DE735392C

DE735392C - Device for cooling gas turbine blades

Info

Publication number: DE735392C
Application number: DEL104704D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Polaschek
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-06-26
Filing date: 1941-06-26
Publication date: 1943-05-13

Description

Einrichtung zur Kühlung von Gasturbinenschaufeln Die Wirtschaftlichkeit des Gasturbinenb:etriebes hängt weitgehend von hohen Verbrennungstemperaturen ab. Für :einen solchen Betrieb ist aber eine zwangsläufige Kühlung der Schaufeln die unerläßliche Voraus-Setzling.Device for cooling gas turbine blades The economy of gas turbine operation depends largely on high combustion temperatures. For: such an operation, however, an inevitable cooling of the blades is the indispensable advance seedling.

Die Erfindung erreicht eine ausgezeichnete Kühlurig der Schaufeln unter Verwendung an sich bekannter, spaltflügelartig unterteilter Schaufeln in der Weise, daß das Kühlmittel die zwischen: den einzelnen Flügeln jeder Schaufel befindlichen Spalte durchströmt. Die Schaufeln werden so allseitig von einem Kühlstrom eingehüllt, so daß ,eine unzulässige Erwärmung nicht eintreten kann.The invention achieves excellent cooling of the blades using known, split-wing-like subdivided blades in the Way that the coolant is located between: the individual blades of each blade Flows through the column. The blades are enveloped on all sides by a cooling flow, so that impermissible heating cannot occur.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsh;ei:-spiel der Erfindung in Fig. i in einem axialen Längsschnitt und in Fig.2 in einer Abwicklung eines Teiles des Laufschaufelkranzes.The drawing shows an embodiment of the invention in Fig. i in an axial longitudinal section and in Figure 2 in a development of part of the Blade ring.

Bei dem dargestellten Beispiel besteht jede Schaufel der ersten Laufschaufelreihe .aus je vier Einzelschaufeln io-bis 13, die spaltflügelartig aufeinanderfofgen. Die einzelnen Flügel sind getrennt voneinander auf je einem Radkranz 1¢ bis 17 befestigt. Die einzelnen Radkränze sind mit der Turbinenwelle i S unverdrehbar verbunden.In the example shown, each blade consists of the first row of blades .from four individual blades 10 to 13 each, which join one another like a split wing. The individual wings are fastened separately from one another on a wheel rim 1 to 17 each. The individual wheel rims are non-rotatably connected to the turbine shaft i S.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Spaltflügel io bis 13 so zueinander angeordnet, daß zwischen der Austrittskante des ,einen Flügels und der Eintrittskante des auf diesen folgenden Flügels radiale Spalte i g, 2o und 21 vorhanden sind. Diese Spalte ig, 2o und 21 schließen an Kühlmittelkanäle 22 bis 25 an, die sich zwischen den Radkränzen 1,1 bis 17 radial nach außen erstrecken. Die Austrittsmündungen dieser Kühlmittelkanäle 22 sind dabei so geführt, daß sie am freien Außenumfang der Radkränze 1 4 bis i/- in Richtung der Gasströmung - in der Zeichnung axial von rechts nach links - und an der Stelle der Flügelkanten in Längsrichtung der Flügel io bis 13 verlaufen.As can be seen from Fig. 2, the gap blades io to 13 are in relation to one another arranged that between the trailing edge of the, a wing and the leading edge of the radial column i g, 2o and 21 on this following wing. These Column ig, 2o and 21 connect to coolant channels 22 to 25, which are between the wheel rims 1, 1 to 17 extend radially outward. The outlet mouths of these Coolant channels 22 are guided so that they are on the free outer circumference of the wheel rims 1 4 to i / - in the direction of the gas flow - axially from the right to in the drawing left - and at the point of the wing edges in the longitudinal direction of the wings io to 13 get lost.

Der im Innern der Radkränze 14 bis 17 befindliche Hohlraum ist über die Sammelkammer 26 und die Leitung 27 an den Luftverdichter 23 angeschlossen, der in vorliegendem Falle von der Gasturbine angetrieben wird. Die einzelnen Spaltflügel i o bis 13 sind mit radialen Bohrungen 29 bis 32 versehen, von denen aus in verschiedenen radialen Abständen Düsenbohrungen 33 in die Gasströmung münden. In dem Laufschaufelkrarnz ist ein Düsenkranz 3¢ vorgeschaltet. Dieser Düsenkranz 3q. ist von einem Ringmantel 35 umgeben, der einen schmalen Ringspalt 36 rings um die Düsen herum frei läßt. Dieser Ringspalt 36 steht über die Bohrungen 37 mit der Lufteintrittskammer 26 in Verbindung.The inside of the wheel rims 14 to 17 cavity is over the collection chamber 26 and the line 27 connected to the air compressor 23, the in the present case is driven by the gas turbine. The individual split wings i o to 13 are provided with radial bores 29 to 32, of which from nozzle bores 33 open into the gas flow at different radial distances. A nozzle ring 3 [is connected upstream of the rotor blade ring. This nozzle ring 3q. is surrounded by an annular jacket 35, which has a narrow annular gap 36 all around leaving the nozzles around. This annular gap 36 is about the holes 37 with the Air inlet chamber 26 in connection.

Während des Betriebes strömt die Kühlluft von der Kammer 26 durch die Radkränze i4 bis 17 einmal in die Kanäle 22 bis 25 und von diesen in die Spalte 19 bis 21 und ferner durch die Bohrungen 29 bis 32 in das Innere der Spaltflügel i o bis 13 und von dort durch die Düsenbohrungen 33 in die Gaskanäle. Durch entsprechende Bemessung der Spalte und der Düsenquerschnitte und durch Anwendung hoher Strömungsgeschwindigkeiten ist es möglich, die einzelnen Schaufelkränze gleichsam mit einer Kühlluftschicht zu um= hüllen und so das Eindringen von Wärme in die Schaufeln zu verhindern. Dabei sind nur geringe Mengen an Kühlluft erforderlich, so daß die Verdichterleistung gering gehalten werden kann.During operation, the cooling air flows through from the chamber 26 the wheel rims i4 to 17 once in the channels 22 to 25 and from these in the column 19 to 21 and further through the bores 29 to 32 into the interior of the split blades i o to 13 and from there through the nozzle bores 33 into the gas channels. Through appropriate Dimensioning of the gaps and the nozzle cross-sections and by using high flow velocities it is possible to equip the individual blade rings with a layer of cooling air to encase = and thus prevent the penetration of heat into the blades. Included only small amounts of cooling air are required, so that the compressor capacity can be kept low.

Die spaltflügelartige Ausgestaltung der Schaufeln ist nicht nur für die erste Laufschaufelreihe, sondern in gleicher Weise auch für die nachfolgenden Laufschaufelreihen sowie auch für die Leitschaufelkränze anwendbar. Die Befestigung der Spaltflügel auf voneinander getrennten Radkränzen vermeidet Wärmespannungen durch das axiale Temperaturgefälle.The split wing-like design of the blades is not just for the first row of blades, but also for the following ones in the same way Blade rows as well as for the guide vane rings can be used. The attachment the split wing on separate wheel rims avoids thermal stress due to the axial temperature gradient.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for cooling gas turbine blades, which are subdivided like a split wing, characterized in that the coolant the gap between the individual wings (io to 13) of each blade (i g to 21) flows through.

2. Device according to claim i. characterized in that the individual slotted blades (io to 13) are each connected individually to the turbine shaft (18).

3. Device according to claim 2, characterized in that the individual gap blades (io to 13) sit on separate wheel rims (14 to i 7), through the axial cavities of which the coolant between the gap blades (io to 13) located columns (ig to 21) is fed. ¢.

Establishment according to Claim 3, characterized in that the hollow spaces of the wheel rims (14 to 17) to the split blades (i o to 13) leading cooling air ducts (22 to 25_j am free outer circumference of the wheel rims in the direction of the gas flow, at the point of Wing edges, however, open out in the longitudinal direction of the wing.

5. Device according to claim i to gekennzoichnet that the individual slotted blades (io to 13 ) are provided with radial cooling air ducts (29 to 32 ) , from which nozzle bores (33) open into the gas flow at different radial distances.