DE919854C

DE919854C - Gas- oder Dampfturbine mit luftgekuehlten Duesen

Info

Publication number: DE919854C
Application number: DEL5682D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Leist
Original assignee: KARL LEIST DR ING
Current assignee: KARL LEIST DR ING
Priority date: 1941-11-08
Filing date: 1941-11-08
Publication date: 1954-12-20

Description

Gas- oder Dampfturbine mit luftgekühlten Düsen Die Erfindung bezieht sich auf eine Gas- oder Dampfturbine, insbesondere für Fahrzeuge, mit vorzugsweise axialer Beaufschlagung und dadurch gekühlten Düsen, daß ein Kühlmittel durch die hohlen Düsen strömt. Die Erfindung besteht darin, daß das Kühlmittel einer die Turbine umfließenden 'kühlen Außenströmung entnommen ist und infolge der,Strömungsenergie durch .die Düsenstege strömt. Das Kühlmittel 'kann z. B. durch die Außenströmung ejektorartig durch die Düsenstege hindurchgesaugt werden; auch kann die Kühlluft für die Düsenstege und die für gegebenenfalls vorhandene, den Läufer durch Kühlluft beaufschlagenide Düsen auf dem gleichen 'Wege zugeführt werden. Die Turbine 'kann weiter derart angeordnet sein, daß der Fahr- oder Flugwind unmittelbar in den Raum innerhalb der Düsen ein- und von dort in die Düsenstege strömt. Außerdem 'können .die Düsenwände um den kühlluftführenden Hohlraum herum mit einer isolierenden Schicht versehen sein, oder sie sind einer der Erwärmung des ,Bleches hinderlichen Oberflächenfbe'handlung unterworfen worden.
Die Erfindung hat gegenüber den bekannten Turbinen mit gekühlten Düsen den Vorteil, daß zur Erzielung der Külhlluftströmung nur ein geringer oder überhaupt kein zusätzlicherLeistungsaufwand, z. B. für den Antrieb von Kühlluftgebläse usw., notwendig ist. ;Die Innen'kühl-ung der Düsen ermöglicht es weiterhin, durch die erwähnte Isolierung oder eine entsprechende Oberflächenbehandlung des Düsenwerkstoffs eine Kühlhaltung der Düsen zu bewirken, da beispielsweise eine isolierende Schicht auf der heißen Oberfläche der Düsenstege den Wärmeübergang an die ,Düsenwand erheblich erschwert, während der ungehinderte Übergang der Wärme von der Wand an ,die kühlenide Luft die mittlere Temperatur der Wand erheblich senkt.
Es ist schon vorgeschlagen worden, in einen Hohlraum, der sich im Düsenstegbefindet, Luft eintreten und von .dort aus durch 'Kanäle längs des Steges aus .der Austrittskante austreten zu lassen. Jedoch ist bei dieser Anordnung, die im wesentlichen der Laufschauf.ellkühlung ,dient, ein glattes, radiales Durchströmen der Düsenstege, das bei den zur Kühlung zur Verfügung stehenden Gefällen der Kühlluft wichtig ist, nicht möglich. Auch tritt eine Berührung der kühlen Luft mit allen gefährdeten Stellen der Schaufelstege nicht auf. Des weiteren ist auch ein Vorschlag bekanntgeworden, ein gesondertes Gebläse auf dem Läufer anzuordnen, welches zur Kühlung des Stators (Düsenstege, Gehäuse usw.) Luft fördert. Eine Anordnung eines Gebläses hierfür ist jedoch mit einem erheblichen technischen Aufwand und einem zusätzlichen Leistungsbedarf verbunden.
In der Zeichnung sind einige Aus-führungs-,beispie.le der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb.: z die Anordnung des Turbinenrades mit durch den Fahrwind gekühlten Düsen des Leitschaufelrades, Abb. 2 einen .Schnitt nach Linie 2-2 der Abb. 3 durch die Düsen des Leitschaufelrades in Umfangsrichtung, Abb. 3 einen Radialschnitt nach Linie 3-3 durch die Leitschaufeldüsen nach Abb.2 und Abb.4 einen weiteren Schnitt in Umfangsrichtung durch eine andere Ausführungsform von Leitschaufel:düsen.
In Abb. z ist a das Turbinenrad mit den Laufschaufeln b, denen das Arbeitsmedium, z. B. Verbrennungsgas oder Abgase, durch die Rohre c und die Düsen der Leitschaufeln d zugeführt wird. Die Leitschaufeln d sind hohl ausgeführt und werden in Anwendung beispielsweise auf Fahrzeuge oder Flugzeuge durch den Fahrwind -oder Flugwind F gekühlt, der sich auf der Vorderseite des Turbinenrades anstaut und in radialer Richtung durch die hohlen Leitschaufelnd hindurch abgelenkt wird. Gegebenenfalls können auch besondere Leitvorrichtungen vor letzteren angeordnet sein.
Wie Abb. 2 und 3 zeigen, sind die Leitschaufeln d beispielsweise aus Blech hergestellt, so daß sie einen Hohlraum e bilden, der radial von dem Kühlmittel, z. B. Kühlluft, durchströmt wird. Der Hohlraum e ist hierbei soweit wie möglich bei ei in den nach hinten spitz zulaufenden Querschnitt der Leitschaufeln hineingezogen.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 sind die Düsen der Leitschaufeln auf Überschallgeschwindigkeit bemessen; derart, daß sich die Düsen im Teil f1 zunächst bis zu einer engsten Stelle f2 verengen und sich hierauf nach dem Austrittsende gegen das Leitschaufelrad zu im Teil f3 wieder erweitern. Diese Ausbildung der Düsen ermöglicht es, den Hohlraum e der Leitschaufeln d bis unmittelbar an die Austrittskante der Leitschaufeln zu verlängern, wie bei e2 angedeutet ist. Hierdurch ist eine besonders wirksame Kühlung der Leitschaufeln ermöglicht.

Claims

PAT-ENTANSPRÜCHE:- z. Gas- oder Dampfturbine mit insbesondere axialer Beaufgchlagung und dadurch gekühlten Düsen, daß ein Kühlmittel durch die hohlen Düsenstege strömt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel einer die Turbine umfließenden kühlen Außenströmung entnommen ist und infolge der Strömungsenergie durch die Düsenstege (d) strömt.
2. Gas- oder Dampfturbine nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel durch die Außenströmung ej ektorartig durch die Düsenstege (d) hndurchgesaugt wird.
3. Gas- oder Dampfturbine nach Anspruch r und :2 mit einer kühlenden Beaufschlagung durch von den Gasdüsen getrennte, eventuell sektorweise angeordnete Kühlluftdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft für die Düsenstege und die für die kühlend beaufschlagenden Düsen auf dem gleichen Wege zugeführt wird.
4. Auf einem Fahr- oder Flugzeug angeordnete Gas- oder Dampfturbine nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß die Turbine so angeordnet ist, daß der Fahr- oder Flugwind unmittelbar in den Raum innerhalb der Düsen einströmt und von dort in die Düsenstege (d) strömt (Abb. z).
5. Gas- oder Dampfturbine nach Anspruch z bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenwände um den Kühlungshohlraum herum mit einer isolierenden Schicht bzw. einer der Erwärmung des Bleches hinderlichen Oberflächenbehandlung versehen sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 32o 825, 696 o62; USA.-Patentschrift Nr. 1928 5o4.