DE862691C - Turbinen- od. dgl. Schaufel - Google Patents
Turbinen- od. dgl. SchaufelInfo
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- DE862691C DE862691C DEB12761A DEB0012761A DE862691C DE 862691 C DE862691 C DE 862691C DE B12761 A DEB12761 A DE B12761A DE B0012761 A DEB0012761 A DE B0012761A DE 862691 C DE862691 C DE 862691C
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 12. JANUAR 1953
B 12/01 Ia/ 46 f
ist in Anspruch genommen
Die Erfindung betrifft Schaufeln für Turbinen od. dgl., die bei erhöhten Temperaturen arbeiten,
z. B. Gasturbinen, mit Abgas betriebene Turbinen, Dampfturbinen; sie bezieht sich auf die Kühlung
derartiger Schaufeln in solcher Weise, daß' der Kühleffe'kt an den Stellen eintritt, wo er am notwendigsten
ist.
Erfindungsgemäß sindeine oder beide Oberflächen der Schaufel, also die konkave und/oder konvexe
ίο Oberfläche, so ausgebildet, daß sie über ihre ganze Länge und Breite der Kühlung unterliegen.
Die Kühlung erfolgt durch ein Medium, welches durch die Schaufel strömt und an oder nächst der
End- oder Schwanzkante der Schaufel austritt.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sind in dem Flügel oder der Schaufel Durchgangskanäle angeordnet, längs welcher das kühlende Medium von dem an die Schaufelwurzel anschließenden Ende
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sind in dem Flügel oder der Schaufel Durchgangskanäle angeordnet, längs welcher das kühlende Medium von dem an die Schaufelwurzel anschließenden Ende
gegen den Stirnteil und außerdem in der Querrichtung durch die Schaufel strömt, und zwar unmittelbar
unter einer Oberfläche oder beiden Oberflächen.
Unter Stirnteil des Flügels oder der Schaufel ist derjenige Teil zu verstehen, der gegen die Leitkante zu gerichtet ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Durchgangsquerschnitt für das Kühlmittel gebildet
durch einen Hauptkanal, der sich in der Längsrichtung der Schaufel erstreckt, und durch
eine Mehrzahl von gesonderten Nebenkanälen, die von dem Hauptkanal abzweigen und quer bis zur
End- oder Schwanzkante oder in die Nähe derselben verlaufen. ·
Zur Bildung dieser Kanäle sind in- die konkave und/oder konvexe Oberfläche des Schaufelkörpers'
Rillen eingelassen; die mit Rillen versehene Ober-
fläche ist durch eine Platte abgedeckt, welche zusammen
mit den Rillen die Durchströmkanäle für das kühlende Medium begrenzt und zugleich die
konkave oder konvexe Oberfläche bildet. Die erwähnte Platte wird an der Oberfläche des Schaufelkörpers
durch Löten, Hartlöten oder Schweißen befestigt, und zwar an den zwischen den Zweigkanälen
liegenden Oberflächenteilen, so daß die benachbarten Zweigkanäle· nicht miteinander kommunizieren.
Der Hauptkanal wird durch eine in die Oberfläche des Schaufelkörpers eingelassene Nut
gebildet, die sich von nahe der Spitze der Schaufel bis zur Schaufelwurzel erstreckt und welche an
eine Zuleitungsbohrung am Wurzelende angeschlossen ist. Der Hauptkanal hat entweder auf seiner
ganzen Länge eine gleichmäßige Tiefe oder aber es nimmt die Tiefe gegen die Spitze zu allmählich ab.
Die Zweig- oder Querkanäle, die ebenfalls in die
Oberfläche des Schaufelkörpers eingeschnitten, sind,
erstrecken sich bis zur Enidkante der Deckplatte oder bis über diese Kante hinaus, so daß das Kühlmedium
unmittelbar unter dieser Endkante der Deckplatte entweichen kann.
Die Zweig- oder Ouerkanäle sind in gleichem Abas stand voneinander; der gegenseitige Abstand kann
aber auch verschieden sein, um· an verschiedenen Teilen der Schaufel den gewünschten Grad der
Kühlung zu erreichen.
Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel, und zwar
Fig. ι die Draufsicht einer erfindungsgemäßen
Schaufel auf deren konkave Oberfläche,
Fig. 2, 3, 4 und 5 Schnitte nach den Linien H-II,
HI-III5 IV-IV und V-V der Fig. 1,
- Fig. 6 den Schnitt nach Linie VI-VI zu Fig. 3.
Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besitzt die Turbinenschaufel, die generell mit 10 bezeichnet
ist, eine konkave Oberfläche 11 und eine konvexe Oberfläche 121; sie ist in üblicher Weise
durch eine Schaufel wurzel 13 getragen, mittels . deren sie am der Turbinenscheibe befestigt ist, Die
Schaufel 10 besteht aus dem Schaufelkörper 14, der aus einem Stück -mit der Schaufelwurzel gefertigt
ist, und einer Deckplatte 15., die an der konkaven Oberfläche des Schaufelkörpers befestigt ist.
Letzterer ist in bekannter und üblicher Weise ausgeführt.
In die Schaufelwurzel 13 ist eine Bohrung 16
eingelassen, die sich etwa über die halbe Stärke des· ■ 50 Teiles 13 erstreckt (Fig. 1 und 3). Etwa im ersten
Viertel der Breite, von der Leitkante 17 der Schaufel
aus gesehen, befindet sich in dem Schaufelkörper 14 eine Längsnut 18. Diese beginnt an der
Schaufelwurzel 13 und endigt kurz vor der Schaufelspitze 19; sie verläuft im wesentlichen parallel mit
der Leitkante und der Schwanzkante (Fig. 1). Die Nut 18 bildet zusammen mit der Deckplatte iSden
obenerwähnten Hauptkanal, dessen Tiefe gegen die Spitze zu abnimmt (s. Fig. 3, 4 und 5); indessen
kann die Tiefe über die ganze Länge des Hauptkanals auch die gleiche sein. Die Nut 18 steht über
eine Bohrung 20 (Fig. 6) in Verbindung mit der erwähnten Einlaßbohrung 16 der Schaufelwurzel 13.
Die Bohrung 16 mündet an einer Seite der Turbinenscheibe
nach außen und ist an eine Kühlmittelquelle, beispielsweise Druckluft, angeschlossen. Die
mit der Bohrung 16 zusammenarbeitenden Mittel für die Zuführung des Kühlmediums bestehen beispielsweise
aus Überströmkanälen, die mit. der Turbinenscheibe umlaufen. Eine andere Ausfüh- 7«
rungsmöglichkeit wäre die Anordnung eines Ringkanals in einem feststehenden Gehäuse, das an die
Turbinenscheibe anliegt, wobei der Ringkanal mit der Bohrung 16 kommuniziert, wenn die Turbinenscheibe
umläuft.
Von der Nut 18 zweigt eine Mehrzahl von im gegenseitigen Abstand angeordneten Kanälen 21 ab.
Diese verlaufen in' der Querrichtung gegen die Schwanzkante 22 zu. Die Zweig- oder Ouerkanäle
21 erstrecken sich, wie die Fig. 1, 3 und 4 zeigen,- 8Q
von kurz hinter der Leitkante 17 bis fast an die Endkante 22 der Schaufel. Sie können aber, wenn
es erwünscht ist, bis an die Kante 22 heranreichen.
Die Deckplatte 15 ist an der genuteten konkaven Oberfläche 25 des Schaufelkörpers 14 befestigt und 8S
bildet die konkave Oberfläche 11 der Schaufel. Die Befestigung erfolgt durch Löten, Hartlöten,
Schweißen oder auf andere geeignete Weise, derart, daß ein Lecken des Kühlmittels zwischen der
Deckplatte und der konkaven Oberfläche nicht möglieh
ist, ausgenommen an den nächst der Schwanzkante liegenden Enden der Querkanäle 21. Die Ver- ■
schweißung, Verlötung oder sonstige Befestigung der Deckplatte erfolgt an den Stegen oder Erhöhungen zwischen benachbarten Ouerkanälen, so
daß das Kühlmittel auch nicht von einem Querkanal zum anderen lecken kann. Die Spannweite der
Deckplatte 15 ist so bemessen, daß die Enden der
Querkanäle 21 nächst der. Leitkante verschlossen sind, während die gegenüberliegenden Enden nächst
der Schwanzkante frei liegen (Fig. 1, 3 und 4). Die Deckplatte 15 geht in die Oberfläche der
Schaufel bei 23 und in die Schaufelwurzel bei 24 über (Fig. 2 und 6).
Bei einer anderen Ausführungsform, können sich die Querkanäle bis zur Schwanzkante erstrecken,
jedoch ist die beschriebene Ausführungsform, vorzuziehen.
Das durch die Bohrung 16 zugeführte Kühlmittel
durchströmt die Bohrung 20 und bewegt sich dann längs der Nut 18, von wo aus es in die Querkanäle
21 verteilt wird, um kurz vor der End- oder Schwanzkante 22 unter der Deckplatte 15 zu entweichen.
Es wird daher die konkave Oberfläche 11 der Schaufel 10 über ihre ganze Länge und Breite
gekühlt, da die Ouerkanäle sich auf die ganze Fläche zwischen der S chaufel wurzel und der
Schaufelspitze verteilen (Fig. 1).
Die Querkanäle 21 können gleichen Abstand voneinander
besitzen. Wenn aber festgestellt wurde, daß die Temperatur gegen die Spitze der Schaufel
zu beträchtlich höher wird als gegen die Schaufelwurzel zu, so können die Kanäle in unterschiedlichen
Abständen voneinander liegen, um die Kühlwirkung unter dem Gesichtspunkt einer gleichmäßigen
Verteilung über die ganze Schaufel zu
Claims (14)
1. Turbinen- od. dgl. Schaufel, dadurch gekennzeichnet,
daß in ihrem Innern dicht unter der konkaven und/oder der konvexen Oberfläche
Durchgangskanäle für ein Kühlmedium derart angeordnet sind, daß das Kühlmittel von der
Schaufelwurzel gegen den Stirnteil der Schaufel und in der Querrichtung strömt und am- oder
nächst der End- oder Schwanzkante der Schaufel entweicht.
2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das innere Kanalsystem aus einem in der Längsrichtung verlaufenden Hauptkanal
und einer Vielzahl von diesem abzweigender, gegen die End- oder Schwanzkante verlaufender
Querkanäle besteht.
3. Schaufel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Schaufelkörper
mit einer konkaven und einer konvexen
Oberfläche besteht, wobei in eine dieser Oberflächen
oder in beide Rillen eingelassen, sind und die gerillte Oberfläche durch eine Platte
abgedeckt ist, die zusammen mit den Rillen das ■ innere Kühlkanalsystem der Schaufel begrenzt
sowie die konkave bzw. konvexe Schaufeloberfläche bildet.
4. Schaufel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß .die Deckplatte an der Oberfläche
des Schaufelkörpers durch Löten, Hartlöten oder Schweißen befestigt ist.
5. Schaufel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß* die Deckplatte an den Stoß-Stegen
zwischen benachbarten Querkanälen im . Schaufelkörper verlötet oder verschweißt ist, so
daß ein Lecken zwischen benachbartem Querkanälen vermindert oder vermieden ist.
6. Schaufel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Hauptkanal durch eine
in die Oberfläche des Schaufelkörpers geschnittene Nut von gleichmäßiger Tiefe über die
ganze Länge gebildet ist und daß. diese Nut mit einer im die S chaufel wurzel eingelassene'Bohrung
in Verbindung steht.
7. Schaufel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß; 'die Tiefe der den Hauptkanal·
bildenden·, in die Oberfläche des Schaufelkörpers
geschnittene Nut in Richtung gegen die Schaufelspitze abnimmt.
S. Schaufel nach Anspruch ϊ bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Querkanäle durch in die Oberfläche des Schaufelkörpers eingeschnittene
Nuten gebildet sind, die sich bis zu der Endkante der Deckplatte oder über diese Kante hinaus
erstrecken, so daß" das Kühlmedium unmittelbar unter dieser Endkante dieser Deckplatte
entweichen kann.
9. Schaufel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkanäle in gleichem
Abstand voneinander angeordnet sind.
10. Schaufel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Abstände der Querkanäle unterschiedlich sind.
11. Schaufel nach Anspruch 1 bis-10, dadurch
gekennzeichnet, daßi die Querkanäle unterschiedliche
Querschnitte besitzen.
12. Rotor aus Schaufeln nach Anspruch 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daßi die Befestigungswurzel
jeder Schaufel mit einer in den Hauptkanal mündenden Bohrung versehen ist
und das mit dem Rotor in Wechselwirkung! arbeitende Mittel zur Beschickung der Schaufeln
mit dem Kühlmittel· über diese Bohrungen vorgesehen sind. .
ij. Stator aus Schaufeln nach Anspruch I
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daßi die Befestigungswurzel
jeder Schaufel mit einer in den Hauptkanal mündenden Bohrung versehen ist und diese Bohrungen an eine Kühlmittelquelle
zur Beschickung der Statorschaufeln mit dem Kühlmittel angeschlossen sind.
14. Rotor oder Stator nach Anspruch 12
oder 13, dadurch ^kennzeichnet, daß als Kühlmittel
Druckluft dient.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1 5615 12.52
Applications Claiming Priority (2)
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- 1950-12-01 DE DEB12761A patent/DE862691C/de not_active Expired
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