DE1245218B - Gas turbine rotor - Google Patents

Description

Gasturbinenrotor Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasturbinenrotor aus in axialer Richturig zusammengeschichteten Platten, zwischen denen etwa radial verlaufende, als Nuten ausgebildete Kanäle vorgesehen sind, durch die ein über die hohle Rotorwelle zugeführtes Kühlmittel nach außen strömt.Gas turbine rotor The invention relates to a gas turbine rotor from plates stacked together in an axial direction, between which approximately radially extending, formed as grooves channels are provided through which a on the coolant supplied to the hollow rotor shaft flows outward.

Bei einem bekannten Gasturbinenrotor der vorstehend genannten Art sind die Schaufeln als gegenüber den Rotorplatten gesonderte Elemente ausgebildet, hohl ausgeführt und an ihrer hinteren Kante sowie an ihrem äußeren radialen Ende offen.In a known gas turbine rotor of the type mentioned above the blades are designed as separate elements from the rotor plates, executed hollow and at its rear edge and at its outer radial end open minded.

Der wesentliche Nachteil einer derartigen Ausführung besteht darin, daß sich in der hohlen Schaufel eine unkontrollierte Kühlmittelströmung ergibt. Es ist insbesondere nicht gewährleistet, daß die besonders heißen Stellen der Rotorschaufel, vor allem im Bereich der Stirnseite, auf die das heiße Gas auftrifft, verstärkt gekühlt werden.The main disadvantage of such a design is that that there is an uncontrolled flow of coolant in the hollow blade. In particular, there is no guarantee that the particularly hot spots on the rotor blade, especially in the area of the face on which the hot gas strikes, reinforced be cooled.

Diesen Nachteil weist auch ein weiterer bekannter Gasturbinenrotor auf, bei dem die Platten fingerartige Ansätze tragen, auf die die eigentlichen Schaufeln aufgesetzt werden. Diese Schaufeln sind gleichfalls hohl ausgebildet und an ihrem radialen Ende über die ganze Länge offen. Es ergibt sich somit auch bei diesem Gasturbinenrotor eine unkontrollierte Kühlmittelströmung im Innenraum der Schaufel.Another known gas turbine rotor also has this disadvantage on, in which the plates carry finger-like lugs on which the actual blades be put on. These blades are also hollow and at their radial end open over the entire length. It is therefore also the case with this gas turbine rotor an uncontrolled flow of coolant in the interior of the blade.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieses Mangels der bekannten Ausführungen einen Gasturbinenrotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Anpassung der Kühlung an die unterschiedliche Wärmebeanspruchung der einzelnen Schaufelbereiche möglich ist, daß jedoch trotzdem die Rotorausführung in konstruktiver Hinsicht einfach bleibt.The invention is therefore based on the object while avoiding this In the absence of the known designs, a gas turbine rotor of the type mentioned at the beginning Kind to train so that an adaptation of the cooling to the different heat loads of the individual blade areas is possible, but that the rotor design nevertheless remains simple from a constructive point of view.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaufeln des Rotors durch einstückig mit den Platten hergestellte Ansätze gebildet werden und sich die radialen Kanäle in ihrem äußeren Bereich in Teilkanäle verzweigen, die in an sich bekannter Weise an verschiedenen Stellen der Schaufelprofilfläche ausmünden.This object is achieved according to the invention in that the blades of the rotor are formed by approaches made in one piece with the plates and the radial channels branch into sub-channels in their outer area, in a manner known per se at various points on the blade profile surface flow out.

Kühlmittelkanäle, die an verschiedenen Stellen der Schaufelprofilfläche ausmünden, sind aus anderem Zusammenhang, nämlich bei Leitschaufeln, bereits bekannt. Es handelt sich dort jedoch weder um die Kühlung von Rotorschaufeln, noch sind die Kanäle zwischen axial zusammengeschichteten Platten vorgesehen.Coolant channels at different points on the airfoil surface discharge are already known from another context, namely with guide vanes. However, there is neither the cooling of rotor blades, nor are they Channels provided between axially stacked plates.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die Führung der Kühlmittelkanäle eine bis zum Austritt ; des Kühlmittels aus der Schaufel genau kontrollierte Kühlmittelströmung erzielt. Dabei ist in einfachster Weise (durch geeignete Wahl der Lage und des Querschnitts der einzelnen Teilkanäle) die Möglichkeit gegeben, die Kühlung der unterschiedlichen Wärmebeanspruchung der einzelnen Bereiche des Schaufelprofils optimal anzupassen. Insbesondere ist auf diese Weise eine verstärkte Kühlung des thermisch am stärksten beanspruchten vorderen Schaufelendes möglich.In the solution according to the invention, the guidance of the coolant channels one to exit; the coolant flow from the blade is precisely controlled achieved. This is in the simplest way (by suitable choice of position and cross-section the individual sub-channels) given the opportunity to cool the different Optimally adapt the thermal stress of the individual areas of the blade profile. In particular, an increased cooling of the thermally strongest is in this way stressed front shovel end possible.

Die erfindungsgemäß vorgesehene einstückige Ausbildung der Schaufeln mit dem übrigen Teil der Rotorplatten vereinfacht wesentlich die Herstellung der Kühlmittelkanäle. Zugleich vermeidet man dadurch eine komplizierte Montage, bei der auf ein genaues Aneinanderschließen der einzelnen Kanäle geachtet werden müßte.The one-piece design of the blades provided according to the invention with the remaining part of the rotor plates significantly simplifies the manufacture of the Coolant channels. At the same time one avoids a complicated assembly which would have to be paid attention to an exact connection of the individual channels.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung sind auf beiden Seiten der Platten Kanäle vorgesehen.According to an expedient development of the invention, both Sides of the plates channels are provided.

Günstig ist es weiterhin, wenn aneinandergrenzende Ansätze benachbarter Platten ein wellenförmig ineinandergreifendes Querschnittsprofil aufweisen.It is still beneficial if adjoining approaches are adjacent Plates have an undulating interlocking cross-sectional profile.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Platten eines erfindungsgemäßen Gasturbinenrotors (wobei nur einige Schaufeln dargestellt sind), F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des aus den Platten gemäß F i g. 1 zusammengesetzten Gasturbinenrotors, F i g. 3 eine Aufsicht auf eine Platte, F i g. 4 einen Längsschnitt durch die Platte gemäß F i g. 3, F i g. 5 einen Querschnitt durch eine Schaufel des erfindungsgemäßen Gasturbinenrotors.Some embodiments of the invention are illustrated in the drawing. It shows F i g. 1 is a perspective view of the plates of an inventive Gas turbine rotor (only some blades are shown), FIG. 2 a perspective View of the from the plates according to FIG. 1 composite gas turbine rotor, F. i g. 3 shows a plan view of a plate, FIG. 4 shows a longitudinal section through the plate according to FIG. 3, fig. 5 shows a cross section through a blade of the invention Gas turbine rotor.

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine Schaufel gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, F i g. 7 einen Längsschnitt durch einen Rotor einer Radialgasturbine.F i g. 6 shows a cross section through a blade according to another Embodiment of the invention, FIG. 7 shows a longitudinal section through a rotor a radial gas turbine.

Der in den F i g. 1 und 2 veranschaulichte Rotor einer Axialgasturbine besteht aus vier in axialer Richtung zusammengeschichteten Platten 5 bis B. Einstückig mit diesen Platten sind Ansätze 1 bis 4 hergestellt, die die Schaufeln des Rotors bilden. Die Form dieser Ansätze 1 bis 4 sowie die Zusammenschichtung der Platten 5 bis 8 wird so gewählt, daß sich im montierten Zustand des Gasturbinenrotors das gewünschte Strömungsprofil der Schaufeln ergibt. Die Platten 5 bis 8 weisen einen zentralen Durchbruch auf, durch den eine Rotorwelle 9 hindurchgesteckt wird.The in the F i g. 1 and 2 illustrated rotor of an axial gas turbine consists of four plates 5 to B stacked together in the axial direction. In one piece with these plates approaches 1 to 4 are made, which are the blades of the rotor form. The shape of these approaches 1 to 4 and the layering of the plates 5 to 8 is chosen so that in the assembled state of the gas turbine rotor the results in the desired flow profile of the blades. The plates 5 to 8 have a central opening through which a rotor shaft 9 is inserted.

An den einander zugewandten Flächen benachbarter Platten sind radial verlaufende, als Nuten ausgebildete Kanäle 11 vorgesehen, die sich in ihrem äußeren Bereich in Teilkanäle 12 verzweigen, die an verschiedenen Stellen der Schaufelprofilfläche ausmünden. Durch diese Kanäle 11 und Teilkanäle 12 strömt ein über die hohle Rotorwelle 9 zugeführtes Kühlmittel nach außen.On the mutually facing surfaces of adjacent plates, radially extending channels 11 designed as grooves are provided, which branch in their outer area into partial channels 12 which open out at different points on the blade profile surface. A coolant supplied via the hollow rotor shaft 9 flows through these channels 11 and sub-channels 12 to the outside.

Wie in F i g. 5 schematisch angedeutet ist, bildet das aus der Schaufel 22 ausströmende Kühlmittel eine Grenzschicht zwischen dem Hochtemperatur-Gasstrom 21 und der Schaufeloberfläche, so daß der Gasstrom 21 verhältnismäßig wenig Wärme an die Schaufel abgibt.As in Fig. 5 is indicated schematically, the coolant flowing out of the blade 22 forms a boundary layer between the high-temperature gas stream 21 and the blade surface, so that the gas stream 21 gives off relatively little heat to the blade.

Um eine besonders feste, vibrationsfreie Verbindung benachbarter Platten des Rotors zu erzielen, weisen bei dem in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel aneinandergrenzende Ansätze benachbarter Platten ein wellenförmig ineinandergreifendes Querschnittsprofil auf.A particularly strong, vibration-free connection between adjacent panels To achieve the rotor, point in the in F i g. 6 illustrated embodiment adjoining approaches of adjacent plates create a wave-like interlocking Cross-sectional profile.

Die erfindungsgemäße Rotorkonstruktion ist selbstverständlich auch für Radiallurbinen geeignet. F i g. 7 zeigt schematisch ein derartiges Ausführungsbeispiel, bei dem sich der Rotor aus den Platten 41 bis 45 und der Welle 49 zusammensetzt.The rotor construction according to the invention is of course also suitable for radial turbines. F i g. 7 schematically shows such an exemplary embodiment in which the rotor is composed of plates 41 to 45 and shaft 49 .

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Gasturbinenrotor aus in axialer Richtung zusammengeschichteten Platten, zwischen denen etwa radial verlaufende, als Nuten ausgebildete Kanäle vorgesehen sind, durch die ein über die hohle Rotorwelle zugeführtes Kühlmittel nach außen strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln des Rotors durch einstückig mit den Platten (5, 6, 7, 8) hergestellte 'Ansätze (1, 2; 3,4) gebildet werden und sich die radialen Kanäle (11) in ihrem äußeren Bereich in Teilkanäle (12) verzweigen, die in an sich bekannter Weise an verschiedenen Stellen der Schaufeiprofilfläche ausmünden. Claims: 1. Gas turbine rotor made of plates stacked together in the axial direction, between which approximately radially extending channels designed as grooves are provided, through which a coolant supplied via the hollow rotor shaft flows to the outside, characterized in that the blades of the rotor by integrally with the Plates (5, 6, 7, 8) produced 'approaches (1, 2; 3, 4) are formed and the radial channels (11 ) branch in their outer area into sub-channels (12) , which in a known manner open out at various points on the profile surface. 2. Gasturbinenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Platten (5, 6, 7, 8) Kanäle (11) vorgesehen sind. 2. Gas turbine rotor according to claim 1, characterized in that on both sides of the plates (5, 6, 7, 8) channels (11) are provided. 3. Gasturbinenrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aneinandergrenzende Ansätze (z. B. 1, 2) benachbarter Platten (z. B. 5, 6) ein wellenförmig ineinandergreifendes Querschnittsprofil aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 195 186; schweizerische Patentschrift Nr. 273 201; britische Patentschrift Nr. 702 740.3. Gas turbine rotor according to claim 1, characterized in that adjoining approaches (e.g. 1, 2) of adjacent plates (e.g. 5, 6) have an undulating interlocking cross-sectional profile exhibit. Considered publications: Austrian patent specification no. 195 186; Swiss Patent No. 273 201; British Patent No. 702 740