bei Drücken arbeitet, die viel niedriger als der Druck im ringförmigen Hohlraum 42 sind, ist die durch den Strömungskanal 44 fließende Luft eine heiße, unter hohem Druck stehende Luft.

Die Wirksamkeit der ersten Dichtungseinrichtung 131 und der zweiten Dichtungseinrichtung 132 nimmt rasch ab, wenn der an den Dichtungseinrichtungen wirksame Druckunterschied 7 bar zu überschreiten beginnt. Die Lagerkammer wird daher auf einem Druck gehalten, der über 7 bar liegt, um zu gewährleisten, daß der an den Dichtungseinrichtungen wirksame Druckunterschied 7 bar nicht überschreitet. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, führt ein Leckstrom der Luft längs eines Leckweges L₁ oder L„ in das Öl-/ Luftgemisch in der Lagerkammer bei einer Temperatur von 430⁰C zu einer Selbstzündung innerhalb von 100 Millisekunden nach dem Eintritt der Luft in die Lagerkammer, vorausgesetzt, daß die Leckluft nicht mit der kühleren Umgebung der Lagerkammer gemischt werden kann, die etwa eine Temperatur von 150 ⁰C hat. Bei bestimmten Betriebsbedingungen des Triebwerks, beispielsweise bei einem Start auf Meereshöhe kann die Temperatur der

Luft im inneren, ringförmigen Hohlraum 42 bis auf 480 C ansteigen. In diesem Fall liegt die Zeit für eine Selbstzündung in der Größenordnung von 5 Millisekunden.

Deshalb werden bestimmte Bereiche des Triebwerks in der Nähe der Dichtungseinrichtungen 131 und 132 mit Luft versorgt, die eine niedrigere Temperatur hat. So wird beispielsweise dafür gesorgt, daß der erste Pufferraum 133 und der zweite Pufferraum 134 mit einer Luftquelle in Verbindung stehen, die einen statischen Druck hat, der höher als der örtliche statische Druck der Luft im inneren ringförmigen Hohlraum in der Nähe der Dichtungseinrichtung ist, um zu verhindern, daß die Luft im inneren ringförmigen Hohlraum in die Dichtungseinrichtungen fließt. Die Pufferluft wird mit einem ausreichenden Durchsatz herangeführt, so daß die gesamte Leckluft von der Druckluftquelle zugeführt wird und die Luft auf einen Wert gekühlt wird, der eine Selbstzündung verhindert, wenn Leckluft in die Lagerkammer eindringt. In dieser Hinsicht besteht die vorsichtigste Betriebsweise darin, die Zeit der Selbstzündung, d.h. die Charakteristik der Selbstzündung der Leckluft zu bestimmen. Als nächstes ist die größte Zeitspanne zu bestimmen, wie lange sich die Leckluft in der Lagerkammer aufhält, bevor sie vollständig mit dem eine niedrigere Temperatur aufweisenden Luft-/ Ölgemisch in der Lagerkammer vermischt ist. Das heißt, es ist die Charakteristik der Abschreckzeit zu bestimmen. Dann ist die Pufferluft zu kühlen, bis die Druckluft eine Zeitcharakteristik für die Selbstzündung hat, die größer als die Zeitcharakteristik für das Abschrecken ist. Eine noch vorsichtigere Betriebsweise liegt darin, davon auszugehen, daß die Zeit für das vollständige Mischen die kürzeste Verweilzeit der Luft in der Lagerkammer ist, und daß die Zeit für das vollständige Mischen vom Durchsatz des Luft- /Ölgemisches durch die Lagerkammer abhängt. Die Zeit in der Lagerkammer ist die Verweilzeitcharakteristik der Lagerkammer.

Wenn daher diese Betriebsweise angewandt wird, bei welcher die

Lagerkammer 4o in einer heißen, unter hohem Druck stehenden Umgebung betrieben werden kann, wird einem Pufferbereich, wie beispielsweise den Pufferräumen 133. und 134 Druckluft mit einem statischen Druck zugeführt, der größer als der örtliche, statische Druck im inneren, ringrörmigen Hohlraum 42 ist. Die zugeführte Druckluft hat eine Temperatur, die ausreichend niedrig ist, so daß die Zeitchrakteristik für die Selbstzündung der zugeführten Pufferluft größer ist als die Zeitchrakteristik zum Abschrecken oder die Verweilzeitcharakteristik der Luft, wenn Leckluft in die Lagerkammer über Leckwege, wie beispielsweise durch die Leckwege L- und L„ eindringt.

Eine Quelle der Druckluft ist der Hochdruckteil des Verdichters des Triebwerks. Die Luft hat jedoch eine erhöhte Temperatur. Wie aus den Ausführungsformen hervorgeht, die in den Figuren 1,2 und 3 gezeigt sind, wird ein Teil der hochverdichteten Luft vom Verdichter abgezogen. Die Luft wird mit einem Durchsatz abgezogen, der zumindest den Leckstrom an der ersten Dichtungseinrichtung und an der zweiten Dichtungseinrichtung befriedigt, wenn die Luft den Pufferräumen zugeführt wird. Der vom Strömungskanal des Verdichters abgezogene Luftanteil wird über eine Leitung 52 dem Wärmetauscher 48 zugeführt. Die heiße Druckluft tritt in den Wärmetauscher ein. Der Wärmetauscher nutzt den hohen Druck der Luft aus, indem die Luft den Prallrohren 206 zugeführt und dafür gesorgt wird, daß der Luftstrom auf die Seitenwände und auf die Vorderkante 176 des Wärmetauschers in der Gestalt eines Tragflügels, aufprallt. Der aufprallende Luftstrom erhöht den Wärmeübergang durch Leitung und Konvektion erheblich und ist eine wirksame Maßnahme,um die Luft durch den Wärmeübergang von der Luft auf die Wände des Wärmetauschers zu kühlen. Die Nebenstromluft des Bläserteils, welche über die Außenflächen des Tragflügels 176 streicht, nimmt Wärme von den Gasen auf, wodurch der Energiegehalt der Luft zunimmt, wenn die Luft ausgeblasen wird, um dem Triebwerk

einen Sekundärschub zu erteilen. Ein besonderer Vorteil dieser Art des Wärmetauschers liegt in der dünnen Grenzschicht, die im Bereich der Vorderkante des Tragflügels und im vorderen Abschnitt der Seitenwände vorliegt. Die dünne Grenzschicht gestattet einen turbulenten Wärmeübergang zwischen den Seitenwänden und der Bläserluft. Ein ähnlicher Prallrohr-Wärmetauscher könnte an der Seite des Kanals angeordnet werden, wie dies in gestrichelten Linien durch den Wärmetauscher 48 gezeigt ist. In einem derartigen Fall würde eine Wand des Wärmetauschers in direkter Wärmeübertragungsbeziehung mit dem vorbeiströmenden^ gasförmigen Arbeitsmedium stehen. Ein Wärmetauscher könnte auch die heiße, unter hohem Druck stehende Luft für eine Wärmeübertragung durch Konvektion ausnutzen, indem der hohe Druck verwendet wird, um Luft durch ringförmige Kanäle mit einem großen hydraulischen Durchmesser, wie beispielsweise durch die Kanäle 214 hindurchzudrücken.

Der Druckunterschied zwischen dem Wärmetauscher 48 und dessen Umgebung überschreitet 14 bar. Dies macht es notwendig, daß der Wärmetauscher sowohl als Wärmetauscher als auch als Druckgefäß wirkt. Ein Vorteil in dieser Hinsicht wird durch die gekrümmten Seitenwände des Wärmetauschers erreicht, welche dem Druck mit Zugbeanspruchungen (Seitenwand 182) und Druckbelastungen widerstehen. Diese gekrümmten Wände werden in Verbindung mit starren, stegartigen Platten verwendet, die sich zwischen den Wänden erstrecken. Die steigartigen Platten sind beispielsweise die Trennwände 192 und 202. Die Trennwände erfüllen daher zwei Aufgaben, einerseits führen sie den Luftstrom innerhalb des Wärmetauschers und andererseits halten sie den Wärmetauscher zusammen.

Die Prallrohre erfüllen ebenfalls zwei Aufgaben. Sie geben dem Tragflügel die Möglichkeit, Druckgas aufzunehmen. Erstens ist festzuhalten, daß die Prallrohre den Prallstrom führen und die Kanäle für einen konvektiven Wärmeübergang bilden.Zweitens ist festzuhalten, daß die Prallrohre als inneres Druckgefäß

dienen, um die Druckluft im äußeren Druckgefäß aufzunehmen, das durch die Seitenwände 182 und 184 gebildet wird. Ein weiterer Vorteil für die Verwendung des Bläserkanals als ein Ort für das Kühlen der heißen Druckgase besteht darin, daß brennbare Dämpfe nicht vorhanden sind. Für den Fall, daß die Zufuhrleitung 52 oder der Wärmetauscher 48 ein Leck bekommen, werden die Leckgase, welche die Gefahr einer kleinen Selbstzündungscharakteristik haben, vom Arbeitsgas im sekundären Strömungskanal weggespült und aus dem Triebwerk ausgestoßen.

Wenn der Wärmetauscher 48 die Luft gekühlt hat, wird die gekühlte Luft über die zweite Leitung 54 in den Innenraum des Triebwerks zurückgeführt. Die gekühlte Luft kann einerseits direkt dem ersten und zweiten Pufferraum 133, 134 zugeführt werden, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt ist. Die gekühlte Luft kann andererseits auch dem ersten, ringförmigen Verteilerraum 76 und dem zweiten, ringförmigen Verteilerraum 78 zugeführt und von dort dem ersten Pufferraum und dem zweiten Pufferraum zugeleitet werden. Wenn die Luft durch die Verteilerräume fließt, wird Wärme an den Innenraum der Lagerkammer abgegeben, wodurch die Luft weiter gekühlt wird, bevor sie die Pufferräume erreicht. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, erfährt die Luft dadurch eine weitere Kühlung, daß die Luft durch die Prallplatten 112 auf den Flächen des Gehäuses 7o aufprallt. Das Kühlen der Luft wird ferner noch dadurch unterstützt, daß das Öl aus den Sprührohren 156 und 158 auf das Gehäuse gesprüht wird. Versuche haben gezeigt, daß die Temperatur der Pufferluft auch ohne Prallplatte und ohne ein Ölsprühen auf weniger als 370°C allein durch die '
im Bläserkanal gesenkt werden kann.

weniger als 370°C allein durch die Verwendung des Wärmetauschers

Die Luftmenge, die den Pufferräumen zumindest in einem Umfang zugeführt wird, der ausreicht, um den Leckverlust der Luft durch die Leckwege L₁, L₂ und L zu ersetzen, ist im Vergleich zu Bauformen klein, die große Luftvolumina verwenden, um den Innenraum der Lagerkammer 40 zu spülen oder die ganze

Kammer vollständig zu puffern. Nichtsdestoweniger ist diese Pufferluft eine Luft, die aus dem Strömungskanal des Arbeitsmediums abgezweigt und einem Strömungskanal zugeführt wird, der keine Nutzarbeit leistet. Obgleich der Wärmetauscher im Bläserkanal klein ist und eine aerodynamische Form hat, stellt der Wärmetauscher einen Störkörper im aerodynamischen Strömungskanal. 24 des Triebwerks dar.

Die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien und in Fig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellte Lagerkammer 40 ist nicht mit einem Wärmetauscher verbunden, der außerhalb des Strömungskanals des Arbeitsmediums angeordnet ist. Es werden auch keine zusätzlichen Gase direkt aus dem Strömungskanal des Arbeitsmediums abgezogen. Anstelle dafür wird ein Teil der heißen Kühlluft aus dem Inneren, ringförmigen Hohlraum 42 aus dem Hochdruckbereich P + des ringförmigen Hohlraums mit Hilfe der Lufthutzen Io2 und Io4 abgezweigt. Die Lufthutzen wandeln einen wesentlichen Teil des Geschwindigkeitsdruckes der Luft und damit einen wesentlichen Teil des gesamten Druckes der Luft in einen statischen Druck um. Die Luft aus dem inneren, ringförmigen Hohlraum 42 wird daher wie die Luft bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1-3 den ringförmigen Verteilerräumen 76, 78 und anschließend den Pufferräumen 133, 134 zugeführt. Die Pufferluft kann wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1-3 durch Prallplatten 112 und durch Öl gesteigert werden, das auf die Oberfläche des Gehäuses in der Nähe der Prallbereiche 124 aufgespritzt wird. Versuche haben gezeigt, daß die Pufferluft eine zufriedenstellende Kühlwirkung hat, wenn die Luft aus dem ringförmigen Hohlraum 42 in den ringförmigen Verteilerraum ohne eine Prallplatte und ohne besondere Rohre fließt, welche Öl auf die Innenfläche des Gehäuses sprühen.

Die thermische Kapazität der Lagerkammer ist groß im Verhältnis zur Wärmemenge, die der Luft entzogen wird, die zu den Pufferräumen fließt. Die thermische Kapazität der Lagerkammer ist auch groß im Verhältnis zur Wärmemenge, die von der Luft auf-

genommen wird, die von den Pufferräumen über den ersten Leckweg L. und den zweiten Leckweg L_? fließt. Das Kühlen der Pufferluft führt daher nur zu einer geringen Zunahme der Öltemperatur. Das Kühlen der Pufferluft führt daher nicht zu einer Herabsetzung dieser Ausgestaltung des Triebwerks. Diese Wärme kann an den Brennstoff abgegeben werden, der über einen Brennstoff-/Ölkühler der Brennkammer zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Wärme wieder in den Strömungskanal des Arbeitsmediums zurückgeführt .

Obgleich die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, liegt es für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, daß verschiedene Änderungen in der Form und Einzelgestaltung der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Dfpl.-Chem. Dr. Stefren ANDFiAE
Dipl.-Phys. Dieter FLACH
Dipl.-Ing. Dietmar HAUG

Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL ? J ΠΡ7 IQRi.

PATENTANWÄLTE ^UtL *

SteHnltr. 44, D-8000 München 80

Anm.: United Technologies Corporation AZ: 292 Zi/Ul Hartford, Ct., V. St. A.

GASTURBINENANLAGE

Patentansprüche

l) Gasturbinenanlage, insbesondere axial durchströmtes Bläsertriebwerk mit einem Bläserteil (12), einem Verdichterteil (14), einem durch den Verdichterteil (14) verlaufenden, primären Strömungskanal (22) für gasförmige Arbeitsmedien, einem durch den Bläserteil (12) verlaufenden sekundären Strömungskanal (24) für gasförmige Arbeitsmedien, einer Läuferanordnung (28), einer von der Läuferanordnung (28) in Abstand angeordneten Statoranordnung (26), einem inneren Hohlraum (42) in der Nähe der Läuferanordnung (28), der mit Gasen aus dem primären Strömungskanal (22) gefüllt ist, und einem Lager, das zwischen der Statoranordnung (26) und der Läuferanordnung (28) zum Abstützen der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, und mit einem Lagergehäuse (38), das ein Gehäuse (70) aufweist, das längs des Umfanges um das Lager (68) verläuft, um eine Lagerkammer (4o) zu bilden, wobei das Gehäuse (38) min-

destens ein Ende (128) in der Nähe der Läuferanordnung (28) aufweist, und das Triebwerk eine erste Dichtungseinrichtung (131) am ersten Ende (128) des Gehäuses (38) aufweist, das in die Nähe der Läuferanordnung (28) reicht, dadurch gekennzeichnet, daß

das Lagergehäuse (38) in Abstand von der Läuferanordnung (28) angeordnet ist, und ein Pufferraum (133) in der Nähe der Dichtungseinrichtung (131) freibleibt, wobei der Pufferraum (133) über einen ersten Leckweg (L ,L) mit der Lagerkammer (40) und über einen zweiten Leckweg (L„) mit dem inneren Hohlraum (42) in Strömungsverbindung steht; und

ein Kühlsystem (46) vorgesehen ist, das unter Druck stehende Kühlluft mit einer Temperatur abgibt, die geringer als die Temperatur im inneren Hohlraum (42) ist, das Kühlsystem (46) einen Wärmetauscher (48) aufweist, der mit den gasförmigen Arbeitsmedien des zweiten Strömungskanals (24) in Strömungsverbindung steht, das Kühlsystem (46) eine Leitung (52) besitzt, welche Druckluft von einer hinteren Stufe des Hochdruckteils des Verdichters zum Wärmetauscher (48) führt, und das Kühlsystem eine Leitung (54) hat, welche die gekühlte Luft vom Wärmetauscher (48) zur Lagerkammer (40) führt, und das Kühlsystem (46) eine Einrichtung für die Zufuhr der Kühlluft zum Pufferraum (133) aufweist.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzschirm (72) vorgesehen ist, der von der Fläche des Gehäuses (70) in axialem Abstand angeordnet ist, und einen ringförmigen Verteilerraum (76) dazwischen frei läßt, der mit dem Pufferraum (133) in Störmungsverbindung steht, und daß die Leitung (54) für den Transport der Druckluft vom Wärmetauscher (48) im Bläserteil zum Pufferraum (133) mit dem Verteilerraum (76) in Strömungsverbindung steht.
3. Gasturbinenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (48) derart im Bläserkanal angeordnet

ist, daß zumindest eine Wand des Wärmetauschers in der Nähe des ringförmigen Strömungskanals (24) für den sekundären Gasstrom liegt, und daß die heißen Gase aus dem Verdichterteil (14) durch Kanäle in einen Tragflügel (164) fließen, um eine Kühlung der Gase durch Konvektion zu erreichen, wenn die Wärme den Gasen über die Wand in der Nähe des Strömungskanals (24) entzogen und den Gasen im Strömungskanal (24) zugeführt wird.
4. Gasturbinenanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (48) eine Strebe ist, die sich radial quer über den Strömungskanal (24) erstreckt und eine Vorderkante (176), eine Hinterkante (178), eine erste Seitenwand (182) und eine zweite Seitenwand (184) aufweist, die an der Vorderkante (176) und an der Hinterkante (178) mit der ersten Seitenwand (182) verbunden ist, wobei ein Hohlraum (186) dazwischen freibleibt, der ein Druckgefäß zur Aufnahme von heißen Druckgasen aus dem Verdichterteil (14) bildet, und daß ein zweites Druckgefäß im ersten Druckgefäß angeordnet ist, dessen Innenraum mit den heißen Druckgasen in Strömungsverbindung steht, um die heißen Druckgase auf den Bereich der Vorderkante (176) des Wärmetauschers (48) auftreffen zu lassen.
5. Gasturbinenanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckgefäß durch eine Vielzahl von Prallrohren (206) gebildet ist, und daß der Wärmetauscher (48) einen Fußteil (166) aufweist, der mit den heißen Druckgasen und mit einem Tragflügelteil in Strömungsverbindung steht, welcher das zweite Druckgefäß bildet,
6. Gasturbinenanlage mit einem Wärmetauscher, welcher die Gestalt eines Tragflügels zum Kühlen von heißen Druckgasen hat, gekennzeichnet durch

A einen Fußteil (166) mit einer längs der Profilsehne verlaufenden Fußwand (168), einer ersten Leitung (52 ) welche den Wärmetauscher (48) über die Bodenwand (168) mit einer Quelle eines heißen Druckgases verbindet, und mit einer zweiten Leitung (54),welche den Wärmetauscher (48) in die Lage versetzt, gekühltes Druckgas abzugeben,

B einen Tragflügelabschnitt (164) mit einer Vorderkante (176),
einer Hinterkante (178) ₅
einer ersten Seitenwand (182),

einer zweiten Seitenwand (184), die an der Vorderkante (176) und an der Hinterkante (178) mit der ersten Seitenwand (182) verbunden ist und von der ersten Seitenwand (182) in Abstand angeordnet ist, um dazwischen einen Hohlraum (186) zu bilden,

eine Kopfwand (188), die sich längs der Profilsehne zwischei der ersten Seitenwand (182) und der zweiten Seitenwand (184 erstreckt,

eine erste Trennwand (192), die längs der Spannweite verläuft und von der Fußwand (168) ausgeht, um den Hohlraum (186) in einen vorderen Abschnitt (194) und einen hinteren Abschnitt (196) zu unterteilen, wobei die erste Trennwand (192) von der Kopfwand (188) einen Abstand hat und einen Umlenkkanal (198) dazwischen bildet, wobei der hintere Abschnitt (196) mit der Auslaßleitung (54) in Strömungsverbindung steht,

eine Vielzahl von zweiten Trennwänden (202), die im vorderen Abschnitt (194) angeordnet sind und längs der Spannweite verlaufen, sowie längs der Profilsehne in gegenseitigem Abstand angeordnet sind, so daß eine Vielzahl von Kanälen (204) dazwischen freibleibt, die längs der Spannweite verlaufen,

eine Vielzahl von Prallrohren (206), von denen jedes einen Innenraum aufweist, welcher mit der ersten Leitung (52) in Strömungsverbindung steht, wobei jedes Prallrohr in einem Kanal (204) angeordnet ist und längs der Profilsehne einen

Abstand von den Seitenwanden (182, 184) und den zweiten Trennwänden (202) hat wobei ein Prallspalt (G) dazwischen freibleibt, welcher sich längs der Spannweite erstreckt, um einen ringförmigen Strömungskanal (214) um jedes Prallrohr (206) zu bilden, wobei der ringförmige Strömungskanal (214) mit dem Umlenkkanal (198) in Strömungsverbindung steht und wobei jedes Prallrohr eine Vielzahl von Löchern (210) hat, welche den Prallstrom gegen die Seitenwände (182, 184) des Tragflügels (164) lenken, wobei ein Prallrohr Löcher aufweist, durch welche die Kühlluft auf die Innenseite des Bereiches der Vorderkante (176) des Tragflügels (164) auftrifft.