CH195736A - Turbinenrotor mit wenigstens einem Schaufelrad. - Google Patents

Description

  Turbinenrotor mit wenigstens einem Schaufelrad.    Die Erfindung betrifft die besondere Aus  bildung eines Turbinenrotors mit wenigstens  einem Schaufelrad, insbesondere für Gas- und  Dampfturbinen. Sie besteht darin, dass das  Schaufelrad aus zwei miteinander verschraub  ten oder verschweissten     Radkörperhälften    be  steht, die am äussern Umfang die zwischen  diesen Teilen festgehaltene     Turbinenschaufe-          Jung    aufnehmen;

   wobei der durch die beiden       Radkörperhälften    und die Schaufeln begrenzte  Hohlraum nach aussen durch Schweiss- oder  Lötnähte zwischen den innern     Schaufelfluss-          flächen    unter sich sowie zwischen diesen und  der Innenfläche der einen     Radkörperhälfte     abgedichtet ist, während zwischen den Schau  felfüssen und der andern     Radkörperhälfte     ringförmige Dichtungsflächen vorgesehen sind.  Der Hohlraum zwischen     Radkörperhälften     und Schaufelkranz dient zweckmässig zur  Aufnahme eines flüssigen oder gasförmigen  Kühlmittels, dessen Zufuhr z. B. durch Ka  näle in der Turbinenwelle erfolgt.

   Die Ab  fuhr des Kühlmittels kann entweder ebenfalls  durch Kanäle in der Turbinenwelle oder aber    durch Bohrungen an beliebigen Stellen der  Radscheiben stattfinden. Die Turbinenschau  feln können auch Hohlräume enthalten, die  nach dem Hohlraum zwischen den     Radkör-          perhälften    offen sind. Ferner kann zwischen  den beiden     Radkörperhälften    eine Scheiben  förmige Trennwand, die sich auch strahlen  förmig bis in die Hohlräume der einzelnen  Schaufeln erstrecken kann, so angeordnet  und geformt sein, dass das auf der einen  Seite der Trennwand zugeführte, auf der  andern Seite abgeführte     Kühlmittel    an den  heissesten Teilen am äussern Umfang der  Trennwand     vorbeiströmen    muss.

   Die Verbin  dung der beiden     Radkörperhälften    kann durch  eine zentrale Verschraubung erfolgen, die auf  ihrer äussern Seite so geformt ist, dass diese  Verschraubung sowohl zur guten     Führung     der Gase oder des Dampfes, als auch zum  Strahlungsschutz des Turbinenrades dient.  



  Die Erfindung ermöglicht, mit herstel  lungstechnisch einfachen Mitteln einen Hohl  raum im Innern von Turbinenrädern vorzu  sehen. Damit ist, durch Verwendung .dieses      Hohlraumes zur Aufnahme von Kühlmitteln,  die Möglichkeit einer ausgiebigen innern Küh  lung des Schaufelrades gegeben. Auf diese  Weise können auch bei Gasturbinen mit  sehr hohen     Treibgastemperaturen    die durch  Fliehkräfte hoch beanspruchten Schaufeln  und Radscheiben so kühl gehalten werden,  dass deren     Materialfestigkeiten    nicht beein  trächtigt werden. Anderseits wird bei Kon  struktionen gemäss der Erfindung der rasche  Zusammenbau und     Auseinanderbau    der ein  zelnen Teile, zwecks Auswechslung der Schau  feln oder zur Kontrolle und Reinigung des  Kühlraumes, sehr erleichtert.  



  Die Zeichnungen stellen verschiedene Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  dar.     Fig.    1 zeigt eine Gasturbine mit Schau  felrädern gemäss der vorliegenden Erfindung  samt der von ihr angetriebenen Maschinen  anlage; in     Fig.    2, 3, 4 und 5 ist eine Aus  führungsform eines     Gasturbinenschaufelrades     in verschiedenen Ansichten und Schnitten  dargestellt.  



  Gleiche Zahlen bezeichnen gleiche Teile.  In     Fig.    1 stellt 2 das Gehäuse der im  Schnitt gezeichneten     dreistufigen    Gasturbine  1 dar. Die unter Druck stehenden Verbren  nungsgase eines Gasgenerators oder einer       Brennkraftmaschine    treten bei 3 in das     G-e-          Gehäuse    2 ein, geben ihre Energie durch  Entspannung in den Düsenringen 4, 5 und 6  an die Turbinenräder 7, 8 und 9 ab und  treten bei 10 wieder aus. Die an die Tur  binenwelle 11 abgegebene Leistung dient in  diesem Beispiel zum Antrieb eines Gebläses  12 sowie eines elektrischen Stromerzeugers  13.

   Die in den beiden Lagern 14 und 15  gehaltene Welle 11 trägt die drei Turbinen  laufräder 7, 8 und 9, welche durch die Mut  ter 37 gegeneinander verspannt werden. Die  Turbinenräder bestehen aus den als Seheiben  ausgebildeten     Radkörperhälften    16 und 17  und den Schaufeln 18, deren hammerförmige  Füsse 19 zwischen den Scheiben 16 und 17 ein  gepasst sind. Die Schaufeln 18 sind mit den  einen     Radkörperhälften    16 mit Lötnähten  20 gasdicht verbunden, während zwischen  den Schaufeln und den     Radkörperhälften    17    je eine Packung 21 liegt.

   In den Hohlräu  men zwischen den beiden     Radkörperhälften     16 und 17 sind Trennwände 22 angeordnet,  welche mittels     Fortsätzen    23 in die Hohl  räume 24 der Laufschaufeln 18 hineinragen.  Von der Pumpe 28 wird das Kühlmittel, wie  durch Pfeile angegeben, durch die Leitung  27 in die Hohlräume 25 und 26 gedrückt,  und zwar so, dass es zuerst in den Hohlraum  25 des Turbinenrades 9 eintritt, die Trenn  wand 22 umströmt, durch den Hohlraum 26  aus dem Rad wieder austritt und dann durch  Vermittlung der hohlen Welle 11 in gleicher  Weise nacheinander die Hohlräume der Rä  der 8 und 7 bespült. Die Abfuhr des Kühl  mittels geschieht durch den Kanal 29 und  die Leitung 30 zum Kühler 31, wo es wie  der rückgekühlt wird.

   Ein Teil des von der  Pumpe 28 geförderten Kühlmittels tritt bei  32 in den Mantel des     Turbinengebäuses    und  gelangt dann durch die Leitung 33 ebenfalls  zum Kühler zurück.  



  Die     Kühlmittelpumpe    28 kann in der ge  zeichneten Weise von der Maschinenwelle 34  mittels des Riemens 35 angetrieben werden.  



  In     Fig.    2 ist ein einzelnes Turbinenschau  felrad im     Querschnitt    dargestellt. 16 und 17  sind wieder die beiden     Radkörperhälften,     zwischen welchen die in diesem Beispiel mit  gezahnten Füssen 19 versehenen Schaufeln  18 eingesetzt sind. 20 ist die gegen die  Scheibe 16 abdichtende     Löt-    oder Schweiss  naht, 21 die zwischen die Dichtungsflächen  der Scheibe 17 und den Schaufeln 18 einge  legte Packung.

   Die gegenseitige     Befestigung     der     Radkörperhälften    erfolgt hier sowohl durch  Schweissnähte 42 und 43; als auch durch  einen aus der     Radkörperhälfte    16 heraustre  tenden Gewindezapfen 36 und dessen Mut  ter 37, welche einen haubenartigen Teil 38  besitzt. Durch diese Haube 38 wird die Rad  scheibe 17 den     Strahlungs-    und     Konvektions-          einwirkungen    der Arbeitsgase entzogen und  gleichzeitig werden diese Gase nach ihrem  Durchtritt durch die Schaufeln 18 gut ge  führt. In den Schaufeln 18 liegen die Hohl  räume 24, welche sich gegen die Hohl  räume 25, 26 öffnen.

   Auf der Zeichnung ist      deutlich die Trennwand 22 zu sehen, die die  Hohlräume 25 und 26 begrenzt und mit  ihren     Fortsätzen    23 in die Hohlräume 24  hineinragt. Das durch den Kanal 38 zuge  führte Kühlmittel strömt zum einen, zweck  mässig zum kühlerer) Hohlraum 25, umströmt  die Trennwand 22 in den äussersten Spitzen  der Schaufelhohlräume 24 und wird durch  den durch das Rohr 39 gebildeten Kanal in  der Turbinenwelle 11 wieder abgeführt.  



       Fig.    3 stellt, in Achsrichtung gesehen,  einen Teil der Schaufeln 18 dar, bei     abge-          genommener        Radkörperhälfte    17. Hier sind  die Lötnähte 40 erkennbar, welche die Hohl  räume 25, 26 gegen die Trennfugen 41 ab  zudichten haben. Die Hohlräume 24 in den  Schaufeln sind punktiert dargestellt.  



       Fig.    4 zeigt in Ansicht ein Stück der  Trennwand 22. Darauf sind die in die Schau  felhohlräume hineinragenden     Fortsätze    23  erkennbar. In den äussersten, von der Trenn  wand freigelassenen Lücken 44 kann das  Kühlmittel von der einen Seite der Trenn  wand auf die andere überströmen.  



  In     Fig.    5 ist ein Zylinderschnitt durch  einige Turbinenschaufeln 18 dargestellt. Aus  dieser Figur ist die Anordnung der Hohl  räume 24 sowie der     Trennwandteile    23     er-          ic        htlich.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Turbinenrotor mit wenigstens einem Schau felrad, insbesondere für Caas- und Dampftur binen, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus zwei miteinander verschraubten oder ver schweissten Radkörperhälften besteht, welche am äussern Umfang die zwischen diesen Teilen festgehaltene Turbinenschaufelung auf nehmen, wobei der durch die beiden Rad körperhälften und die Schaufeln begrenzte Hohlraum nach aussen durch Schweiss- oder Lötnähte zwischen den innern Schaufelfuss flächen unter sich sowie zwischen diesen und der Innenfläche der einen Radkörperhälfte abgedichtet ist,

   während zwischen den Schau felfüssen und der andern Radkörperhälfte ringförmige Dichtungsflächen vorgesehen sind. UNTERANSPRüCHE 1. Turbinenrotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der zwischen den beiden Radkörperhälften und den Schaufeln bestehende Hohlraum zur Auf nahme eines Kühlmittels dient. 2. Turbinenrotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Kühlmittels zum Hohl raum und die Abfuhr des Kühlmittels aus dem Hohlraum durch in der Turbinenwelle angeordnete Kanäle erfolgt. 3.

   Turbinenrotor nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Kühlmittels zum Hohl raum durch in der Turbinenwelle ange ordnete Kanäle, die Abfuhr durch Offnun- gen in den Radkörperhälften erfolgt. 4. Turbinenrotor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Turbinen schaufeln je einen Hohlraum besitzen, der nach dem Hohlraum zwischen den Rad körperhälften offen ist. 5.

   Turbinenrotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch ge kennzeichnet, dass im Hohlraum zwischen den beiden Radkörperhälften eine schei benförmige Trennwand, die sich strahlen förmig bis weit in die Hohlräume der ein zelnen Schaufeln fortsetzt, so angeordnet ist, dass das auf einer Seite der Trennwand zugeführte, auf der andern Seite abgeführte Kühlmittel gezwungen ist, an den heisse sten Teilen am äussern Umfang der Trenn wand vorbeizuströmen. 6.

   Turbinenrotor nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 4 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die Radkörperhälften durch eine zentrale Verschraubung ver bunden sind, die auf ihrer äussern Seite so geformt ist, dass sie sowohl zur guten Führung der Arbeitsgase, als auch zum Strahlungsschutz des Turbinenrades dient.