CH223615A - Turbine, insbesondere für Treibgase von hoher Temperatur. - Google Patents

Description

      Turbine,        insbesondere    für Treibgase von hoher     Temperatur.       Die Erfindung bezieht sich auf eine Tur  bine, insbesondere für Treibgase von hoher  Temperatur, mit einem Läufer, dessen Hohl  räume von einem gasförmigen Kühlmittel  durchströmt werden, und besteht darin, dass  die Hohlräume mit Vorrichtungen versehen  sind, durch welche die Strömung des Kühl  mittels in der Umgebung des äussern Um  fanges des Läufers so beschleunigt wird, dass  die Wärmeabgabe vom Läufer an das Kühl  mittel auf die dem Umfang benachbarten  Teile konzentriert wird.  



  Bei Turbinen, deren Läufer aus einzel  nen Scheiben     zusammengesetzt    ist, werden  zweckmässig die     Kühlmittelhohlräume    als  zum Teil durch Oberflächen der Scheiben  begrenzte, im äussern Teil des Läufers lie  gende, ringförmige Räume     ausgebildet.    In  den ringförmigen Räumen können Zufuhr  düsen oder Leitbleche als Vorrichtungen zur       Beschleunigung    der     Kühlmittelströmung    an  geordnet sein.

   Es     können    weiter auch Vor  richtungen vorgesehen sein, welche einen  Teil der Wärme des Läufers durch Strah-         lung    mittelbar an das Kühlmittel übertra  gen.     Zweckmässig    weist     das    Kühlmittel an  nähernd den gleichen Druck auf wie das die       Läuferschaufelung        beaufschlagende    Arbeits  mittel. Das Kühlmittel kann zum Beispiel  nach der Strömung durch die Hohlräume des  Läufers als Arbeitsmittel weiter verwendet  werden.  



  Die     Erfindung    ist nachstehend an Hand  der Zeichnung näher erläutert.     Fig.    1 zeigt  die Wärmeströmung in einer Scheibe eines  bekannten Turbinenläufers,     Fig.    2 die ent  sprechenden Verhältnisse     in.    einem Turbinen  läufer nach der Erfindung. Der Temperatur  verlauf in den Scheiben nach den     Fig.    1  und 2 ist aus     Fig.    d ersichtlich.     Fig.    4 und 5  stellen zwei Ausführungsbeispiele des Erfin  dungsgegenstandes dar.  



  Werden bei einem Turbinenläufer keine  besonderen Vorkehren getroffen, so wird die  vom Arbeitsmittel an die Laufschaufeln 1       (Fig.    1)     und    an den Umfang 2 des Turbinen  läufers abgegebene Wärme gleichmässig  durch die Oberfläche der Scheibe 3 wieder      abgegeben. Es ergibt sich für den Wärme  fluss ein verhältnismässig langer Weg mit  einem grossen Widerstand, was eine ungenü  gende Kühlung in der Scheibe zur Folge hat.  



  Gemäss der     Erfindung    soll, wie in     Fig.    2  gezeigt, die     Wärmeabgabe    vom Läufer     na     das Kühlmittel auf die dem Umfang 2 be  nachbarten Teile 4 konzentriert werden. Die  abgeführte Wärmemenge und damit die  Kühlwirkung werden dann nicht nur wegen  des erhöhten     Wärmeüberganges    zwischen  dem Kühlmittel und der Läuferwand, son  dern auch wegen des bedeutend kürzeren  Weges, den die Wärme zu durchströmen hat,  wesentlich erhöht.  



  Bei einer Scheibe nach     Fig.    1 ergibt sich  ein Temperaturverlauf nach der Kurve     T1     der     Fig.    3, bei einem Läufer nach der     Fig.    2  hingegen ein solcher nach der Kurve     T,    der       Fig.    3. Mit TI, ist die Temperatur des die  Läuferschaufeln     beaufschlagenden    Arbeits  mittels eingetragen.  



  Der Turbinenläufer nach     Fig.    4 ist aus  fünf Einzelscheiben 3 zusammengeschweisst  und besitzt zu beiden Seiten je einen eben  falls angeschweissten Achsstummel 5. Durch  die Bohrung 6 des einen Achsstummels wird  ein Kühlmittel zugeführt, das durch die Boh  rungen 7 der Läuferscheiben 3 von einem der  Hohlräume 8 zum andern gelangen kann.  Aus dem letzten der Hohlräume 8 tritt das  Kühlmittel durch eine Bohrung 9 des zwei  ten der Achsstummel aus dem Turbinen  läufer aus.  



  Im Innern der Hohlräume 8 sind Füh  rungsvorrichtungen 10     angeordnet,    die für  den Durchtritt des Kühlmittels in der Um  gebung des Umfanges 2, das heisst den Stel  len 4 entlang, eine Beschleunigung, das heisst  eine Vergrösserung der     Kühlmittelgeschwin-          digkeit    verursachen. Die Vergrösserung der       Kühlmittelgeschwindigkeit    hat einen erhöh  ten Wärmeübergang an den Stellen 4 im  Gefolge, so dass die Wärme im wesentlichen,  wie in der     Fig.    2 gezeigt, von den Schau  feln 1 an das Kühlmittel übergeht.  



  Die Leitvorrichtungen 10 sind ausserdem  so ausgebildet, dass ein wesentlicher Teil der    Wärme durch Strahlung mittelbar von den  Stellen 4 an das Kühlmittel übertragen wird.  Die Wärme strahlt nämlich zunächst auf  die Metallteile der Vorrichtung 10, die aber  ihrerseits durch das Kühlmittel mit hoher  Geschwindigkeit bestrichen werden, so dass  die auf diese     Vorrichtung        eingestrahlte     Wärme gleich durch Wärmeübertragung  wieder an das Kühlmittel weiter     abgegeben     wird.  



  Der Läufer nach     Fig:    5 besitzt Scheiben,  die nicht am äussern Umfang, sondern zwi  schen der Achse und dem äussern Umfang  miteinander verschweisst sind. Das Kühlmit  tel     kann    im Innern der ringförmig abge  schlossenen     'Hohlräume    8 mit als Düsen aus  gebildeten Vorrichtungen<B>11</B> derart gelenkt  und dessen Geschwindigkeit derart erhöht  werden, dass im wesentlichen die Stellen 4,  die dem     äussern    Umfang 2 der Scheiben be  nachbart sind, von dem     Kühlmittel    berührt  werden.

   Damit wird     wiederum    eine     Wärme-          strömung    in den Scheiben ss     erreicht;    wie sie  durch die     Fig.    2 zur Darstellung gebracht  ist.  



  Das dem Turbinenläufer durch die Boh  rung 6     (Fig.    4 und 5) zugeführte Kühlmit  tel weist zweckmässig den gleichen oder an  nähernd den gleichen Druck auf wie das die  Schaufeln 1     beaufschlagende    Arbeitsmittel.  Es besteht dann die Möglichkeit, dass das  Kühlmittel nach dem Durchströmen der  Hohlräume 8 aus der Bohrung 9 dem     Ar-          beitsmittelstrom    zugeführt werden kann, so  dass nicht nur seine Energie noch ausgenutzt  werden kann,     sondern    auch die Temperatur  des die Schaufeln     beaufschlagenden    Treib  gases vermindert wird.

   Handelt es sich um  eine Anlage mit mehreren Turbinen, so kann  das bereits benutzte Kühlmittel auch einer  andern Turbine zugeführt werden     bezw.    in  einer     Brennkammer    als     Verbrennungsluft     verwendet werden. Als     nächstliegendes        Kühl-          mittel    kommt Luft in Frage. Es wäre aber  auch möglich, dass     inerte    Gase, z. B. Rauch  gase oder Stickstoff, zur     Kühlung    verwendet  werden.

   In den Hohlräumen können auch be  sonders die Strahlung     aufnehmende    Schirm-      wände vorhanden sein, welche einen Teil der  Wärme des Läufers in Form von Strahlung  aufnehmen und diese Wärme dann an das  Kühlmittel übertragen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Turbine, insbesondere für Treibgase von hoher Temperatur, mit einem Läufer, dessen Hohlräume von einem gasförmigen Kühlmit tel durchströmt werden, dadurch gekenn zeichnet, dass die Hohlräume mit Vorrichtun gen versehen sind, durch welche die Strö mung des Kühlmittels in der Umgebung des äussern Umfanges des Läufers so beschleu nigt wird, dass die Wärmeabgabe vom Läu fer an das Kühlmittel auf die dem Umfang benachbarten Teile konzentriert wird. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Turbine nach Patentanspruch, bei wel cher der Läufer aus Scheiben zusammen gesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die gühlmittelhohlräume als zum Teil durch Oberflächen der Scheiben begrenzte, im äussern Teil des Läufers liegende, ringför mige Räume ausgebildet sind.

   2. Turbine nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass in den ringför migen Räumen Leitbleche als Vorrichtungen zur Beschleunigung der Kühlmittelströmung angeordnet sind. 3. Turbine nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass in den ringför migen Räumen Zufuhrdüsen als Vorrichtun gen zur Beschleunigung der Kühlmittelströ- mung angeordnet sind. 4. Turbine nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch Vorrichtungen, welche einen Teil der Wärme des Läufers durch Strah lung mittelbar an das Kühlmittel übertragen. 5.

   Turbine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel an nähernd den gleichen Druck aufweist wie das die Läuferschaufelung beaufschlagende Arbeitsmittel. 6. Turbine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel nach der Durchströmung der Hohlräume des Läufers als Arbeitsmittel weiter verwendet wird.