DE941100C

DE941100C - Gasturbine mit fluessigkeitsgekuehlten Schaufeln

Info

Publication number: DE941100C
Application number: DES26608A
Authority: DE
Inventors: Max Dr Ledinegg
Original assignee: Simmering Graz Pauker AG
Current assignee: Simmering Graz Pauker AG
Priority date: 1951-05-28
Filing date: 1951-12-30
Publication date: 1956-04-05
Also published as: US2782000A; GB711741A; CH301140A

Description

Gasturbine mit flüssigkeitsgekühlten Schaufeln Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schaufelkühlung bei Gasturbinen, insbesondere für Schaufeln mit einer über 700° liegenden Temperaturbeanspruchung. Die Schaufelkühlung erfolgt in an sich bekannter Weise durch eine verdampfende Flüssigkeit, die mittels Längsbohrung in der Schaufel durch Fliehkraftwirkung zum Umlauf gebracht wird:.
Es ist bekannt, allen Schaufeln ein gemeinsames Kühlsystem zuzuordnen. Es ist weiterhin vorgeschlagen worden:, jeder Schaufel einen eigenen, von. den anderen unabhängigen Kühler zuzuordnen, in welchem die Kondensation des in der Schaufel gebildeten, Dampfes erfolgt. Hierdurch wird verhütet, daß bei Undichtwerden des Kühlsystems auch nur einer Schaufel die ganze Kühlflüssigkeit ausläuft und dadurch ein weitgehender Schaden durch Ausglühen aller Schaufeln entsteht; viehmehr bleibt der Schaden auf jeweils die eine Schaufel beschränkt. Die Kühler selbst können durch ein Sekundärkühlmittel, Wasser oder Luft gekühlt werden. Insbesondere bei Kühlung durch Luft müssen im Rotor große Durchtrittsquerschnitte vorgesehen werden, die dien Bau der ganzen Turbine erschweren, insbesondere große Rotor durchmesser erfordern.
Abweichend von diesen Kühlsystemen besteht die Erfindung darin, daß jeder axialen Schaufelreihe ein- gemeinsamer, von den Kühlern der anderen Schaufelreihe unabhängiger Kühler zugeordnet ist.
Axiale Schaufelreihen können ohne Schwierigkeit so angeordnet werden, daß sie samt dem Kühler leicht ausgebaut werden können. Die Zuordnung eines Kühlers zu einer axialen Schaufelreihe ermöglicht jedoch noch eine besondere Ausbildung, die erfindungsgemäß darin besteht, daß die jeder Schaufelreihe zugeordneten Kühler gegen die Schaufelkränze axial versetzt angeordnet sind. Hierdurch besteht keine Zwang mehr, das Sekundärkühlmittel axial durch den Rotor zu führen, dieses kann vielmehr innerhalb, oder hinter den Kühlergruppen umgelenkt werden, so daß es. am gleichen Turbinenende, an lern es eintritt, wieder austritt. In der Zeichnung ist in Abb. i ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes im Axialschnitt durch die obere Hälfte desselben bei Verwendung von Luft als Sekundärkühlmittel dargestellt; Abb. 2 zeigt einen Teil des Schaufel-- und Kühlersystems in größerem Maßstab; Abb,. 3 zeigt die Anordnung bei Verwendung eines flüssigen Sekundärkühlmittels, insbesondere Wasser.
In Abb. i ist i das Gehäuse der Turbine mit den Letschaufeln5, 2 der Rotor mit den. Laufschaufeln i i. Die heißen Gase treten bei 3 in den Schaufelkranz, der aus den Leit und Laufschaufeln gebildet ist, und werden bei 4 abgeleitet.
Der rotierende Teil ist gegen das Gehäuse durch die Labyrinthdichturngen 2o abgedichtet. Zur Kühlung jeder Laufschaufel besitze diese `eine oder wenige weitere zentrale Bohrungen; 13 und eine größere Anzahl peripherer Bohrungen 12, die am Schaufelkopf miteinander in Verbindung stehen. In den zentralen Bohrungen strömt das kühlere spezifisch schwerere Kühlmittel durch die Fliehkraft nach außen, erhitzt sich bzw. verdampft und wird dadurch, spezifisch leichter geworden, nach innen gedrängt. Dieser Kühlerkreislauf bildet keinen Teil der Erfindung, sondern wurde nur beispielsweise beschrieben, da, auch ohne das Grundsätzliche der Erfindung zu verlassen, auch andere Kühlvorgänge verwendet werden können.
Die Befestigung der Schaufeln am Ro@torkörper erfolgt beispielsweise mittels T'annenzapfenfußes 21. Erfindungsgemäß sind alle Schaufeln einer axialen Schaufelreihe an eine in. einer Nut des Rotors gelagerte achsparallel verlaufende Kühlmittelleitung io' angeschlossen, die zu je einem für jede axiale Schaufelreihe vorgesehenen, von den anderen Schaufelreihen unabhängigen. Kühler io führt. Der Kühler besteht in dem Beispiel nach Abb, i und 2 aus radialen, mit Kühlrippen versehenen Rohren, die am Innenende mit hinterschnittenen Köpfarn23 in entsprechende Axiainuten des Rotors 2 eingesetzt sind, so daß jedes axiale Schaufelsystem samt dem zugehörigen Kühler axial herausgezogen werden kann. -Als -Sekundärkühlmittel wird die vom Kompressor der Turbinenanlage geförderte Luft benutzt. Um eine Durchb@rechung des Rotors 2 zwecks Durchtrittes der Kühlluft zu vermeiden, ist in weiterer Ausbildung durch die Zusammenfassung je einer axialen Schaufelreihe ermöglicht, den Kühler seitlich des Schaufelkranzes zu verlegen, wie es die Abb. i und 3 zeigen, und das Kühlmittel. in oder hinter den Kühlern. so, umzulenken, daß es auf der gleichen Seite der Turbine, wie die Pfeile 8 und 9 anzeigen, ein- und austritt.
Abb. i zeigt die Anordnung für Luft und Abb. 3 für Wasser als Sekundärkühlmittel. Bei grundsätzlich gleicher Anordnung fällt natürlich der Kühler io für Wasserrückkühlung (Abb.3) wesentlich kleiner aus.
Wie Abb. i zeigt, kann die Führung des Sekundärkühlmittels durch eine Scheidewand 24, die bis in den Kühlerreicht, so erfolgen., daß der Kühler vom Sekundärkühlmittel teils in einer, teils in der entgegengesetzten Richtung durchströmt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gasturbine mit flüssigkeitsgekühlten Laufschaufeln und durch Fliehkraftwirkung bedingter Zirkulation. des Kühlmittels mit voneinander unabhängigen Kühlern, in welchen die Rückkühlung bzw. Kondensation des in den Schaufeln erhitzten bzw. verdampften Kühlm ttels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder axialen Schaufelreihe ein gemeinsamer, von den Kühlern der anderen Schaufelreihen unabhängiger Kühler zugeordnet ist.
2. Gasturbine nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Schaufelreihe zugeordneten. Kühler (io) gegen die Schaufelkränze axial versetzt angeordnet sind.
3. Gasturbine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Schaufelreihe zugeordneten Kühler durch die vom Verdichter der Gasturbinenanlage geförderte Luft gekühlt werden.
4. Gasturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Kühlluft in der Strömungsrichtung umgelenkt wird (Abb. i).
5. Gastturbin,e nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der Kühlluft so erfolgt, d;aß der Kühler zum Teil in einer,- zum Teil in der entgegengesetzten Richtung durchströmt wird.
6. Gasturbine nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Schaufelreihe zugeordneten. Kühler durch ein flüssiges Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, gekühlt werden (Abb-. 3) .