DE511606C - Duese fuer Brennkraftturbinen mit Kuehlmantel - Google Patents

Description

Es sind bereits Düsen für Brennkraftturbinen mit Kühlmantel vorgeschlagen worden, bei denen die Endteile des Kühlmantels mit dem eigentlichen Düsengußkörper aus einem Stück bestehen, während der Mittelteil des Mantels als diese Endteile dichtend verbindende, gesonderte Hülse ausgebildet ist. Diese Düse ermöglicht einen guten Zugang zum Kühlraum und auch eine zweckmäßige

ίο Ausgestaltung desselben, erschwert aber dadurch, daß die gesamte, von den Feuergasen durchströmte Düsenbohrung in ein einziges, ununterbrochenes Gußstück verlegt ist, die Innenbearbeitung dieser Düsenbohrung. Die Innenbearbeitung ist aber erforderlich, weil Wandungsrauhigkeiten erhebliche Strömungsverluste verursachen können. Außerdem bringt die Herstellung derartiger, bei großen Turbineneinheiten verhältnismäßig

ao große Abmessungen annehmender Düsenkörper Schwierigkeiten durch Kernverlagerung mit sich, so daß der Wirkungsgrad der Düse beeinträchtigt werden kann.

Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Düsenausbildung vorgeschlagen, die nicht nur die geschilderten Schwierigkeiten beseitigen, sondern auch den Vorteil mit sich bringen soll, daß der weitaus größte Teil der von den Verbrennungsgasen berührten Düsenoberfläche diejenigen Eigenschaften, welche ein glattes, reibungsloses Durchströmen der Verbrennungsgase ermöglichen, aufweist. Gleichzeitig wird die Herstellungsgenauigkeit auf ein für Gußstücke nicht erreichbares Maß getrieben. Die Erfindung besteht darin, daß der Düsenein- und der Düsenauslaß als vom Düsenmittelstück gesonderte Teile ausgebildet werden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die bezüglich ihrer Formgebung verhältnismäßig verwickelten Düsenein- und auslasse als Gußstücke herzustellen sind, während das für die Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse des durch die Düsen geführten Mittels in erster Linie maßgebende Mittelstück aus U-förmig gepreßtem, durch einen Deckel einseitig verschlossenem Metallblech bestehen kann. Die glatte Oberfläche, die also ein Metallblech bereits durch sein Herstellungsverfahren besitzt, bleibt durch den Preßvorgang erhalten, so daß es einer Innenbearbeitung des Mittelstücks nicht mehr bedarf; außerdem ermöglicht der Preßvorgang die Anwendung einer Herstellungsgenauigkeit, wie sie für Gußstücke unerreichbar bleibt. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen, nämlich den Gußstücken und dem gepreßten Mittelstück einerseits, zwischen dem U-förmigen und dem Deckelteil des Mittelstücks andererseits, können in an sich bekannter Weise durch Schweißung oder

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Michael Sedlmeirjn Mülheim, Ruhr.

sonstige an sich bekannte Verbindungsarten vorgenommen werden. Die Gußstücke bestehen zweckmäßig aus Stahlguß, während für das gepreßte Mittelstück als Baustoff Monelmetall oder auch Schmiedeeisen gewählt wird.' Die Verwendung von Schmiedeeisen wird insbesondere deshalb ermöglicht, weil durch flanschartige, in Richtung der Düsenachse verlaufende Ansätze an die Ein- und ίο Auslaßstücke und durch Verbindung dieser Ansätze durch einen besonderen Kühlmantel die Bildung eines die Düse nahezu auf ihrer gesamten Erstreckung umgebenden Kühlraumes herbeigeführt werden kann, so daß ig die von Verbrennungsgasen berührten Baustoffe lediglich die Festigkeitseigenschaften aufweisen müssen, die den Baustoff zur Aufnahme der Kräfte geeignet machen, welche die aus der Verpuffungskamnier unter dem Verpuffungsdruck entlassenen Verbrennungsgase auf die Führungswandungen der Düse ausüben; Schmiedeeisen reicht hierfür völlig aus. Auch der Kühlmantel selbst kann aus schmiedeeisernem Blech bestehen, so daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung der. Düse die Verwendung von Baustoffen ermöglicht wird, die bisher als Düsenbaustoffe ausschieden. Die Gestehungskosten erfindungsgemäß ausgebildeter Düsen werden also nicht nur niedrig, weil das Herstellungsverfahren an sich durch die Möglichkeit der Verwendung von Preßstücken vereinfacht, sondern auch weil der Gebrauch von billigeren Baustoffen ermöglicht wird; es wird weiter nicht nur die Herstellungsgenauigkeit gesteigert, sondern auch eine Verbesserung durch die infolge der glatten Blechwandungen verringerten Strömungswiderstände erreicht.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindüngsgedankens, und zwar gibt Abb. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch die Düse gemäß Linie I-I der Abb. 2 wieder, die ihrerseits eine Aufsicht auf die Düse, vom Düsenauslaß aus gesehen, darstellt. Abb. 3 gibt einen zur Düsenachse senkrecht verlaufenden Schnitt nach Linie IH-III der Abb. 1, Abb. 4 in derselben Schnittlage einen Schnitt nach Linie IV-IV der Abb. 1, Abb. 5 in derselben Schnittlage einen Schnitt nach Linie V-V der Abb. 1 wieder. Abb. 6 stellt einen senkrechten Schnitt durch das Düsenauslaßende nach Linie VI-VI der Abb. 1 und durch die benachbarten Turbinenteile dar, während Abb.7 den Schnitt der Abb. 1 durch die Düse und die benachbarten Teile einer Brennkraftturbine wiedergibt.

In Abb. 7 ist 1 die Verpuffungskammer, in

der eine Gasladung zur Verpuffung kommt.

Nach Öffnung des Düsenventils 2, das zwischen der Mündung 3 der Verpuffungskammer und dem Düsenvorraum' 4 eingeschaltet ist, strömen die Verbrennungsgase zur Düse und über diese zum Laufrad. Das Laufrad besteht im Ausführungsbedspiel aus zwei Laufradschaufelreihen 5, 6, wobei die Verbrennungsgase in einer zwischen den Laufradschaufelreihen liegenden Umkehrschaufelreihe 7 eine Richtungsumkehr erfahren.

Erfindungsgemäß ist nun die Düse in folgender Weise ausgebildet. Das Düseneinlaßstück 8 und das Düsenauslaßstück 9 sind als besondere Stahlgußstücke ausgeführt und durch die Schweißnähte 10, 11 trait dem Mittelstück verbunden. Dieses Mittelstück, das für die Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse'der durch die Düsen strömenden Verbrennungsgase maßgebend ist, besteht, wie die Abb. 3 bis 5 erkennen lassen, aus einem 8c> U-förmig gepreßten Metallblech 12 und einem dieses Metallblech einseitig abschließenden Deckelblech 13. Beide Bleche sind durch Schweißnähte 14, 15 miteinander verbunden. Dadurch, daß sowohl das-U-Stück 12 wie das Deckelstück 13 durch ihr Herstellungsverfahren glatte Oberflächen besitzen, die auch durch den Umpreßvorgang in die U-Form nicht beeinträchtigt werden, wird in einfachster "Weise eine Bearbeitung des Düsenhauptteiles erspart; gleichzeitig werden die Herstellungskosten verringert, weil der Hauptteil der Düse aus einem beliebig herzustellenden Preßstück besteht. Die Düsenein- und -auslaßstücke 8 und 9 weisen bei 16 und 17 in Richtung der Düsenachse verlaufende flanschartige Ansätze auf, die durch einen besonderen Kühlmantel unter Bildung eines die Düsenbohrung 18 nahezu auf ihrer gesamten Erstreckung umgebenden Kühlraumes 19 verbun den werden; der Kühlmantel ist dabei mit den Flanschen 16 und 17 durch Schweißnähte 33' 34 verbunden. Auch der Kühlmantel besteht, wie die Abb. 3 bis S erkennen lassen, zweckmäßig aus einem U-förmigen Stück 20 und einem mit dem U-Stück durch die Schweißnähte 21, 22 dichtend verbundenen Deckelstück 23. In den Kühlraum 19 tritt das Kühlwasser, wie Abb. 6 erkennen läßt, über Leitung 24 am Auslaßende ein, während es über Leitung 25 (Abb. 1) nach Aufnahme der Kühlwärme abgezogen wird. Die auf diese Weise herbeigeführte, vorteilhafte Kühlung der Düse ermöglicht die Verwendung von Baustoffen für das Düsenmittelstück 12, 13, die lediglich eine so große Festigkeit aufweisen müssen, daß sie dem Druck der durch die Düsenbohrung 18 strömenden Verbrennungsgase Widerstand zu bieten vermögen. So kann beispielsweise zur Herstellung des Düsenmittelstück-s 12, 13 schmiedeeisernes Blech verwandt werden. Die Formgebung

der Düse selbst ist an sich bekannt. Die Düsenbohrung geht zunächst von dem kreisförmigen Einlaßquerschnitt 26 im Düseneinlaßstück 8 auf den engsten kreisförmigen Düsenquerschnitt 27, der in die Nähe der Schweißnaht 10 verlegt worden ist, über, um sich hierauf zum sektorförmigen Auslaßschlitz 28 zu erweitern; kurz vor dem Querschnitt 28 ist die kürzere Düsenwandung bei 35 abgesetzt, um eine zu große Baustoff anhäuf ung zwischen Kühlraum 19 und den von den Verbrennungsgasen berührten Wandungen zu vermeiden. Sowohl das Einlaßstück 8 wie das Auslaßstück 9 weist bei 29 und 30 flanschartige Ansätze auf, um durch die Bohrungen 31 und 32 die Befestigungsmittel mit dem Maschinenrahmen aufzunehmen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ao i. Düse für Brennkraftturbinen mit

   Kühlmantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Düseneinlaß und der Düsenauslaß als vom Düsenmittelstück. gesonderte Teile ausgebildet sind.
2. 2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Düseneinlaß und Düsenauslaß als Gußstücke, insbesondere als Stahlgußstücke, ausgebildet sind.
3. 3. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenmittelstück aus einem U-förmig gepreßten Metallblech besteht, das durch ein Deckelstück einseitig verschlossen ist.
4. 4. Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenmittelstück aus Schmiedeeisen besteht.
5. 5. Düse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel aus einem U-förmig gepreßten Metallblech besteht, das durch einen Deckel einseitig verschlossen ist.
6. 6. Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel aus Schmiedeeisen besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen