CH218976A - Gasturbinenschaufel mit Luftfilmkühlung. - Google Patents

Description

      Gasturbinenschaufel    mit     Luftfilmkühlung.       Die Erfindung betrifft eine Gasturbinen  schaufel mit     Luftfilmkühlung,    bei welcher  die Kühlluft durch die Hohlschaufel zuge  führt wird und an der Hohl- und Rücken  seite durch schlitzförmige Öffnungen aus  tritt. Die Erfindung besteht darin, dass die  Schlitzöffnung am Rücken der Hohlschaufel  so weit nach hinten verlegt ist,     dass    :sie nicht  von festen Teilchen, zum Beispiel Russ und  andern     Verbrennungsrückständen,    'getroffen  werden kann.  



  Es ist bekannt,     Gasturbinenschaufeln    da  durch vor der Einwirkung sehr hoher Tem  peraturen zu schützen, dass man zu     beiden     Seiten der Schaufel einen kühlenden Luft  film strömen lässt. Dieser wird so erzeugt,  dass man Kühlluft durch enge, in der Nähe  der Vorderkante gelegene Spaltöffnungen  austreten lässt. Im Betrieb zeigt sich nun  die Schwierigkeit, dass diese engen Spaltöff  nungen leicht durch     Verbrennungsrückstände     verstopft werden. Die     Erfindung    hat den  Zweck, zu verhindern, dass Russ und andere       Verbrennungsrückstände    sich im Spalt ab  lagern können.    Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs  gegenstandes ist auf der     Zeichnung    darge  stellt.

    



       Fig.    1 zeigt ein Diagramm der Geschwin  digkeiten;     Fig.    2 stellt eine Schaufel im       Schnitt    nach der Linie     II-II    von     Fig.    3 dar.       Fig.    3 zeigt rechts die Schaufel im Schnitt       III-III    von     Fig.    2, links in Ansicht von  oben.     Fig.    4 zeigt die Schaufelspitze gemäss  dem Schnitt     IV-IV    von     Fig.    3.  



  Die     Geschwindigkeitsverhältnisse    für das  Gas am Eintritt in das. Laufrad sind gegeben  durch das Dreieck     c,-u-w,.,    wobei     cl    die  absolute     Eintrittsgeschwindigkeit    in das Lauf  rad ist,     w1    die relative     Eintrittsgeschwindig-          keit    in das Laufrad und     u    die Umfangsge  schwindigkeit des Rades bedeutet.

       a,    ist der  Winkel der absoluten     Eintrittgeschwindig-          keit,        ,81    ist der Winkel der     relativen        Zuström-          geschwindigkeit.     



       Russteilchen        una    andere feste Partikel,  welche im Gas enthalten sind, bewegen sich  nach Austritt aus dem Leitrad erfahrungs  gemäss mit kleinerer Geschwindigkeit' als das  Gas selbst, weil die Teilchen     @    eine bedeutend      grössere Dichte haben als das Gas und damit  in den Leitkanälen viel weniger stark be  schleunigt werden.

   Hat     beispielsweise    das  Gas nach Austritt aus dem Leitrad, welches  dem betrachteten Laufrad vorgeschaltet ist,  die     Geschwindigkeit        cl        (Fig.    1), so haben  zum     Beispiel    die festen Teilchen nur die Ge  schwindigkeit     c',.    Die relative     Zuströin-          geschwindigkeit    zu der Laufschaufel findet  sich bekanntlich aus der Bedingung, dass die  v     ektorielle    Addition der relativen     Zuströni-          geschwindigLeit        u7,

      und der     Umfangs-          geschwindigkeit        z4    des Rades gleich der abso  luten Strömungsgeschwindigkeit. e,     sein        muss,     was durch das bekannte     Gesch-vindigkeils-          dreiech        C,-u-2C,    dargestellt     wird.        Man    fin  det auf diese Art den Winkel     ss,    der relativen       Zuströmgeschwindigkeit        ar,

          -Cberträ--t    man  diese     tberlegung    nun auf die     Bewegriri"     der     festen    Teilchen, so findet man eine rela  tive Geschwindigkeit     ir,',    mit der diese Teil  chen in das Laufrad eintreten. Die Richtung  der Bewegung dieser Teilchen ist sehr ver  schieden von derjenigen des Gases,     nämlich     Winkel       Fig.    2 zeigt den Schnitt einer Schaufel.

    Die Luft wird durch     einen    Kanal 1 der Lauf  schaufel     \?    zugeführt, wobei sie durch Kanäle  3 und 4 geleitet wird, die durch     Lavadüsen     5 und 6 so bemessen sind, dass die Luft bei  Betrieb der Maschine in deren engsten Quer  schnitten 5 und 6 annähernd Schallgeschwin  digkeit besitzt. An die Kanäle 3 und 4 schlie  ssen Spalte 13 und 12 für die     Kühlluftabfuhr          (Fig.    3) an.

   Die     Schaufel    kann durch     eine_i     Deckel 7, der durch eine     Sehweissnalit    7     @    mit  der     Laufschaufel,    2 verbunden ist,     abgeschlos-          sen    sein.  



  In Fi<B>el</B>--. 3 ist die Gasströmung zwischen  den Schaufeln 2 und     \?'    punktiert eingezeich  net und die     Geschwindigkeit    eingetragen.  Ein Teil des Schaufelrückens ? wird oberhalb  des Punktes 10 von Teilchen, zum Beispiel  Russ und andern Verbrennungsrückständen,  getroffen. Der nachfolgende Teil des Schau  felrückens 11 liegt im     Schatten    der vorher  gehenden Schaufel 2' und wird vom Grenz  strahl     2i,'    der auftretenden Teilchen nicht    mehr     getroffen.    Da die Luft durch den Kanal  4 durchtritt und durch einen Spalt 12 die       Kiihlung    der Schaufel besorgt, wird die  Schaufel von Russ- und Schlackenteilchen  nicht mehr getroffen.

   Das Gas strömt aus  schliesslich     tangential    zum Schaufelrücken an  diesem Spalt 12 vorbei und der Luftstrom  aus dem Spalt genügt, um die Ablagerung  von Teilchen an der     Mündung    des     Spaltes    12       zu    verhindern. Da diese Teilchen direkt mit  der vollen     Relativgeschwindigkeit        w,'    auf  prallen, so würde der Spalt 12, wenn er ober  halb des Punktes 10     angeordziet    wäre, von  den Russ- und Schlackenteilchen getroffen.

         Das    Verstopfen des     Spaltes    12 an der     Rük-          kenseite    der Schaufel wird verhindert, wenn  der Spalt im Schatten des Strahles der     Russ-          Lind        Schlackenteilchen    liegt.

   Der Spalt 12       rn.uss    also     beträclitlicli    weiter vom vordern       Staupunl@t    20 entfernt sein als der Spalt 13  auf der Hohlseite der     Schaufel.    Die Spalte  12     bezw.    13     können    über die ganze Schaufel  länge oder nur über einen Bruchteil der  Schaufellänge sieh erstrecken.  



       Fig.    4 zeigt die Schaufelspitze in der An  sicht von der Seite, wobei der Deckel 7 in       bekannter        Weise        zugeschärft    ist.  



  Da die     Spaltöffnringen    am.     Schaufelrük-          ken    weiter nach hinten verlegt sind als die  Spaltöffnungen an der Hohlseite der Schau  fel, so können. die     Spaltöffnungen    an der  Rückenseite der     Schaufel    nicht mehr von fe  sten Teilchen, wie zum     Beispiel    Russ und     an-          dern     getroffen  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Gasturbinenschaufel mit Luftfilmkühlung, bei welcher die Kühlluft durch die Hohl schaufel zugeführt wird und an der Hohl- und Riiclkenseite durch schlitzförmige Öff nungen austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlil:zöifriung am Riieken der Hohl schaufel so weit nach hinten verlegt ist, dass sie nicht von festen Teilchen getroffen wer den kann.