CH269304A - Flüssigkeitsgekühlter Gasturbinenläufer. - Google Patents

Description

  Flüssigkeitsgekühlter     Gasturbinenläufer.       Bei     Gasturbinenläufern,    die durch eine  sich erwärmende oder verdampfende Flüssig  keit gekühlt werden, wird das Kühlmittel,  z. B. Kühlwasser, durch eine hohle Welle in  den Läufer eingeführt und beim Abfliessen  nach dem äussern Umfang des Läufers sogleich  auf die entsprechende Umfangsgeschwindig  keit gebracht.

   Ein derart gekühlter Läufer       muss    wegen der     Fliehkraftwirkung    des Kühl  wassers hohe     Wasserdrüeke    aushalten, durch  welche er zusätzlich beansprucht wird.     Man     wird deshalb einen     langgestreekten        Gasturbi-          nenläufer    von     zylindriseher    oder konischer  Form, der mehrere     Laufschaufelreihen    zu tra  gen hat, nicht als Hohltrommel bauen, son  dern ihn aus einzelnen Scheiben gleicher oder  annähernd gleicher Festigkeit zusammen  setzen, die in an sich bekannter Weise an ihrem  äussern Umfang     aneinandergeschweisst    sind.  



  Die Erfindung bezieht sich somit, auf einen  flüssigkeitsgekühlten     Gasturbinenläufer,    der       erfiriduiigsg-emäss    aus einzelnen an ihrem Um  fang     aneinandergeschweissten    Scheiben be  steht, deren Scheibenkörper mindestens an  nähernd die Form gleicher Festigkeit haben,  und bei welchem die zwischen den Scheiben  liegenden     13ohlräume    vom Kühlmittel durch  flossen werden.  



  In der Zeichnung ist beispielsweise eine       Ausführungsform    eines Läufers nach der Er  findung dargestellt, wobei mehrere Möglich  keiten des Einbaus der radialen Trennwände  gezeigt sind.     Fig.    1 ist ein Längsschnitt durch  die Achse eines Läufers gemäss der Erfin-         dung.        Fig.    2 ist ein Querschnitt senkrecht zur  Läuferachse gemäss Linie     II-II    der     Fig.1    und  zeigt radiale Trennwände, die nur einseitig  befestigt sind.

       Fig.    3 ist ein ebensolcher Quer  schnitt gemäss Linie     III-III    der     Fig.    1 und  zeigt unterteilte radiale Trennwände, deren  Teilstücke je auf gegenüberliegenden Seiten  von Läuferscheiben befestigt sind.     Fig.    4 zeigt  nochmals einen solchen Querschnitt gemäss  der Linie     IV-IV    der     Fig.1    mit Trennwän  den, die aus vollen Läuferscheiben heraus  gefräst sind.

       Fig.    5 zeigt ein Stück eines ab  gewickelten     Zv        linderschnittes    gemäss der Linie       V-V    der     Fig.        l.,    worin die durch Ausfräsen  der Hohlräume geschaffenen Trennwände ver  deutlicht sind.  



  In     Fig.    1 bezeichnen 1, 2, 3, 4 und 5 Schei  ben gleicher oder angenähert gleicher Festig  keit, die an ihrem äussern Umfang miteinan  der verschweisst sind. Die Endscheiben, hier  beispielsweise 1 und 5, können mit den Wel  lenenden 6 und 7 in einem Stück     geschmiedet.     sein. Die äussern     Durchlassöffnungen    in den  Scheiben 2, 3 und 4 sind mit 8 bezeichnet, die       innern    mit 9. Die     sehaufelartigen,    radialen  Trennwände 10 erstrecken sich angenähert  über die ganze Breite der Hohlräume und sind  nur einseitig, hier z.

   B. je an einer Seite der  Scheibe   bzw. 3     befestigt,    was in     Fig.1    durch       eine    gestrichelt gezeichnete Schweissnaht an  ihren rechten Rändern dargestellt     ist.    Sie  könnten aber auch angelötet oder angenietet  sein. An ihren linken Rändern schliessen sieh  die Trennwände ohne Befestigung mehr oder      weniger genau an die Umrisse der Gegenschei  ben 1 bzw. 2 an; durch den verbleibenden  Spalt zwischen Trennwand und Gegenscheibe  kann ein     Ausgleich    des Flüssigkeitsspiegels in  den einzelnen Kammern zwischen den Trenn  wänden stattfinden.

   In radialer Richtung,  gegen die Läuferachse hin, endigen die Trenn  wände etwas innerhalb der innern     Durchlass-          öffnungen    9.     Fig.2    zeigt diese angenähert  über die ganze Breite der Hohlräume sich  erstreckenden Trennwände im Schnitt.  



  In     Fig.    1 sind mit 11 die Teilstücke -unter  teilter Trennwände bezeichnet, die in der       Fig.    3 in Ansicht gezeichnet sind. Sie sind, wie  durch gestrichelt gezeichnete Schweissnähte  angedeutet., je auf gegenüberliegenden Seiten       von    Läuferscheiben befestigt. Ein mehr oder  weniger breiter Spalt befindet sich hier zwi  schen den Teilstücken 11 der Trennwände.  



  Schliesslich zeigen Figur 1 und die zuge  hörigen Schnittfiguren 4 und 5 auch noch  radiale Trennwände 12, die aus vollen Läufer  scheiben     herausgefräst    sind.  



  Die Kühlflüssigkeit tritt     durch    das hohle  Wellenende 6 bei 13 in den Läufer ein, und  sie verlässt diesen, entweder in erhitztem oder  verdampftem Zustand, durch das hohle Wel  lenende 7 bei 14. Vorzugsweise werden dabei,  hinsichtlich ihres radialen Abstandes von der  Läuferachse, die äussern     Durchflussöffnungen     so angeordnet, dass sie mit Sicherheit inner  halb des Flüssigkeitsmantels liegen, der sieh  bildet, wenn die Kühlflüssigkeit beim Durch  lass durch den Läufer verdampft, während  dem die innern     Durchflussöffnungen    so ange  ordnet sind, dass sie im Dampfraum liegen.

    Wird die Kühlflüssigkeit nicht verdampft,  sondern nur erhitzt, so ist die Anordnung so  zu treffen, dass durch die     äussern        Durchfluss-          öffnungen    verhältnismässig kälteres und durch  die innern     Durchflussöffnungen    verhältnis  mässig wärmeres Kühlmittel fliessen kann. In  der     eintrittseitigen    Läuferscheibe 1 wird die  Kühlflüssigkeit beispielsweise durch radiale  und axiale Kanäle 15 bzw. 16 dem ersten  Hohlraum in der Nähe des Kranzes zugeführt.

    Durch die axialen     Durchflussöffnungen    8 und  9 sowie durch die Spalte zwischen den Trenn-    wänden und den Scheiben bzw. zwischen den  Teilstücken der unterteilten Trennwände fin  det im ganzen Läufer ein Ausgleich des Flüs  sigkeitsspiegels statt, der in     Fig.    1 bei 17 an  gedeutet ist.  



  Die beschriebene Konstruktion überträgt  die bekannten Vorteile des aus einzelnen  Scheiben zusammengeschweissten Läufers auf  den gekühlten Läufer. Die einzelnen Scheiben,  als Körper gleicher oder angenähert gleicher  Festigkeit ausgebildet, sind in ihrer mecha  nischen Festigkeit durch die verhältnismässig  wenigen     Durehflussöffnungen    nur unwesent  lich beeinträchtigt. Der Zusammenbau dieser  an sich festen, gut schmiedbaren Scheiben  durch     Aneinanderschweissen    am äussern Um.  fang ergibt bei verhältnismässig niedrigen  Kosten einen ausserordentlich festen und stei  fen Läufer mit hoher kritischer Drehzahl, was  bei einem gekühlten Läufer, der von der Kühl  flüssigkeit mit zusätzlichen Fliehkräften be  lastet wird, besonders wichtig ist.

   Dabei kann  der ganze gekühlte     Läufer    mit einem Mindest  aufwand an Baustoffen für eine gegebene Be  anspruchung gebaut werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Flüssigkeitsgekühlter Gasturbinenläufer, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einzel nen an ihrem Umfang aneinandergeschweiss- ten Scheiben besteht, deren Scheibenkörper mindestens annähernd die Form gleicher Festigkeit haben, und dass die zwischen den Scheiben liegenden Hohlräume vom Kühlmit tel durchflossen werden. UNTERANSPRGCHE: 1. Gasturbinenläufer gemäss Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass axiale Durehflussöffnungen in den Läuferscheiben sowohl in der Nähe der Läuferachse wie auch in_ der Nähe des Kranzes angebracht sind.

   2. Gasturbinenläufer gemäss Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass in den Hohlräumen schau felartige, angenähert über die ganze Hohl raumbreite sich erstreckende radiale Trenn wände vorhanden sind. 3. Gasturbinenläufer gemäss dem Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Trennwände nur an einer Läuferscheibe be festigt sind. 4. Gasturbinenläufer gemäss dem Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Trennwände unterteilt und die Teilstücke je an gegenüberliegenden Seiten von Läufer scheiben befestigt sind.

   5. Gasturbinenläufer gemäss dem Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Trennwände durch Ausfräsen der Hohlräume aus vollen Läuferscheiben geschaffen sind.