DE1601633B2

DE1601633B2 - Kühlvorrichtung für Gasturbinentrieb werke mit zwei Turbinenlaufern

Info

Publication number: DE1601633B2
Application number: DE1601633A
Authority: DE
Inventors: Gordon Cyril May; Albert James Moreton
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1966-05-04
Filing date: 1967-04-25
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE1601633A1; GB1090173A; US3453825A

Description

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liefert einen Teil der von ihm verdichteten Luft in nach der stromabwärtigen Seite der ersten Turbinenden zwischen dem äußeren Gehäuse 2 und einem in- scheibe und von dort radial nach außen nach dem neren Gehäuse 5 liegenden Mantelstromkanal 4. Das Hauptströmungskanal abfließt,
innere Gehäuse 5 umschließt den auf einer Welle 11 Die Luft in der ersten Leitung 15, die vom Hochsitzenden Hochdruckverdichter 6, die Verbrennungs- 5 druckverdichter gespeist wird, ist wärmer als die einrichtung 7, einen ersten, auf der Welle 11 sitzen- Bohrung 24 der ersten Turbinenscheibe 10. Die Anden Turbinenläufer 8 der Hochdruckturbine und Ordnung der Abschirmung 20 und die Luftströmung einen zweiten auf der den Niederdruckverdichter tra- aus der ersten Leitung 15 schaffen daher die Möggenden Welle 13 sitzenden Turbinenläufer 9, der die lichkeit, die Bohrung 24 auf eine Temperatur zu er-Niederdruckturbine bildet. io wärmen, die sich jener Temperatur nähert, welche

Zwischen der Welle 11 und einer inneren Begren- am Rand der ersten Turbinenscheibe 10 herrscht,

zungswand 14 der Verbrennungsanlage 7 wird eine Hierdurch wird der Temperaturgradient über der

ringförmige erste Leitung 15 gebildet, die mit der Turbinenscheibe 10 verringert.

Druckseite des Hochdruckverdichters 6 in Verbin- Die Abschirmung 20 begrenzt außenseitig einen

dung steht und von diesem Kühlluft empfängt. 15 zweiten Kanal 21, der mit der zweiten Leitung 16 in

Zwischen der Welle 11 und der von ihr konzen- Verbindung steht und von dieser Kühlluft empfängt, trisch umschlossenen Welle 13 liegt eine zweite ring- Dieser zweite Kanal 21 führt die vom Niederdruckförmige Leitung 16, die vom Niederdruckverdichter 3 verdichter 3 herrührende Kühlluft der stromaufwärtimit Kühlluft gespeist wird. Die über die erste Leitung gen Oberfläche der zweiten Turbinenscheibe 12 der 15 zugeführte Kühlluft strömt die erste Turbinen- 20 Niederdruckturbine 9 zu. Wie durch den Pfeil 22 scheibe 10 an und kühlt diese. Ein Teil der Luft angedeutet, strömt ein Teil dieser Kühlluft radial strömt dann, wie durch die Pfeile 17 angedeutet, ra- über die Turbinenscheibe 12 nach außen und gelangt dial über die Turbinenscheibe 10 nach außen und ge- von dort in die Hauptströmungsleitung 18 des Trieblangt von dort in den Hauptströmungskanal 18 des werks.

Triebwerks. Die übrige Luft aus der ersten Leitung 25 Ein anderer Teil der Kühlluft strömt vom zweiten

15 strömt radial in Richtung des Pfeils 23 nach innen Kanal 21 über Löcher 25 der inneren Hohlwelle 13

durch einen ersten Kanal 19 zwischen der ersten Tür- nach deren Innenraum und innerhalb der Welle nach

binenscheibe 10 und einer Abschirmung 20, wobei vorn, um beispielsweise einen Einlaufkonus im Ein-

dieser Kanal 19 durch eine Mittelbohrung 24 der er- lauf des Triebwerks zu erwärmen, um eine Eisbil-

sten Turbinenscheibe 10 hindurchläuft und dann 30 dung zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 konzentrisch innerhalb des ersten Kanals, jedoch gePatentansprüche: trennt von diesem, vorgesehen ist, der mit der zweiten Leitung in Verbindung steht.

1. Kühlvorrichtung für Gasturbinentriebwerke Bei einer bekannten Kühlanordnung dieser Bauart mit zwei Turbinenläufern, mit einer ersten Lei- 5 bildet die Wandung der hohlen inneren Welle, die tung, die relativ warme Luft der Turbinenscheibe den Niederdruckverdichter und den zweiten Turbides ersten Läufers zuführt, und mit einer zweiten nenläufer trägt, eine Abschirmung und die Abschir-Leitung, die getrennt relativ kühle Luft der Tür- mung und die Wände der Bohrung der ersten Turbibinenscheibe des zweiten Läufers zuführt, wobei nenscheibe drehen sich demgemäß relativ zueinaneine Mittelbohrung durch die Turbinenscheibe des io der. Hierdurch ergibt sich, daß die innere Hohlwelle ersten Läufers hindurchgeführt ist und einen er- sehr viel kühler wird als die Nabe der ersten Turbisten Ringkanal aufweist, der mit der ersten Lei- nenscheibe, weil sie in direkter Berührung mit der retung in Verbindung steht, und wobei ein zweiter lativ kühlen Luft im zweiten Kanal steht. Infolgedes-Kanal konzentrisch innerhalb des ersten Kanals, sen muß eine Wärmeübertragung von der Turbinenjedoch getrennt von diesem, vorgesehen ist, der 15 scheibennabe nach der inneren Hohlwelle über die mit der zweiten Leitung in Verbindung steht, durch den ersten Kanal strömende Luft erfolgen und dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dise führt dazu, daß die Nabentemperatur vermindert dem ersten Läufer (10, 11) fest verbundene, ring- wird und der Temperaturgradient über die Höhe der förmige Abschirmung (20) vorgesehen ist, die ersten Turbinenscheibe ansteigt, wenn nicht ein gröden ersten Kanal (19) von dem zweiten Kanal 20 ßerer Gasstrom durch den ersten Kanal aufrecht-(21) trennt. erhalten wird. Dies ist jedoch unerwünscht, da dies

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch eine größere Abzapfung vom Hochdruckverdichter gekennzeichnet, daß die Abschirmung (20) zylin- erfordert, was den Wirkungsgrad des Triebwerks bedrisch ist und unmittelbar von der ersten Turbi- einträchtigen würde.

nenscheibe (10) getragen wird. 25 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

3. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 Nabe der ersten Turbinenscheibe nicht mehr zu küh- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite len als die übrige Läuferscheibe und thermische BeKanal (21) ebenfalls ringförmig gestaltet ist und anspruchungen innerhalb der Scheibe so gering wie daß eine Welle (13) die zweite Turbinenscheibe möglich zu halten.

(12) trägt und durch den zweiten Kanal (21) hin- 30 Diese Aufgabe wird bei einer Kühlvorrichtung der

durchgeführt ist und zusammen mit der Abschir- eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß eine

mung (20) diesen Kanal begrenzt. mit dem ersten Läufer fest verbundene, ringförmige

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch Abschirmung vorgesehen ist, die den ersten Kanal gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um von dem zweiten Kanal trennt. Dadurch, daß die Ab-Luft von der zweiten Leitung stromunterseitig 35 schirmung mit dem ersten Läufer fest verbunden ist, des zweiten Kanals (21) abzuziehen, und daß die ergibt sich eine Verringerung des Wärmeübergangs Welle (13) hohl ausgebildet ist und die abgezo- zwischen den beiden konzentrischen Kanälen und gene Luft durch diese Welle hindurchgeführt damit wird eine zu starke Abkühlung der Nabe der wird, um vereisungsgefährdete Oberflächen am ersten Turbinenscheibe bewirkt. Die Verringerung stromoberseitigen Ende des Triebwerks zu erwär- 40 des Wärmeübergangs gegenüber der bekannten Konmen. struktion ist darauf zurückzuführen, daß die Wirbel-

5. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bewegung, die dem Gasstrom im ersten Kanal aufgebis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die prägt wird, wenn eine relative Drehung zwischen den erste Leitung (15) strömende Luft vor ihrem Ein- Teilen erfolgt, im wesentlichen ausgeschaltet wird,
tritt in den ersten Kanal (19) radial nach innen 45 Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erüber die stromoberseitige Oberfläche der ersten findung ist die Abschirmung zylindrisch ausgebildet Turbinenscheibe (10) strömt. und wird unmittelbar von der ersten Turbinenscheibe

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch getragen.

gekennzeichnet, daß die Abschirmung (20) in der Der zweite Kanal ist zweckmäßigerweise ebenfalls

Nähe der stromunterseitigen Oberfläche der er- 50 ringförmig gestaltet und eine Welle, die die zweite

sten Turbinenscheibe (10) derart verläuft, daß Turbinenscheibe trägt, ist durch den zweiten Kanal

die durch den ersten Kanal (19) strömende Luft hindurchgeführt und begrenzt zusammen mit der Ab-

danach radial nach außen über diese Oberfläche schirmung diesen Kanal.

strömt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin-

55 dung sind Mittel vorgesehen, um die Luft von der

zweiten Leitung stromunterseitig des zweiten Kanals

abzuziehen, und die Welle ist hohl ausgebildet und die abgezogene Luft wird durch diese Welle hin-

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für durchgeführt, um vereisungsgefährdete Oberflächen

Gasturbinentriebwerke mit zwei Turbinenläufern, 60 am stromoberseitigen Ende des Triebwerks zu erwär-

mit einer ersten Leitung, die relativ warme Luft der men.

Turbinenscheibe des ersten Läufers zuführt, und mit Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Er-

einer zweiten Leitung, die getrennt relativ kühle Luft findung an Hand der Zeichnung beschrieben. Die

der Turbinenscheibe des zweiten Läufers zuführt, einzige Figur der Zeichnung zeigt eine teilweise ge-

wobei eine Mittelbohrung durch die Turbinenscheibe 65 schnittene Ansicht eines Gasturbinentriebwerks,

des ersten Läufers hindurchgeführt ist und einen er- Das in der Zeichnung dargestellte Mantelstrom-

sten Ringkanal aufweist, der mit der ersten Leitung triebwerk 1 besitzt ein äußeres Gehäuse 2 mit einem

in Verbindung steht, und wobei ein zweiter Kanal darin angeordneten Niederdruckverdichter 3. Dieser