DE522104C - Laufrad fuer Brennkraftturbinen mit geschlitztem, die Schaufeln tragendem Kranz - Google Patents

Description

Laufräder mit geschlitztem, die Schaufeln tragendem Kranz sind bereits für Dampfturbinen in der Erkenntnis vorgeschlagen worden, daß hierdurch die tangentialen Spannungen, die durch die Fliehkraft im Kranz des Laufrades oder der Schaufeltrommel entstellen, beseitigt werden können. Vorliegende Erfindung geht von der weiteren Erkenntnis aus, daß die thermischen Beanspruchungen, wie sie bei den Laufrädern für Brennkraftturbinen auftreten, gegenüber den durch die Fliehkraft hervorgerufenen Beanspruchungen so erhöht sind, daß zusätzliche Maßnahmen zu treffen sind, um die Temperatur des Laufradinnern auf einer gleichbleibenden Höhe zu erhalten. Gemäß der Erfindung wird durch Tiefe und geringen gegenseitigen Abstand der Schlitze die Kühlfläche für das auf den Laufradkranz in an sich bekannter Weise aufgestrahlte Kühlmittel vergrößert, wodurch der Wärmeübergang vom geschlitzten Teil des Rades zum ungeschlitzten erschwert und eine annähernd gleichmäßige Temperatur des Laufradkörpers von der Mitte bis zum Beginn der Schlitze erreicht wird.

Die Zeichnung zeigt in den Abb. 1 und 2 die schematische Darstellung eines Laufrades üblicher Ausführung mit den bei dieser Ausführung entstehenden, resultierenden radialen und tangentialen Temperatur- und Fliehkraftspannungen, während die Abb. 3 bis 6 in senkrechten Querschnitten durch und Ansichten auf das Turbinenrad zwei verschiedene Ausführungsformen der Kühlung der Schlitze wiedergeben.

In Abb. 2 bedeutet s_r die resultierenden radialen Temperatur- und Fliehkraftspannungen, während s_t die resultierenden tangentialen Temperatur- und Fliehkraftspannungen wiedergibt. Dem Diagramm ist dabei eine Gastemperatur von 1000⁰ C zugrunde gelegt. Das Laufradinnere nimmt dabei, wie aus der Temperaturkurve der Abb. 1 ersichtlich, eine Temperatur von etwa 50⁰ an, während die Temperatur im Laufradumfang auf 381⁰C ansteigt. Wie Abb. 2 zeigt, äußert sich die tangentiale Beanspruchung bis zu einem Radius von 0,667 m als Zugbeanspruchung und von diesem Radius beginnend und stark ansteigend als Druckbeanspruchtmg, die in der äußersten Faser am Radumfang bis auf · den Wert von 6394 kg/cm² ansteigt. Eine derartige Druckbeanspruchung kann von den bekannten Baustoffen, wenn sie gleichzeitig den erwähnten hohen Temperaturen ausgesetzt sind, im Dauerbetrieb nicht aufgenommen werden, so daß erfindungsgemäß Maßnahmen zu ergreifen wären, um diese betriebsgefährlichen Beanspruchungen des Laufrades zu beseitigen. Zu diesem Zweck werden, wie oben erwähnt, die in bekannter W^Teise im Laufradkranz angeordneten Schlitze so tief und mit derartig geringem gegenseitigen Abstand ausgeführt, daß die Kühlfläche für das auf den Kranz in an sich bekannter Weise aufgestrahlte Kühlmittel vergrößert wird, so daß aus dem geschlitzten

Teil des Rades eine genügende Wärmeabfuhr und damit eine geringere Beanspruchung des Rades gewährleistet ist.

Die Seitenansichten auf das Turbinenlaufrad gemäß den Abb. 4 und 6 lassen die Art der Schlitze e im Laufradkranz erkennen. Die hierdurch vergrößerte Oberfläche des Kranzes wird zu Kühlzwecken ausgenutzt, indem beispielsweise nach Abb. 3 zu beiden Seiten des Laufrades zwei Strahlapparate d und d' angeordnet sind, durch welche ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, unter Wirkung eines gespannten Druckgases, vorzugsweise Luft, in die Schlitze eingespritzt wird. Nach den Abb. 5 und 6 erfolgt die Zuführung des Kühlmittels unmittelbar in die Schlitze e über radiale Zuleitungen h im Turbinenlaufrad, die in eine gemeinsame zentrale Bohrung g einmünden. Der Bohrung g wird das Kühlmittel

so über eine Leitung i und Stopfbüchsenanordnung k, I zugeleitet. Die Schaufeln a', a'' sind in die einzelnen Sektoren f des Laufradkranzes eingesetzt, welche durch die Anordnung der Schlitzen entstehen. In den Abbildungen bedeutet ferner α das Laufrad, b die Düse und c das Gehäuse der Turbine.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Laufrad für Brennkraftturbinen mit geschlitztem, die Schaufeln tragendem Kranz, dadurch gekennzeichnet, daß durch Tiefe und geringen gegenseitigen Abstand der Schlitze die Kühlfläche für das auf den Lauf radkranz in an sich bekannter Weise aufgestrahlte Kühlmittel vergrößert ist, wodurch der Wärmeübergang vom geschlitzten Teil des Rades zum ungeschlitzten erschwert und eine annähernd gleichmäßige Temperatur des Laufradkörpers von der Mitte bis zum Beginn der Schlitze erreicht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen