Picrwszefisl \vo: 7 lipcu ]'.<'M (\\'<;^r,\¦ i W znanych turbinach gazowych calko¬ wita moc uzytkowa urzadzenia jest zalez¬ na w duzej mierze od temperatury roz¬ prezajacego sie w turbinie czynnika ro¬ boczego i jest tym korzystniejsza, im wyz¬ sza temperatura czynnika roboczego. Szko¬ dliwe dzialanie wysokiej temperatury na wlasnosci znanych tworzyw ogranicza moznosc jej podwyzszania, wobec czego przy dotychczas znanych tworzywach nie nalezy stosowac temperatur, przekraczaja¬ cych 500 do 600'C, Odnosi sie to zwlasz¬ cza do turbin gazowych o duzej szybkosci obwodowej, w których czesci, trzymajace lopatki wirnikowe wzglednie wstawki, znajdujace sie miedzy lopatkami, czyli tar¬ cze, bebny itd,, sa tak natezane dziala¬ niem sily odsrodkowej, iz ich wrazliwosc polega czesto nie na ewentualnym utlenia¬ niu, lecz na tym, ze przy wyzszych tem¬ peraturach dopuszczalne natezenia sa nie¬ znaczne. Dalsza wada polega na tym, ze przy zastosowaniu wysokich temperatur powstaja znaczne rozszerzenia, które ze wzgledu na budowe turbin sa z wielu przy¬ czyn szkodliwe.Wynalazek niniejszy dotyczy turbin ga¬ zowych, w których srednia srednica które¬ gokolwiek nieruchomego lub obrotowego wienca lopatkowego jest przynajmniej w przyblizeniu równa sredniej wartosci sred¬ nich srednic sasiednich wienców lopatko¬ wych, przy czym w takich turbinach gazo¬ wych wedlug wynalazku mozna uniknac wyzej wspomnianych wad w ten sposób, ze wysokie temperatury powstaja tylko wczesciach, oplywanych przez strumien go¬ racego czynnika, to znaczy w lopatkach oraz w czesciach, ograniczajacych prze¬ strzen robocza turbiny wzdluz przeplywu czynnika, czyli w wiencach lopatek wzgle¬ dnie wstawek, stykajacych sie z czynni¬ kiem roboczym. Inne czesci skladowe (tar¬ cze, bebny, pierscienie) posiadaja daleko mniiejsza temperature. W turbinie wedlug wynalazku moze to byc osiagniete w ten sposób, ze czesci, oplakiwane strumieniem goracego czynnika, maja po stronie prze¬ ciwnej wzgledem przestrzeni lopatkowej odpowiednio wykonane trzonki, sluzace do przymocowania ich do trzymajacych je czesci turbiny, przy czym trzonki maja do¬ stateczna dlugosc i odpowiednio mala gru¬ bosc, celem izolacji ciepla, pochlanianego z czynnika roboczego przez stykajace sie z nim czesci, wzglednie wstrzymania w do¬ statecznym stopniu przeplywu tego ciepla.Te trzonki, wykonane oczywiscie jako ca¬ losc wraz z lopatkami, wzglednie wstaw¬ kami, sa przymocowane tylko na swych koncach do trzymajacych je czesci celem skutecznego wstrzymywania przeplywu ciepla i sa wykonane tak, ze ich dlugosc, nie liczac zakonczenia, sluzacego do przy¬ mocowania, jest wielokrotnie, co najmniej dwukrotnie, wieksza od ich grubosci, dzie¬ ki czemu róznica temperatury miedzy czynnikiem i wspomnianymi czesciami trzymajacymi bedzie znaczna nawet w przypadku malego chlodzenia. Jest to sku¬ teczne zapobieganie wyzej wspomnianym wadom. Dalsza zaleta takiego rozwiazania polega na tym, ze czesci te wskutek dzia¬ lania izolujacego cieplo, zmniejszaja stra¬ ty ciepla, a wskutek tego powiekszaja sku¬ tecznie moc uzytkowa trubiny.Przy(klad wykonania turbiny wedlug ni¬ niejszego wynalazku jest przedstawiony na rysunkach. Fig. 1 przedstawia taka turbi¬ ne w pionowym przekroju podluznym; fig. 2 — lopatke wirnikowa w widoku z przodu, z boku i z góry; fig. 3 — wstaw¬ ke w przekroju poprzecznym i w widoku z boku; fig. 4 — odmiane wirnika turbiny i ukladu lopatkowego w pionowym prze¬ kroju podluznym, a fig. 5 — lopatke wir¬ nikowa tej odmiany turbiny w widoku z przodu i z boku.Wirnik, skladajacy sie z osadzonych na wale 4 w lozyskach 2 i 3 tarcz 5, jest umie¬ szczony wedlug fig. 1 w oslonie 1 turbiny.W tym przykladzie wykonania na obwo¬ dzie tarcz 5 znajduja sie przymocowane za pomoca nitów 6 lopatki wirnikowe 7, jak równiez umieszczone miedzy ich wienca¬ mi wstawki 8. Znajdujace sie w oslonie turbinowej pólpierscienie 9 sa zaopatrzo¬ ne w przymocowane do nich za pomoca ni¬ tów 10 lopatki kierownicze 11 ze wstaw¬ kami 12. Goracy czynnik roboczy doply¬ wa w stanie wysoko sprezonym wlotem 13 do oslony turbiny i wyplywa z niej po roz¬ prezeniu sie wylotem 14. Kanal wlotowy 15 sluzy do doprowadzania czynnika chlo¬ dzacego, najlepiej gazowego, który doply¬ wa tym kanalem do wnetrza tego wirnika, a po przeplywie przez otwory 16 w tar¬ czach 5 wyplywa z turbiny kanalem wy¬ lotowym 17. Uszczelnienia 18 i 19 oddzie¬ laja czynnik chlodzacy od czynnika robo¬ czego, a uszczelnienia 20 i 21 od powie¬ trza zewnetrznego. Te uszczelnienia wzglednie dlawiki sa w przedstawionym przykladzie wykonania uszczelnieniami la¬ biryntowymi, lecz moga byc równiez wy¬ konane jako zwykle szczelnie zamykajace dlawiki, zwlaszcza przy uzyciu plynnego czynnika chlodzacego. Gdy oslona turbiny ma byc taikze chlodzona, to czynnik chlo¬ dzacy doprowadza sie w przedstawionym przykladzie wykonania otworem 22 do przestrzeni 23 i odprowadza sie go otwo¬ rem wylotowym 24.W przedstawionym przykladzie wedlug fig. 2 lopatka wirnikowa 7, oplakiwana bezposrednio strumieniem goracego czyn¬ nika na powierzchni roboczej 25, posiada na dolnym koncu, u swej podstawy pro- — 2 —stokatny kolnierz 26, stanowiacy calosc z dwoma trzonkami 27. Tymi trzonkami lopatka jest przymocowania do wienca tar¬ czy 5.Przedstawiona na fig. 3 wstawka jest zaopatrzona od strony oplukiwanej stru¬ mieniem czynnika roboczego w szeroki kolnierz 28, z którym laczy sie trzonek 29.W taki sam sposób sa wykonane takze lo¬ patki kierownicze 11 i wstawki 12, przy¬ mocowane do pólpierscieni 9.Stykajace sie kolnierze 26 wzglednie 28 tworza nieprzerwana sciane, prowadza¬ ca przeplywajacy strumien czynnika robo¬ czego. Poniewaz lopatki, jak równiez wspomniane wstawki i kolnierze sa oplu- kiwane bezposrednio goracym strumieniem czynnika, ilosc udzielanego im ciepla przez czynnik roboczy jest bardzo duza.W celu izolacji cieplnej tarcz 5 trzonki 27 i 29 sa wykonane tak dlugie w kierunku promieniowym wzglednie ich przekroje wzdluz powierzchni cylindrycznej,, której os jest osia turbiny, sa tak zmniejszone w miare dopuszczalnych natezen wytrzyma¬ losciowych, iz moga one utrudnic przeplyw ciepla i do pewnego stopnia stanowic izo¬ lacje cieplna dla tarcz. Przy tym wazne jest dokladne dopasowanie trzonków lopa¬ tek, wzglednie wstawek w plaszczyznach, przechodzacych przez os turbiny, aby mo¬ gly one zapobiegac przeplywowi czynnika roboczego z zewnetrznej strony wirnika do wewnetrznej.Pomimo izolujacego dzialania przedlu¬ zonych trzonków, na tarcze 5 jest przeno¬ szona pewna czesc ciepla. Celem utrzyma¬ nia jak najnizszej temperatury tych czesci wirujacych nalezy stosowac chlodzenie wirnika turbiny. Chlodzenie wirnika moze sie odbywac za pomoca gazowego lub plynnego czynnika chlodzacego, najlepiej za pomoca powietrza sprezonego, dopro¬ wadzanego do turbiny za pomoca sprezar¬ ki, w którym to przypadku cieplo, odpro¬ wadzane w ten sposób z wirnika, przecho¬ dzi do czynnika roboczego i bez straty powieksza energie. Z drugiej strony nale¬ zy zabezpieczyc dobre uszczelnienie wne¬ trza wirnika ad przestrzeni roboczej tur¬ biny, co wedlug fig. 1 osiaga sie przez szczelne dopasowanie kolnierzy 30 tarcz, przy czym powierzchnie uszczelniajace sa rozmieszczone w plaszczyznach prostopa¬ dlych do osi obrotu. Do chlodzenia oslo¬ ny moze byc uzyty czynnik chlodzacy w stanie gazowym lub cieklym, doprowadza¬ ny, najlepiej, do jej wnetrza, przy czym do tego celu moze równiez sluzyc dopro¬ wadzane ze sprezarki do turbiny sprezo¬ ne powietrze. Jesli strata ciepla nie jest zbyt duza, chlodzenie oslony moze byc uskuteczniane takze za pomoca naturalne¬ go obiegu powietrza.W przykladzie wedlug fig. 4 beben 34 osadzony za pomoca tarcz 32 i 33 na wale 31, sluzy do umocowania lopatek wirniko¬ wych 35. Czynnik chlodzacy doplywa otworami 36 do bebna i odplywa z niego otworami 37. W tym przykladzie wyko¬ nania lopatki sa osadzone w bebnie za po¬ moca wykonanych na koncach ich trzon¬ ków 41 zgrubien 38 o przekroju w ksztal¬ cie jaskólczego ogona.Przedstawiona na fig. 5 lopatka wirni¬ kowa 35 posiada na koncu swej powierzch¬ ni roboczej 39 prostokatny kolnierz 40, który wedlug fig. 4, lacznie z innymi kol¬ nierzami, tworzy nieprzerwana powierzch¬ nie prowadzaca dla przeplywajacego czyn¬ nika roboczego. Kolnierze te przechodza w kazdej lopatce w trzonek 41, na które¬ go brzegu znajduje sie zgrubienie 38 w ksztalcie jaskólczego ogona. Dlugosc w kierunku promieniowym i przekrój wzdluz powierzchni cylindrycznej trzonka 41. sa tak okreslone, iz stanowi ona pewnego ro¬ dzaju izolator cieplny lopatki wzgledem bebna jak wyzej opisano w pierwszym przykladzie wykonania.Ze wzgledu na to, iz (jak to wynika równiez z ostatnio opisanego przykladu — 3 —wykonania) nic zawsze trzeba stosowac wstaWki miedzy wiencami lopatek, nalezy w takim przypadku trzonki lopatek wyko¬ nac jako .szczelnie przylegajace do siebie w plaszczyznach, przechodzacych przez os turbiny (fig. 5), podobnie jak trzonki 29 wstawek 8 (fig. 3).Poniewaz trzonki lopatek stanowia tak dla wirnika, jak równiez i oslony, izolato¬ ry ciepla, nalezy je wykonywac z tworzy¬ wa, którego przewodnictwo cieplne jest ma¬ le, o ile moznosci mniejsze od przewodnic¬ twa cieplnego zelaza kutego. Takim two¬ rzywem jest np. stal austenitowa.Zalety 'osiagniete wedlug niniejszego wynalazku moga byc okresloine liczbami, odnoszacymi sie do pewnego okreslonego rozwiajzania. Sa one wynikiem scislych ba¬ dan, obliczen i pomiarów przy wykona¬ nych maszynach. W przypadku gdy tem¬ peratura czynnika, dzialajacego przy du¬ zej szybkosci na lopatki, wynosi 600°C, temperatura lopatki przy kolnierzu w punkcie A na lig. 2 wyniosi 555°C, a na brzegu trzonka w pumikcie B — 386°C.Temperatura gazu do wewnetrznego chlo-. dzenia wirnika, w danym przypadku po¬ wietrza, dostarczanego do turbiny ze spre¬ zarki, a wiec sprezonego w przyblizeniu do 10 atm, wynosi 300°C. r Temperatura tarcz, wirnikowych, wzgle¬ dnie bebnów, w przyblizeniu 380°Ct stano¬ wi wartosc jluz dawno przekroczona w tur¬ binach parowychi a wiec nie sprawiajaca zadnych trudnosci. §trata ciepla wynosi przy typi rozwiazaniu w przyblizeniu 1% doprowadzonego ciepla, spadek zas tem¬ peratury w trzonkach lopatek izolujacych cieplo wynosi 555 — 386 = 169°C. PL