SE466558B - Gasturbinmotor samt turbinblad - Google Patents

Description

466 558 2 därvid konventionellt vid en föredragen radie, såsom vid antingen bladradien, navet (dvs. 0 % bladhöjd) eller bladdelnings/medelinje-radien (dvs. 50 % blad- höjd). Hastighetsdiagrammen innefattar typiskt fluidflödets hastighetsvektorer vid turbinbladinlopp och -utlopp.

Hastighetsvektordiagram vid andra radiella lägen för bladen bestäms näst- intill konventionellt i överensstämmelse med, bl.a., radiell jämnvikt hos den däröver strömmande fluiden. Radiell jämnvikt är ett tillstånd, vid vilket den radiella tryckkraften på fluiden är lika med och motsatt centrifugalkraften som verkar på fluiden på grund av tangentiella hastighetskomponenter däri.

Bladens form och storlek, innefattande vinkelinställningen hos alla deras sektioner, genereras konventionellt från hastighetsvektordiagram för bestämning av bladets hela yttre yta. Naturligtvis används även ytterligare konventionella åtgärder för att slutligen bestämma en föredragen turbinkonstruktion Reaktion är en konventionellt känd parameter, som är användbar vid bestämning av en turbins typ. Reaktion har många alternativa definitioner inne- fattande, exempelvis, det procentuella stegvisa statiska entalpifallet, som upp- träder i en turbinrotor, och som kan uttryckas med hjälp av temperatur, tryck eller hastighetsparametrar. Såtillvida som reaktion kan uttryckas som hastighet, följer därav, att reaktion även kan användas som en angivelse av hastighetsvek- tordiagram och därför som en angivelse av bladform och -orientering.

Två fundamentala och konventionellt kända typer av turbinbladsatser inne- fattar reaktionsblad och impulsblad. Alla gasturbiner har blad, vilkas reak- tionsgrad varierar från nav till spets på grund av radiella jämnviktsförhållan- den, såsom angivits ovan. Såtillvida som reaktion nödvändigtvis ökar från nav till spets, används typiskt ett enda reaktionsvärde, såsom det vid delningen eller medellinjen, för att definiera typen av turbin.

En ren impulsturbin (dvs. 0 % reaktion) har blad, som är allmänt symme- triska, halvmånformiga strömlinjeformer med en allmänt likformig kanal mellan intilliggande blad för erhållande av lika stora inlopps- och utloppsområden och fluidhastigheter. En reaktionsturbin har blad, som är osymmetriska med relativt tjocka framkantdelar och tunna bakkantsdelar, varvid bladen mellan sig avgränsar en konvergerande kanal för accelerering av en därigenom passerande fluid för er- hållande av högre utloppshastighet än inloppshastigheten. I en impulsturbin finns det inget statiskt tryckfall över bladen, och i en reaktionsturbin erhål- les ett statiskt tryckfall från inlopp till utlopp.

Konventionella turbiner har delningsreaktioner mellan omkring 10 % och -omkring 50 %. Reaktioner på 40 % till 50 % medför vanligen optimala prestanda eller toppverkningsgrad för ett turbinsteg enligt två tidigare publikationer. En 3 466 558 av dessa publikationer anger även toppverkningsgrad när hastighetsvektordiagram är symmetriska.

Ehuru enligt teknikens ståndpunkt optimala prestanda kan uppnås vid 40 - 50 % reaktion, innebär relativt hög reaktion även vissa negativa effekter. Ökande reaktion ökar exempelvis utsläppsvirvelvinkeln hos turbinen lämnande gaser, för vilket anpassning måste ske genom ökning av nedströmsbladens vrid- ningsförmåga. Ökad virvelvinkel medför inte bara en mera komplex konstruktion hos nedströmsbladen, utan ökar även aerodynamiska förluster hos den starkt vrid- na gasströmmen. Ökad reaktion ökar även accelerationen, utsläpps-Macktalet och tryckfal- let hos gaser, som kanaliseras genom turbinbladen. Såtillvida som förluster i den aerodynamiska verkningsgraden är proportionella mot kvadraten på hastighet- en, kan relativt höga reaktioner medföra relativt höga blandningsförluster hos_ luft som släpps ut vid bladbakkanterna. Likaså kommer det ökade tryckfallet att medföra ökat läckage av gasström över bladspetsarna.

Konventionella turbiner innefattar typiskt även en kompressorutlopps-, eller tryckkraftbalanserande tätning för reducering av inre tryckkraftskillnader till en nivå, som är acceptabel för konventionella axiallager. Närmare bestämt utsläpps luft från den sista kompressorrotorn hos en gasturbinmotor vid ett första tryck, som verkar över ett utloppsområde hos kompressorn, vilket medför en framåtriktad kraft. Förbränningsgaser vid inloppet hos motorns turbinrotor- sektion befinner sig vid ett andra tryck och verkar över ett inloppsområde hos turbinen för alstring av en bakåtriktad kraft. Den framåtriktade kraften är väsentligen större än den bakåtriktade kraften, vilket är en orsak till att det krävs användning av ett axiallager för att uppta tryckskillnader, som verkar på kompressorturbinaxeln. Kompressorutsläppstätningen är typiskt anordnad mellan kompressorn och brännaren för att reducera det område över vilket kompressorut- släppstrycket annars skulle verka för reducering av den framåtriktade kraften.

Såtillvida som kompressorutsläppstätningen ökar en motors vikt och komplexitet, skulle det vara av värde om den ej behövdes. yppfinningens syften samt sammanfattning av densamma.

Ett av uppfinningens syften är att åstadkomma en gasturbinmotor med för- bättrad total motorverkningsgrad.

Ett annat syfte är att åstadkomma en gasturbinmotor, som har relativt färre komponenter jämfört med konventionella turbiner för att reducera kyl- ningskraven, storlek och vikt, samt uppnå ökad enkelhet.

Ett ytterligare syfte är att åstadkomma en gasturbinmotor, som ej kräver ett statormunstycke mellan dess högtrycks- och lågtrycksturbinrotorer. 466 558 Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en gasturbinmotor hos vilken relativt små tryckkrafterskillnader verkar på en kompressor och turbin hos den, utan att kräva en komplicerad ytterligare tryckbalanseringstätning.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar en gasturbinmotor i serieflödesförhållande kompressororgan, förbränningsorgan, en första turbin- rotor, som är roterbart ansluten till kompressororganen, samt en andra turbin- rotor, vilken är roterbar i riktning motsatt den hos den första turbinrotorn och står i direkt strömningsförbindelse därmed, samt medel för erhållande av en relativhastighet hos förbränningsgaser vid ett bladutlopp hos åtminstone en av turbinrotorerna, som är större än en absolut hastighet hos gaserna vid ett in- lopp hos bladen hos denna turbinrotor (dvs. W2 större än Cl). Vid en annan utföringsform av uppfinningen finns det medel för att uppnå en reaktion hos åtminstone en av turbinerna, som är större än en referensreaktion, vilken åstad- kommer en toppverkningsgrad hos turbinen.

Kort beskrivning av ritningarna.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare nedan med hänvisning till några utföringsexempel som visas på bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 är en schematisk vy av en gasturbinmotor enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2 är en perspektivvy av det i fig. 1 visade turbinområdet.

Fig. 3 är ett diagram som visar reaktion uttryckt i procent som funktion av procentsatsen strömningsbanhöjd från nav till spets hos turbinbladen för kon- ventionella impuls- och reaktionstypblad samt blad med relativt hög reaktion enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 4 visar en toppändvy av ett tidigare blad av impulstyp med den van- liga reaktionsprofilen visad i en kurva i fig. 3.

Fig. 5 är en toppändvy av ett tidigare känt blad av reaktionstyp med den allmänna reaktionsprofil, som visas i en annan av kurvorna i fig. 3.

Fig. 6 är en toppändvy av ett blad med hög reaktion enligt en utförings- form av uppfinningen, som har den allmänna reaktionsprofil, vilken visas i en annan av kurvorna i fig. 3.

Fig. 7 är ett delnings-hastighetsvektordiagram för ett turbinsteg vid ett tidigare turbinmunstycke och rotor med blad väsentligen motsvarande de i fig. 4 visade.

Fig. 8 är ett delnings-hastighetsvektordiagram för ett turbinsteg vid ett tidigare turbinmunstycke och rotor med blad allmänt liknande de i fig. 5 visade. å 466 558 Fig. 9 är ett delnings-hastighetsvektordiagram för ett turbinsteg för axiellt närliggande blad i huvudsak liknande de i fig. 6 visade enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 10 är ett diagram visande normaliserad verkningsgrad som funktion av reaktionen.

Fig. 11 är en schematisk vy av en gasturbinmotor enligt en annan utföringsform av uppfinningen med en turbinsektion innefattande en enstegs HPT och tvåstegs LPT.

Detaljerad beskrivning.

I fig. 1 visas schematiskt en gasturbimotor 10 enligt en föredragen ut- föringsform av uppfinningen. Motorn 10 innefattar en centrumlinjeaxel 12, omkring vilken är anordnad en konventionell första anordning för komprimering av luft, eller högtryckskompressor (HPC) 14, som innefattar omväxlande rader av kompressorstatorblad 16 och rotorblad 18. Bladen 18 är på lämpligt sätt fästade med sina radiellt inre navändar vid en första rotoraxel 20.

Motorn 10 innefattar vidare en konventionell andra anordning för kompri- mering av luft eller lågtryckskompressor (LPC) 22, anordnad uppströms HPC 14 och i direkt serieflödesförbindelse med denna. LPC 22 innefattar ett flertal omväx- lande rader av statorblad 24 och rotorblad 26. Bladen 26 är på lämpligt sätt monterade med sina nav vid en andra rotoraxel 28 för rotation med denna. Den andra axeln 28 stöds på lämpligt sätt koncentriskt i den första axeln .

Luft 30 inträder i LPC 22 vid ett inlopp 32 och komprimeras i LPC 22 samt därefter i HPC 14 och släpps ut vid ett utlopp 34 hos HPC 14.

Motorn 10 innefattar vidare en konventionell anordning 36 för förbränning av den från HPC 14 erhållna komprimerade luften 30 med ett bränsle och genere- ring av förbränningsgaser 38. Förbränningsanordningen 36, eller helt enkelt brännaren 36, innefattar en konventionell bränsleinjektor och tändare (ej visade) för tillförsel av bränsle och initiering av förbränningen. Brännaren 36 är anordnad nedströms HPC 14 i direkt serieströmningsförbindelse med denna för mottagning av den komprimerade luften 30 från utloppet 34 i och för blandning med bränsle inuti brännaren 36 för generering av förbränningsgaserna 38.

Enligt föredragna och som exempel givna utföringsformer av uppfinningen innefattar motorn 10 första och andra motroterande turbinrotorer 40 resp. 42 utan något mellanliggande stationärt turbinmunstycke.

Den första turbinrotorn 40, eller högtrycksturbinen 40 (HPT), innefattar ett flertal perifert åtskilda första turbinblad 44 vart och ett försett med ett nav 46 vid sin radiellt inre ände, som bildar en radiellt inre gräns för gaser- nas 38 strömning. Varje blad 44 har även en spets 48 vid sin radiellt yttre 466 558 s ände. Naven 46 är på lämpligt sätt fast monterade vid den radiellt yttre omkretsen hos en första rotorskiva 50.

Den andra turbinrotorn 42 eller lågtrycksturbinen (LPT) 42, innefattar ett flertal perifert åtskilda andra turbinblad 52, vart och ett uppvisande ett nav 54 vid sin radiellt inre ände och en spets 56 vid sin radiellt yttre ände.

Naven 54 är på lämpligt sätt fast monterade vid den radiellt yttre periferin hos en andra rotorskiva 58.

Motorn 10 innefattar vidare ett högtrycksturbinmunstycke 60, beläget vid ett utlopp 62 hos brännaren 36. Såsom framgår särskilt av fig. 2 innefattar mun- stycket 60 ett flertal perifert åtskilda stationära munstycksblad 64, som är på lämpligt sätt fast anbringade med sina radiellt yttre ändar vid ett yttre motor- hölje 66. Munstycket 60 innefattar konventionella kylanordningar 68, innefattan- de exempelvis en öppning genom höljet 66, för ledning av trycksatt kylluft 30 från kompressorn till bladens 64 inre. Bladen 64 kan innefatta konventionella filmkylningshål 70, vilka släpper ut kylluften 30 som en film efter sidoytan hos bladen 64 i och för kylning. Liknande filmkylningshål 72 kan vara anordnade i de första turbinbladen 34 och tillförs trycksatt kompressorluft 30 från en konven- tionell anordning 74, som exempelvis innefattar en kanal genom skivan 50 och in i bladen 44.

Såsom visas i fig. 1 sträcker sig den första axeln 20 från bladen 18 hos HPC 14 till den första skivan 50 hos HPT 40 för förening av HPT 40 med HPC 14 i och för rotation med denna. Den första axeln 20 är konventionellt monterad vid främre och bakre ändar medelst exempelvis lager 76 resp. 78.

Den andra axeln 28 sträcker sig från bladen 26 till den andra skivan 58 för förening av LPC 22 med LPT 42 i och för rotation med denna. Den andra axeln 28 är konventionellt monterad vid sina främre och bakre ändar genom exempelvis lager 80 resp. 82.

Vid detta som exempel givna seriearrangemang av LPC 22, HPC 14, brännare 26, HPT 40 och LPT 42, är HPT 40 roterbar med varvtal, som är åtminstone lika stora som de hos LPT 42, dvs. varvtal större än eller lika med de hos LPT 42.

Såsom visas i fig. 2 är HPT-munstycket 60 beläget vid brännarutloppet 62 och mottager förbränningsgaserna 38 från detta. Förbränningsgaserna 38 strömmar över munstycksbladen 64 och till HPT 40, som är belägen omedelbart nedströms munstycket 60. LPT 42 är belägen omedelbart nedströms HPT 40 och i direkt serie- strömningsförbindelse med HPT-bladen 44 för mottagning av förbränningsgaserna 38, vilka kanaliseras mellan HPT-bladen 44 och därpå mellan LPT-bladen 52. HPT- bladen 44 och LPT-bladen 52 är motsatt orienterade så att HPT 40 roterar i en första riktning 84 och LPT 42 roterar i en andra riktning 86, som är motsatt den 7 466 558 första riktningen 84 i och för erhållande av motrotation av HPT 40 relativt LPT 42.

En betydelsefull egenskap hos föreliggande uppfinning innefattar bladens 44, 52 och/eller 64 speciella form, innefattande vinkelorientering. Såsom be- skrivits ovan kan bladformen konventionellt bestämmas från föredragna hastig- hetsvektordiagram. Ett föredraget hastighetsvektordiagram kan resultera i olika bladformer, beroende på de andra konventionella parametrar som används vid tur- binkonstruktionen. Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning visas emellertid ett föredraget hastighetsvektordiagram, vilket sätter fackmannen i stånd att erhålla eller konstruera särskilda former för bladen 44, 52 och 64, som i kombination med de motroterande HPT 40 och LPT 42, medför den här beskriv- na nya och förbättrade gasturbinmotorn 10.

Såsom likaledes beskrivits ovan kan reaktion användas för att ange hastighetsvektordiagram, och är därigenom även en indikation på eller medel för erhållande av en turbintyp och/eller bladform. För full förståelse av upp- finningen hänvisas nu till fig. 3 - 9.

Reaktion är parameter, som direkt påverkar turbinbladens form. Reaktion har separata värden för mellan HTP-bladen 44 och LPT-bladen 52 passerande flöde, och ökar typiskt från bladnavet till spetsen på grund av radiella jämmviktstill- stånd såsom beskrivits ovan. Ett givet turbinsteg definieras typiskt konvention- ellt med hänvisning till dess delningsreaktion, dvs. den reaktion som uppträder vid turbinbladets delnings- eller midspännviddsdel, varvid reaktionen för åter- stoden av bladet bestäms konventionellt i överensstämmelse med radiell jämnvikt.

För jämförelse visar fig. 3 reaktion uttryckt i procent kontra procent (%) strömningsbanhöjd från nav till spets för tre turbinbladarrangemang. Kurvor- na 88, 90 och 92 representerar reaktion från nav till spets hos tre typer av blad identifierade såsom blad med 12 % delningsreaktion, eller väsentligen av impulstyp, 47 % delningsreaktion, resp. 76 % delningsreaktion. Bladen med 12 % och 47 % delningsreaktion är konventionella och bladen med 76 % delningsreaktion utgör exempel på en utföringsform av föreliggande uppfinning.

I fig. 4 visas som exempel ett konventionellt blad 94 av impulstyp med väsentligen symmetrisk halvmånform. Bladet 94 är orienterat med sin delnings- korda 96, som sträcker sig mellan de bakre och ledande kanterna hos delnings- sektionen 94c, anordnad väsentligen parallellt med en axiell centrumaxel, såsom axeln 12, och väsentligen vinkelrätt mot en tangentiell motoraxel, såsom axeln 98 hos motorn 10, som är i rotationsriktningen för bladet 94 i en motor. Navkon- turen hos bladet 94 har betecknats 94a, spetskonturen hos bladet 94 har beteck- nats med 94b, och kordakonturen med 94c. Bladet 94 åstadkommer den allmänna 466 558 8 reaktionsprofil, som visas med kurvan 88 i fig. 3, med nollreaktion vid navet och ökande till omkring 15 % reaktion vid dess spets.

I fig. 5 visas som exempel ett annat turbinblad 100 med 47 % delnings- reaktion. Bladets navkontur betecknas 100a, bladets spetskontur betecknas 100b, och delningskonturen med 100c. Delningskordan 102 är anordnad under en diagonal- vinkel X av 30° relativt en axiell centrumlinje, såsom axeln 12. Bladet 100 åstadkommer den allmänna reaktionsprofilen, som representeras av kurvan 90 i fig. 3, uppvisande omkring 40 % reaktion vid navet och omkring 51 % reaktion vid spetsen.

I fig. 6 visas som exempel ett blad enligt föreliggande uppfinning med hög delningsreaktion, där turbinbladet 44 har en delningsreaktion av omkring 76 %. Navkonturen betecknas med 44a, spetskonturen med 44b och delningskonturen med 44c. Bladets 44 form är osymmetrisk i motsats till det symmetriska bladet 94 enligt fig. 4 och har ett relativt brett framkantsområde samt relativt smalt bakkantsområde. Bladet 44 är även bredare vid navet 44a och dess tjocklek minskar mot spetsen 44b.

Det i fig. 6 visade HPT-bladet 44 har även en delningskorda 104, som sträcker sig mellan bladets bakre och främre kanter under en diagonalvinkel Y av omkring 50° relativt axeln 12. Diagonalvinkeln Y är i flygtermer avsevärt större än diagonalvinkeln X hos det konventionella reaktionsbladet 100. Bladet 44 är typiskt vridet från nav till spets varvid vinkeln hos spetskordan är större än vinkeln Y hos nav- och delningskordorna. Det i fig. 2 och 6 visade bladet 44 åstadkommer enligt analys och bekräftat med prov, en allmän reaktions- profil av den typ, som visas med kurvan 92 i fig. 3, med omkring 70 % reaktion vid navet och omkring 78 % reaktion vid spetsen.

För att man skall kunna inse den avsevärda skillnaden mellan föreliggande uppfinning och konstruktioner enligt teknikens ståndpunkt, är en undersökning av hastighetsvektordiagrammen av fig. 7 - 9 lämplig. Liksom reaktionen typiskt reagerar från nav till spets hos ett blad för att uppfylla radiella jämnvikts- villkor, måste detta även vara fallet med hastighetsvektordiagrammen. Fig. 7 - 9 visar diagrammen vid bladdelning, eller 50 % bladhöjd, och de andra bladsektion- ernas diagram kan då bestämmas på konventionellt sätt.

Var och en av fig. 7 - 9 visar en bladsektion till vänster, som represen- terar ett uppströmsblad betecknat N i ändamål att allmänt ange ett munstycks- blad, samt en bladsektion till höger, som representerar ett blad rakt nedströms bladet N och betecknat R för att allmänt ange ett rotorblad. C1 representerar den absoluta hastighetsvektorn av flöde, som lämnar bladet N eller alternativt inloppsflödet till bladen R. H1 representerar hastighetsvektorn av Cl-flödet 9 466 558 mätt relativt de i rörelse befintliga bladen R. C2 representerar den absoluta hastighetsvektorn av flöde, som lämnar bladen R, och H2 representerar dess till denna relativa hastighetsvektor. Den perifera hastighetsvektorn hos de visade tvärsektionerna för bladet R betecknas u och kan alternativt benämnas den tangentiella hastighetsvektorn, dvs. den hastighet, som mäts parallellt med en bladtangentiell axel T. En axiell axel betecknad A är anordnad vinkelrätt mot den tangentiella axeln T.

Cl, C2, H1, NZ och u är konventionella parametrar, som kan olika beteckningar inom den här aktuella tekniken för att representera hastighetsvek- torer men representerar konventionellt kända parametrar. Naturligtvis genereras särskilda hastighetsvektordiagram även konventionellt för ett blads olika andra radiella sektioner, och för varje bladrad hos motorn.

Fig. 7 visar allmänt delnings-hastighetsvektordiagrammet för det i fig. 4 visade kända bladet 94 av impulstyp. Bladet N representerar ett konventionellt stationärt munstycksblad, som leder gas till rotorbladet R, dvs. 94, som är an- ordnat direkt nedströms därifrån. De i fig. 7 visade bladen är vanligen lik- formigt åtskilda från perifert närliggande blad (ej visade), som har i allmänhet lika inlopps- och utloppsflödesareor mellan de ledande kanterna resp. bakkanter- na hos de intilliggande bladen. Inlopps- och utloppshastigheterna H1 och H2 är vanligen lika och H2 är mindre än C1.

Däremot är reaktionsblad, såsom bladen 100, 44 och 52 i fig. 2, 5 och 6, åtskilda från varandra för avgränsning mellan varandra av ett konvergerande mun- stycke av konventionell typ (t.ex. 44d och 52d i fig.2) för accelerering av flöde därigenom till ett mynningsområde av konventionell typ, som bildas väsent- ligen nära bakkanterna hos närliggande blad, (t.ex. 44e och 52e i fig. 2). Reak- tionsblad accelererar gasflödet mellan sig, varvid utloppshastigheten H2 är större än inloppshastigheten H1. Vidare utsätts även reaktionsblad för ett tryckfall mellan bladens ledande och bakre kanter.

Fig. 8 visar allmänt delnings-hastighetsvektordiagrammet för det tidigare kända bladet 100, som visas i fig. 5. Bladet N representerar ett konventionellt stationärt munstycksblad, som leder gas till rotorbladet R, dvs. blad 100, vilket är anordnat direkt nedströms från det. Diagrammet är symmetriskt så att inlopps- och utloppshastigheterna Cl och N2 är lika stora. Den absoluta utloppsvirvelvinkeln S1, mätt relativt vektorn G2. för Qäsef. S0m lämnar rotorbladen R är omkring 400.

Fig. 9 visar allmänt delnings-hastighetsvektordiagrammet för det i fig. 6 visade bladet 44 enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, som upp- visar relativt hög reaktion. I detta diagram representerar bladet N munstycks- bladet 64 och bladet R representerar HPT-bladet 44. En anmärkningsvärd 466 558 10 egenskap hos bladen 44 och vektordiagrammet är att W2 är större än Cl.

En annan egenskap hos bladen 44 med relativ hög reaktion är den relativt stora absoluta utsläppsvirvelvinkeln S för gaser som lämnar turbinbladen 44 såsom visas i fig. 9 under vinkeln för absoluthastighetsvektorn C2. Virvel- vinkeln S har ett värde omkring 550 för den visade utföringsformen vid en delflingsreäktion R1 av 76 % i samband med drift vid grupptoppverkningsgraden i fig. 10. Virvelvinkeln S skulle vara omkring 50° för en delningsreaktion R1 av 68 % i samband med drift vid stegtoppverkningsgraden i fig. 10.

Ytterligare en betydelsefull egenskap hos bladen 44 är den relativt stora delningsdiagonalvinkeln Y, som beskrivits ovan, som är större än delningsdiago- nalvinkeln X hos det konventionella reaktionsbladet 100.

Fig. 10 är ett diagram, som visar normaliserad verkningsgrad kontra pro- centsats delningsreaktion. Verkningsgraden bestäms konventionellt och kan repre- senteras av verkligt arbete divideras med idealt arbete. Kurvan 106 represente- rar verkningsgraden för turbinsteget innefattande HPT 40 och HPT-munstycket 60.

Kurvan 108 representerar verkningsgraden hos turbingruppen innefattande HPT-mun- stycket 60, HPT 40, LPT 42 och ett flertal perifert åtskilda stationära utlopps- ledskenor 110, som stöds på lämpligt sätt på höljet 66 direkt nedströms LPT- bladen 52 i serieströmningsförbindelse därmed. Utloppsledskenorna 110 brukar även benämnas avvirvlingsskenor (deswirl vanes) och används när det krävs att virvelbildning hos den från LPT 42 utstötta gasen skall avlägsnas. Datapunkterna för båda kurvorna för 76 % delningsreaktion resulterande i toppgruppverknings- grad baserar sig på provdata, varvid återstoden av båda kurvorna baserar sig på analys. Kurvorna 106 och 108 är normaliserade med avseende på toppgruppverk- ningsgraden. Delverkningsgradkurvan 106 visar allmänt att verkningsgraden hos ett turbinsteg når en topp vid ett särskilt reaktionsvärde, exempelvis vid omkring 68 % reaktion vid den visade utföringsformen.

Med avseende på enbart turbinstegverkningsgraden kan en motorkonstruktör konventionellt generera ett diagram över verkningsgrad kontra reaktion för en given turbintillämpning för att bestämma en reaktionsnivå, där ett toppverk- ningsgradsvärde för detta turbinsteg erhålls. Teknikens ståndpunkt anger exem- pelvis optimal eller toppverkningsgrad eller -presanda för reaktionsnivåer av 40 - 50 %.

Såsom angivits ovan, medför nödvändigtvis ökande reaktionsvärden, sär- skilt förbi toppverkningsgradsvärdet, t.ex. 50 %, en verkningsgradminskning för ett givet steg såsom visas i fig. 10. Utsläppsvirvelvinklar (S) ökas även, lik- som blandningsförluster i turbinen. Till högre reaktion hör även ökade turbin- förluster på grund av läckage vid bladspetsspelet förorsakat av ökat tryckfall tryckfall 11 4 6 6 5 5 8 och ökad utvidgningsvinkel (broach angle) vid bladlaxstjärtar, som ökar svårig- heten att montera blad i deras stödskiva.

Den föreliggande uppfinningen bygger på insikten att turbinblad med rela- tivt hög reaktion kan användas tillsammans med motroterande hög- och lågtrycks- turbiner utan ett mellanliggande munstycke enligt en utföringsform av uppfin- ningen för uppnående av förbättrad total motorverkningsgrad och exempelvis en minskning av komplexiteten, antalet komponenter, längd, vikt, kylluftflödeskrav och tillverkningskostnader. Närmare bestämt har det exempelvis visat sig att de annars icke önskvärde stora virvelvinklarna som är förbundna med relativt hög reaktion hos HPT 44, visad i fig. 9, accepteras väl med minimala verkningsgrads- förluster genom användningen av den motroterande LPT 42 i stället för en medro- terande LPT, som annars skulle kräva ett mellanliggande statormunstycke. Den relativt stora utsläppsvirvelvinkeln S, som hör samman med hastighetsvektorn C2 i fig. 9 vid utloppet hos turbinbladen 44 är väl anpassad till en hastig- hGtSVêkt0P Cl, analog med den i fig. 9, som skulle krävas vid inloppet till turbinbladen 52 hos LPT 42 (ej visad).

Det har även visat sig att ehuru reaktioner större än den för toppverk- ningsgraden hos ett givet steg nödvändigtvis medför minskad stegverkningsgrad, kan denna minskade verkningsgrad accepteras med hänsyn till en total ökning av verkningsgraden hos motorn 10, särskilt den ovan beskrivna turbingruppen.

Närmare bestämt representerar 68 %-reaktionspunkten hos stegkurvan 106 i fig. 10 en referensdelningsreaktion Ro, som åstadkommer en toppverkningsgrad för ett turbinsteg. Prov har emellertid visat att relativt stor delningsreaktion medför en ökad gruppverkningsgrad, ehuru stegverkningsgraden minskas. 76 % delningsreaktion hos HPT 40, som är större än referensdelningsreaktionen RO, medför exempelvis en toppgruppverkningsgrad, visad av toppen i gruppkurvan 108 ehuru verkningsgraden hos själva steget minskas.

På grund av att ökad reaktion ökar tryckfallet över en turbinrotor såsom HPT 40, reduceras hastigheten hos förbränningsgaserna 38, som strömmar genom HPT-munstycket 60, varför hastighetsskillnaden mellan gaserna 38 och kylluften , som utsläpps genom kylhålen 70 på det i fig. 2 visade sättet, minskas, och därmed blandningsförlusterna i munstycket reduceras, vilka annars skulle vara avsevärt större. Den ökade reaktionen kan emellertid även öka kylluftblandnings- förlusterna i HPT 40 på grund av den ökade hastigheten hos de däröver passerande gaserna, men såtillvida som mängden kylluft, som används normalt för att kyla HPT-munstycket 60 är omkring 2 gånger den som används för HPT 40, föreligger det en nettovinst. Ytterligare fördelar med den relativt höga delningsreaktionen enligt uppfinningen beskrivs nedan. 466 558 12 För att definiera delningsreaktion visar fig. 2 fyra konventionella sta- tioner 1, 2, 3 och 4, vilka motsvarar ställen vid brännarutloppet 62, läget mellan HPT-munstycket 60 och HPT 40, läget mellan HPT 40 och LPT 42 resp. ut- loppsläget för LPT 42, alla utefter en gemensam strömlinje belägen utefter en delningslinje 112, som passerar genom ställen för 50 % bladhöjd. Stationerna 1, 2, 3 och 4 kan alternativt benämnas inloppet hos munstycket 60; utloppet hos munstycket 60 eller inloppet hos HPT 40; utloppet hos HPT 40 eller inloppet hos LPT 42; resp. utloppet hos LPT 42, eller dess blad, vid delningslinjen 112.

Såsom nämnts ovan kan reaktion konventionellt definieras på olika sätt.

För HPT 40 definieras reaktion som det procentuella statiska steg-entalpifallet, som uppträder i en turbinrotor. Delningsreaktionen för HPT 40 är abskissan i fig. 10 och kan betecknas som den första delningsreaktionen RI 0Ch bestäms av uttrycket: R1 = (H52 - H53)/(H51 - H53) x 100 % där H52 representerar den konventionellt kända statiska entalpin vid stationen 2 eller inloppet till HPT 40, där H53 representerar den konventionellt kända statiska entalpin vid utloppet från HPT 40 vid stationen 3, samt där H51 representerar den konventionellt kända statiska entalpin vid stationen 1, dvs. utloppet från brännaren 36 och inloppet till HPT-munstycket 60.

Såtillvida som det inte finns något inloppsmunstycke till LPT 42 kan del- ningsreaktionen hos LPT 42, steg eller rotor, definieras genom följande alterna- tiva uttryck och benämnas den andra delningsreaktionen R2; RZ = (H53 - Hs4l/(HT3 - H54 X 100 'å där H53 representerar den konventionellt kända statiska entalpin vid stationen 3, dvs utloppet från HPT 40 mellan HPT 40 och LPT 42, där H54 representerar den konventionellt kända statiska entalpin vid stationen 4, dvs utloppet från LPT 42, samt där HT3 representerar den konventionellt kända totala entalpin vid stationens 3 inlopp hos LPT 42.

Prover har visat att HPT 40 och LPT 42 med första och andra delninnsreak- tioner R1 och R2 av 76 % resp. 52 % medför en total verkningsgradsförbätt- ring hos en motors turbingrupp, oaktat eventuell minskning av verkningsgraden hos själva HPT 40. Fig. 10 visar att ehuru stegverkningsgraden ligger under toppen hos kurvan 106 vid en delningsreaktion R1 av 76 %, har gruppverknings- graden sitt toppvärde, såsom visas i kurvan 108. 13 466 558 Vidare medger den ökade reaktionen enligt uppfinningen färre turbinblad för ett givet önskat utarbete från bladen.

Såsom angivits ovan är en väsentlig egenskap vid en utföringsform hos föreliggande uppfinning anordningen för att erhålla en delningsreaktion hos en turbin, som är större än referensdelningsreaktionen Ro, som åstadkommer tur- binens toppverkningsgrad. Första reaktionsmedel bestående av formen innefattande vinkelorientering hos bladet 44 i fig. 2, 6 och 9 används för att uppnå den relativt höga delningsreaktionen för HPT 40, som är större än referensreaktionen RO vid toppstegverkningsgrad.

På liknande sätt kan andra reaktionsmedel för uppnående av delningsreak- tionen R2 hos LPT 42 större än en motsvarande referensdelningsreaktion RO, som åstadkommer toppverkningsgrad för LPT 42, användas. Dessa andra reaktions- medel innefattar formen, innefattande vinkelorientering, hos LPT-bladen 52 i fig. 2, vilka är formade och orienterade på liknande sätt som bladen 44 hos HPT 40. Turbinbladens totala form kan konventionellt bestämmas med utgångspunkt från de angivna önskade delningsreaktionerna eller hastighetsvektorerna samt vinkel- inställningarna.

En ytterligare fördel enligt föreliggande uppfinning är elimineringen av den konventionellt kända kompressorutsläppstätningen och reduktionen av axial- kraftsskillnader (differential thrust forces), varför ett relativt större axial- lager ej krävs. Närmare bestämt används typiskt en kompressorutsläppstätning vid det allmänt med 114 i fig. 1 betecknade stället, mellan HPC 14 och brännaren 36.

Kompressorutsläppstätningen liknar en i fig. 1 visad tätning 116, som förhindrar eller reducerar flödespa§sagen förbi tätningen 116 mellan HPT-munstycket 60 och området under brännaren 36.

Det är konventionellt känt att trycket hos den komprimerade luften 30 vid utsläppet från HPC 14 är relativt större än trycket hos förbränningsgaser vid stationen 2 mellan HPT-munstycket 60 och HPT 40. Kompressorutsläppstrycket verkar i en framriktning över HPC-bladens 18 bakåtvända yta och den första axeln i området 14 och förbränningsgastrycket verkar i en backriktning över den framåtvända ytan hos HPT-bladen 44 och skivan 50. Trycket gånger ytan vid dessa ställen medför en axialkraft, bl.a., som verkar på axeln 20 framåt vid HPC 14 och bakåt vid HPC 40. Såtillvida som den främre tryckkraften är typiskt större än den bakre tryckkraften, uppträder en nettotryckskillnad, som konventionellt kräver användning av en kompressorutsläppstätning för att reducera tryckkrafter- na så att de kan upptagas av ett konventionellt tryck- eller axiallager. Lagret 76 i en konventionell motor utgör ett trycklager för att uppta dessa krafter. På grund av föreliggande uppfinning medför emellertid en relativt hög delningsreak- tion RI hos HPT 40 ett relativt högt tryck mellan HPT-munstycket 60 och 0 466 558 14 HPT 40, och en ökning i tryckfall över HPT 40, som på ett förutbestämt sätt kan användas för att åstadkomma ett relativt lägre nettolagertryck och eliminera kompressorutsläppstätningen.

Följaktligen kan motorn 10 enligt en utföringsform av föreliggande upp- finning på ett förutbestämt sätt utnyttja relativt hög reaktion R1 för HPT 40 för att åstadkomma en nettoreaktion av tryckkrafterna. En konventionell kompres- sorutsläppning kan därför elimineras eller göras enklare för mindre trycklast- skillnader.

I fig. 11 visas schematiskt en gasturbinmotor 118 enligt en annan utför- ingsform av uppfinningen. Den främre delen av motorn 118 liknar i huvudsak den främre delen av motorn 10 i fig. 1 och innefattar brännaren 36, HPT-munstycket 60 och en enkelstegs-HPT 40, varvid samma hänvisningsbeteckningar används för liknande komponenter som i fig. 1. HPT 40 innefattar blad 44 fästade vid en enkel rotorskiva. En tvåstegs mellanliggande tryckturbin (fortsättningsvis be- nämnd IPT = intermediate pressure turbine) används vid denna utföringsform av uppfinningen. IPT 120 innefattar en främre rotor 122 med ett flertal rotorblad 124 monterade på en främre skiva 126, som är monterad på axeln 28. En bakre rotor 128 innefattar ett flertal rotorblad 130, som pä lämpligt sätt är fästade vid en bakre rotorskiva 132, vilken likaså är fästad vid axel 28 för samrotation med den främre rotorn 122. Mellan de första och andra reaktorerna 122 och 128 befinner sig ett konventionellt stationärt munstycke 134 innefattande ett fler- tal perifert åtskilda statorblad.

Motorn 118 innefattar även en LPT 136, som driver motroterande propellrar 138 och 140. LPT 136 innefattar radiellt utåt förlöpande bladrader 142, som är fast anslutna till de bakre propellrarna 140, samt radiellt inåtriktade blad- rader 144, som är fast anslutna till de främre propellarna 138. Raderna 142 och 144 är anordnade ingripande mellan varandra utan mellanliggande stationära mun- stycken.

Motorn 118 i fig. 11 är även definierad genom användning av delningsre- aktioner och hastighetsvektordiagram.

Vid denna utföringsform av uppfinningen kan vilken som helst eller alla reaktionerna vara större än den referensreaktion, som åstadkommer toppverknings- grad för resp. steg. HPT-bladen 44 kan åstadkomma väsentligen den relativt höga reaktionen R1, som beskrivits ovan för utföringsformen enligt fig. 1.

Såsom angivits ovan är reaktionen enligt en utföringsform av uppfinning- en större än den, som annars skulle resultera i en toppverkningsgrad för ett givet turbinsteg. Denna relativt höga reaktion kan användas i vilket som helst turbinsteg eller alla turbinstegen, varvid en självklar begränsning är hela tur- binmotorns totala verkningsgrad. En ny fördel med föreliggande uppfinning är att 466 558 den medger utbyte av en minskning av verkningsgraden hos ett särskilt turbin- steg mot en ökning av motorns totala verkningsgrad. En annan fördel med uppfin- ningen är elimineringen av statormunstycket mellan turbinrotorerna, vilket med- för en relativt kortare, lättare och mindre komplicerad motor, som i sin tur eliminerar behovet av verkningsgrads-reducerande kylluft, som annars skulle krävas för munstycket. Vidare kan den relativt höga reaktionen enligt en aspekt av uppfinningen användas för att reducera storleken hos ett trycklager, som annars skulle behöva användas vid den axel, som förenar HPC och HPT, och även eliminera eller reducera behovet av eventuella andra komplicerade anordningar för balansering av trycklasten, såsom en tryckbalanseringstätning.

Det finns flera fördelar enligt föreliggande uppfinning, som kan användas med fördel beroende på de särskilda önskade målen med en viss motorkonstruktion.

Förbättrad verkningsgrad kan vara ett mål, reducerat behov av tryckkraftbalanse- ring kan vara ett annat mål, och ytterligare andra syften av ovan beskrivet slag kan vara önskvärda. Den föreliggande uppfinningen medger ett förutbestämt val av relativt hög reaktion hos åtminstone ett enda steg hos en gasturbinmotor för att uppnå en eller flera av de här beskrivna fördelarna.

Uppfinningen är givetvis ej begränsad till ovan beskrivna och på ritning- arna visade utföringsformer. Närmare bestämt kan exempelvis ytterligare en låg- trycksturbin utan ett uppströmsmunstycke vara anordnad mellan LPT 42 och led- skenorna 110 vid utföringsformen enligt fig. 1. Vid ett sådant arrangemang skulle LPT 42 ha hög reaktion och hastighetsvektorer H2 större än C1 enligt uppfinningen. Vid ett ytterligare exempel kan LPT 42, ehuru den är drivansluten till en LPC 22, vara ansluten till vilken som helst konventionell struktur för att åstadkomma arbete, såsom en fläkt eller utgångsaxel.

Claims (45)

466 558 15 Patentkrav.

1. Gasturbinmotor innefattande en första luftkomprimeringsanordning (14), en förbränningsanordning (36) för förbränning av från den första komprimerings- anordningen (14) mottagen komprimerad luft med ett bränsle och alstring av för- bränningsgaser, en första turbinrotor (40) innefattande ett flertal första blad (44) med nav (46), som är monterade på periferin av en första skiva (50), som är roterbar i en första riktning, vilka första blad (44) är i strömningsförbindelse med förbränningsanordningen (36) för mottagning av förbränningsgaserna och rote- ring av den första turbinrotorn, en förbindningsanordning (20) för förbindning av den första komprimeringsanordningen (14) med den första turbinrotorn (40) för rotation med denna, en andra turbinrotor (42) innefattande ett flertal andra blad (52) med nav monterade på periferin av en andra skiva (58), som är roterbar i en andra riktning motsatt mot den första riktningen, vilka andra blad (52) är i direkt strömningsförbindelse med de första bladen (44) för mottagning av förbränningsgaserna för rotation av den andra turbinen, k ä n n e t e c k - n a d av medel för erhållande av en delningshastighet (H2) hos gaserna vid ett utlopp hos och relativt bladen hos åtminstone en av de första och andra tur- binrotorerna (40,42), som är större än en absolut delningshastighet (Cl) hos gaserna vid ett inlopp för bladen hos nämnda en turbinrotor, samt att bladen hos nämnda en turbinrotor har diagonalvinklar (Y) hos delningskordan, som är större än 30°.

2. Gasturbinmotor innefattande en första turbinrotor (40) innefattande ett flertal första blad (44) med nav (46) monterade på periferin av ett första ringformigt element, som är roterbart i en första riktning, vilka första blad (44) är i strömningsförbindelse med en förbränningsanordning (36) för mottag- ning av förbränningsgaser från denna i och för rotation av den första turbin- rotorn, en andra turbinrotor (42) innefattande ett flertal andra blad (52) med nav monterade på periferin av ett andra ringformigt element, som är roterbart i en andra riktning motsatt den första riktningen, vilka andra blad (52) står i direkt strömningsförbindelse med de första bladen för mottagning av förbrän- ningsgaserna i och för rotation av den andra turbinrotorn, k ä n n e t e c k - n a d av medel för erhållande av en delningshastighet (H2) hos gaserna vid ett utlopp hos och relativt bladen hos åtminstone en av de första och andra turbinrotorerna, som är större än en absolut stigningshastighet (C1) hos gaserna vid ett inlopp hos bladen hos nämnda en turbinrotor, vilka medel vidare innefattar medel för uppnående av en delningsreaktion hos nämnda en turbinrotor, som är större än en referensdelningsreaktion, som åstadkommer en toppverknings- grad hos ett motsvarande turbinsteg. v! 17 466 558

3. Gasturbinmotor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för erhållande av hastighet vidare åstadkommer en delningshastighet (W1)hos gaserna vid nämnda inlopp hos och relativt bladen hos nämnda minst en turbinrotor, som är mindre än nämnda relativa delnings-utloppshastighet (H2)-

4. Gasturbinmotor enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för uppnående av hastighet innefattar formen, inbegripande vinkeloriente- ring, hos turbinbladen hos nämnda en turbinrotor.

5. Gasturbinmotor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda medel för erhållande av hastighet vidare innefattar medel för erhållande av en delningsreaktion hos nämnda en turbinrotor, som är större än en referensdel- ningsreaktion, vilken åstadkommer en toppverkningsgrad hos ett motsvarande tur- binsteg.

6. Gasturbinmotor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att densamma innefattar ett stationärt munstycke (60) mellan och i serieströmningsförbindelse med förbränningsanordningen (36) och den första turbinrotorn (40), vilken första turbinrotor och munstycke bildar ett första turbinsteg, samt att nämnda medel för erhållande av en reaktion innefattar första reaktionsmedel för uppnående av en första delningsreaktion (R1), som är större än en referensdelningsreaktion (RO) hos det första turbinsteget, och innefattande en förutbestämd form hos de första turbinbladen, varvid den första delningsreaktionen (R|) representerar det procentuella statiska entalpifallet hos gaserna, som strömmar genom det första turbinsteget och uppträder i den första turbinrotorn.

7. Gasturbinrotor enligt krav 2, innefattande en första luftkomprime- ringsanordning (14), en förbränningsanordning (36) för förbränning av från den första komprimeringsanordningen erhållen komprimerad luft med ett bränsle och generering av förbränningsgaserna, en anordning för förbindning av den första komprimeringsanordningen med den första turbinrotorn i och för rotation med denna, ett stationärt munstycke (60) anordnat mellan och i serieströmningsför- bindelse med förbränningsanordningen och den första turbinrotorn, varvid den första turbinrotorn och munstycket bildar ett första turbinsteg, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda reaktionsmedel innefattar första reaktionsmedel för erhållande av en första delningsreaktion (R1), som är större än en referens- delningsreaktion (RQ) hos det första turbinsteget, vilken innefattar en förut- bestämd form hos de första turbinbladen, varvid den första delningsreaktionen (R1) representerar det procentuella statiska entalpifallet hos gaserna som strömmar genom det turbinsteget och uppträder i den första turbinrotorn. 466 558 18

8. Gasturbinrotor enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att den första delningsreaktionen (R1) bestäms av uttryfiket R1 = (H52 - H53)/(H51 - H53) x 100 % där H52 representerar den statiska entalpin vid ett inlopp till den första turbinrotorn, där H53 representerar den statiska entalpin vid ett utlopp hos den första turbinrotorn, samt H51 representerar den statiska entalpin vid ett utlopp hos förbrän- ningsanordningen (36).

9. Gasturbinmotor enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d av att första delningsreaktionen R1 är större än 50 %.

10. Gasturbinmotor enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den första delningsreaktionen R1 är omkring 76 %.

11. Gasturbinmotor enligt något av krav 7 - 10, k ä n n e t e c k n a d av att vart och ett av de första turbinbladen (44) har relativt tjocka och tunna fram- resp. bakkantsdelar, att den första turbinrotorn är nämnda en turbinrotor och är roterbar med varvtal åtminstone lika stora som hos den andra turbin- rotorn.

12. Gasturbinmotor enligt något av krav 7 - 11, k ä n n e t e c k n a d av att vart och ett av de första turbinbladen (44) har relativt tjocka och tunna fram- resp. bakkantdelar, och är formade för erhållande av en absolut utsläpps- virvelvinkel (S) större än 50°.

13. Gasturbinmotor enligt något av krav 7 - 12, k ä n n e t e c k n a d av en andra luftkomprimeringsanordning (22) för komprimering av luft uppströms och i strömningsförbindelse med den första komprimeringsanordningen (14), samt en anordning (28) för förbindning av den andra komprimeringsanordingen (22) med den andra turbinrotorn (42) för rotation med denna.

14. Gasturbinmotor enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av en andra reaktionsanordning för erhållande av en andra delningsreaktion (R2) hos den andra turbinrotorn (42), vilken andra delningsreaktion (R2) är större än en referensdelningsreaktion hos den andra turbinrotorn.

15. Gasturbinmotor enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första och andra reaktionsmedel vidare innefattar närliggande blad hos de första resp. de andra turbinbladen (44,52), som är åtskilda för bildande av en konver- gerande passage i och för accelerering av flöde därigenom samt en mynning med minimumarea belägen nära deras bakkanter. f! W 466 558

16. Gasturbinmotor enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att de första och andra turbinbladen (44,52) är formade för uppnående av en reaktion som har minimivärden vid navet hos de första resp. andra turbinbladen, och ökar i värde mot de första och andra bladens spetsar.

17. Gasturbinmotor enligt något av krav 7 - 16, där luft utsläpps från den första komprimeringsanordningen (14) vid ett utloppstryck och gaser leds från förbränningsanordningen (36) till den första turbinen (40) vid ett inlopps- tryck, varvid den första komprimeringsanordningen (14) har en utloppsarea och den första turbinen (40) har en inloppsarea, k ä n n e t e c k n a d av att den första delningsreaktionen (R1) har ett värde inrättat att väsentligen balanse- ra tryckkrafter genererade av nämnda utlopps- och inloppstryck.

18. Gasturbinmotor enligt något av krav 7 - 17, k ä n n e t e c k n a d av att den första turbinrotorn (40) endast består av en enda rotor.

19. Gasturbinmotor enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att den andra turbinrotorn (120) innefattar främre och bakre steg innefattande främre resp. bakre medroterande rotorer (l22,128), vilka vardera har ett flertal tur- binblad med nav monterade på rotorernas periferier, samt ett stationärt turbin- munstycke (134) anordnat mellan och i strömningsförbindelse mellan bladen hos de främre och bakre turbinrotorerna.

20. Gasturbinmotor enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av en andra luftkomprimeringsanordning (22) för komprimering av luft uppströms och i ström- ningsförbindelse med den första komprimeringsanordningen (14), samt en förbind- ningsanordning (28) för förbindning av den andra komprimeringsanordningen (22) med båda de främre och bakre turbinrotorerna (122,128) för samrotation med dessa.

21. Gasturbinmotor enligt något av krav 2 - 20, k ä n n e t e c k n a d av att bladen hos nämnda en turbinrotor har delningskorda-diagonalvinklar (Y) större än 300.

22. Gasturbinmotor innefattande en första luftkomprimeringsanordning (14), en andra luftkomprimeringsanordning (22) anordnad uppströms om och i flödesförbindelse med den första komprimeringsanordningen, en förbränningsanord- ning (36) för förbränning av från den första komprimeringsanordningen (14) mot- tagen komprimerad luft med bränsle och generering av förbränningsgaser, ett första stationärt munstycke (60) anordnat nedströms och i flödesförbindelse med förbränningsanordningen (36), en första turbinrotor (40) innefattande ett fler- tal första blad (44) med nav (46) monterade på periferin av en första skiva (50) och roterbara i en första riktning, vilka första blad är i flödesförbindelse med det första munstycket (60) för mottagning av förbränningsgaser för rotering av 466 558 20 den första turbinen, vilket första munstycke och turbinrotor bildar ett första turbinsteg, en förbindningsanordning (20) för förbindning av den första kompri- meringsanordningen med den förstra turbinrotorn för rotation med denna, en andra turbinrotor (42) innefattande ett flertal andra blad (52) med nav monterade på periferin av en andra skiva och roterbar i en andra riktning motsatt den första riktningen, vilka andra blad (52) är i direkt flödesförbindelse med de första bladen (44) för mottagning av nämnda förbränningsgaser för rotation av den andra turbinen, en förbindningsanording (28) för förbindning av den andra komprime- ringsanordningen (22) och den andra turbinen (42) för rotation med denna, k ä n n e t e c k n a d av medel för uppnående av en delningshastighet (H2 hos gaserna vid ett utlopp hos och relativt nämnda blad hos åtminstone en av de första och andra turbinrotorerna, som är större än en absolut delningshastighet (C1) hos gaserna vid ett inlopp hos bladen hos nämnda åtminstone en turbin- rotor, första reaktionsmedel för uppnående av en första delningsreaktion R1 hos den första turbinrotorn innefattande en förutbestämd form hos de första tur- binbladen, vi1ken första reaktion (Rl) representerar det procentuella statiska entalpifallet hos gaserna, som strömmar genom det första turbinsteget uppträdan- de i den första turbinrotorn, andra reaktionsmedel för uppnående av en andra delningsreaktion (R2) hos den andra turbinrotorn innefattande en förutbestämd form och orientering hos de andra turbinbladen, samt att åtminstone en av de första och andra reaktionerna (R1 och R2) är större än en referensdelnings- reaktion, som åstadkommer en toppverkningsgrad för de första resp. de andra tur- binrotorerna. '

23. Gasturbinmotqr enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a d av att den första delningsreaktionen (R1) definieras av uttrycket: RI = (H52 - Hsjfl/(Hsl - H53) X 100 %, där H52 representerar den statiska entalpin vid ett inlopp hos den första tur- binrotorn, H53 representerar den statiska entalpin vid ett utlopp hos den första turbinrotorn, H51 representerar den statiska entalpin vid ett utlopp hos förbrän- ningsanordningen, samt där den andra reaktionen R2 definieras av uttrycket Rz = (H53 - HS4)/(HT3 - H54) X 100 %, där H54 representerar den statiska entalpin vid ett utlopp hos den andra tur- binrotorn, H73 representerar den totoala entalpin vid ett inlopp hos den andra turbinrotorn, (fl 21 g 466 558 samt där åtminstone en reaktion är nämnda första reaktion R1 och den första reaktionen R1 är Större än 50 %- '

24. Gasturbinmotor enligt krav 22 eller 23, k ä n n e t e c k n a d av att R1 har ett värde av upp till 76 % och R2 har ett Värde HV Omkring 52 %-

25. Gasturbinmotor enligt något av krav 22 - 24, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda första och andra reaktionsmedel vidare innefattar närliggande blad hos de första resp. de andra turbinbladen (44,52), som är åtskilda för avgräns- ning av en konvergerande kanal mellan sig för accelerering av flöde därigenom och för avgränsning av en mynning med minimal area belägen nära deras bakkanter.

26. Turbinblad för gasturbinmotor med första och andra närliggande mot- roterande turbinrotorer (40,42), av vilka den första rotorn är roterbart ansluten till en komprimeringsanordning (14), och åtminstone en innefattar ett flertal av nämnda blad, vilka var och en har fram- och bakkanter, varvid närlig- gande blad är åtskilda från varandra för avgränsning av ett inlopp för mottag- ning av förbränningsgaser och utlopp för utsläpp av gaserna, k ä n n e t e c k - n a t av att detsamma innefattar medel för uppnåend av en delningshastighet (H2) hos gaserna vid utlopp och relativt bladet, som är större än en absolut delningshastighet (Cl) hos gaserna vid inloppet, och att bladet har en delningskorda-diagonalvinkel (Y) större än 30°.

27. Turbinblad för gasturbinmotor med en turbinrotor (40,42) innefattan- de ett flertal av nämnda blad (44,52), vilka var och en har fram- och bakkanter, varvid närliggande blad är åtskilda från varandra för avgränsning av ett inlopp för mottagning av förbränningsgaser och utlopp för utsläpp av gaserna, k ä n - n e t e c k n a t av medel för erhållande av en delningshastighet (H2) hos gaserna vid utloppet och relativt bladet, som är större än en absolut delnings- hastighet (Cl) hos gaserna vid inloppet, samt att nämnda medel för uppnående av en delningshastighet även innefattar medel för erhållande av en delningsre- aktion hos turbinrotorn, som är större än en referensdelningsreaktion, vilken åstadkommer en toppverkningsgrad för ett motsvarande turbinsteg.

28. Turbinblad enligt krav 26 eller 27, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda medel för erhållande av en delningshastighet vidare åstadkommer en del- ningshastighet (H1) hos gaserna vid inloppet och relativt bladet, som är mindre än nämnda delningshastighet (H2) vid utloppet. _

29. Turbinblad enligt något av krav 26 - 28, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda medel för uppnående av en delningshastighet innefattar form, inbe- gripande vinkelorienterig hos turbinbladet. 466 558 Û

30. Turbinblad enligt något av krav 26 - 29, varvid motorn vidare inne- fattar ett stationärt munstycke (60) anordnat mellan i serieflödesförbindelse med förbränningsanordningen (36) och turbinrotorn (40), vilken turbinrotor och munstycke bildar ett första turbinsteg, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda reaktionsmedel innefattar första reaktionsmedel för erhållande av den första delningsreaktion (RI), vilken är större än en referensdelningsreaktion (RO) hos det första turbinsteget, innefattande en förutbestämd form hos turbinbladet, varvid den första delningsreaktionen (R1) representerar det procentuella statiska entalpifallet hos gaser, som strömmar genom det första turbinsteget i turbinrotorn.

31. Turbinblad enligt krav 30, k ä n n e t e c k n a t av att den första delningsreaktionen (R1) bestäms av uttrycket: Rl = (H52 - H53)/(HS1 - H53) X 100 %, där H52 representerar den statiska entalpin vid inloppet hos turbinrotorn, H53 representerar den statiska entalpin vid utloppet hos turbinrotorn, samt H51 representerar den statiska entalpin vid ett utlopp hos förbrän- ningsanordningen.

32. Turbinblad enligt krav 30 eller 31, k ä n n e t e c k n a t av att den första delningsreaktionen R1 är större än 50 %.

33. Turbinblad enligt krav 32, k ä n n e t e c k n a t av att den första delningsreaktionen (R1) är Omkring 75 %-

34. , Turbinblad enligt något av krav 26 - 33, k ä n n e t e c k n a t av att detsamma innefattar relativt tjocka och tunna fram- resp. bakkanter.

35. Turbinblad enligt något av krav 26 - 34, k ä n n e t e c k n a t av att detsamma innefattar relativt tjocka och tunna fram- resp. bakkantdelar, och att bladet är format för erhållande av en absolut utsläppsvirvelvinkel (S) större än 50°.

36. Turbinblad enligt något av krav 27 - 35, k ä n n e t e c k n a t av att turbinrotorn är en första turbinrotor (40) och motorn innefattar en andra turbinrotor (42), som är roterbar i motsatt riktning mot den första turbinrotorn och att turbinbladet är format för användning i åtminstone en av de första och andra turbinrotorerna.

37. Turbinblad enligt krav 36, k ä n n e t e c k n a t av att turbin- bladet är format för användning i den första turbinrotorn.

38. Turbinblad enligt krav 37, k ä n n e t e c k n a t av att den första turbinrotorn (40) endast består av en enkel rotor. 'é 23 466 558

39. Turbinblad enligt något av krav 36 - 38, k ä n n e t e c k n a t av att turbinbladet (56) är format för användning i den andra turbinrotorn.

40. Turbinblad enligt krav 39, varvid den andra turbinrotorn har främre och bakre steg innefattande främre resp. bakre medroterande rotorer (122,128), k ä n n e t e c k n a t av att ett flertal turbinblad är monterade med sina nav på nämnda medroterande rotorer, varvid ett stationärt turbinmunstycke är anord- nat mellan och i flödesförbindelse mellan bladen hos de främre och bortre turbinrotorerna.

41. Turbinblad enligt krav 28, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda medel för uppnående av en delningsreaktion innefattar en förutbestämd form hos bladet, varvid närliggande blad är åtskilda för avgränsning av en konvergerande kanal för accelerering av ett flöde därigenom samt en mynning med minimal area belägen nära de bakre kanterna.

42. Turbinblad enligt krav 41, k ä n n e t e c k n a t av att detsamma är utformat för uppnående av en reaktion, som har minimivärden vid navet och ökar mot spetsen.

43. Turbinblad enligt något av krav 27 - 42, k ä n n e t e c k n a t av att detsamma har en delningskorda - diagonalvinkel (Y), som är större än 30°.

44. Turbinblad enligt något av krav 26 och 28 - 42, k ä n n e t e c k - n a t av att nämnda medel för erhållande av hastighet vidare innefattar medel för erhållande av en delningsreaktion vid åtminstone en turbinrotor, som är större än en referensdelningsreaktion, som åstadkommer en toppverkningsgrad hos ett motsvarande turbinsteg.

45. Turbinblad enJigt krav 44, varvid nämnda åtminstone en turbinrotor innefattar en första turbinrotor (40) och motorn innefattar ett stationärt mun- stycke (60) anordnat mellan och i serieströmningsförbindelse med förbrännings- anordningen (96) och den första turbinrotorn (40), vilken första turbinrotor och munstycke bildar ett första turbinsteg, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda medel för åstadkommande av reaktion innefattar första reaktionsmedel för erhål- lande av en första delningsreaktion (R1) större än en referensdelningsreaktion (RO) hos det första turbinsteget, innefattande en förutbestämd form hos tur- binbladet, vilken första delningsreaktion (R1) representerar det procentuella statiska entalpifallet av gaser, som strömmar igenom det första turbinsteget i turbinrotorn.