DE946935C

DE946935C - Durch Verdampfung von Fluessigkeit gekuehlte Hohlschaufeln fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE946935C
Application number: DEV1876D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Vorkauf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-06-10
Filing date: 1942-06-10
Publication date: 1956-08-09

Description

Die Erfindung betrifft eine durch Verdampfung von Flüssigkeit gekühlte Hohlschaufel für Gasturbinen, wobei das Kühlmittel in dem hohlen Gasturbinenläufer einen mitumlaufenden Flüssigkeitsring vom Druck und von der Temperatur des Dampfes bildet und aus dem Flüssigkeitsring in einer das Verdampfungsvermögen übersteigenden Menge durch jede Schaufel umläuft.
Es ist bekannt, für flüssigkeitsgekühlte Gasturbinenschaufeln den Hohlraum der Schaufel durch mehrere Bohrungen herzustellen, wobei die Bohrungen so eng zusammenliegen, daß sie sich gegenseitig überlappen und einen zusammenhängenden Hohlraum bilden. Hierbei sind mehrere Schaufeln kühlmittelseitig hintereinandergeschaltet. Ein selbsttätiger Umlauf des Kühlmittels aus einem mitumlaufenden Wasserring ist bei dieser bekannten Anlage nicht vorhanden.
Bei einer anderen Anlage sind flüssigkeitsgekühlte Gasturbinenschaufeln mit einem eigenen Kühlmittelumlauf gezeigt. Die Schaufeln sind mit zwei Bohrurigen mit gleichem Durchmesser versehen.
Auch ist bekannt, eine Gasturbinenhohlschaufel für innere Durchflußkühlung aus mehreren Teilen zusammenzusetzen. Bohrungen in den Schaufelkörpern sind nicht gezeigt.
Schließlich ist auch eine Verdampfungskühlung von Gasturbinenschaufeln bekannt, bei der das Kühlmittel aus einem offenen Wasserring über eine einzige Bohrung zum hohlen Schaufelinnern. führt.
Bei der vorgesehenen Schaufelkühlung, bei der das Kühlmittel aus einem mitumlaufenden im Turbinenläufer selbsttätig durch die Schauiell umläuft, kann es vorkommen, daß infolge von Instabilität im Kühlkreislauf eine ungleichmäßige Verteilung des Wassers. auf die einzelnen Schaufeln erfolgt, -was zu starker Unwucht Anlaß gibt.
Um diese Erscheinungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, jede Gasturbinenschaufel mit mehreren einerseits mit dem Flüssigkeitsring, andererseits am Schaufelkopf miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen zu versehen, die mit verschiedenem Durchmesser ausgeführt sind. Es ist zweckmäßig, die in den Zonen geringerer Wärmeaufnahme liegenden Bohrungen mit dem größeren Durchmesser auszuführen. Auch kann es vorteilhaft sein, für die Kühlräume an .den Vorder- und Rückkanten der Schaufel getrennte Umläufe vorzusehen.
Hierdurch wird ein stets gleichbleibender und im gleichen Sinne umlaufender Kühlkreislauf erreicht, da die Flüssigkeit in den engeren Bohrungen sich schneller erwärmt als in den weiteren. Bohrungen und daher stets von außen nach innen strömen muß, während in den weiteren Bohrungen die Strömung umgekehrt von innen nach außen verläuft.
Die Erfindung ist an Hand von Abb. i und 2 näher erläutert. In Abb. i ist ein Gasturbinenläufer mit der beanspruchten Schaufelform dargestellt.
Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Hohlschaufel in größerem Maßstab. Die Kühlflüssigkeit wird über die Stopfbuchse i in die IHohlwelle 2 geleitet und von dort in den Rohren 3 auf Druck geschleudert. Dann tritt sie in den Wasserring 4 im Innern des Läufers 5 über. Durch Bohrungen 6 am Umfang des Läufers 5 gelangt das Kühlmittel in die Hohlschaufel-7, die als Schnitt nach der Linie I-I in Abb. 2 dargestellt ist. Diese Hohlschaufel weist drei Böhrungen. auf, und zwar die beiden seitlichen Bohrungen 8 und 9 mit kleinerem Durchmesser lind die mittlere Bohrung io mit größerem Durchmesser. Die Bohrungen 8, 9 und io münden am Schaufelkopf in den gemeinsamen Hohlraum ii und ebenso am Schaufelfuß in den gemeinsamen Hohlraum i2 ein. Auf Grund des ungleichen Durchmessers wird die Wassersäule in der Bohrung io weniger schnell erwärmt als in den kleineren Außenbohrungen 8 und 9, so daß stets eine gleiche Umlaufrichtung gewährleistet ist. Die schnellere Aufwärmung der Wassersäule in den Bohrungen 8 und 9 wird noch dadurch unterstützt, daß diese näher an den Schaufelkanten liegen, also in einer Zone besonders hoher Wärmeaufnahme.
Der in den Hohlschaufeln 7 und im Wasserring 4 erzeugte Dampf wird über die Hohlwelle 13 einer nichtdargestelltenDampfturbine oder eineranderen Verwendungsstelle zugeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:-i. Durch Verdampfung von Flüssigkeit gekühlte Hohlschaufel für Gasturbinen, wobei das Kühlmittel in dem hohlen Gasturbinenläufer einen mitumlaufenden Flüssigkeitsring vom Druck und von der Temperatur des Dampfes bildet und aus dem Flüssigkeitsring Kühlmittel in einer das Verdampfungsvermögen. übersteigenden Menge durch jede Schaufel umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schaufel mehrere einerseits mit dem Flüssigkeitsring, andererseits am Schaufelkopf miteinander in Verbindung stehende Bohrungen bestehen, die mit verschiedenem Durchmesser ausgeführt sind.
2. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Zonen geringerer Wärmeaufnahme liegenden Bohrungen größeren Durchmesser haben.
3. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlrohre an den Vorder- und Rückkanten der Schaufel getrennte Umläufe vorgesehen sind. . In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 707 344, 669 249, 6:2o820, 597556, 573484 545234 420781, 369 996, 190 318.