Gasturbine mit flüssigkeitsgekühlten Schaufeln Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Schaufelkühlung bei Gasturbinen, insbesondere für Schaufeln
mit einer über 700° liegenden Temperaturbeanspruchung. Die Schaufelkühlung erfolgt
in an sich bekannter Weise durch eine verdampfende Flüssigkeit, die mittels Längsbohrung
in der Schaufel durch Fliehkraftwirkung zum Umlauf gebracht wird:.Gas Turbine With Liquid Cooled Blades The invention relates to
a device for blade cooling in gas turbines, in particular for blades
with a temperature stress of over 700 °. The blades are cooled
in a manner known per se by an evaporating liquid, which by means of a longitudinal bore
is made to rotate in the shovel by centrifugal force :.
Es ist bekannt, allen Schaufeln ein gemeinsames Kühlsystem zuzuordnen.
Es ist weiterhin vorgeschlagen worden:, jeder Schaufel einen eigenen, von. den anderen
unabhängigen Kühler zuzuordnen, in welchem die Kondensation des in der Schaufel
gebildeten, Dampfes erfolgt. Hierdurch wird verhütet, daß bei Undichtwerden des
Kühlsystems auch nur einer Schaufel die ganze Kühlflüssigkeit ausläuft und dadurch
ein weitgehender Schaden durch Ausglühen aller Schaufeln entsteht; viehmehr bleibt
der Schaden auf jeweils die eine Schaufel beschränkt. Die Kühler selbst können durch
ein Sekundärkühlmittel, Wasser oder Luft gekühlt werden. Insbesondere bei Kühlung
durch Luft müssen im Rotor große Durchtrittsquerschnitte vorgesehen werden, die
dien Bau der ganzen Turbine erschweren, insbesondere große Rotor durchmesser erfordern.It is known to assign a common cooling system to all blades.
It has also been suggested: each shovel its own, of. the other
Assign independent cooler in which the condensation of the in the blade
formed, steam takes place. This prevents the
Cooling system with just one shovel, all the coolant runs out and thereby
extensive damage is caused by all the blades overheating; cattle remains
the damage is limited to one shovel at a time. The coolers themselves can go through
a secondary coolant, water or air can be cooled. Especially when it comes to cooling
large passage cross-sections must be provided in the rotor by air
complicate the construction of the entire turbine, in particular require large rotor diameters.
Abweichend von diesen Kühlsystemen besteht die Erfindung darin, daß
jeder axialen Schaufelreihe
ein- gemeinsamer, von den Kühlern der
anderen Schaufelreihe unabhängiger Kühler zugeordnet ist.Notwithstanding these cooling systems, the invention consists in that
of each axial row of blades
a common one, from the coolers of the
is assigned to another row of independent coolers.
Axiale Schaufelreihen können ohne Schwierigkeit so angeordnet werden,
daß sie samt dem Kühler leicht ausgebaut werden können. Die Zuordnung eines Kühlers
zu einer axialen Schaufelreihe ermöglicht jedoch noch eine besondere Ausbildung,
die erfindungsgemäß darin besteht, daß die jeder Schaufelreihe zugeordneten Kühler
gegen die Schaufelkränze axial versetzt angeordnet sind. Hierdurch besteht keine
Zwang mehr, das Sekundärkühlmittel axial durch den Rotor zu führen, dieses kann
vielmehr innerhalb, oder hinter den Kühlergruppen umgelenkt werden, so daß es. am
gleichen Turbinenende, an lern es eintritt, wieder austritt. In der Zeichnung ist
in Abb. i ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Axialschnitt durch
die obere Hälfte desselben bei Verwendung von Luft als Sekundärkühlmittel dargestellt;
Abb. 2 zeigt einen Teil des Schaufel-- und Kühlersystems in größerem Maßstab; Abb,.
3 zeigt die Anordnung bei Verwendung eines flüssigen Sekundärkühlmittels, insbesondere
Wasser.Axial rows of blades can be arranged without difficulty in such a way that
that they can be easily removed together with the cooler. The assignment of a cooler
to an axial row of blades, however, still allows a special design,
which according to the invention consists in that the cooler assigned to each row of blades
are arranged axially offset from the blade rings. This does not result in any
More compulsion to lead the secondary coolant axially through the rotor, this can
rather, be diverted within, or behind the cooler groups, so that it. at the
same turbine end, at learn it enters, exits again. In the drawing is
in Fig. i an embodiment of the subject invention in axial section through
the upper half of the same shown when using air as the secondary coolant;
Fig. 2 shows part of the blade and cooler system on a larger scale; Fig ,.
3 shows the arrangement when using a liquid secondary coolant, in particular
Water.
In Abb. i ist i das Gehäuse der Turbine mit den Letschaufeln5, 2 der
Rotor mit den. Laufschaufeln i i. Die heißen Gase treten bei 3 in den Schaufelkranz,
der aus den Leit und Laufschaufeln gebildet ist, und werden bei 4 abgeleitet.In Fig. I i is the casing of the turbine with the Letschaufeln5, 2 der
Rotor with the. Blades i i. The hot gases enter the blade ring at 3,
formed from the guide vanes and rotor blades, and are derived at 4.
Der rotierende Teil ist gegen das Gehäuse durch die Labyrinthdichturngen
2o abgedichtet. Zur Kühlung jeder Laufschaufel besitze diese `eine oder wenige weitere
zentrale Bohrungen; 13 und eine größere Anzahl peripherer Bohrungen 12, die am Schaufelkopf
miteinander in Verbindung stehen. In den zentralen Bohrungen strömt das kühlere
spezifisch schwerere Kühlmittel durch die Fliehkraft nach außen, erhitzt sich bzw.
verdampft und wird dadurch, spezifisch leichter geworden, nach innen gedrängt. Dieser
Kühlerkreislauf bildet keinen Teil der Erfindung, sondern wurde nur beispielsweise
beschrieben, da, auch ohne das Grundsätzliche der Erfindung zu verlassen, auch andere
Kühlvorgänge verwendet werden können.The rotating part is against the housing through the labyrinth seals
2o sealed. To cool each rotor blade it has one or a few more
central holes; 13 and a larger number of peripheral bores 12 on the blade head
are related to each other. The cooler flows through the central holes
Specifically heavier coolants due to the centrifugal force to the outside, heats up or
evaporates and is thereby pushed inwards, having become specifically lighter. This
Cooling circuit does not form part of the invention, it has only been used as an example
described, there, even without departing from the basic principles of the invention, also others
Cooling operations can be used.
Die Befestigung der Schaufeln am Ro@torkörper erfolgt beispielsweise
mittels T'annenzapfenfußes 21. Erfindungsgemäß sind alle Schaufeln einer axialen
Schaufelreihe an eine in. einer Nut des Rotors gelagerte achsparallel verlaufende
Kühlmittelleitung io' angeschlossen, die zu je einem für jede axiale Schaufelreihe
vorgesehenen, von den anderen Schaufelreihen unabhängigen. Kühler io führt. Der
Kühler besteht in dem Beispiel nach Abb, i und 2 aus radialen, mit Kühlrippen versehenen
Rohren, die am Innenende mit hinterschnittenen Köpfarn23 in entsprechende Axiainuten
des Rotors 2 eingesetzt sind, so daß jedes axiale Schaufelsystem samt dem zugehörigen
Kühler axial herausgezogen werden kann. -Als -Sekundärkühlmittel wird die vom Kompressor
der Turbinenanlage geförderte Luft benutzt. Um eine Durchb@rechung des Rotors 2
zwecks Durchtrittes der Kühlluft zu vermeiden, ist in weiterer Ausbildung durch
die Zusammenfassung je einer axialen Schaufelreihe ermöglicht, den Kühler seitlich
des Schaufelkranzes zu verlegen, wie es die Abb. i und 3 zeigen, und das Kühlmittel.
in oder hinter den Kühlern. so, umzulenken, daß es auf der gleichen Seite der Turbine,
wie die Pfeile 8 und 9 anzeigen, ein- und austritt.The attachment of the blades to the rotor body takes place, for example
by means of pine cone base 21. According to the invention, all blades are axial
Row of blades on an axially parallel mounted in a groove of the rotor
Coolant line io 'connected, one for each axial row of blades
provided, independent of the other rows of blades. Cooler io leads. Of the
In the example according to Figs. I and 2, the cooler consists of radial fins provided with cooling fins
Tubes that are at the inner end with undercut Köpfarn23 in corresponding axial grooves
of the rotor 2 are used, so that each axial blade system together with the associated
Cooler can be pulled out axially. -As -secondary refrigerant is used by the compressor
the air conveyed by the turbine system is used. To prevent the rotor 2
in order to avoid the passage of the cooling air, is in further training through
the combination of one axial row of blades enables the cooler to be placed on the side
of the blade ring, as shown in Figs. i and 3, and the coolant.
in or behind the coolers. so, redirect, that it is on the same side of the turbine,
as the arrows 8 and 9 indicate, enter and exit.
Abb. i zeigt die Anordnung für Luft und Abb. 3 für Wasser als Sekundärkühlmittel.
Bei grundsätzlich gleicher Anordnung fällt natürlich der Kühler io für Wasserrückkühlung
(Abb.3) wesentlich kleiner aus.Fig. I shows the arrangement for air and Fig. 3 for water as the secondary coolant.
If the arrangement is basically the same, the cooler io for water re-cooling is of course used
(Fig.3) is much smaller.
Wie Abb. i zeigt, kann die Führung des Sekundärkühlmittels durch eine
Scheidewand 24, die bis in den Kühlerreicht, so erfolgen., daß der Kühler vom Sekundärkühlmittel
teils in einer, teils in der entgegengesetzten Richtung durchströmt wird.As Fig. I shows, the secondary coolant can be guided by a
Partition wall 24, which reaches into the cooler, take place so. That the cooler from the secondary coolant
flow is partly in one, partly in the opposite direction.