DE811055C - Gaseinlassvorrichtung fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

(WlGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. AUGUST 1951

p 30529 la I 4Of D

Pierre Destival, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Compagnie Electro-Mecanique, Paris

Gaseinlaßvorriditung für Gasturbinen

Bei Gasturbinen kommt es häufig vor, daß eine Begrenzung der Gaseinlaßtemperatur durch die Uberbeanspruchung der Läuferscheiben in Kauf genommen werden muß, die daher rührt, daß die Läuferscheiben gleichzeitig den dynamischen und den thermischen Beanspruchungen widerstehen müssen. Es ist deshalb üblich, die Temperatur derart ungleich zu verteilen, daß sie am Schaufelfuß tiefer ist als am Schaufelende.

Die Erfindung betrifft eine Gaseinlaßvorrichtung für Gasturbinen, die es gestattet, zwischen dem Schaufelfuß und dem Schaufelende einen Temperaturunterschied von bestimmtem und beliebig einstellbarem Wert zu erzielen. Sie kennzeichnet sich durch eine solche Unterteilung der Einlaßdüsen und der Beschaufelung, daß mindestens zwei konzentrische ringförmige Querschnitte entstehen, die je von einer oder von mehreren getrennten Verbrennungskammern gespeist werden.

In der Regel genügt es, wenn die Unterteilung in der Ebene der Vorderkante des ersten Leitschaufelkranzes aufhört. Die auf diese Weise erzielte Schichtung wird in den ersten Stufen der Turbine aufrechterhalten und verschwindet erst in den nachfolgenden Stufen, wenn die Temperatur infolge der Entspannung genügend gesunken ist. Ist es dagegen vorteilhaft, die Unterteilung weiterzuführen, so kann sie durch eine an jeder Schaufel in der gewünschten Höhe vorgesehene Rippe bewirkt werden. Für die Leitschaufeln genügt z. B. eine einfache Blechrippe, die an den Schaufeln durch Schweißen, Einklemmen, o. dgl. befestigt ist.

Bei Turbinen bei Luftfahrzeugen, wo die Verbrennungskammer oder -kammern unmittelbar vor

der Turbine angeordnet sind, läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung besonders einfach und wirksam anwenden. Ist die Kammer ringförmig, so wird die normale Kammer durch eine zylindrische Scheidewand in zwei konzentrische Kammern geteilt, die jeweils mit Einspritzdüsen oder Sätzen von Einspritzdüsen versehen sind, welche gegebenenfalls durch getrennte Kraftstoffzuführungsleitungen gespeist werden können. Erfolgt die Verbrennung in zylindrischen Kammern, so kann man zwei Sätze von Kammern verschiedenen Durchmessers in an sich bekannter konzentrischer Anordnung vorsehen.

Die Temperatur der in die beiden Querschnitte eingelassenen Gase sowie die relativen Werte dieser Querschnitte sind dann von der allgemeinen Ausbildung der Maschine abhängig. Die Temperatur des inneren Ringes wird in der Regel derart gewählt, daß die Beanspruchung der Läuferscheibe

ao und des Schaufelfußes den höchsten zulässigen Wert nicht übersteigt. Die Temperatur des äußeren Ringes kann bei normalem Betrieb gleich sein derjenigen des inneren Ringes und hiervon nur bei Überlastung abweichen. Dagegen kann sie aber in allen Fällen höher liegen. Man kann vorteilhaft die Schaufel derart ausbilden, daß sie in dem ganzen, dem inneren Ring entsprechenden Teil verstärkt ist, damit auf diese Weise die Beanspruchung des übrigen Schaufelteiles auf das geringste Maß herabgesetzt wird. Die Anstellungswinkel der Läuferund Leitschaufeln können ebenfalls derart gewählt werden, daß die beiden Teile der Schaufel unter Berücksichtigung der Unterschiede der Umfangsgeschwindigkeiten und der Unterschiede der Einlaßtemperaturen der Gase mit dem besten Wirkungsgrad arbeiten. Die Temperatur der Gase, die gerade dort schwächer ist, wo auch die Umfangsgeschwindigkeiten die kleinsten sind, soll zu einer Vereinfachung der Schaufelgestalt führen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung für den Fall einer einstufigen Luftfahrzeugturbine beschrieben, die mit zwei Sätzen zylindrischer Verbrennungs- - kammern in der vorgenannten Anordnung versehen ist.

Fig. ι ist eine Seitenansicht der Verbrennungskammern und der Turbine;

Fig. 2 und 3 zeigen je einen rechtwinklig zur Maschinenachse verlaufenden Querschnitt, und zwar der erste nach der Linie A-A und. der zweite nach der Linie B-B der Fig. 1.

Der Klarheit halber sind auf der Zeichnung alle nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile weggelassen.

In Fig. 1 der Zeichnung bezeichnet 1 eine zylindrische Kammer von großem Durchmesser und 2 eine Kammer von kleinem Durchmesser. Im hinteren Teil 3 und 4 ändern diese Kammern allmählich ihre Form bis zur Erreichung eines Querschnittes a, b, c, d für jede große Kammer und c, d, e, f für jede kleine Kammer, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Ein ringförmiges Blech 5 verbindet die mittlere Unterteilungslinie der Kammern mit dem Leitschaufelkranz 6 mit einem solchen Durchmesser, daß das Verhältnis der Durchtrittsmengen in den auf diese Weise gebildeten Einlaßringen dem Verhältnis der normalen Durchtrittsmengen in den großen und den kleinen Kammern gleich ist. 7 ist eine Läuferschaufel und 8 die Läuferscheibe der Turbine. Bleche 13, die der Gestalt eines Kanals zwischen Leitschaufeln entsprechend zugeschnitten und an diesen Schaufeln durch Schweißen befestigt sind, bilden eine Verlängerung des Bleches 5 in den Leitschaufeln. In gleicher Weise unterteilen an den Läuferschaufeln 7 vorgesehene Rippen 14 auch diese Schaufeln. Fig. 4 zeigt eine Läuferschaufel mit ihrer Rippe.

9 bezeichnet die Einspritzdüse der großen Kammer, die mit einer Sammelleitung 10 für die Kraftstoffzufuhr verbunden ist. 11 ist die mit einer zweiten Kraftstoff Sammelleitung 12 verbundene Einspritzdüse der kleinen Kammer. Die in diesen beiden Sammelleitungen herrschenden Drücke werden durch entsprechende Verteilungsorgane in irgendeiner an sich bekannten Weise getrennt eingestellt. Das Verhältnis der Drücke in den beiden Sammelleitungen ist in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen nach Belieben einstellbar.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Gaszuführung für Gasturbinen, die zwei getrennte Verbrennungskammern enthalten und von zwei Gasströmen mit verschiedenen Temperaturen beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr durch eine Trennwand (5) in zwei ringförmige konzentrische Abteile am Leitschaufelkranz (6) unterteilt ist, welche die beiden aus den getrennten Verbrennungskammern kommenden Gasströme gegen die Eintrittsfläche des Leitschaufelkranzes führen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (5) an der Eintrittsfläche des Leitschaufelkranzes endet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (5) bis in die Leitschaufeln durch ein auf die Schaufeln aufgeschweißtes Blech (13) verlängert ist und mit der Austrittsebene des Leitschaufelkranzes endet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbrennungskammer von einem gesonderten Brennstoffstrom gespeist wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1212 8.51