NO752535L - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en avkjølt rotorskovle

for en gassturbin, hvilken skovle består av en som et helt stykke støpt hul mantel som ved toppen av skovlen er lukket med et lokk.

For å få minst mulig varmespenninger i skovlene i en gassturbin tilstreber man skovlekonstruksjoner, hvor skarpe og/ eller plutselige forandringer av veggtykkelsen over tverr-

snittet såvidt mulig unngås. Dessuten er det som kjent for en god varmeovergang påkrevet med relativt høye hastigheter for kjøleluften for frembringelse av turbulente strømninger; særlig ved forholdsvis små disponible kjøleluftmengder betinger dette forholdsvis trange tverrsnitt for kjøleluftkanalene. Dessuten skal tverrsnittene for de enkelte kanaler - for oppnåelse av en bestemt ønsket fordeling av den disponible kjøleluft over de enkelte områder av skovlen - være nøyaktig definert. Særlig ved skovler med forholdsvis tykke profiler støter oppfyllelsen av disse krav under visse omstendigheter på vanskeligheter.

Til grunn for oppfinnelsen ligger således den oppgave

å skaffe tilveie en rotorskovle hvor de ovenfor nevnte betingel-ser i størst mulig utstrekning er oppfylt. Løsningen ifølge oppfinnelsen av denne oppgave utmerker seg vad at det i skovlemantelen langs dennes omkrets er anordnet et antall strømnings-kanaler for kjøleluften, hvilke kanaler strekker seg gjennom skovlens høyde og forbinder et første kjøleluftkammer i skovlens fot med et annet kjøleluftkammer i skovlens topp, at videre det annet kjøleluftkammer er åpent mot det indre hulrom og at det endelig i skovlemantelen ut fra det indre hulrom, i området for den bakre kant, er anordnet ludtavløp og gjennomgangsåpninger for kjøleluften med utstrekning over skovlens høyde.

På denne måte er det mulig i stor utstrekning å jevne

ut og i hvert tilfelle forandre jevnt og litt etter hvert de veggtykkelser som bare er bestemt ved de mekaniske egenskaper

som kreves av skovlen. De strømningskanaler som f.eks. enten allerede støpes sammen med den hule mantel eller senere - f.eks. ved hjelp av EGM-prosessen - bores i støpestykket, fordeler seg i dette tilfelle i stor utstrekning jevnt over hele skovlemantelens omkrets. De har dessuten både et definert samlet tverrsnitt og nøyaktig fastlagte enkelt tverrsnitt, og sikrer altså

en bestemt, jevn og konstant fordeling av kjøleluften på skovlens omkrets. Videre er deres totale tverrsnitt relativt lite til tross for skovleprofilets tykkelse, slik at også med små kjøle-luftmengder i disse kanaler, oppnås strømningshastigheter som er tilstrekkelige for en god varmeoverføring. Endelig er kjøle-luften i et hulrom i skovlen praktisk talt ikke utsatt for trykkfall, slik at det trykkfall som ennå er disponibelt i det annet • kjøleluftrom, kan benyttes fullstendig til kjøling av skovlens bakkant.

.Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i

form av et utførelseseksempel og under henvisning til tegningene hvor fig. 1 er et lengdesnitt som antydet med pilene I-l på

fig. 3 av et eksempel på den nye rotorskovle, fig. 2 er et snitt etter linjen II-II på fig. 1 eller fig..3, og fig. 3 er på sin side et snitt etter linjen III-III på fig. 1.

Den hule mantel 2 som med sin fot 1 som et helt stykke

er støpt etter presisjonsstøpemetoden for en med et forholds-

vis tykt profil forsynt skovle har på den ene side en i retning av skovlens spiss jevnt og suksessivt avtagende veggtykkelse som på den annen side - som det fremgår av fig. 3 - i et vilkårlig tverrsnitt langs hele den omkrets som omslutter det innvendige hulrom 3, er i høy grad uforanderlig. Et antall kjølekanaler 4

som er jevnt fordelt på omkretsen og strekker seg radialt fra skovlens fot 1 til skovlespissen, forbinder et i foten 1 anordnet kjøleluftrom 5 som over tilkoplingsledninger 6 er tilkoplet et ikke videre vist kjøleluftsystem, med et annet kjøleluftrom 7

i nærheten av skovlespissen. Kanalene 4 er som allerede nevnt enten allerede anordnet ved støpingen av mantelen 2 eller senere boret inn i støpestykket, f.eks. ved elektrokjemisk boring (ECM-prosessen). Som det klart fremgår av fig. 3, har praktisk talt

alle kanaler 4 det samme tverrsnitt, bare kanalen 4' som tjener til kjøling av den termisk særlig utsatte skovlenese, har et større tverrsnitt.

I området for skovlens bakre kant 8 foreligger der luft-avløp 9 over hele skovlens høyde, hvilke er forsynt med strømnings-ledeelementer 10 og hindringer 11. Det innvendige hulrom 3 i skovlen er adskilt fra luftavløpene 9 ved hjelp av steg 14 som forbinder skovlemantelens trykkside med sugesiden. Mellom de over hverandre liggende steg 14 foreligger gjennomløpsåpninger 12.

Av støpetekniske grunner er mantelen 2 ved støpningen

åpen i området for toppen av skovlen, derfor blir den i en etter-følgende arbeidsoperasjon lukket ved hjelp av et f.eks. fast-loddet lokk eller deksel 13.

Den i rommets 5 fra ikke nærmere vist kanalsystem inn-matede kjøleluft vil støttet av sentrifugalkreftene som virker under driften, først strømme gjennom kanalene 4 radialt innenfra og utover,, henholdsvis nedenfra og oppover, idet veggen i den hule mantel 2 blir intensivt avkjølt. Luften som strømmer ut av kanalene 4, samler seg i rommet 7 og blir i det innvendige hulrom 3 ved hjelp av egnet valg av totalt åpningstverrsnitt for gjennomløpsåpningene 12 stuvet sammen før den gjennom åpnin-gene 12 i den bakre kant 8 fordeles over hele skovlehøyden foran luftavløpene 9 og forlater skovlen gjennom disse luftavløp 9.

Den jevne fordeling av luften over skovlehøyden blir i dette tilfelle også understøttet av sentrifugalkreftene, mens en praktisk talt tapsfri gjennomstrømning av det innvendige hul-

rom 3 bevirker at hele det trykkfall som fortsatt foreligger etter gjennomstrømning av kanalene 4, står til disposisjon for kjøling av skovlens bakkant.

Claims (3)

1. Avkjølt rotorskovle for en gassturbin, hvilken skovle består av en som et helt stykke støpt hul mantel som ved toppen av skovlen er lukket med et lokk, karakterisert ved at det 1 skovlemantelen (2.) langs dennes omkrets er anordnet et antall strømningskanaler (4) for kjøleluften, hvilke kanaler strekker seg gjennom skovlens høyde og forbinder et første kjøleluftkammer (5) i skovlens fot (1) med et annet kjøle-luftkammer (7) i skovlens spiss (topp), at videre det annet kjøleluftkammer (7) er åpnet mot det indre hulrom (3) og at det endelig i skovlemantelen (2) ut fra det indre hulrom (3), i området for den bakre kant (8) er anordnet luftavløp (9) og gjennomgangsåpninger (12) for kjøleluften med utstrekning over skovlens høyde.

2. Skovle ifølge krav 1, karakterisert ved at gjennomgangsåpningene (12) ut fra skovlefoten (1) er fordelt på skovlens høyde, og slik dimensjonert i sitt samlede tverrsnitt at kjøleluften stuves sammen i det innvendige hulrom (3).

3. Skovle ifølge krav 1, karakterisert ved at gjennomgangsåpningene (12) er dannet mellom over hverandre liggende steg (14) i skovlemantelen (2).