DE806924C

DE806924C - Turbinenlaeufer

Info

Publication number: DE806924C
Application number: DEP52696A
Authority: DE
Original assignee: Gasturbine Mij N V
Current assignee: Gasturbine Mij N V
Priority date: 1948-08-23
Filing date: 1949-08-23
Publication date: 1951-06-21
Also published as: GB675584A; FR993617A; NL72949C; BE490567A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. JUNI 1951

p 52696 Ia/46f D

Turbinenläufer

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Turbinenläufer, insbesondere für Dampf- oder Gasturbinen, die mit hoher Arbeitstemperatur betrieben werden, und sie bezweckt eine verbesserte Lösung der Aufgabe, die Temperatur der Lager innerhalb für das Schmiermittel zulässigen Grenzen oder die Wärmeleitung durch die Läuferwelle so gering wie möglich zu halten.

Es sind Bauarten bekannt, bei denen die Welle mittels Kaltluft gekühlt wird, z. B. Luft vom Labyrinth, die in Berührung mit der äußeren L'mrläche der Welle gebracht wird, und ferner Bauarten, bei welchen die Welle hohl ausgebildet ist, so daß die auf das Lager übergehende Wärmemenge infolge der Verringerung des Wellenquerschnittes herabgesetzt wird.

Im engeren bezieht sich die Erfindung auf Turbinenläufer des letztgenannten Typs. Gegenstand der Erfindung ist ein mit einem Wellenstück in einem Lager gelagerter Turbinenläufer, der an der inneren Seite des Lagers einen inneren Hohlraum besitzt, welcher mit Einlaß- und mit Auslaßöftnungen ausgestattet ist, von denen die ersteren in einem geringeren Radius zur Läuferachse angeordnet sind als die letzteren, wobei in dem Hohlraum eine ringförmige Reihe von Schaufeln befestigt ist. Die Anordnung ist derart, daß bei Rotation des Läufers eine Zentrifugalwirkung entsteht. Das Kühlmittel wird infolge dieser Zentrifugalwirkung durch die Einlaßöffnungen angesaugt und durch die Auslaßöffnungen abgeleitet, wodurch eine sehr intensive Kühlung des dünnwandigen Teils der Läuferhohhvelle, über den der Wärme-Muß zum Lager geht, erreicht wird, insbesondere wenn gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der Erfindung eine vergleichsweise große Anzahl von Auslaßöffnungen vorgesehen wird, die radial oder im wesentlichen radial in dem dünnwandigen Wellenteil verlaufen, so daß die von dem Kühlmittel bestrichene Oberfläche im Verhältnis zum Gesamtquerschnitt groß ist.

Gemäß einem weiteren wichtigen Merkmal der

Erfindung wird die Zentrifugalwirkung, die beim Rotieren des Läufers infolge der Anordnung der beiden Reihen der öffnungen in verschiedenen Radien entsteht, vergrößert oder unterstützt dadurch, daß innerhalb des Läuferhohlraums eine ringförmige Reihe von mit dem Läufer rotierenden Schaufeln vorgesehen wird.

Die Erfindung wird im nachfolgenden näher erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die

ίο eine Ausführungsform des verbesserten Turbinenläufers im wesentlichen schematisch wiedergibt.

Die Zeichnung zeigt schematisch einen Längsschnitt durch denjenigen Teil eines Läufers für Dampf- oder Gasturbinen, der dem Wellenstumpf für die Lagerung benachbart ist.

Der Läuferteil i, welcher im Betrieb eine hohe Temperatur annimmt und daher aus einem hitzebeständigen Stahl besteht und der gegebenenfalls aus mehreren Teilen gebildet sein kann, ist hohl ausgeführt und an seinem freien Ende mittels Xieten, durch Aufschrumpfen oder Schweißen mit j dem Wellenstumpf 2 verbunden, der in dem nicht dargestellten Lager gelagert ist. Dieser Wellenstumpf kann aus einem anderen Material, ins- besondere aus einem Stahl mit einer geeigneten Oberfläche für leichten Lauf bestehen.

Der Hohlraum 3 des eine hohe Arbeitstemperatur annehmenden Läuferteils steht gemäß der Erfindung mit der Außenluft durch zwei Serien von öffnungen oder Kanälen in Verbindung, die in verschiedenen Radien angeordnet sind. Die Kanäle 4 der ersten Serie sind in dem Flansch 5 des Wellenstumpfs 2 nahe dessen Umfang vorgesehen, während die zweite Serie durch Reihen von versetzt zueinander angeordneten öffnungen 6 gebildet wird, die in dem durch den Hohlraum 3 gebildeten dünnwandigen Teil 7 des Läuferteils 1 ausgebohrt sind.

Die Gesamtanordnung ist derart, daß bei Rotation des Läufers die Wirkung eines Zentrifugalgebläses entsteht, welches Luft von außen durch die Kanäle 4 längs des Wellenstumpfes 2 ansaugt und diese Luft infolge der Zentrifugalwirkung in die Atmosphäre durch die öffnungen 6 nach inniger Berührung des dünnwandigen Teils 7 abgibt, worauf die Luft noch die äußere Umfläche des Läufer- j teils ι bestreicht. Der dünnwandige Teil des j Läufers wird dadurch intensiv gekühlt, zumal die Kühlluft kräftig gegen diesen Wandteil trifft.

Alternativ kann die Kühlluft den Kanälen 4 von außen mittels eines Gebläses zugeleitet werden. In j der Zeichnung sind diese Kanäle mit axialem Verlauf dargestellt, sie sind aber vorzugsweise etwas j tangential angeordnet, d. h. so, daß ihr Austritts- :

ende gegenüber dem Eintritt ein wenig versetzt ist, j und zwar entgegengesetzt der Drehrichtung; alternativ oder zusätzlich dazu kann man am Eingang der Kanäle Ansaugschaufeln vorsehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Gebläsewirkung des hohlen Läuferteils verbessert durch eine Reihe von Schaufeln 9, die innerhalb des Hohlraums 3 angeordnet und fest mit dem hohlen Läuferteil 1 bei 10 verbunden sind. Diese Schaufeln sind vorwärts, d. h. in der Drehrichtung des Läufers abgebogen. Die Schaufeln verhindern auch die Entstehung eines pfeifenden Geräusches durch die den Hohlraum durchströmende Luft.

Um den Wellenstumpf 2 bzw. den von der Kühlluft durchströmten Raum und die Schaufeln 9 gegen Wärmestrahlung zu schützen, ist bei der dargestellten Ausführungsform eine Vielzahl von Strahlungsplatten 11 in einer Erweiterung des Hohlraums 3 angeordnet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Anwendung von Strahlungsplatten zur Verminderung des Wärmeflusses durch Strahlung an sich bekannt ist.

Schließlich ist rings um das freie Ende des Läuferteils 1 außerhalb der Reihen der öffnungen 6 eine Schutzwand 12 vorgesehen, die einen schneideartig verjüngten inneren Rand hat und die Zone des Eintritts der Kühlluft gegen die Austrittszone abschirmt, um die Entstehung eines Kurzschlusses bzw. eines Kreislaufes von heißer Luft zu verhindern und die Kühlwirkung so intensiv wie möglich zu machen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochtemperaturturbine, deren Läufer mit einem Wellenteil in einem Lager ruht, dadurch go gekennzeichnet, daß der Läufer an der Innenseite des Lagers einen mit Eintritts- und Auslaßöffnungen bzw. Kanälen ausgestatteten Hohlraum besitzt, von welchen Öffnungen oder Kanälen die ersteren in einem kleineren Radius zur Achse des Läufers als die letzteren vorgesehen sind und wobei in dem Hohlraum eine ringförmige Reihe von Schaufeln befestigt ist.

2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen in dem den Hohlraum begrenzenden dünnwandigen Teil des Läufers angeordnet sind.

3. Turbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum gegen denheißen Teil des Läufers durch einen die Wärmestrahlung hemmenden Schirm geschützt ist.

4. Turbine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle mehr oder weniger axial sind mit einer tangentialen Abbiegung, so daß die Eintrittsenden der Kanäle in der Drehrichtung des Läufers vorangehen.

5. Turbine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle an ihren äußeren oder Eintrittsenden mit Ansaugschaufeln ausgestattet sind.

6. Turbine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone des Eintritts der Kühlluft gegen die Austrittszone der Luft abgeschirmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 609 6.