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Einrichtung zur Mischung verschiedener Gasströme in einer Gasturbine
Die Bauteile von Gasturbinen werden durch besonders hohe Temperaturen beansprucht,
so daß hier 'ge --en besondere Maßnahmten getroffen werden mussten. Es wurde in
diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dem heißen Gasstrom vor seinem Eintritt in die
Gasturbine eine bestimmte Kühlluftmenge beizumischen, um die Gastemperatur auf ein
für die Baustoffe erträgliches Maß herabzusetzen. Die Mischung von Gas- und Kühllluft
bereitet Schwierigkeiten, wenn die beiden unter verschiedenem Druck zugeführt werden,
insbesondere #daA, wenn der Druck des Gases oder der Luft oder die Drü.cke beider
stärkeren und ungleIchzeitigen Schwankungen unterworfen sind. In diesem Fall besteht
die Gefahr, daß das Gas in die Luftleitung übertritt, oder -umgekehrt. Die genannte
Schwierigkeit liegt auch in anderen Fällen vor, nämlich immer dann, wenn eine Gasturbine
gleichzeitig mit verschiedenen Gasströmen wechselnden oder ungleichen Druckes betrieben
werden soll. Es kann also in diesein Zusammerihang allgemein von verschiedenen Gasen
gesprochen werden, wenn auch im folgenden der Deutlichkeit halber weiter die Ausdrücke
Gas und Luft benutzt werden.
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Die Schwierigkeit kann dadurch überwunden werden, daß die Gasströme
erst dann gemischt werden, wenn die unter verschiedenem Druck zugeführteh Gase durch
ganze oder teilweise Entspannung auf den gleichen Druck gebracht sind. Die Entspannung
wird zweckmäßig in der Leitvorrichtung der Turbine vorgenommen, so daß die Mischungerst
in dem Spalt zwischen Leitvorrichtung und Laufrad oder im Laufrad selbst stattfin*det.
Hierzu wird bei den bekannten Anordnungen die Leitvorrichtung der Turbine in einige
Ringabschniite geteilt, so daß die Leitvorrichtung z. B. auf der ein-en Hälfte des
Umfanges mit Gasdüsen, auf der anderen dann mit Luftdüsen besetzt ist. Diese Anordnung
mit Düsengruppen hat den Na-cht#eil, daß sich der innere und deräußere Begrenzungsring
der Leitvorrichtung da stark erhitzt, wo die Gas#düsen sitzen, und da kalt bleibt,
wo die Luftdüsen sitzen, sich dabei unregelmäßig ausdehnt und verzieht, so daß die
Betriebssicherheit leidet.
Es ist auch bekannt, die Gas- und Luftdüsen
unter Zwischeiischaltung von Kühlkanimern aufeinanderfolgen zu lassen, die von Wasser
oder von Kühlluft durchflossen sind. Die Verwendung von Kühlwasser erfordert weitere
Zusatzeinrichtungen, so daß man die Luftkühlung in der Regel vorzieht. Bei der Kaninierkühlung
durch Luft ist es bekannt, an den Enden der Kühlkaminern kleine öffnungen vorzusehen,
so daß kleine Mengen. von Kühlluft aus den Kanten der Düsenwände austreten können.
Dadurch wird jedoch die Notwendigkeit der Kaminerkühlung nicht geändert, da die
austretende Luftinenge zu klein ist, um, eine wirksaine Kühlung in weiterein Umfang
herbeizuführen, wie dies bei dem der Erfindung zugrunde liegenden Mischluftbetrieb
der Fall ist.
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Gemäß der Erfindung folgen in der Umfangsrichtung gesehen eine Gasdüse
und eine Luftdüse mit einer in der gleichen Größenordnung liegenden Breite aufeinander,
und die für die Führung der Gasströme benötigten Düsenwandungen werden auf der einen
Seite von den heißen Gasen, auf der anderen Seite von der kühlen Luft bestrichen.
Bei der der Erfindung entsprechenden Anordnung wird also das Arbeitsvermögen von
Gas und Luft etwa in der gleichen Größenordnung liegen, so daß die zugeführte Mischluft
wesentlich mit zum Antrieb des Laufrades beiträgt. -
Alle die Gasdüsen begrenzenden.
Zwischenwände, die auf der einen Seite von dem heißen Gasstrorn bestrichen werden,
werden auf der anderen Seite durch den kalten Luftstrom abgekühlt, so daß keinerlei
Bleche vorhanden sind, die auf beiden Seiten von d2in heißen Gasstrom bestrichen
werden oder die durch Wasser gekühlt werden müssen. Es kann also auf eine besondere
Kühlung der Leitbleche z. B. durch Flüssigkeit verzichtet werden. Dies ist von besonderem
Vorteil, weil die doppelwandigen, von Wasser oder Kühlluft durchflossenen Leitbleche
wegen ihrer Dicke den Gasstrom störend unterbrechen und in Einzelströme auflösen
würden, auch dann, wenn aus den Kühlräumen zwischen den Gasdüsen kleine Kühlluftmengen
austreten. E in der Erfindung entsprechender Aufbau der Leitvorrichtung ist
in den Abb. i bis 4 wiedergegeben. Abb. i zeigt eine iii der Ach'srichtung der Maschine
gesehene Ansicht des Düsenringes, wobei der Erfindung entsprechend Gas- und Luftdüsen
von etwa gleicher Größe abwechselnd nebeneinanderliegen und gemeinsameWandungen
haben. Die Gasdüsen sind mit i, die Luftdüseii. mit 2 bezeichnet. Die ri-ngförmigen
Gaszuführungskanäle liegen vor der Afisichtsfläche. Aus Abb. i geht auch die Lage
der in Abb. 2 und 3 dargestellten Schnitte hervor.
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In Abb. 2 bezeichnet 7 das Laufrad, 8 die Welle der-
Maschine. Der Schnitt ist hier durch eine Luftdüse --y gelegt. Die Luft tritt aus
der Leitung 6 in den ringförmigen Luftkanal 4 über und von dort in die Luftdüse
2 und weiter nach dem Laufrad 7. Ferner ist noch sichtbar die Gasleitung
5 mit dem Gaskanal 3.
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Abb. 3 zeigt den Schnitt B-B durch eine Gasdüse. Die Bezeichnungen
entsprechen denen aus den vorgenannten Abbildungen. Hier ist ersichtlich, daß der
Gasstrom aus der Leitung 5 in den ringförniigen Gaskanal 3
eintritt
und von dort durch die Gasdüsen i nach dem Laufrad 7.
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Abb. 4 zeigt eine Abwicklung von Leit-und Lauischaufelung, wobei die
Deckbänder weggelassen sind. Auch hier sind die Gasdüsen i, die Luftdüsen 2 und
der Gaskanal 3
sichtbax, ferner ist das Laufrad 7 angedeutet.