DE369996C

DE369996C - Einrichtung zur Schaufelkuehlung fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE369996C
Application number: DEL51205D
Authority: DE
Original assignee: Dipl-Ing Alexander Loczy
Current assignee: Dipl-Ing Alexander Loczy
Priority date: 1919-12-27
Filing date: 1920-08-22
Publication date: 1923-02-26

Description

Gasturbinen, deren Lauf- und Leitschaufeln gekühlt werden, sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Solche Turbinen haben hohle Lauf räder, durch welche die Kühlflüssigkeit hindurchgeleitet wird. Bei der einen Art dieser Turbinen wird das Kühlwasser am Umfang des Rades oder an der äußersten Seite der hohlen Schaufeln radial in den Arbeitsraum ausgespritzt, wo es dann verdampfen und mit dem Arbeitsgas sich mischen kann. Bei anderen Ausführungen stehen die sackförmigen Hohlräume oder Löcher der Schaufeln mit den Hohlräumen oder Kühlkanälen des Laufrades in Verbindung, um das Innere der Schaufeln mit der in diesen Kanälen hinwegströmenden Flüssigkeit in Berührung zu bringen. Auch für denselben Zweck dienende Schaufeln mit zwei Kanälen, welche im Innern der Schlaufei zusammenhängen und somit einen geschlungenen Umkehrkanal bilden, dessen beide Schenkel zur Fußseite der Schaufel gehen und dort mit demselben Ringkanal des Laufrades in Verbindung stehen, sind bekannt.

Die erstgenannte Art der Kühleinrichtung von Gasturbinen hat den Nachteil, daß die ganze, durch das Laufrad und durch die Schaufeln hindurchgeleitete Kühlwassermenge in den Arbeitsraum ausgespritzt werden muß. Bei der zweiten Art der bekannten gekühlten Turbinen werden dagegen die Kanäle der Schaufeln mit nahezu, ruhender Flüssigkeit gefüllt; dadurch können leicht Dampfsäcke entstehen, was die Gefahr des Durchglühens mit sich bringt. Auch bei der Verwendung von Schaufeln mit einem U-förmigen Kanal sucht die im Ringkanal vorbeiströmende Flüssigkeit diese Kanäle nicht zu durchfließen, da sie einen verhältnismäßig großen Strömungswiderstand findet.

Die Erfindung will diese Übelstände vermeiden. Gemäß der Erfindung erhält die zu kühlende Schaufel ebenfalls einen U-förmigen Kanal, dessen beide Schenkel am Schaufelfuß offen sind. Aber dieser Kanal wird dadurch gebildet, daß die Schaufel einen Hohlraum erhält und in -diesen eine nicht bis zum Schaufelkopf reichende Scheidewand eingesetzt ist. Mit Hilfe voneinander getrennter Verbindungskanäle können die Schaufelkanäle hin-

Claims

tereinander oder in Reihen geschaltet werden, um das Kühlmittel durch alle Schaufeln durchzuleiten.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt:

Abb. ι einen achsialen Schnitt durch den Laufradkranz und durch eine Schaufel,

AbIx 2 einen Schnitt durch die Schaufeln ίο senkrecht zur Turbinenwelle,

Abb. 3 eine Draufsicht, des Radumfanges, wobei links die Schaufeln geschnitten und rechts weggenommen sind.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden dicke, gefräste Schaufeln ι mit rechteckigem Fuß 2 verwendet, welche auf bekannte Weise in der Ringnut des Laufrades oder der Trommel befestigt werden können. Jede Schaufel erhält an der Fußseite drei ineinandergehende, senkrecht eindringende Bohrungen, wodurch eine tiefe Aussparung 3 entsteht. Die durch das Ineinandergehen der Bohrungen gebildeten scharfen Kanten 4 sind weggefräst, womit eine gleichmäßigere Wandstärke der Schaufel erzielt wird. Die mittlere Bohrung 5 dient zur Aufnahme der Scheidewand und ist gemäß der Dicke der Schaufel etwas breiter als die zwei seitlichen Bohrungen 6, welche symmetrisch zur Schaufelmitte liegen. Die Scheidewand 8 ist kürzer als die Tiefe der Aussparung und wird so in die mittlere Bohrung eingesetzt, daß sie nicht bis zu deren Ende, d. h. nicht bis zum Schaufelkopf, reicht, wodurch ein U-förmiger Kanal entsteht, dessen beide Schenkel zur Fußseite gehen, im gezeichneten Stande also nach oben gerichtet sind.

Die Befestigung der Scheidewand kann beispielsweise durch festes Einpressen in die Bohrung geschehen. Um ein weiteres Eindringen dieser Wand in die Bohrung zu verhindern, ist letztere gemäß Abb. 2 an der Fußseite der Schaufel zylindrisch oder konisch erweitert, während die Scheidewand am Fuß die Gestalt eines zylindrischeng oder konischen 10 Stöpsels erhält, der fest in der erweiterten Bohrung sitzt.

Die Bohrungen können zwecks Vergrößerung der Kühlfläche auch Gewinde haben. In diesem Falle müssen die Scheidewände in die Bohrungen 7 eingeschraubt werden, wozu ihre Seitenränder und ihr stöpseiförmiger Fuß ebenfalls mit Gewinde zu versehen sind.

Die U-förmigen Kanäle werden gemäß den Abbildungen mit Hilfe geeigneter Nuten 1 r des Laufrades 12 hintereinandergeschaltet.

Das Laufrad besitzt wei voneinander getrennte Hohlräume 13 (Abb. 1), welche bei der dargestellten Form durch Aufeinander-1 efestigung zweier kegelförmigen Scheibenhälften und einer dazwischenliegenden Trennungsscheibe 14 gewonnen werden. Der eine dieser Hohlräume dient zur Zuführung und der andere zur Ableitung der Kühlflüssigkeit, und zwar auf bekannte Weise durch die hohle Welle.

Die Verbindungskanäle in den beiden Hälften des Laufrades können zweckmäßigerweise als kreisabschnittförmige Einfräsungen ausgeführt werden, welche zueinander versetzt angel rächt sind, um abwechselnd die rechten und die linken Kanaläste zweier benachbarten Schaufeln miteinander zu verbinden (Abb. 3). Dadurch können beliebig viele Schaufeln hintereinandergeschaltet werden. Mehrere soleher hintereinandergeschalteten Schaufelgruppen können dann auf einfache Weise auch in Reihen geschaltet werden. Hierzu sind an jenen Stellen, wo eine Gruppe beginnt oder aufhört, statt der Verbindungsnuten radiale Nuten 15 angebracht, um die Verbindung der betreffenden Kanaläste mit dem entsprechenden Hohlraum des Laufrades herzustellen.

Um die Verbindungsnuten gut nach außen abzudichten, ist zwischen den aneinanderliegenden Flächen des Schaufelfußes und der Ringnut des Laufrades eine geeignete Pakkung 16 angebracht.

Die Aussparungen der Schaufeln können auch durch mehrere Bohrungen oder auf eine andere Weise, z. B. durch Pressen und Fräsen hergestellt werden. Auch solche Schaufeln, welche aus mehreren gebogenen Blechstücken zusammengestellt sind, die einen Hohlraum umschließen, sind für die Erfindung geeignet. Die Scheidewände sowie.die Verbindungskanäle können ebenfalls eine beliebige Form erhalten, die von der baulichen Ausgestaltung der betreffenden Gasturbine abhängt, welche mit der Kühleinrichtung gemäß dieser Erfindung auszuführen ist.

Ρλ τ ε ν τ -An Spruch:

Einrichtung zur Kühlung der Schaufeln von Gasturbinen, welche U-förmige Kanäle besitzen, deren Schenkel an den Schaufelfüßen offen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Kanäle durch an den Schaufelfüßen geöffnete Aussparungen der Schaufeln und durch in diese Aussparungen eingesetzte Scheidewände gebildet sind, und die Schaufelkanäle mit PIiIie von \'erbindungskanälen hintereinander oder in Reihen geschaltet sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.