DE491738C - Einrichtung zur Kuehlung der Laufschaufeln von Gasturbinen, bei welcher das Kuehlmittel unter Druck durch die hohl ausgebildeten Laufschaufeln gefuehrt wird - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln von Gasturbinen, bei welcher das Kühlmittel unter Druck durch die hohl ausgebildeten Laufschaufeln geführt wird Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kühlung von Gasturbinenschaufeln, bei welcher das Külilmittel unter Druck durch die hohl ausgebildeten Laufschaufeln geführt wird.
• Bei derartigen Einrichtungen ergeben sich in allen Fällen zentrifugale und tangentiale Beschleunigungen, welche, falls sie nicht durch Umsetzung in Wärme vernichtet werden sollen, Druckerhöhungen ergeben, die meistens höher sind, als an sich zur Durchführung des Kühlmittels durch die Schaufeln erforderlich sein würde.
• Um den dem Kühlmittel hierbei zugeführten Arbeitsaufwand wieder nutzbar zu machen, hat man vorgeschlagen, das Kühlmittel nach dem Austritt aus-- den Laufschaufeln in einer besonderen Hilfsturbine Arbeit leisten zu lassen. Dabei läßt sich aber der in der tangentialen Austrittsgeschwindigkeit des Kühlmittels enthaltene Anteil der Arbeitsenergie nicht wieder gewinnen, weil der Raum zur Unterbringung entsprechender Leitvorrichtungen fehlt oder sich die Anordnung solcher Leitvorrichtungen viel zu teuer gestalten würde. Es.gehen daher die in Wärme sich umsetzenden Arbeitsenergiemengen verloren. Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteil zu vermeiden und den größten Teil der für die Verdichtung des Kühlmittels aufgewendeten Arbeitsenergie in der Turbine selbst wieder zur Arbeitsleistung nutzbar zu machen.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Auslaßkanäle für das durch die Laufschaufeln hindurchgeführte Kühlmittel als Rückdruckdüsen so ausgebildet sind, daß das Kühlmittel beim Austritt seine bei der Verdichtung aufgenommene und durch die Wärmezufuhr bei der Kühlung noch vergrößerte Arbeitsenergie an das Laufrad zum Teil wieder abgibt.
• Als Kühlmittel kann man dabei sowohl atmosphärische Luft benutzen, was z. B. bei einstufigen Turbinen oder solchen mit Geschwindigkeitsstufen das praktischste ist, weil dabei eine besondere Kühlung desselben nicht erforderlich ist, oder man kann das Kühlmittel auch dem Arbeitsmittel entnehmen, das durch den Spalt zwischen Laufrad und Leitvorrichtung in den vor dem Laufrad befindlichen Zwischenraum eintritt. Das Kühlmittel kann dabei in an sich bekannter Weise im Kreislauf über einen Kühler umgeführt werden, und zwar bei mehrstufigen Turbinen in der Weise, daß es für jede Stufe einen für sich geschlossenen Kreislauf mit eingebautem Kühler beschreibt.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geschlossenem Kühlmittelkreislauf bei einer axial beaufschlagten Turbine dargestellt.
• Abb. i zeigt einen axialen Teilschnitt durch den oberen Teil eines Turbinengehäuses sowie einer Leitvorrichtung und -eines Laufrades, Abb. a einen Schnitt nach Linie A-B der Abb. i.
• Mit dem Laufrad.a der Turbine ist ein Verdichter b zusammengebaut, an den sich die durch die Schaufeln c durchgehenden Kanäle d anschließen. Die Austrittsmündungen dieser Kanäle verengen sich zu Düsen/, die als Rückdruckdüsen auf das Laufrad wirken. Sie münden in den durch die Ausdrehungen g und h des Schaufelkranzes und des Gehäuses i gebildeten Ringraum, an den durch den Kanal k und die Leitung l der Kühler in angeschlossen ist. Von dem Kühler m führt eine Leitung a zu einem Kanal o des Gehäuses i, der m einen Ringraum p mündet. An den Ringraum p schließen sich Verteilerkanäle r an, welche durch die Leitvorrichtungg durchgehen und vor dem Laufrada in der Nähe des Einlasses zum Verdichter b münden. Bei dem Betrieb der Turbine wird das von dem Verdichter b angesaugte Kühlmittel, das beim Anlaufen dem Arbeitsmittel entnommen wird, indem es durch den Spalt zwischen Laufrad a und Leitvorrichtung g in den Raum t vor dem Laufrada eintritt, auf Druck gebracht und die ihm dabei mitgeteilte Arbeitsenergie beim Durchströmen durch die Schaufeln c infolge der Wärmeaufnahme noch vermehrt. Diese Energie gibt das Kühlmittel beim Ausströmen aus den Rückdruckdüsen f an das Laufrad größtenteils wieder ab, wobei es sich auf den zwischen Laufrad und Leitscheibe herrschenden Druck ausdehnt, so daß im Beharrungszustand dort kein Abfließen des Kühlmittels oder Zufließen neuen Arbeitsmittels erfolgt. Das Kühlmittel führt nunmehr einen geschlossenen Kreislauf durch den Kühler m aus, von dem es über die Leitung n, den Kanal o, den Ringraum p und die Kanäle Y in den Raum t vor dem Verdichter b wieder zurückkehrt. Dabei werden auch die Leitschaufeln s durch das im Kühler m rückgekühlte Kühlmittel angemessen gekühlt. Sinkt oder steigt der Druck zwischen Leitvorrichtung und Laufrad infolge von Belastungsänderungen, so stellt sich das Kühlmittel auf den Druck zwischen Leitvorrichtung und Laufrad durch Ausgleich über den Spalt zwischen Laufrad und feststehendem Teil selbsttätig wieder ein und wirkt in gleicher Weise, wie vorbeschrieben, auch bei dem neuem. Beharrungszustand weiter.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Kühlung der Laufschaufeln von Gasturbinen, bei welcher das Kühlmittel unter Druck durch die hohl ausgebildeten Laufschaufeln geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle für das durch die Laufschaufeln hindurchgeführte Kühlmittel als Rückdruckdüsen so ausgebildet sind, daß das Kühlmittel beim Austritt seine bei der Verdichtung aufgenommene und durch die Wärmezufuhr bei der Kühlung noch vergrößerte Arbeitsenergie zum Teil an den Läufer wieder abgibt. a. Verfahren zum Betriebe der Einrichtung nach Anspruch i, in Anwendung bei mehrstufigen Turbinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in jeder Druckstufe der Turbine dem Arbeitsmittel aus dem Raum (t) zwischen. der Leitvorrichtung (g) und dem Laufrad (a) entnommen, in der Turbine selbst in hekannter Weise verdichtet und nach Abgabe .der nutzbaren Arbeitsenergie in an sich bekannter Weise in jeweils für sich geschlossenem Kreislauf durch einen eigenen Kühler (m) in den Entnahmeraum (t) zurückgeführt wird.