DE971297C

DE971297C - Ganzmetall-Mehrscheibenlaeufer fuer Gasturbinen mit Innenkuehlung durch einen in den Laeufer eingefuehrten Kuehlluftstrom

Info

Publication number: DE971297C
Application number: DEE2112A
Authority: DE
Inventors: Frank Denison Brownhill; Paul Heinz Walter Wolff
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1946-10-09
Filing date: 1950-09-14
Publication date: 1959-01-08
Also published as: US2656147A; CH278723A; GB612097A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen insbesondere einstückig ausgebildeten Ganzmetall-Mehrscheibenläufer für Gasturbinen und betrifft eine Kühleinrichtung bei derartigen Turbinenläufern.

Es ist bereits bekannt, zwischen einem Hauptkörper und einem äußeren Teil, welcher die Schaufeln, eine Reihe von Plattenflächen und Zwischenstücke zwischen den Schaufelblattflanschen benachbarter Schaufelringe aufweist, einen isolierenden Luftraum einzuschließen. Die unteren Schaufelteile (Stege) zwischen den Plattenflächen und den Füßen der Schaufeln, die die Verbindung durch den Luftraum darstellen, sind hierbei in der Querschnittsfläche vermindert und haben eine genügende Länge, um den Wärmefluß von den äußeren Teilen zum Hauptkörper zu drosseln.

Ziel der Erfindung ist es, bei derartigen Turbinenläufern den zwischen dem äußeren Teil des Läufers und seinem Hauptkörper gebildeten Raum zu kühlen und anschließend die Kühlluft wie bekannt in das Turbinentreibmittel einzuleiten.

Zu diesem Zweck ist ein Ganzmetall-Mehrscheibenläufer für Gasturbinen, insbesondere einstückiger Ganzmetall-Mehrscheibenläufer, mit Innenkühlung durch einen in den Läufer eingeführten Kühlluftstrom und mit Schaufeln, die anschließend an die Schaufelblattflansche den Wärmefluß drosselnde Verbindungsstege zu den eigentlichen Schaufelfüßen aufweisen, mit denen sie an dem Läuferscheibenkranz befestigt sind, und mit zwisehen j e zwei Läuferscheiben über den Umfang verteilten, mit dem Läuferkörper ebenfalls durch

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schmale Stege in Verbindung stehenden, an die Schaufelfüße in axialer Richtung anschließenden Zwischenplatten versehen sind, so daß ein zusammenhängender Außenmantel des Läufers gebildet wird, gemäß der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß der von innen zugeführte Kühlstrom durch am Umfang der Zwischenplatten verteilte öffnungen über die zwischen den Schaufelfüßen und den zugehörigen Halteansätzen des Läuferscheibenkranzes in bekannter Weise verbleibenden Kanäle mindestens einen Läuferscheibenkranz in axialer Richtung durchströmt und schließlich in bekannter Weise in den angrenzenden Schaufelraum austritt. Die gesamte innere Kühlluft kann in den isolierenden Raum durch Öffnungen, welche die Zuführung der Kühlluft und den isolierenden Raum verbinden, an oder in der Nähe des Niederdruckendes des Läufers eingeführt werden, wobei die Kühlluft annähernd über die gesamte Länge des Läufers geht, bevor sie aus diesem isolierenden Raum in die Hauptströmung des Arbeitsmittels an der Einströmseite einer früheren Stufe, vorzugsweise der ersten Stufe der bewegten Schaufeln, geliefert wird. Die Kühlluft kann hierbei durch einen hohlen Läufer oder eine Bohrung in dem Läufer den öffnungen, die in den oder die isolierenden Räume führen, zugeführt werden.

Bei einer Kühleinrichtung für Läufer mit axial eingesetzten Schaufeln strömt das Kühlmittel gemaß der Erfindung zunächst durch die axialen, zwischen den Enden der Schaufelfüße und dem Boden der zugehörigen Einschnitte im Läuferscheibenkranz gebildeten Kanäle, wird dann nach außen durch ein radiales Wandteil der Zwischenstücke umgelenkt und strömt schließlich in der entgegengesetzten axialen Richtung durch zwischen den Schaufelblattflanschen, den Verbindungsstegen und den Scheibenvorsprüngen gebildete Kanäle.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung strömt das Kühlmittel parallel und axial durch die an den Enden der Schaufelfüße und an den Verbindungsstegen liegenden Kanäle, die gemeinsam von einem Raum abgehen, der zwischen einem radialen Wandteil der Zwischenstücke und der Seite des Scheibenrandes gebildet wird. Der gezahnte Teil des Scheibenrandes ist zur Bildung einer Umfangsrille mit einem Einschnitt versehen, und die Zwischenstücke weisen hierbei gezahnte Teile auf, die in dieser Rille radial eingesetzt und anschließend in den gezahnten Teil des Randes an einer Seite der Rille axial verschoben und dort durch die gezahnten Befestigungsstümpfe der axial eingesetzten Schaufeln befestigt sind.

Die Zwischenstücke an der Läuferscheibe können durch miteinander im Eingriff stehende Umfangsflansche befestigt sein, wobei eines der Zwischenstücke aus zwei Teilen besteht, deren axiale Gesamtabmessung kleiner ist als der Abstand zwischen benachbarten Scheiben, so daß sie radial eingesetzt und dann axial in den Eingriff mit der betreffenden benachbarten Scheibe verschoben werden können, und daß diese Teile in axialem Abstand durch einen Keilkörper gehalten werden, der von außen eingesetzt und vorzugsweise mit diesen Teilen verbunden und gegebenenfalls verschweißt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von -Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.

Fig. ι ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht von drei aufeinanderfolgenden Läuferscheiben mit axial eingesetzten Schaufeln, wobei Mittel für eine Reihenkühlströmung zwischen benachbarten Scheiben vorgesehen sind;

Fig. 2 ist ein Teil einer Stirnansicht einer Lauferscheibe und der Zwischenstücke entsprechend der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht von zwei aufeinanderfolgenden Läuferscheiben mit axial eingesetzten Schaufeln, wobei Mittel für eine parallele Kühlströmung zwischen benachbarten Scheiben eines zusammengesetzten Läufers vorgesehen sind;

Fig. 3 a ist eine abgebrochene perspektivische Ansicht der beiden aufeinanderfolgenden Läuferscheiben nach Fig. 3;

Fig· 3b, 3c, 3d und 3e zeigen Einzelheiten des Aufbaues nach Fig. 3;

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht von drei aufeinanderfolgenden Lauferscheiben der Bauart mit Umfangsbefestigung;

Fig. 4 a ist eine abgebrochene perspektivische Ansicht des in Fig. 4 gezeigten Aufbaues;

Fig. 4b ist ein Schaubild für die Strömung des Kühlmittels in diesem Aufbau;

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht von zwei aufeinanderfolgenden Läuferscheiben und zeigt die Einführung der Kühlluft in den isolierenden Raum an dem Niederdruckende des Läufers und die Führung dieser Luft in Reihe durch aufeinanderfolgende Läuferstufen.

In Fig. ι und 2 kann das Kühlmittel aus den Hohlräumen zwischen benachbarten Scheiben 1, 1' bzw. 1', 1" axial durch eine Gruppe von Kanälen 3 zwischen den inneren Enden der Schaufelfüße 2 α i°5 und dem Boden der entsprechenden Einschnitte ι α in dem Scheibenrand und zurück in umgekehrter Richtung durch eine weitere Gruppe von axialen Kanälen 4 gehen, die zwischen den äußeren Enden der Halteansätze 1 b und der Unterseite der Schaufelblattflansche 2 b gebildet sind.

Ein trommeiförmiger Körper besteht aus getrennten Abschnitten von Zwischenstücken 7, die an den Scheiben mit Hilfe von kreisförmigen Flanschen 5,5 a und Einschnitten 6 in den Scheibenrändern gehalten werden, die mit entsprechenden Vorsprüngen 17 der Zwischenstücke 7 im Eingriff stellen. Die Zwischenstücke 7 enthalten einen Hohlraum 8, der an beiden Enden offen sein kann und durch eine Öffnung oder Öffnungen 9 mit dem Raum zwischen zwei benachbarten Scheiben, wie z. B. ι und 1', in Verbindung steht. Zwischen den Seitenwänden des Teiles 7 und den benachbarten Scheiben 1 und i' verbleiben Hohlräume 11 und 13, wobei der Hohlraum 11 die Kanäle 3 und 4 in der Scheibe ι verbindet. Der Hohlraum 13 steht in

Verbindung mit dem Hohlraum 8 durch eine öffnung oder öffnungen 12, so daß das Kühlmittel in die Kanäle 3 der Scheibe 1' eintreten kann, während es von den Kanälen 4 durch einen Steg 14 abgehalten wird. Zwischen der abgerundeten Leitkante 2c der Plattenfläche der Schaufel 2! und dem Steg 15 des Zwischenstückes 7 verbleibt ein Spalt, welcher es gestattet, daß das Kühlmittel in den Schaufelraum eintritt und eine verhältnismäßig kühle Begrenzungsschicht bildet, welche die Platten der Schaufelblattflansche bedeckt, bevor es sich mit den heißen Verbrennungsgasen vermischt.

Auf einem Bogen des Umfanges der Läuferscheibe, welcher einem solchen Abschnitt entspricht, ist der äußere Flansch 5 α abgeschnitten, wie auf der linken Seite der Scheibe i' und auf der rechten Seite der Scheibe 1" gezeigt, damit die Abschnitte J der Zwischenstücke radial von außen eingesetzt und dann in Um fangs richtung verschoben werden können, bis der ganze Umfang, bis auf einen dem Bogen eines Abschnittes entsprechenden Spalt, ausgefüllt ist. Dieser Spalt wird gegebenenfalls durch einen besonderen Abschnitt geschlossen, der aus zwei Hälften ja, 7 b besteht. Die Summe der axialen Abmessungen dieser Teile ist kleiner als der Abstand zwischen den beiden benachbarten Scheiben 1' und 1", so daß sie radial eingesetzt und dann axial in Richtung auf die betreffenden Scheiben bewegt werden können, um mit deren inneren radialen Flanschen 5 in Eingriff zu kommen. Die Enden der Halbsegmente ja, 7 b sind ausgenommen, so daß geschlossene Abteile 8 b bzw. 11 α in ihnen gebildet werden, deren Aufgabe derjenigen der ringförmigen Hohlräume 8 und 11 entspricht, die in oder an den gewöhnlichen Segmenten gebildet sind: das Abteil 11 α verbindet die Kanäle 3 und 4 der Scheibe 1', während das Abteil 8 & in Verbindung mit dem Hohlraum zwischen den Scheiben 1', 1" durch die öffnung 9 & steht und in den Kanal 3 der Scheibe 1" führt. Ein Spalt 16a zwischen der abgerundeten Leitkante 2 c der Wurzelplatte der Schaufel 2" und dem Steg 15 α des Segments 7 b gestattet dem Kühlmittel, aus dem Kanal 4 der Scheibe 1" in den Schaufelraum der betreffenden Stufe einzutreten und dort eine verhältnismäßig kühle Grenzschicht zu bilden, welche die Plattenfläche der Schaufelblattflansche bedeckt, bevor sie sich mit den Verbrennungsgasen vermischt.

Dann wird ein keilförmiges Stück i8, das gegebenenfalls mit einer öffnung 18 α zur Gewichtserleichterung versehen ist, zwischen die beiden Hälften ja und 7 b getrieben, um sie in ihrer Lage zu sichern, und dieses keilförmige Stück 18 kann dann mit den beiden Hälften durch eine Schweißnaht 18 b dauernd verbunden werden.

Eine derartige Anordnung eignet sich für eine Serienluftströmung im Zickzack, d. h. in Richtung der Strömung der Verbrennungsgase in den inneren Kanälen 3, die zwischen den Enden der Schaufelfüße 2 α und dem Boden der Einschnitte 1 a in der Scheibe gebildet sind, und einer umgekehrten Strömung in den äußeren Kanälen 4, die zwischen den Spitzen der Scheibenvorsprünge 1 b und den Einschnitten gebildet werden, die zwischen den Schaufelblattflanschen 2 δ und den Verbindungsstegen 2 α vorgesehen sind.

Gemäß der in Fig. 3 bis 3e gezeigten Ausführungsform sind benachbarte Scheiben 21, 21' mit Flanschen 20 a, 20 b versehen, die sich überlappen, wobei eine verzapfte Fuge eine trapezförmige Rille 20 an dem Umfang frei läßt, die mit einer Schweißnaht ausgefüllt wird, um die Scheiben 21, 21' zu einem einzigen Trommelaufbau zu vereinigen.

Eine Umfangsrille 39 a ist unsymmetrisch durch alle Vorsprünge 21 & der Läuferscheiben angebracht, so daß ein langer, zahnförmig eingeschnittener Abschnitt auf einer Seite und ein verhältnismäßig kurzer Abschnitt auf der anderen Seite der Rille verbleibt.

Ein entsprechender Einschnitt 39 b kann in den gezahnten Schaufelfüßen 22 a frei gelassen werden, so daß diese beiden Rillen zusammen einen Umfangskanal 39 bilden, wenn die gezahnten Schaufeln in ihrer Arbeitslage zusammengebaut werden. Axiale Kanäle 23, 24 sind wiederum zwischen dem inneren Ende der gezahnten Schaufelfüße 22 α und dem Boden der Rillen 21 α in der Scheibe und zwischen den Spitzen der Scheibenvorsprünge 21 δ und den Schaufelblattflanschen 22 b vorgesehen. An einer Seite jedes Scheibenrandes sind am Umfang Flansche 25, 25 a angeordnet. Zwischen zwei benachbarte Scheiben 21, 21' sind getrennte Zwischenstücke 27 in solcher Weise eingesetzt, daß sie mit dem Einschnitt 26 zwischen den konzentrischen Flanschen 25, 25 a mittels eines axialen Vorsprunges 33 eines radialen Wandteiles 32 im Eingriff stehen, welches mit einem am Umfang verlaufenden und sich zwischen zwei benachbarten Schaufelreihen 22, 22' erstreckenden Brückenteil 37 ein Stück bildet. Die Zwischenstücke begrenzen einen ringförmigen Raum zwischen sich und den Flanschen 20 α und 20 b der benachbarten Scheiben 21, 21'. Das Ende dieses Brückenteiles 37 an der Seite der radialen Wand 32 bildet einen Steg 30, der einen verhältnismäßig schmalen Spalt 36 zwischen seinem Ende und der Leitkante der Schaufelblattflansche 22 b der benachbarten Schaufel 22' frei läßt. Das andere Ende der Brückenplatte 37 besitzt einen radial nach innen verlaufenden Ansatz 35, der mit dem gleichen Tannenbaumprofil gezahnt ist wie die Schaufelfüße 22 α und etwas kleinere axiale Abmessung besitzt als die erwähnte Umfangsrille 39 α in der Läuferscheibe. Eine Rippe 34 verbindet die Platte 37, den gezahnten Ansatz 35 und das Wandteil 32. Benachbarte Plattenabschnitte 37 können entweder mittels einer gezapften Fuge 27 d (Fig. 3 a) oder mittels eines eingesetzten Metallstreifens 2,Je (Fig. 3 e) verbunden werden, die eine Abdichtung zwischen dem Ringraum 28 und der durch die Schaufeln 22, 22' gehenden Verbrennungsgasströmung bilden, welche annähernd luftdicht bleibt und zugleich eine Ausdehnung dieser Plattenabschnitte zuläßt.

Vor dem Zusammenbau der Schaufeln mit dem Läufer werden die erwähnten getrennten Zwischen-

stücke 27 mit ihren gezahnten radialen Ansätzen 35 in die Umfangsrille 39α der Scheibe eingelassen und dann in axialer Richtung verschoben, bis der Vorsprung 33 des radialen Wandteiles 32 an der anderen Seite des Brückenteiles 37 in den Einschnitt 26 zwischen den Flanschen 25, 25 α der benachbarten Scheibe 21' eingreift. Die Schaufeln können dann seitlich in üblicher Weiseeingesetzt und die Brückenteile 37 in ihrer Lage befestigt werden. In dem Umfang der inneren, von den Flanschen 20 a, 20 b gebildeten Trommel angebrachte Luftlöcher 29 sind so bemessen, daß sie den Durchgang der gewünschten Menge des Kühlmittels aus den zwischen den beiden benachbarten Scheiben 21, 21' innerhalb dieser inneren Trommel gebildeten Hohlräumen in den Ringraum 28 gestatten. Von dort strömt das Kühlmittel durch die Kanäle 23, 24 in parallelen Strömungen in einer dem Strom der Verbrennungsgase entgegengesetzten Richtung. Diese Ströme vermischen sich in einem weiteren Ringraum 31, der zwischen dem Rand jeder Scheibe und einer ringförmigen Wand gebildet wird, die von den Wandteilen 32 aller getrennten Zwischenstücke 27 gebildet wird. Das Kühlmittel tritt aus diesem zweiten ringförmigen Hohlraum 31 durch einen Umfangsspalt 36 zwischen den Stegen 30 der Zwischenstücke 27 und den Leitkanten der Schaufelblattflansche 22 b und bildet eine verhältnismäßig kühle Begrenzungsschicht, welche die Schaufelblattflansche bedeckt, bevor sie sich mit den heißen Verbrennungsgasen vermischt. Gemäß den Fig. 4 bis 4 b, welche die am Umfang befestigten Teile zeigen, sind die den Raum zwischen zwei benachbarten Scheiben 41, 41' überbrückenden Zwischenstücke 47 vorzugsweise schräg, d. h. im Grundriß annähernd in Form eines Parallelogramms ausgebildet. Diese Stücke 47 werden wiederum befestigt, indem Umfangseinschnitte mit Umfangsflanschen 45, 45 α bzw. 45 b an gegenüberliegenden Flächen von benachbarten Scheiben in Eingriff kommen. Der letzte einzusetzende Abschnitt 47a (rechte Seite der Fig. 4) hat wieder eine axiale Abmessung, die kürzer ist als der Abstand zwischen benachbarten Scheiben 41', 41", so daß er radial eingesetzt und axial in Eingriff mit der einen (41') der benachbarten Scheiben verschoben werden kann. Der verbleibende Spalt wird dann durch radiales Einsetzen eines mit einem Einschnitt versehenen Teiles 50 verschlossen, welches ebenfalls radial eingelassen und axial verschoben werden kann, bis es in die.andere benachbarte Scheibe 41" eingreift. Der verbleibende Spalt zwischen diesen beiden Teilen wird durch ein keilförmiges Teil 51 ausgefüllt, wobei die beiden Teile 47 a, 50 und das keilförmige Teil 51 gegebenenfalls bei 52 miteinander verschweißt werden.

Der Luftweg (Fig. 4 a und 4 b) bei dieser Ausführung verläuft vorzugsweise radial auswärts in dem Hohlraum zwischen zwei benachbarten Scheiben 41, 41' bzw. 41', 41" und dann bei 46 in axialer Richtung zwischen zwei benachbarten Zwischenstücken 47 in einen Umfangsraum 44 a, der zwischen dem Flansch 42 b der Schaufeln und dem äußeren Umfang des Scheibenrandes vorhanden ist. Die Luft strömt dann radial einwärts durch einen Einschnitt in den radialen Flächen von benachbarten Schaufelfüßen 42 a, bis sie einen weiteren Umfangskanal erreicht, der bei 43 zwischen dem inneren Ende der Schaufelfüße 42 a und dem Boden der Umfangsrille 41 α in dem Scheibenrand gebildet wird. Von dort bewegt sich die Kühlluft wieder radial auswärts in einem Einschnitt, der zwischen dem nächsten Paar von benachbarten Schaufelfüßen 42 α in einem Ausschnitt gebildet wird, in einen Umfangskanal 44 b, der zwischen dem Außenumfang des Scheibenrandes und des Schaufelblattflansches 42 δ gebildet wird, und von da in annähernd radialer Richtung durch eine in der Leitkantenseite des Schaufelblattflansches 42 b angebrachte Öffnung 42 c, so daß die ankommende Luft wieder eine Grenzschicht von verhältnismäßig niedriger Temperatur längs den Flanschen der Läuferschaufeln bildet, bevor sie sich mit den Verbrennungsgasen vermischt.

Gemäß Fig. 5 werden die benachbarten Läuferscheiben 51 und 51' wieder mit verzapften Flanschen 50 a, 50 b versehen, die nach dem Zusammenbau miteinander durch die Schweißnaht 50 verbunden werden. Der so zwischen der Scheibe 51' der äußersten Niederdruckstufe und der benachbarten Scheibe 51 eingeschlossene Raum ist mit der Quelle des Kühlmittels verbunden, vorzugsweise der vom Kompressor gelieferten Verbrennungsluft, mit einem Druck, der wenigstens dem höchsten Druck gleich ist, welcher in dem Arbeitszyklus der Gasturbine auftritt. Ein Flansch 71 ist an der Abströmseite der Scheibe S i' vorgesehen und mit einer einwärts gerichteten axialen Leiste 72 ausgestattet. Teile 70, die in der Form den Zwischenplattenstücken 27 der Fig. 3 und 3 b ähnlich, jedoch allgemein kürzer in der axialen Abmessung sind, können radial mit ihren gezahnten, einwärts gerichteten Ansätzen 75 in den Umfangseinschnitt 59a der Scheibe 51' eingesetzt und axial in die in Fig. 5 gezeigte Lage verschoben werden, in welcher sie mit ihren Ansätzen 73 in die Leisten 72 des Flansches 71 eingreifen. In dieser Lage werden sie gehalten, indem von links die Schaufeln 52' axial eingesetzt werden, die entsprechend gezahnte Füße haben. Die Teile 70 schließen zwischen sich und no der Scheibe 51' einen Luftraum 69 ein, der mit dem Raum zwischen den Scheiben 51 und 51' durch Kanäle 68 in Verbindung steht.

Unter den inneren Enden und unter den Schaufelblattflanschen 52 b sind Kanäle 53 und 54 gebildet, die den Kanälen 23 bzw. 24 der Ausführung nach Fig. 3 entsprechen. Die Leitkanten 52 d der Schaufeln 52' bilden mit dem Flansch 60 der Zwischenplattenstücke 57 eine verzapf te Fuge. Die letzteren entsprechen im übrigen im wesentlichen den Zwisdhenplattenstücken 27 der Fig. 3 und 3 b, iodfem sie mit ihren Ansätzen 63 in die Rillen 56 zwischen den am Umfang verlaufenden Vorsprüngen 55. 55 ^α der Scheiben 51, 51' usw. eingreifen. Die radialen Wandteile 62 der Zwischenplattenstücke haben große Öffnungen 62 α.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist bei dieser Anordnung eine Serienströmung des Kühlmittels aus dem Raum 69 an der Abströmseke der untersten Stufe durch die Kanäle 53, 54, öffnungen 62 α unter den Plattenstücken 67 der Zwischenstücke 57 durch die Kanäle 53, 54 der nächsthöheren Stufe usw. geschaffen, bis das Kühlmittel gegebenenfalls in die Einströmseite der Lauf erschaufein dar höchsten· Druckstufe, ähnlich wie in Fig. 3 gezeigt, zwischen den Stegen 30 und 36 eintritt. Die zum Abschluß der Kanäle 53, 54 der Höchstdruckstufe benutzten Endstücke entsprechen jedoch im übrigen den Endstücken 70 an der Niederdruckseite.
Bei allen verschiedenen Ausführungen, die vorstehend beschrieben wurden, können schroffe Temperaturgefälle in dem Läufer durch Zuführung von Kühlmittel an den Schaufelfüßen vermieden werden. Auf diese Weise wird der Läufer so kühl gehalten, daß die Streckung (Kriechen) in den

ao Schaufelhalteansätzen der Läufer möglichst klein wird, sogar bei Verwendung eines verhältnismäßig minderwertigen Materials für den Läufer. Auch die Streckung (Kriechen) in den Schaufelfüßen selbst ist so klein wie möglich. Durch Regelung des Kühlmittel druckes wird jede einwärts gerichtete Strömung der heißen Gase verhindert. Wie oben erwähnt, bildet sich durch das austretende Kühlmittel eine Grenzschicht von kühler Luft über der Außenseite der Schaufeln und der Zwischenplattenstücke.

Bei jeder Ausführung kann der Rand der Läuferscheiben durch (nicht dargestellte) radiale Schlitze in an sich bekannter Weise in Segmente unterteilt werden, um eine unabhängige thermische Ausdehnung dieses Teils ohne Auftreten von unzulässig hohen Druckbeanspruchungen zu gestatten.

Auf Grund der beschriebenen Verbesserungen sind ein schnelles Anfahren und schnelle Belastungs- und Temperaturänderungen der Gasturbine zulässig.

Die beschriebene Bauart ist auch bei verjüngt zulaufenden Läufern anwendbar. Es können voll geschmiedete oder zusammengesetzte Läufer benutzt werden, wie bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 5 beschrieben, die Schweißnähte von zusammengesetzten Läufern außer Berührung mit der Strömung der Verbrennungsgase gehalten werden, eine Bauart, die auch bei anderen Ausführungen anwendbar ist.

Das Verfahren zur Befestigung der Zwischenstücke wird durch eine Veränderung der Schaufelzahl in benachbarten Schaufelreihen nicht berührt.

Claims

Patentansprüche:

i. Ganzmetall-Mehrscheibenläufer für Gasturbinen, insbesondere einstückiger Ganzmetall-Mehrscheibenläufer, mit Innenkühlung durch einen in den Läufer eingeführten Kühlluftstrom und mit Schaufeln, die anschließend an die Schaufelblattflansche den Wärmefluß drosselnde Verbindungsstege zu den eigentlichen Schaufelfüßen aufweisen, mit denen sie an dem Läuferscheibenkranz befestigt sind, und mit zwischen je zwei Läuferscheiben über den Umfang verteilten, mit dem Läuferkörper ebenfalls durch schmale Stege in Verbindung stehenden, an die Schaufelfüße in axialer Richtung anschließenden Zwischenplatten, so daß ein zusammenhängender Außenmantel des Läufers gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von innen zugeführte Kühlstrom durch am Umfang der Zwischenplatten (7 in Fig. 1, 2; 37 in Fig. 3 und 3b; 67 in Fig. 5) verteilte öffnungen (9, 9 b in Fig. 1, 29 in Fig. 3; 68 in Fig. 5) über die zwischen den Schaufelfüßen (2 a) und den zugehörigen Halteansätzen (1 b) des Läuferscheibenkranzes in bekannter Weise verbleibenden Kanäle (3, 4 in Fig. 1 und 2; 23, 24 in Fig· 3; 53) 54 in Fig· 5) mindestens einen Läuferscheibenkranz in axialer Richtung durchströmt und schließlich in bekannter Weise in den angrenzenden Schaufelraum austritt.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte innere Kühlluft in den isolierenden Raum durch öffnungen (68), welche die Zuführung der Kühlluft und den isolierenden Raum verbinden, an oder in der Nähe des Niederdruckendes (51') des Läufers eingeführt wird, wobei die Kühlluft annähernd über die gesamte Länge des Läufers geht, bevor sie aus diesem isolierenden Raum in die Hauptströmung des Arbeitsmittels an der Einströmseite einer früheren Stufe, vorzugsweise der ersten Stufe der bewegten Schaufeln, geliefert wird (Fig. 5).
3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft den öffnungen, die in den oder die isolierenden Räume führen, durch einen hohlen Läufer oder eine Bohrung in dem Läufer zugeführt wird.
4. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3 in Verbindung mit axial eingesetzten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel zunächst durch die zwischen den Enden der Schaufelfüße (2 a) und dem Boden der zugehörigen Einschnitte im Läuferscheibenkranz gebildeten axialen Kanäle (3) strömt, dann nach außen durch ein radiales Wandteil (11) der Zwischenstücke umgelenkt wird und schließlich in der entgegengesetzten axialen Richtung durch die zwischen den Schaufelblattflanschen, den Verbindungsstegen und den Scheibenvorsprüngen gebildeten Kanäle (4) strömt (Fig. 1).
5. Kühleinrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 3 in Verbindung mit axial eingesetzten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel parallel und axial durch die an den Enden der Schaufelfüße (2 a) und an den Verbindungsstegen liegenden Kanäle strömt, die gemeinsam von einem Raum abgehen, der zwischen einem radialen Wandteil (32, 74) der Zwischenstücke und der Seite des Scheibenrandes gebildet wird (Fig. 3, 5).
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gezahnte Teil (21a, 21 b)

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des Scheibenrandes zur Bildung einer Umf angsrille mit einem Einschnitt (39 a, 59 et) versehen ist und die Zwischenstücke (37) gezahnte Teile (35) aufweisen, die in dieser Rille (39 α, 59 α) radial eingesetzt und anschließend in den gezahnten Teil des Randes an einer Seite der Rille axial verschoben und dort durch die gezahnten Schaufelfüße (22 a) der axial eingesetzten Schaufeln befestigt sind (Fig. 3, 3 a bis 3 e und 5).
7. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke an der Läuferscheibe durch miteinander im Eingriff stehende Umfangsflansche befestigt sind, wobei eines der Zwischenstücke aus zwei Teilen (7 a, 7 b) besteht, deren axiale Gesamtabmessung kleiner ist als der Abstand zwischen benachbarten Scheiben (1', 1"), so daß sie radial eingesetzt und dann axial in den Eingriff mit der betreffenden benachbarten Scheibe (1', 1") verschoben werden können, und daß diese Teile in axialem Abstand durch einen Keilkörper (18, 18 b) gehalten werden, der von außen eingesetzt und vorzugsweise mit diesen Teilen verbunden, gegebenenfalls verschweißt wird (Fig. 1).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 172 769, 665 762, 708758, 718939, 733048;

schweizerische Patentschrift Nr. 179 552.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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