DE863154C - Luftgekuehlte Hohlschaufel fuer Kreiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen - Google Patents

Description

• Luftgekühlte Hohlschaufel für Kreiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen Der Vorteil der Hoblschaufelgasturbine für die betriebssichere Verarbeitung von sehr hohen Treibgastemperaturen bei Leichtbauverhältnissen besteht in der günstigen Kühlwirkung der Kühlluft in der Schaufel, in dem geringen Kühlmittelaufwand und damit d-em geringen Leistungsaufwand für die Kühlmittelför:derung. Die vollkommene Trennung von Treibgas und Luft am Laufschaufelgitter bedingt, selbst bei hoben Durchsatzvolumen, günstige Schaufellängen und keinerlei Beeinträchtigung der Ausnutzung der Treibgasenergie im Laufrad durch die Kühlmittelströmung.
• Es ist bekannt, die eigentliche Schaufel als Blechhülse auszubilden und an einem Hülsenträger zu befestigen, der in die Laufscheibe eingesetzt oder aus ihr herausgearbeitet ist. Das Kühlmittel strömt dann sowohl durch diesen Hülsenträger als auch in .den von ihm nicht ausgefüllten Raum an der Ein- und Austrittskante des sichelförmigen Lichtquerschnittes der Hülse. Während bei der innerhalb des Hülsenträgers strömenden Kühlluft keinerlei Leckverluste auftreten, sind diese für die außerhalb desselben angeordneten Kanäle., namentlich für diejenigen längs der besonders zu kühlenden Ein- und Austrittskanten der Schaufel, hesond'ers groß. Schweißt man, wie es bei Hohlschaufeln mit Grenzschutzschichtbildung aus Luft an der Außenseite der Schaufel bekannt ist, den Fuß der Hohlschaufel fest in das Schaufelrad ein, dann besteht für den den hohen Temperaturen des Treibmittels besonders ausgesetzten hohlen Teil der Schaufel keine Ausdehnungsmöglichkeit gegenüber dem Schaufelrad. Wenn jedoch mit Rücksicht auf die Notwendigkeit einer wärmeelastischen Befestigung der Hülse am Hülsenträger, möglichst in der Hülsenmittelgegend, der innere Rand der Hülse nicht dichtend mit dem Scheibenrand verbunden werden, kann, so ist .die Gefahr des Kühlmittelaüstritts zwischen dem inneren Rand der Schaufel und dem Rad besonders groß. Die Folgen eines solchen Kühlmittelverlustes sind, abgesehen von unnütz aufgebrachter Förderarbeit, insbesondere bei Verwendung von vorverdichteter Luft, mangelnde Kühlung der über dem Leckspalt liegenden Hülsenteile an der Ein- und Austrittskante, störende Beeinflussung der Gasströmung im Gitter und schließlich unter Umständen bei Verwendung fetten Treibgases die Möglichkeit einer Nachverbrennung und einer örtlichen Überhitzung der besonders hoch beanspruchten Schaufelfußgegend.
• Nach der Erfindung werden auf einfache Weise bei Wahrung der Wärmebeweglichkeit der Hülse auch gegenüber der Radscheibe diese Leckverluste dadurch auf ein geringfügiges Maß vermindert, daß die jeweiligen Undichtheitsstellen am Übergang der Kühlluft aus der Öffnung im Scheibenkranz zum freien Kühlkanal im Schaufelschaft durch die Anordnung von. Abschirmleitblechen, in der KühU.nftöffnung am Scheibenkrane abgedichtet werden. Es handelt sich also um Leitbleche, die den Spalt zwischen dem inneren Schaufelrad und der Radscheibe gegen den Kühlluftstrom abschirmen. Sie haben also nicht den Zweck der bekann.-ten düsenförmigen Austrittskränze, die auf Aden äußeren Enden der Hohlschaufeln angeordnet sind und in einen Spalt ödes Turbinengehäuses hineinragend die Kühlluft auf den Schaufeln abführen. sollen,. Mit diesen bekannten Austrittskränzen soll ein Saugzug erzielt werden, um einen Übertritt von Kühlluft in den Treibmittelraum zu verhindern. Ein solcher Saugzug bewirkt aber, wie sich gezeigt hat, sehr störend auf den ordnungsgemäßen Treibmi:ttelstrom innenhalb. ides Schaufelgitters, und hat eine wesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge. Bei den Abschirmblechen nach der Erfindung wird dagegen eine Beeinflussung des Treibmittelstromes durch die Kühlluft weitgehend verhindert.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Hohlschaufel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. r einen Längsschnitt durch eine Schaufel nach der Linie I-I in Abb. 2, Abb. 2 einen Querschnitt durch die Schaufel nach der Linie II-II in Abb. r.
• An, dem in' Scheibenebene geteilten Radkranz ja und. Ib sind) in sichelartigen Kerben die beiden U-förmigem Hälften 2a, 2b des Hülsenträgers befestigt. Der Hülsenträger 2a, 2b trägt in :bekannter Weise in der Mitte seiner freien Länge die Schau= felhülse 3 aus warmfestem Blech, welche das eigentliche Schaufelprofil bildet, deren unterer Rand q. umgebördelt ist und gegenüber dem Scheibenrand so viel Spiel aufweist, daß sich die Hülse im Betrieb frei ausdehnen kann. Für den Kühlluftzutritt stehen in dem gewählten einfachen Beispiel die Öffnungen 5, 6, 7 zur Verfügung; wobei am Übertritt der Kühlluft aus den Kanälen 6 und 7 in die Hülse beträchtliche Undichtheiten entstehen. Diese können aber auf einfache Weise durch Einschweißen der Leitwände 8, 9 in die Kanäle 6 und 7 so beschränkt werden, d@aß eine ausreichende Beaufschlagung der Hülsenteile längs der Profilein- und -austrittskanten .durch die Kühlluft gewährleistet ist und sich eine einigermaßen ausgeglichene Wandtemperatur der Schaufelhülse ergibt. Dehnungen des Schaufelbleches werden dabei nicht behindert, und es wird kein Anlaß zü zusätzlichen Spannungen gegeben. Die Form der Leitbleche kann dabei dem Profil weitgehend, angepaßt werden (gleitender Sitz), so d'aß leinerlei Gefahr für das Durchsaugen von heißem Treibgas durch das Hülseninnere besteht. In der Wahl der Baugrößen ö hl, h2 hat man hierzu weitere zusätzliche Mittel in der Hand, um bei ungünstigen Auslegungsverhältnissen solche Wirkungen auszuschalten.

Claims (1)

1. PATENTANSP RUCU: Luftgekühlte Hohlschaufel für Kreiselradmaschinen, insbesondere Gasturbinen, welche aus einem mit ' der Radscheibe verbundenen Hülsenträger und einer daran befestigten, die eigentliche Schaufelform bildenden Hülse besteht, deren gegen die Radscheibe gerichteter Rand sich in einem gewissen Abstand von der Radscheibe befindet, dadurch gekennzeichnet, idaß .an Iden verschiedenen übeirgangsstellen der Kühlluftkanäle (6, 7) zum unteren, frei beweglichen Rand der Schaufelhülse (3) ein oder mehrere Abschirmbleche (8, 9) in der jeweiligen Kühlluftöffnung (6,7) des Scheibenrandes angeordnet ist, das in die Schaufelhülse (3) und in die Luftführung der. Radscheibe hineinragt. Angezogene Druckschriften: DeutschePatentschriftenNr.710289 und 386276.