DE494033C - Einrichtung zur Kuehlung der Laufradkoerper von Brennkraftturbinen - Google Patents

Einrichtung zur Kuehlung der Laufradkoerper von Brennkraftturbinen

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DE494033C
DE494033C DEH114224D DEH0114224D DE494033C DE 494033 C DE494033 C DE 494033C DE H114224 D DEH114224 D DE H114224D DE H0114224 D DEH0114224 D DE H0114224D DE 494033 C DE494033 C DE 494033C
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DEH114224D
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Kühlung der Laufradkörper von Brennkraftturbinen Brennkraftturbinenlaufräder, die meist vollwandig sind und beispielsweise in den Stufen höheren Druckes einer Brennkraftturbine oder in den Brennkraftturbineneinheiten höheren Druckes einer Turbinenanlage hohen Temperaturen ausgesetzt werden, verlangen eine kräftige Kühlung oder Maßnahmen, um sie auf einer möglichst gleichmäßigen Temperatur bei den zur Zeit angewandten Baustoffen, beispielsweise von aoo bis 300°, zu halten. Werden die Räder auf diesen Temperaturen gehalten, so bleiben die Temperaturbeanspruchungen verhältnismäßig niedrig, und die Räder gewährleisten eine große Betriebssicherheit. Den Rädern fließt während des Betriebes vom Kranz, vornehmlich durch die Schaufelfüße, besonders aber auch durch die freien Kranzflächen, Wärme zu.
  • Es ist vorgeschlagen worden, diese Wärme durch Mantelkästen, die von einem Kühlmittel durchströmt werden, aufzunehmen. Diese Mantelkästen-wurden jedoch von den Wandungen des Turbinengehäuses selbst gebildet, so daß durch die unvermeidlich großen Zwischenräume der Wärmeübergang praktisch bedeutungslos werden mußte. Es sind weiter auch besondere Kühlkästen vorgeschlagen worden; diese haben jedoch den Nachteil, daß sie durch ihre eigenartige Befestigungsweise und durch ihre besondere Ausbildung an dem Umfang, der dem Radkranz des benachbarten Laufrades gegenüber liegt, urigekühlt bleiben, so daß der Wärmeübergang gerade an der Stelle, 'an der er hauptsächlich eintreten soll, beseitigt wurde.
  • Diese Nachteile der bekannten Einrichtungen soll die vorliegende Erfindung beseitigen. Die Erfindung besteht darin, daß die Mantelkästen mindestens bis zum Laufradumfang hochgezogen sind, so daß der Laufradkranz an seinen Seitenflächen gekühlt wird. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß gerade aus den Teilen des Laufrades, welche außer hohen mechanischen Beanspruchungen noch starke Wärmebeanspruchungen erleiden, weil sie unmittelbar den heißen und frei herumwirbelnden Verbrennungsgasen ausgesetzt sind, die Wärme abgeleitet werden kann. Vorteilhaft werden die Mantelkästen über den Laufradumfang hinaus bis zum Strömungsweg der Verbrennungsgase hochgezogen, so daß auch die vor den Laufradschaufelreihen gelegenen Umfangsteile des Laufrades unter den Einfluß der Kühlmäntel gebracht sind. Die Kühlkästen decken in weiterer Durchführung der Erfindung teilweise den Umfang des Laufrades ab, so d.aß diese Teile der unmittelbaren Einwirkung der Verbrennungsgase entzogen sind. Durch Anordnung der Mantelkästen an seitlich von den Laufrädern gelegenen festen Turbinenteilen erreicht man, daß auch die äußersten Laufräder auf beiden Seiten gekühlt werden können. Die Kühlkästen selbst bestehen zweckmäßig aus einem die Wärme gut leitenden, aber gegen die Verbrennungsgase unempfindlichen Stoff, wie Aluminium, oder sie besitzen Einlagen aus derartigen Stoffen. Um der Möglichkeit vorzubeugen, daß bei zwei- oder mehrkränzigen Laufrädern die Verbrennungsgase zwischen den festen Leit- und beweglichen Laufradschaufelkränzen durchtreten und den oder die zwischen den Laufradschaufelkränzen liegenden Oberflächenstreifen des Laufr adkranzes erhitzen oder daß der durch die Leitschaufeln tretende Strom der Verbrennungsgase die Erhitzung durch Wärmestrahlung auf den Laufradschaufelkranz ausübt, sind die Leitschaufeln zum Laufradkranz hin mit einem breiten Abschlußkranz versehen, der sowohl die umzulenkenden Verbrennungsgase hindert, ihren Weg mit Umgehung der Leitschaufeln am Laufkranz vorbei zu suchen, als durch seine Masse die Wärmestrahlung der Verbrennungsgase aufnimmt und von der Laufradoberfläche abhält. Entsprechend sind die Füße der Laufradschaufeln um das Maß erhöht, um das die Mantelkästen über den Laufradumfang hinaus bis zum Strömungsweg der Verbrennungsgase hochgezogen sind.
  • Die Zeichnung zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens am Beispiel einer im teilweisen Axialschnitt und in teilweiser Ansicht dargestellten Brennkraftturbine.
  • Nachdem in einer der nicht sichtbar gezeichneten Brennkammern eine Verbrennung stattgefunden hat, beaufschlagen die bei der Verbrennung in der betreffenden Kammer entstandenen Verbrennungsgase, nachdem ihnen der Weg eröffnet worden ist, über Kanal a und Düse b den Laufradschaufelkranz cl und nach Umlenkung in den Leitschaufelnd den Laufradschaufelkranz c, des zweikränzigen Curtisrades c. Die heißen Verbrennungsgase sammeln sich im Raume vi und werden weiterer Verwendung zugeführt. Im Turbinengehäuse e sind Räume f, g, h und ä vorgesehen, die von einem Kühlmittel, wie Wasser oder Öl, durchströmt werden.
  • Erfindungsgemäß sind nun außer diesen Kühlräumen besondere, von einem Kühlmittel durchströmte Kästen k, k2 vorgesehen, die sich an das Turbinenlaufrad c mit geringem Spielraum anschließen. Da sie durch Versteifung mit Stehbolzen Z äußerst dünnwandig und aus einem Stoff hergestellt oder mit Einlagen aus demselben versehen werden können, der wie Aluminium die Wärme gut leitet und dabei gegen Verbrennungsgase unempfindlich ist, so ist für sichere Ableitung der Wärme an das Kühlmittel .und Abhaltung derselben vom Laufrad c, also für Kühlung des Rades, gesorgt. Als Kühlmittel kann vorzugsweise Wasser oder Öl, aber auch Dampf gewählt werden, der dann zweckmäßig die Wärme als Überhitzungswärme aufnimmt. Die Kühlkästen k, k; erstrecken sich bei k'1 und k'. über den äußeren Rand des Turbinenrades c, so daß bei entsprechend heraufgezogenen Schaufelfüßen c.' und c,' der Strom der Verbrennungsgase das Turbinenrad c nicht mehr unmittelbar berühren kann. Um aber auch eine Wärmebeeinflussung des Laufradkranzes durch Verbrennungsgase, die in den Spalt zwischen den Schaufelreihen c, und d eindringen und unter Umgehung der Leitschaufelnd aus dem Spalt zwischen den Schaufelreihen c2 und d wieder austreten, und auch um eine Wärmebeeinflussung des Laufradkranzes durch Wärmeausstrahlung der durch die Leitschaufeln d tretenden Hauptmenge der Verbrennungsgase auszuschließen, sind die Leitschaufeln d mit einem breiten Abschlußkranz d' versehen, der einerseits im Verein mit den Laufradschaufelfüßen cl' und c2 eine Labyrinthdichtung schafft, die den Verbrennungsgasen den Nebenweg verschließt und andererseits durch seine Masse die Wärmestrahlung der Verbrennungsgase abfängt, über Schaufelnd an den Kühlraum g ableitet und so vom Laufradkranz fer nhält.
  • Es liegt im Wesen der Erfindung, daß dieselbe Einrichtung in sinngemäßer Wiederholung bei Anordnung von zwei und mehr Turbinenrädern auf einer gemeinsamen Welle Verwendung finden kann.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z Einrichtung zur Kühlung der Laufradkörper von Brennkraftturbinen mittels besonderer, sich an den Laufradkörper mit geringem Spielraum anschmiegender Mantelkästen, die von einem Kühlmittel durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkästen mindestens bis zum Laufradumfang hochgezogen sind, so dafa der Laufradkranz an seinen Seitenflächen gekühlt wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkästen über den Laufradumfang hinaus bis zum Strömungsweg der Verbrennungsgase hochgezogen sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkästen teilweise den Umfang des Laufrades abdecken. d..
  4. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelkästen an seitlich. vom Laufrad befindlichenfestenTurbinenteilenangeaordnet sind.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkästen aus einem die Wärme gut leitenden, aber gegen Verbrennungsgase unempfindlichen Stoff, wie z. B. Aluminum, bestehen oder mit Einlagen aus diesem Stoff versehen sind.
DEH114224D 1927-12-09 1927-12-09 Einrichtung zur Kuehlung der Laufradkoerper von Brennkraftturbinen Expired DE494033C (de)

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