DE939782C

DE939782C - Gasturbinenlaufrad mit luftgekuehlten Hohlschaufeln

Info

Publication number: DE939782C
Application number: DEI7730A
Authority: DE
Inventors: Martin Graalmann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1953-09-25
Filing date: 1953-09-25
Publication date: 1956-03-01

Description

Gasturbinenlaufrad mit luftgekühlten Hohlschaufeln Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinenlaufrad mit luftgekühlten Hohlschaufeln, insbesondere für Heißstrahltriebwerke-zum Vortrieb von Luftfahrzeugen, bei welchem bereits vorgeschlagen wurde, den Radkranz im Bereich jeder Hohlschaufel mit Zubringerkanälen für die Kühlluft zu versehen, die auf besonders wärmebelastete Stellen (z. B. auf die Eintritts- und Austrittskante) der Schaufel gerichtet sind.
Die bei dieser vorgeschlagenen Bauart erstrebte Wirkung, nämlich Temperaturspitzen und örtliche, den Werkstoff schädigende überhitzungen mit Sicherheit zu vermeiden, soll gemäß der Erfindung noch dadurch verbessert werden, daß die Mündung der Leitkanäle für die Kühlluft seitlich angeschnitten sind. Der Grund für diese Verbesserung liegt darin, daß infolge der Unterschneidung der Kühlluftmündungen sich innerhalb der Hohlschaufeln überhaupt kein Totwassergebiet ausbilden kann; die Grenzschicht wird vielmehr bereits im Grunde des Profilzapfens abgelöst, und es findet ein sehr guter Wärmeübergang auf die Kühlluft statt.
Zur fertigungsgemäßen Vereinfachung des seitlichen Anschneidens der Kanalmündungen wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, im Bereich jeder Schaufel einen gemeinsamen Zubringerkanal für die Kühlluft anzuordnen, in welchen zwei oder mehrere Stichkanäle stoßen. Die Zuführung der Kühlluft zu den einzelnen Zubringerkanälen geschieht dabei vorteilhaft durch eine am Umfang des Laufradkörpers eingedrehte Sammelnut, die vorzugsweise im Bereich jeder Hohlschaufel mit je einem Stichkanal versehen ist, der in ein Gebläse mündet, das aus einem mit dem Turbinenrad verbundenen, durch eine Deckscheibe abgedeckten Radialstem gebildet wird. Dabei sind die die Hohlschaufel bildenden Profilbleche auf einen dem Schaufelprofil angepaßten Zapfen aufgelötet oder aufgeschweißt, wobei der Fuß dieses Zapfens in zwei Stege ausläuft, die in zwei entsprechende Nuten am Umfang des Laufradkörpers eingreifen und mit diesen durch Niete oder Bolzen verbunden sind. Besonders leicht wird das Laufrad, wenn an Stelle der Stege lediglich zwei Zentrierleisten vorgesehen werden; die in die vergrößerte Kühlluftsammelnut eingreifen, wobei der Fuß mit dem Laufrad über Schweißnähte metallisch haftend verbunden ist.
Die Verwendung der Haupterfindungsmerkmale in Verbindung mit anderen Laufradbauarten oder mit anderen Schaufelbefestigungsarten ist ohne weiteres möglich.
In der.Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. i auf der linken Seite die Ausführungsform der Kühlluftkanäle in der bekannten Art und auf der rechten Seite diejenigen nach der vorliegenden Erfindung, Abb. z eine schaubildliche Darstellung eines Gasturbinenlaufrades nach der Erfindung, - Abb. 3- einen Radialschnitt durch dieses und Abb.4 einen Radialschnitt durch eine andere Ausführungsform. Abb. i zeigt den Unterschied der Ausführung nach der bekannten Bauart und nach der vorliegenden Erfindung. Die Mündung i des Kühlluftkanals 2 liegt-bei-den bekannten Ausführungen voll und ganz in der Schnittebene 3 des Zapfens 4. Der aus dem Kanal 2 austretende Kühlluftstrom trifft erst bei 5 auf die Innenseite des Profilbleches 6 auf und läßt ein unter Umständen schädlich wirkendes Totwassergebiet 7 entstehen. Gemäß der Erfindung ist die Mündung i i des Zubringerkanals 12 dagegen seitlich angeschnitten, d. h., die Mündung i i liegt zum Teil in der Schnittebene 3 des Zapfens 4 an der Stelle 13 und zum anderen Teil an der Stelle 14, begrenzt von der Innenwand des Schaufelprofilbleches 16. Die Grenzschicht wird daher schon im Bereich des Zapfens abgelöst. Die Höchstgeschwindigkeit der Kühlluft wird an der Blechoberfläche erreicht, und es findet ein guter Wärmeübergang von dem Schaufelblech 16 auf den Kühlluftstrom statt. -Eine besonders leicht herstellbare Ausführungsform ist in Abb. 2 dargestellt, gemäß welcher für die Kühlluft ein gemeinsamer, möglichst zentral gelegener Zubringerkanal 21 angeordnet ist, in welchen zwei oder mehrere Stichkanäle 22 stoßen, deren Mündungen 23 seitlich angeschnitten sind. Die Zuführung der Kühlluft zu den einzelnen Zubringerkanälen 21 geschieht dabei über eine am Umfang des Laufrades eingedrehte Kühlluftsammelnut 24. Diese ist, wie in Abb. 3 dargestellt, vorzugsweise im Bereich der Hohlschaufeln durch Stichkanäle 25 mit eineni Gebläse verbunden, das aus einem mit einer Deckscheibe 26 abgedeckten, 1 auf dem Turbinenlaufrad 27 angebrachten Radial-Stern 28 besteht.
Dabei sind die die Schaufel bildenden Profilbleche 29 auf einem dem Profil angepaßten Zapfen 3o aufgeschweißt oder aufgelötet, dessen Fuß 31 in zwei Stege ausläuft, die in zwei entsprechende, am Umfang des Laufrades angebrachte Nuten 33 eingreifen und mit dem Laufrad durch Bolzen oder Niete verbunden sind.
Besonders leicht wird das Laufrad, wenn der Fuß 31 des Zapfens 30 unter Fortlassung der Stege, durch zwei Zentrierleisten 35 in der vergrößerten Kühlluftsammelnut 36 zentriert, mit dem Laufrad durch je eine Schweißnaht 37 verbunden ist (Abb.4).

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbinenlaitfrad mit luftgekühlten Hohlschaufeln, insbesondere für Heißstrahltriebwerke zum Vortrieb von Luftfahrzeugen, bei welchem der Radkranz im Bereich jeder Hohlschaufel mit Zubringerkanälen für die Kühlluft versehen ist; die auf besonders wärmebelastete -Stellen (z.. B. die Eintritts-- und Austrittskante) der Schaufel gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (1i) der Leitkanäle (12) für die Kühlluft seitlich angeschnitten sind.
2. Gasturbinenlaufrad nach Anspruch i, gekennzeichnet. durch--einen -im Bereich jeder Schaufel angeordneten, gemeinsamen Zubringerkanal (21) für die Kühlluft, in welchen zwei oder mehrere Stichkanäle (22) stoßen.
3. Gasturbinenlaufrad nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch eine am Umfang des Laufradkörpers (27) eingedrehte Sammelnut (24) für die Kühlluft; die vorzugsweise im Bereich jeder Hohlschaufel mit je einem Stichkanal (25) versehen ist, der in ein Gebläse mündet, das aus einem mit dem Turbinenrad (27) verbundenen, durch eine Deckscheibe (26) abgedeckten Radialstern (28) gebildet wird.
4. Gasturbinenlaufrad nach Anspruch 3, . dadurch gekennzeichnet, daß die die Hohlschaufel bildenden Profilbleche (29) auf einen dem Schaufelprofil angepaßten Zapfen (3o) aufgelötet oder aufgeschweißt sind, wobei der Fuß (31)' dieses Zapfens in zwei Stege (32) ausläuft, die in zwei entsprechende Nuten (33) am Umfang des Laufradkörpers eingreifen und mit diesem durch. Niete oder Bolzen (34) verbunden sind.
5. Gasturbinenlaufrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,- daß an Stelle dsr Stege (32) lediglich zwei Zentrierleisten (35.) vorgesehen sind, 'die in "die vergrößerte Kü,hlluftsammelnut (36) eingreifen, und daß der Fuß (31) mit dem Laufrad (27) über Schweißnähte (37) metallisch haftend verbunden ist.