DE892698C

DE892698C - Luftgekuehlte Hohlschaufel, insbesondere fuer Gas- und Abgasturbinen

Info

Publication number: DE892698C
Application number: DEJ2562D
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl-Ing Decher
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1943-05-21
Filing date: 1943-05-21
Publication date: 1953-10-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf luftgekühlte Turbinenschaufeln,, insbesondere für Gas- und Abgasturbinen.
Mißerfolge im Betrieb mit Gasturbinen führten zu der Annahme, daß die konstruktive Ausbildung von Hohlschaufeln eine besondere Rücksichtnahme auf Wärmespannungen erfordere. Diese Wärmespannungen entstehen infolge von örtlichen Überhitzungen; sie überlagern sich den Materialbeanspruchungen, durch die Fliehkraft und zerstören die Schaufeln.
Bei vollen Schaufeln tritt diese Erscheinung nicht auf. Offenbar können sich bei diesen die Temperaturen am Schaufelumfange infolge der größeren Materialquerschnitte besser ausgleichen; es bildet sich ein Wärmefluß, der in der Hauptsache von der Schaufelspitze zum Schaufelfuß hin gericb.tetist. Es können daher keine wesentlichen; Wämespannungen auftreten, welche in Richtung der Bean: spruchungen durch die Fliehkraft fallen und sich, wie geschildert, zu dieser addieren.
Bei hohlen., innengekühlten Turbinenschaufeln, laufen bekanntlich die Schaufelkanten - mit Rücksicht auf die strömungsmäßig günstige Ausbildung ziemlich spitz aus; die Folge davon ist, daß die Schaufelkanten wesentlich schlechter gekühlt werden als die Schaufelseiten (Schaufelflanken). Dieser Nachteil kann auch, wie Versuche erwiesen haben, durch besondere Kühlmäß-nahmen nicht beseitigt werden. Infolge der geschilderten ungleichmäßigen Temperaturverteilung werden Wärmespannungen erzeugt (Dehnungen und Zugspannungen), die sich im Betrieb den Fliehspannungen überlagern, und zum Aufreißen der Schaufel im kälteren Teil führen.
Gemäß der Erfindung wird- dieser Nachteil da,-durch behoben, daß die Schaufel mit verschieden starker Wanddicke in der Weise ausgeführt ist, daß die Schaufelflanken gegenüber den Schaufelkanten einen wesentlich 'stärkeren Querschnitt aufweisen und daß an den Schaufelkanten (Schaufeleintritt und -austritt) die mit Rücksicht auf die Herstellung kleinstmögliche Wanddicke gewählt wird: Auf .diese Weise gelingt es, die zusätzlichen Zugspannungen in den kälteren Schaufelflanken geringer zu halten als bei den, üblichen Schaufeln mit gleichbleibendem Querschnitt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Verbesserung der Temperaturverteilung am Umfang vorgeschlagen, im Innern der Hohlschaufel Einbauten anzuordnen, welche die Kühlluft in die Schaufellzanten hin.zwingen. Dadurch wird-die Kühlung der Schaufelkanten erheblich intensiver und eine Entlastung der Materialbeanspruchung an dieser Stelle im Sinne der Erfindung herbeigeführt.
Es ist zwar eine Hohlschaufel mit zwei Längskanälen bekannt, bei welcher in. der Mitte eine Art Längssteg stehentleibt. Ein solcher Längssteg ist mit dem durch die vorliegende Erfindung empfohleiien Einbau weder gemeint, noch kann mit ihm der durch dieErfindung erstrebteZweckerreicht werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen: der Erfindung als. Beispiel dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Querschnitt durch eine Hohlschaufel und Abb. 2 einen Querschnitt durch eine Hohlschaufel mit Einbauten zur Lenkung des Kühlmittelstromes..
Die Hohlschaufel besteht aus den Profilblechen i und 2, Die Wandstärke ist über den Querschnitt ungleichförmig in der Weise verteilt, d'aß die Flanken i und 2 verdickt sind, während die Schaufelkanten 3 und 4 nicht stärker sind, als sie mit Rücksicht auf -die Herstellung unbedingt sein müssen.
Gemäß Abb.. 2 wird der Hohlraum der Schaufel durch Einbauten 5 ausgefüllt, die so-gestaltet sind, daß sie den Kühlmittels.trom zu den Schaufelkanten hin zwingen. Der weitere Vorteil, der durch diese Einbauten erreicht wird, liegt darin, daß der Ou-erschnitt so weit verringert wird, daß eine genügend große Geschwindigkeit für die Kühlluft erzielt wird, welche den Wärmeübergang, wie bekannt, günstig beeinflußt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftgekühlte, mantelseitig geschlossene Hohlschaufel., insbesondere für Gas- und Abgasturbinen mit ungleichen Wandstärken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelflanken. (i, 2) gegenüber den Schaufelkanten (3, 4) einen mit Rücksicht auf .die Wärme- und mechanischen Beanspruchungen wesentlich stärkeren Querschnitt aufweisen und daß an denn geschlossenen Schaufelkanten (3, 4) (Schaufeleintritt und Schaufelaustritt) die mit Rücksicht auf die Herstellung kleinstmögliche Wandstärke gewählt wird.
2. Hohlschaufel nach Anspruch i, Bekennzeichnet durch im Innern der Schaufel angeordnete Einbauten (5), die den Kühlmittelstrom zu den Schaufelkanten hin zwingen.