DE910855C

DE910855C - Cooled gas turbine runner

Info

Publication number: DE910855C
Application number: DEV1875D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Oestreich; Dipl-Ing Heinrich Peters
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-06-05
Filing date: 1942-06-05
Publication date: 1954-05-06

Description

Gekühlter Gasturbinenläufer Zusatz zum Patent 879 343 Die Erfindung hat einen Gasturbinenläufer zum Gegenstand, der aus einem zylindrischen Hohlkörper besteht und dessen Hohlraum das Kühlmittel aufnimmt.Cooled gas turbine rotor Addendum to patent 879,343 The invention has a gas turbine rotor for the object, which consists of a cylindrical hollow body exists and its cavity receives the coolant.

Das Bestreben, die Gasturbine in immer höherem Temperaturgebiet arbeiten zu lassen, macht eine Kühlung der Gasturbine, insbesondere des Läufers und der Laufschaufel, unbedingt notwendig. Eine intensive Kühlung wird am besten durch Verwendung von Flüssigkeiten als Kühlmittel gewährleistet. Durch die schnelle Umdrehung des Läufers wird das Kühlmittel auf Druck geschleudert, wodurch der Gasturbinenläufer zusätzlich durch Innendruck des Kühlmittels belastet ist. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die von dem Kühle mittel aufgenommene Wärme zur Dampferzeugung ausgenutzt wird, so daß der Gasturbinenläufer außer dem Flüssigkeitsdruck auch noch durch den Dampfdruck beansprucht wird. Da der Innendruck ganz beträchtlich sein kann, insbesondere wenn die Kühlung nach dem Drehkesselprinzip arbeitet und aus dem Kühlmittel hochgespannter Dampf erzeugt wird, der in einer besonderen Dampfturbine zusätzliche Arbeit leisten kann, ist es notwendig, den Läufer besonders druckfest auszuführen. Diese Forderung auf Druckfestigkeit des Läufers bedingt eine verhältnismäßig starke Wandstärkedes Läufers, die wiederum mit Rücksicht auf die dadurch verursachte Zunahme der Wärmespannungen unerwünscht ist. Erfindungsgemäß wird daher zur Entlastung des Hohlkörpers vorgeschlagen, die Bodenflächen des zylindrischen Hohlkörpers im Innern des Hohlkörpers miteinander zu verbinden, so daß eine wesentliche Erhöhung der Druckfestigkeit gewährleistet ist: Mit Rücksicht auf die ungleichmäßige Erwärmung des Turbinenläufers einerseits durch die Verbrennungsgase am Außenumfang und andererseits durch das Kühlmittel im Innern, dessen Siedetemperatur abhängig vom Druck von außen nach innen abnimmt, ist es zweckmäßig, besondere Mittel zum Ausgleich der unterschiedlichen Längsdehnung der zylindrischen Mantelfläche und der inneren Verbindung vorzusehen.The endeavor to keep the gas turbine working in ever higher temperature areas to allow cooling of the gas turbine, in particular the rotor and the rotor blade, indispensable. Intensive cooling is best achieved by using Liquids as coolants guaranteed. Because of the rapid rotation of the rotor the coolant is thrown under pressure, thereby adding to the gas turbine rotor is loaded by the internal pressure of the coolant. This is especially the case if the heat absorbed by the coolant is used to generate steam, so that the gas turbine rotor is not only influenced by the liquid pressure but also by the vapor pressure is claimed. Since the internal pressure can be quite considerable, especially when the cooling works according to the rotary boiler principle and the coolant is highly stressed Steam is generated, which do additional work in a special steam turbine it is necessary to make the runner particularly pressure-resistant. This requirement the compressive strength of the runner requires a relatively strong wall thickness Runner, which in turn takes into account the resulting increase in thermal stress is undesirable. According to the invention is therefore to relieve the hollow body proposed the bottom surfaces of the cylindrical hollow body in the interior of the hollow body to connect with each other, so that a substantial increase in compressive strength is ensured is: With regard to the uneven heating of the turbine rotor on the one hand by the combustion gases on the outer circumference and, on the other hand, by the coolant inside, the boiling temperature of which decreases from the outside to the inside depending on the pressure, it is advisable to use special means to compensate for the different longitudinal expansion the cylindrical surface and the inner connection to be provided.

Dies kann einmal durch die Verwendung von Werkstoffen mit einer der ungleichen Erwärmung angepaßten Wärmeausdehnungszahl oder durch besondere Heizvorrichtung für den weniger beheizten Teil erreicht werden, oder aber es kann auch zur Aufnahme der unterschiedlichen Längsdehnung ein elastisches Glied vorgesehen werden. Im letzteren Fallkönnenbeispielsweisebei starrerVerbindungder beiden Bodenflächen die Mantelfläche des Zylinders oder die beiden Bodenflächen selbst elastisch ausgebildet werden, oder aber die Mantel- und Bodenflächen werden starr ausgebildet, dann muß in die Verbindung der beiden Bodenflächen die erforderliche Elastizität gelegt werden.This can be done by using materials with one of the once unequal heating adjusted coefficient of thermal expansion or by special heating device can be achieved for the less heated part, or it can also be used for inclusion the different longitudinal expansion an elastic member can be provided. In the latter For example, with a rigid connection between the two bottom surfaces, the outer surface can of the cylinder or the two bottom surfaces themselves are designed to be elastic, or the shell and bottom surfaces are made rigid, then must be in the Connection of the two floor surfaces the necessary elasticity can be placed.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawings.

In den Abb. i bis .I ist der Erfindungsgedanke schematisch dargestellt. Der zylindrische Hohlkörper des Gasturbinenläufers besteht aus der Mantelfläche i und den beiden Bodenflächen 2. Auf der Mantelfläche i sind die Laufschaufeln 3 befestigt.The concept of the invention is shown schematically in FIGS. The cylindrical hollow body of the gas turbine rotor consists of the jacket surface i and the two bottom surfaces 2. The rotor blades 3 are on the lateral surface i attached.

Gemäß der Erfindung soll zur Erhöhung der Druckfestigkeit des Läufers gegen Innendruck eine durch den Hohlraum hindurchgehendeVerbindung der Bodenflächen 2 vorgesehen werden. Sie kann, wie gezeigt, in der Drehachse liegen oder aber zentrisch um die Drehachse angeordnet sein, wenn beispielsweise die innere Verbindung aus mehreren Zugankern besteht. Der Läufer mag bei 5 und 6 gelagert sein. Das Kühlmittel 7 mag durch Welle 8, die mit entsprechenden Bohrungen versehen sein kann, zu- und abgeleitet werden. Durch die innere Verbindung q. wird die Läuferausführung verhältnismäßig starr, und es kann unter Umständen vorteilhaft sein, ein elastisches Glied vorzusehen, um die unterschiedliche Längsausdehnung auszugleichen, die bei der ungleichen Erwärmung der Läuferteile unvermeidlich ist und ganz beträchtlich sein kann.According to the invention, to increase the compressive strength of the rotor against internal pressure a connection of the floor surfaces extending through the cavity 2 are provided. As shown, it can lie in the axis of rotation or it can be centric be arranged around the axis of rotation, for example when the inner connection is off consists of several tie rods. The runner may be positioned at 5 and 6. The coolant 7 may through shaft 8, which can be provided with appropriate bores, to and be derived. Through the inner connection q. the runner design becomes proportionate rigid, and it may be advantageous to provide an elastic member, in order to compensate for the different longitudinal expansion caused by the uneven heating the rotor parts is inevitable and can be quite considerable.

Abb. 2 bis a zeigen schematisch die Ausbildung ', eines Läufers mit einem elastischen Glied, das die Längsdehnung aufnehmen soll. In Abb. 2 ist die Mantelfläche i des Läufers selbst elastisch ausgebildet, während die Bodenflächen 2 und die innere Verbindung ¢ starr sind.Fig. 2 to a show schematically the training ', a runner with an elastic member that is supposed to absorb the longitudinal expansion. In Fig. 2 is the Jacket surface i of the runner itself is elastic, while the bottom surfaces 2 and the inner connection ¢ are rigid.

Abb. 3 zeigt eine schematische Ausbildung der beiden Bodenflächen 2. Hier bleiben die Mantelfläche i und die Verbindung 4 starr, während nach Abb. q. die innere Verbindung .I elastisch ist und die Mantel- und Bodenflächen i, 2 starr bleiben. In Abb. 5 bis 18 sind Ausführungsbeispiele des Gasturbinenläufers nach der Erfindung dargestellt. Entsprechend der schematischen Darstellung nach Abb-. i zeigen die Abb-. 5 und 6 Beispiele für die Ausführung eines Turbinenläufers mit innerer Verbindung der Bodenflächen des zylindrischen Hohlkörpers. Der Gasturbinenläufer nach Abb. 5 besteht aus der durchlaufenden Welle 8, die mit den Bodenflächen 2 aus einem Stück gearbeitet sein kann, und der Mantelfläche i, die in diesem Fa11 mit den Bodenstücken 2 verschweißt ist, aber auch in irgendeiner anderen Weise mit den Bodenstücken verbunden werden kann. Die Kühlung des Läufers erfolgt nach dem Drehkesselprinzip. Das flüssige Kühlmittel wird durch die Wellenbohrung 9 über den Kanal io in den Hohlraum i i des Läufers eingeleitet und nach außen geschleudert. Es fließt der Welle 8 über eine nicht dargestellte Stopfbuchse drucklos oder nahezu drucklos zu. Eine besondere Pumpe ist nicht erforderlich. Durch die äußere Beheizung des Läufers, insbesondere der Mantelfläche i mit den darauf befestigten, gleichfalls gekühlten Laufschaufeln 3 wird aus dem flüssigen Kühlmittel Dampf erzeugt, der nach innen abströmt und über die Bohrungen 12 durch die Wellenbohrung 13 einer Verbrauchsstelle zugeführt werden kann. Der Druck des Dampfes entspricht der geschleuderten Wassersäule in den Züfuhrkanälen io. De-Druck im Hohlraum i i des Läufers entspricht bis zum Beginn des Flüssigkeitsringes dem Dampfdruck und nimmt dann entsprechend der Stärke des geschleuderten Wasserringes nach außen zu. Durch die innere Verbindung der Bodenstücke 2, die in diesem Fa11 durch die durchgehende Welle 8 gegeben ist, wird eine beachtliche Entlastung der im Mantel i wirksamen Zugkräfte erzielt, so, daß die Wandstärke des Mantels i erheblich vermindert werden kann.Fig. 3 shows a schematic design of the two floor surfaces 2. Here the outer surface i and the connection 4 remain rigid, while according to Fig. q. the inner connection .I is elastic and the shell and bottom surfaces i, 2 stay rigid. In Fig. 5 to 18 are exemplary embodiments of the gas turbine rotor shown according to the invention. According to the schematic representation according to Fig-. i show the fig-. 5 and 6 examples of the design of a turbine rotor with internal connection of the bottom surfaces of the cylindrical hollow body. The gas turbine rotor according to Fig. 5 consists of the continuous shaft 8, which with the bottom surfaces 2 from can be worked in one piece, and the outer surface i, which in this Fa11 with the bottom pieces 2 is welded, but also in some other way with the Floor pieces can be connected. The rotor is cooled according to the rotating bowl principle. The liquid coolant is through the shaft bore 9 via the channel io in the Cavity i i of the rotor initiated and thrown outwards. It flows Shaft 8 closes without pressure or almost without pressure via a stuffing box (not shown). A special pump is not required. Due to the external heating of the rotor, in particular the jacket surface i with the likewise cooled ones attached to it Rotor blades 3 is generated from the liquid coolant vapor that flows inside flows off and via the bores 12 through the shaft bore 13 of a consumption point can be fed. The pressure of the steam corresponds to the hurled water column in the feed channels ok. De-pressure in the cavity i i of the rotor corresponds to up to Beginning of the liquid ring the vapor pressure and then decreases according to the strength of the thrown ring of water to the outside. Through the internal connection of the base pieces 2, which is given by the through shaft 8 in this case, becomes a remarkable one Relief of the tensile forces effective in the jacket i achieved so that the wall thickness of the Mantle i can be reduced considerably.

Das Beispiel nach Abb. 6 zeigt eine andere Ausführungsform für die Ausbildung des Läufers. Hier sind die Bodenstücke :2 des Läufers durch zentrisch um die Drehachse angeordnete Ankerbolzen 14. miteinander verbunden. Der Mantel i ist durch innere Ringrippen 15 verstärkt. Es kann auch genügen, diese Rippen 15 nur an den Stellen anzuordnen, an denen Laufschaufeln 3 auf dem Umfang befestigt sind. Die Kühlung ist die gleiche wie in dem vorhergehenden Beispiel, nur sind in diesem Fall die Zuführungskanäle io in das Innere des Läufers verlegt. Wie bereits eingangs erwähnt, wird der Läufer durch die Verbrennungsgase einerseits und durch das Kühlmittel, dessen Wasserringtemperatur abhängig vom Druck von außen nach innen abnimmt, unterschiedlich erwärmt. Infolgedessen hat der Mantel i eine größere Längsausdehnung als die Verbindung im Innern des Läufers. Neben der Möglichkeit; diese unterschiedliche Längsdehnung dadurch auszugleichen, daß die Verbindung im Innern aus einem Werkstoff mit höherer Wärmedehnungszahl hergestellt ist, ist darauf hingewiesen worden, daß das gleiche Ergebnis auch durch eine besondere Beheizung der inneren Verbindung auf annähernd die gleiche Temperatur des Mantels erzielt werden kann. Hierfür geben die, Abb. 7 und 3 ein Beispiel.The example of Fig. 6 shows another embodiment for the Training the runner. Here are the bottom pieces: 2 of the runner through centric Anchor bolts 14 arranged around the axis of rotation are connected to one another. The coat i is reinforced by inner annular ribs 15. It may also suffice to have these ribs 15 to be arranged only at the points where blades 3 are attached to the circumference are. The cooling is the same as in the previous example, only in In this case, the supply channels relocated io into the interior of the rotor. As already Mentioned at the beginning, the rotor is on the one hand and through the combustion gases the coolant, the water ring temperature of which depends on the pressure from the outside to the inside decreases, heated differently. As a result, the jacket i has a greater longitudinal extent as the connection inside the runner. Besides the possibility; these different Compensate for longitudinal expansion in that the connection inside is made of one material is made with a higher coefficient of thermal expansion, it has been pointed out that the same result also through a special heating of the inner connection on approximately the same temperature of the jacket can be achieved can. Figures 7 and 3 give an example for this.

In Abb. 7 ist die im Innern des Läufers liegende Verbindung 16 mit den Bodenflächen 2 verflanscht und mit einer Achsenbohrüng 17 versehen. Zum Ausgleich der unterschiedlichen Längsdehnung zwischen der inneren Verbindung 16 und dem Mantel i wird die Verbindung 16 durch höher gespannten Dampf beheizt, dessen Druck annähernd gleich dem Druck des flüssigen Kühlmittels an der inneren Wandung des Mantels i ist. Um dies zu erreichen, wird ein geringer Teil des flüssigen Kühlmittels in U-förmig gebogene Rohre 18 über die Mantelfläche i hinausgeführt und von den Brenngasen beheizt. Entsprechend dem höheren Druck der geschleuderten Flüssigkeit in den Rohren 18 kann auch der erzeugte Dampf von höherem Druck und damit höherer Temperatur sein. Dieser Dampf wird über den nach innen gerichteten Schenkel der Rohre 18 in den Hohlraum 17 der Zwischenverbindung 16 eingeleitet und durch kleine Bohrungen ig, durch die er in den Innenraum i i des Läufers abströmt, auf so hohen Druck angestaut, daß seine Temperatur annähernd der mittleren Wandtemperatur der Mantelfläche i entspricht.In Fig. 7 the connection 16 located inside the rotor is shown with flanged to the bottom surfaces 2 and provided with an axle hole 17. To compensate the different longitudinal expansion between the inner connection 16 and the jacket i the connection 16 is heated by higher tension steam, the pressure of which is approximately equal to the pressure of the liquid coolant on the inner wall of the jacket i is. To achieve this, a small portion of the liquid coolant is made into a U-shape curved tubes 18 led out beyond the jacket surface i and heated by the fuel gases. According to the higher pressure of the thrown liquid in the tubes 18 can the generated steam must also be of higher pressure and thus higher temperature. This Steam is drawn into the cavity via the inwardly directed legs of the tubes 18 17 of the intermediate connection 16 initiated and ig through small holes through which it flows into the interior i i of the rotor, accumulated at such a high pressure that its temperature corresponds approximately to the mean wall temperature of the outer surface i.

Bei der Läuferausbildung nach Abb. 8 ist die innere Verbindung 2o mit Bohrungen versehen, in denen zur Erwärmung der Verbindung 2o auf die Temperatur des Mantels i ein Wärmeträger von höherer Siedetemperatur, beispielsweise Öl od. dgl., in geschlossenem Kreislauf umläuft. Zur Aufwärmung wird der Wärmeträger in Fingerlinge 21 über die Mantelfläche i hinaus in den Brenngasweg geleitet. Der über die Mantelfläche i hinausragende Teil der Fingerlinge 21 kann auch als Laufschaufel ausgebildet sein und den letzten Schaufelkranz bilden.In the rotor design according to Fig. 8, the inner connection is 2o provided with holes in which to heat the connection 2o to the temperature of the shell i a heat transfer medium of higher boiling temperature, such as oil od. Like., circulates in a closed circuit. To warm up, the heat transfer medium is used in Finger cots 21 passed beyond the jacket surface i into the fuel gas path. The about the part of the finger cots 21 protruding from the outer surface i can also be used as a rotor blade be designed and form the last blade ring.

In den folgenden Abbildungen sind Ausführungsbeispiele des Läufers dargestellt, bei denen die unterschiedliche Längsdehnung durch ein elastisches Glied aufgenommen wird.The following figures are exemplary embodiments of the rotor shown in which the different longitudinal expansion by an elastic member is recorded.

Entsprechend der schematischen Abb. 2 zeigt die Abb. 9 ein Beispiel für die Ausführung des Läufers mit einer elastischen Ausbildung der Mantelfläche des zylindrischen Hohlkörpers. Bei dem dargestellten Läufer ist die innere Verbindung 22 des Läufers, die in diesem Fall einen Teil der Welle bildet, mit den Schaufelträgern 23 aus einem Stück gearbeitet. Am Umfang sind die Schaufelträger 23 durch elastische, nach innen gewölbte Bleche 24 miteinander verbunden. Durch die Schaufelträger 23 ist der Innenraum des Läufers in drei Hohlräume 25 unterteilt, die am Außenumfang durch Bohrungen 26 untereinander verbunden sind und über die Bohrungen 27 und 28 mit der Wellenbohrung 29 in Verbindung stehen. Die Kühlung des Läufers erfolgt wiederum nach dem Drehkesselprinzip. Das Kühlwasser wird durch die Wellenbohrung 3o eingeführt und durch die Rohre 31 an den Umfang geleitet und auf Druck geschleudert. Der erzeugte Dampf strömt aus den Hohlräumen 25 über dieBohrungen 27, 28 und dieWellenbohrung 29 zur Verbrauchsstelle ab. Durch die elastischen Bleche 24 wird die stärkere Ausdehnung des äußeren Mantels gegenüber der inneren Verbindung des Läufers aufgenommen. Die Bleche 24 können verhältnismäßig dünnwandig sein, da durch die, Formgebung und durch die, geringen Abmessungen ausreichende Festigkeit gegenüber dem Innendruck erreicht werden kann. Die Abb. io bis 12 zeigen zweckmäßige Verbindungen der Schaufelträger 23 durch die elastischen Bleche 24. In Abt). io sind die Bleche 24 an aus den Schaufelträgern vorstehenden Aussprüngen 32 von etwa gleicher Wandstärke, verschweißt und nach innen gewölbt, wodurch das Schweißen sehr erleichtert wird. Bei größerem Abstand der Schaufelträger ist es zu empfehlen, zur Entlastung der dünnwandigen elastischen Verbindung einen Tragring 33 vorzusehen, wie die Abb. i i zeigt. Sie werden zunächst von innen mit den Aussprüngen 32 der Schaufelträger und von außen mit dem Tragring 33 verschweißt. In dem Beispiel nach Abb. 12 sind die elastischen Bleche 24 mit nach außen gerichteten Spitzen ausgebildet. Sie haben hier gleichzeitig die Aufgabe, im Zusammenwirken mit einer entsprechenden Ausbildung des Leitschaufelkranzes eine labyrinthartige, radiale Abdichtung zu bilden. Bei der Verschweißung der Bleche 24 mit den Aussprüngen 32 oder den Tragringen 33 ist es zweckmäßig, an der Schweißstelle zur Zentrierung der Bleche 24 diese etwas in den Werkstoff eingreifen zu lassen.Corresponding to the schematic Fig. 2, Fig. 9 shows an example of the design of the rotor with an elastic design of the outer surface of the cylindrical hollow body. In the rotor shown, the inner connection 22 of the rotor, which in this case forms part of the shaft, is made in one piece with the blade carriers 23. On the circumference, the blade carriers 23 are connected to one another by elastic, inwardly curved metal sheets 24. The interior of the rotor is divided into three cavities 25 by the blade carrier 23, which are connected to one another on the outer circumference by bores 26 and are connected to the shaft bore 29 via the bores 27 and 28. The rotor is again cooled according to the rotating bowl principle. The cooling water is introduced through the shaft bore 3o and passed through the pipes 31 to the circumference and thrown under pressure. The generated steam flows from the cavities 25 via the bores 27, 28 and the shaft bore 29 to the point of use. The greater expansion of the outer jacket with respect to the inner connection of the rotor is absorbed by the elastic plates 24. The metal sheets 24 can be relatively thin-walled, since the shape and the small dimensions make it possible to achieve sufficient strength against the internal pressure. Figs. 10 to 12 show useful connections of the blade carrier 23 by the elastic plates 24. In Abt). io, the sheets 24 are welded on projections 32 protruding from the blade carriers and have approximately the same wall thickness, and are arched inward, which greatly facilitates welding. If the distance between the blade carriers is greater, it is recommended to provide a support ring 33 to relieve the thin-walled elastic connection, as Fig. Ii shows. They are first welded from the inside to the projections 32 of the blade carrier and from the outside to the support ring 33. In the example according to Fig. 12, the elastic plates 24 are designed with outwardly directed tips. At the same time, they have the task of forming a labyrinth-like, radial seal in cooperation with a corresponding design of the guide vane ring. When welding the metal sheets 24 to the projections 32 or the support rings 33, it is expedient to allow the metal sheets 24 to engage somewhat in the material at the welding point in order to center the metal sheets 24.

Ein Beispiel für die Ausbildung eines Läufers mit elastischen Bodenflächen 2 entsprechend der schematischen Darstellung nach Abb. 3 zeigt die Abb. 13. Die unterschiedliche Längsdehnung der Mantelfläche i als äußere und der durchlaufenden Welle 34 als innere starre Verbindung der Bodenflächen 2 wird aufgenommen durch die elastische Ausbildung der Bodenflächen 2 an der Verbindungsstelle mit der Welle 34, wo die Bodenflächen 2 in U-förmig gebogene elastische Ringbleche 35 übergehen, die durch Schweißung mit der Welle 34 verbunden sind. Die Beanspruchung der Ringbleche 35 wird dadurch herabgesetzt, daß die durch die Bleche 35 auf die Welle 34 zu übertragenden Zugkräfte entgegengesetzt zu der Druckkraft gerichtet sind, die vom Innendruck auf die Bleche 35 ausgeübt wird. Es ist zweckmäßig, die- Bodenfläche 2 in Längsnuten der Welle 34 zur Zentrierung und Übertragungdes Drehmomentes eingreifen zu lassen.An example of the design of a runner with elastic floor surfaces 2 corresponding to the schematic representation of Fig. 3 shows Fig. 13. The different longitudinal expansion of the lateral surface i as the outer and the continuous Wave 34 as the inner rigid connection of the bottom surfaces 2 is received by the elastic formation of the bottom surfaces 2 at the connection point with the shaft 34, where the bottom surfaces 2 merge into elastic annular sheets 35 bent in a U-shape, which are connected to the shaft 34 by welding. The stress on the ring plates 35 is reduced in that the amount to be transmitted through the metal sheets 35 to the shaft 34 Tensile forces are directed opposite to the compressive force exerted by the internal pressure the sheets 35 is exercised. It is useful to place the bottom surface 2 in longitudinal grooves to engage the shaft 34 for centering and transmitting the torque.

Die Abb. 14 bis 16 zeigen Beispiele für eine elastische Innenverbindung gemäß der schematischen Darstellung nach Ab b. 4.Figs. 14 to 16 show examples of an elastic internal connection according to the schematic representation according to Ab b. 4th

In Abb. 14 ist die innere Verbindung 36 trichterförmig erweitert und mit der rechten Bodenfläche 2 verbunden. Die größere Längsdehnung des Mantels i wird durch die trichterförmige elastische Aufweitung der inneren Verbindung 36 aufgenommen. Der durch die Aufweitung der Verbindung 36 und dem Bodenstück 2 entstandene Hohlraum kann mit Kühlflüssigkeit angefüllt sein, die durch die Wellenbohrung 37 zufließt und durch die Bohrungen 38 in den eigentlichen Innenraum i i des Läufers geschleudert wird. Die elastische innere Verbindung der Bodenfläche 2 wird nach der Abb. 15 durch elastische Bänder 39 hergestellt. Um diese Bänder zur Übertragung von Zugkräften zu befähigen, sind Gewichte 4o vorgesehen, die unter dem Einfluß der Fliehkraft eine dem Innendruck entgegengesetzte Zugkraft auf die Bodenflächen ausüben.In Fig. 14, the inner connection 36 is widened and funnel-shaped connected to the right bottom surface 2. The greater elongation of the jacket i is taken up by the funnel-shaped elastic expansion of the inner connection 36. The cavity created by the expansion of the connection 36 and the base piece 2 can be filled with cooling liquid that flows through the shaft bore 37 and thrown through the bores 38 into the actual interior i i of the rotor will. The elastic inner connection of the bottom surface 2 is after of Fig. 15 made by elastic bands 39. To these tapes for transmission To enable tensile forces, weights 4o are provided, which are under the influence the centrifugal force creates a tensile force on the floor surfaces that is opposite to the internal pressure exercise.

Nach Abb. 16 ist die innere Verbindung der Bodenflächen 2 zur Entlastung der Mantelfläche i durch einen Zuganker 4i hergestellt, der durch die unterschiedliche Längsdehnung auf Verdrehung beansprucht wird. Auf dem einen Ende ist der Zuganker 41 in das rechte Bodenstück 2 eingeschraubt, während das andere Ende einen besonders ausgebildeten verzahnten Kopf 42 trägt, der, wie aus Abb. 17 ersichtlich ist, in ein ebenfalls verzahntes, mit dem linken Bodenstück 2 verschraubtes Gegenstück 43 eingreift. Bei stärkerer Ausdehnung des Mantels i werden die Zähne des Ankerkopfes .I und des Gegenstückes 43 tiefer ineinandergezogen, wodurch der Anker, der aus federndem Werkstoff hergestellt sein muß, verdreht wird.According to Fig. 16, the inner connection of the floor surfaces 2 is for relief the outer surface i produced by a tie rod 4i, which is through the different Longitudinal stretch is stressed on torsion. The tie rod is on one end 41 screwed into the right bottom piece 2, while the other end is a special one formed toothed head 42, which, as can be seen from Fig. 17, in a counterpart 43, which is also toothed and screwed to the left base piece 2 intervenes. With greater expansion of the jacket i, the teeth of the anchor head become .I and the counterpart 43 drawn deeper into one another, whereby the anchor, which consists of resilient material must be made, is twisted.

Als letztes Beispiel für den Erfindungsgedanken, die durch das Kühlmittel zusätzlich belastete Mantelfläche durch eine Verbindung innerhalb des Hohlkörpers zu entlasten, wird eine besonders elastische kraftschlüssige hydraulische Verbindung vorgeschlagen, die in Abb. 18 dargestellt ist. Die Mantelfläche i des Turbinenläufers ist durch das Bodenstück 44 fest mit der durchgehenden Welle 45 verbunden, während das Bodenstück 46 nicht mechanisch mit der Welle 45 verbunden ist, sondern nur in irgendeiner bekannten Weise gegen die Welle 45 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der Hohlkörper des Turbinenläufers kann sich also frei ausdehnen. Zur Übertragung von Zugkräften auf die Welle45 zur Entlastung des Mantels i ist die Kühlmethode nach dem Drehkesselprinzip verwendet. Auf der Welle 45 sitzt eine Scheibe 47. Das Kühlmittel tritt durch die Wellenbohrung 48 in den Ringraum 49 zwischen Scheibe 47 und Bodenstück 46 ein und wird hier auf einen dem Dampfdruck plus dem Druck des Wasserringes in dem Raum entsprechenden Druck geschleudert. Dieser Druck wird erst am Umfang erreicht, während er in der Nähe der Welle ganz gering ist, da das Kühlmittel nahezu drucklos zufließt. Dementsprechend ist das Bodenstück 46 erheblich geringer belastet als das Bodenstück 44, das vom Wasserring an bis zur Welle durch den vollen Dampfdruck belastet ist. Der Unterschied in der Belastung wird durch die Scheibe 47 aufgenommen und unmittelbar auf die Welle 45 übertragen, wodurch eine Entlastung der %Tantelfläche i von etwa 25'/& erreicht wird. Die Dampfableitung aus dem Raum 50 erfolgt wiederum durch Bohrungen 51 und 52 durch die Welle.As a final example of the inventive concept of relieving the load on the jacket surface additionally loaded by the coolant by means of a connection within the hollow body, a particularly elastic force-locking hydraulic connection is proposed, which is shown in Fig. 18. The casing surface i of the turbine rotor is firmly connected to the continuous shaft 45 by the base piece 44, while the base piece 46 is not mechanically connected to the shaft 45, but is only sealed against the shaft 45 in a liquid-tight manner in some known manner. The hollow body of the turbine rotor can therefore expand freely. To transfer tensile forces to the shaft45 to relieve the shell i, the cooling method based on the rotary boiler principle is used. A disk 47 is seated on the shaft 45. The coolant enters the annular space 49 between the disk 47 and the base piece 46 through the shaft bore 48 and is thrown here to a pressure corresponding to the steam pressure plus the pressure of the water ring in the space. This pressure is only reached at the circumference, while it is very low near the shaft because the coolant flows in almost without pressure. Accordingly, the bottom piece 46 is significantly less loaded than the bottom piece 44, which is loaded by the full steam pressure from the water ring to the shaft. The difference in the load is absorbed by the disk 47 and transferred directly to the shaft 45, whereby a relief of the% tantal area i of about 25 '/ & is achieved. The vapor discharge from the space 50 takes place in turn through bores 51 and 52 through the shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Cooled, from a cylindrical hollow body existing gas turbine rotor, inside of which there is a coolant, thereby characterized in that the bottom surfaces inside the cylindrical hollow body through unheated parts surrounded by the coolant are positively connected.

2. Chilled Gas turbine rotor according to claim i, characterized in that for receiving the different longitudinal expansion of the cylindrical surface and the inner connection an elastic member is provided.

3. Cooled gas turbine rotor according to claim i and 2, characterized in that the cylindrical outer surface (i) in the longitudinal direction is elastic.

Cooled gas turbine rotor according to claims i and 2, characterized characterized in that the bottom surfaces (2) of the cylindrical hollow body are elastic are trained.

5. Cooled gas turbine rotor according to claim i and 2, characterized characterized that the inner connection (.4) of the bottom surfaces (2) of the cylindrical The hollow body is designed to be elastic.

6. Cooled gas turbine rotor according to claim i, characterized in that the internal connection is through a continuous shaft (8) is formed.

7. Cooled gas turbine rotor according to claim i, characterized in that that the inner connection by means of anchor tubes arranged centrally around the axis of rotation (14) is formed. B.

Cooled gas turbine rotor according to Claim i, characterized in that that devices are provided for greater longitudinal expansion of the inner connection (4) are.

9. Cooled gas turbine rotor according to claim i and 8, characterized in that that a material with higher thermal expansion is used for the inner connection (4) will. ok

Cooled gas turbine rotor according to Claims i and 8, characterized in that that the inner connection (q.) is heated by a special supply of heat. i i.

Cooled gas turbine rotor according to Claims 8 and 10, characterized in that a partial flow is separated from the cooling liquid and higher vapor from the liquid Pressure is generated, which is conducted through the internal connection.

12. Chilled Gas turbine rotor according to claims 8 and i i, characterized in that the steam Relieved higher pressure and discharged with the generated vapor of the cooling liquid will.

13. Cooled gas turbine rotor according to claim 8 and io; characterized, that the level of pressure of the internal connection heating steam after Difference in the longitudinal extent of the inner and outer connection is regulated.

14. Cooled gas turbine rotor according to claim 8 and io, characterized in that that a closed circuit is provided for heating the internal connection is.

15. Cooled gas turbine rotor according to claim 8, io and 14, characterized in that that a different, higher-boiling liquid is used for the closed circuit is used to cool the runner.

16. A cooled gas turbine rotor according to claim 2 and 3, characterized in that the cylindrical outer surface (i) is made of ring- or disk-shaped blade carriers, which are connected by elastic sheets are connected.

17. Cooled gas turbine rotor according to claim 3 and 16, characterized characterized in that the sheets are curved outwards or inwards.

18. Chilled Gas turbine rotor according to Claims 16 and 17, characterized in that the sheets welded to projections of the disks or rings of approximately the same wall thickness are. i9.

Cooled gas turbine rotor according to Claims 16 and 17, characterized in that that the sheets together with the appropriately designed rotor blade ring a form radial, labyrinthine seal.

20. Cooled gas turbine rotor according to claim 16, characterized in that support rings are arranged between the blade carriers which are connected to the blade carriers by elastic plates.

21. Chilled Restaurant runner according to claim 2 and q., Characterized in that the bottom pieces (2) after the shaft to run out in elastic sheets, which are connected to the shaft are.

22. Cooled gas turbine rotor according to claim 2 and 5, characterized in that that the inner connection (36) at one end has an elastic funnel-shaped Has extension.

23. Cooled gas turbine rotor according to claim 2 and 5, characterized characterized in that the inner connection of the bottom surfaces (2) from centric around the axis of rotation arranged with weights (4o) is provided with belts (39).

24 .. Cooled gas turbine rotor according to claim 2 and 5, characterized in that that the inner connection of the bottom surfaces (2) from one with greater longitudinal extension of the jacket (i) longitudinal anchor ([1) which is subject to torsion stress.

25. Chilled Gas turbine rotor according to claim 2q., Characterized in that the head (q.2) of the longitudinal anchor (q.1) is toothed and in a likewise toothed, with a Ground surface (2) connected counterpart (q.3) engages.

26. Cooled gas turbine runner according to claim 2q., characterized in that the longitudinal anchor (¢ 1) with bores is provided for the discharge of the generated steam.

27. Cooled gas turbine runner according to claim 2, characterized in that to relieve the lateral surface (i) an internal force-fit hydraulic connection is provided.

28. Chilled Gas turbine rotor according to Claim 27, characterized in that for transmission of compressive forces on the inner connection one with the shaft (q.5) firmly connected Disc (q.7) serves on one side of the vapor pressure in the hollow cylinder and on the other hand from the almost unpressurized flow and only through centrifugation pressurized coolant is contaminated.

29. Cooled gas turbine rotor according to Claim i, characterized in that the coolant by one under the influence the centrifugal supply line is introduced into the hollow body and the thrown Water column in the supply line, the pressure of the generated steam and the water ring maintains the equilibrium in the hollow body. 3o. Cooled gas turbine rotor according to claim i, characterized in that the coolant is fed in or out through bores in the shaft. the steam generated therefrom is diverted.