CH672941A5 - - Google Patents

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CH672941A5
CH672941A5 CH1632/87A CH163287A CH672941A5 CH 672941 A5 CH672941 A5 CH 672941A5 CH 1632/87 A CH1632/87 A CH 1632/87A CH 163287 A CH163287 A CH 163287A CH 672941 A5 CH672941 A5 CH 672941A5
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
cylinder
air
outlet
counterbore
swirl nozzle
Prior art date
Application number
CH1632/87A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Bradfor Jun Hook
Richard Daniel Montanye
Original Assignee
Gen Electric
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of CH672941A5 publication Critical patent/CH672941A5/de

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/082Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Gasturbinentriebwerk gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. In Heissgasturbinen werden ein oder mehrere Verbren-40 nungskammern benutzt, in denen die Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches einen Nachschub von Heissgas erzeugt. Das Heissgas wird von der Verbrennungskammer zu einem oder mehreren Turbinenrädern gelenkt, wo es eine Strömung zwischen Turbinen-Laufschaufeln oder -blättern 45 bewirkt, die in einer Reihe längs des Umfanges jedes Turbinenrades angebracht sind. Diese Laufschaufeln oder Blätter reagieren auf das auftreffende Heissgas in der Weise, dass die Energie des Gases in eine Rotationsbewegung der Turbinenräder umgesetzt wird. In einigen Fällen sind die Turbinen-50 räder mit einem Luftkompressor auf einer gemeinsamen Welle montiert, und die rotierenden Turbinenräder treiben dann auch den Kompressor an, der Luft den Turbinen zur Verbrennung des Brennstoffes zuführt. Da durch die Turbine umfangreiche Mengen sehr heisser Gase strömen, erreicht 55 eine Anzahl von Komponenten und Einheiten, die dem Heissgas ausgesetzt werden, sehr hohe Temperaturen. In einigen Fällen erlangen die Temperaturen dieser Teile und Komponenten eine Grösse, bei der eventuell die Konstruktion geschädigt wird. Dann kann dem Kompressor Kaltluft 60 entnommen und zur Kühlung der bezeichneten Komponenten und Einheiten verwendet werden. Diese Kaltluft verfügt über eine wesentliche Geschwindigkeits-Komponente, so dass Sorgfalt im Hinblick auf ihre Richtung geübt werden muss, wenn sie auf die Maschinenteile auftrifft, die sich 65 gerade mit einer sehr hohen Drehzahl je Minute bewegen, also rotieren. Ferner wird ein bedeutsames Kühlluftvolumen eingesetzt, und es ist erwünscht, es schliesslich innerhalb der Turbine in vorteilhafter Weise zur Verfügung zu haben.
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Aufgabe der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung ist es, die Zufuhr von Kühlluft, die durch die Düsenleitschaufeln einer Heissgasturbine strömt, längs einer zweckmässigen Bahn so zu leiten, dass sie als Strahl in Drehrichtung des vorhergehenden Turbinenrades tangential an dem vorhergehenden Rad eines Turbinenrad-paares abgegeben wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dralldüse in der Luftstrahlströmung zu schaffen, die der Strömung einen Dreheffekt erteilt und sie in tangentialer Richtung neben ein Turbinenrad in dessen Drehrichtung richtet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, dass die Luftstrahlströmung schliesslich in den Massenfluss der Luft durch die Maschine gelangt.
Übersicht über die Erfindung
Die Kühlluft, die in einem Heissgasturbinenmotor durch die Düsenschaufeln zwischen zwei Turbinenrädern strömt, wird durch passende Leitungen auf eine Öffnung in einer Wand gerichtet, die einem Turbinenrad zugekehrt ist. In der Richtung des Turbinenrades tritt ein Luftstrahl aus der Öffnung aus, in der eine speziell angepasste Dralldüse angeordnet ist.
Die Kühlluft tritt in die Öffnung ein und strömt durch die Dralldüse hindurch. In einem rechteckigen Abschnitt eines Luftkanals durch die Düse erteilen Luftleitschaufeln dem hindurchgehenden Luftstrom eine Drehkraft, so dass er aus der Düse als Luftstrahl austritt, der tangential an dem vorhergehenden Turbinenrad in dessen Drehrichtung gerichtet ist. Der aus der Düse austretende Kühlluftstrahl wird an dem vorhergehenden Turbinenrad in den allgemeinen Bereich gelenkt, wo die Turbinenrad-Laufschaufeln oder -blätter an der Radscheibe festgemacht sind. Nachdem die herangeführte Luft zu Kühlzwecken ausgenutzt ist, wird sie längs vorherbestimmter Bahnen der Maschine geleitet, damit sie mit dem Massenfluss der Luft durch die Maschine gemischt wird, um deren Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden ausführlich erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Aufriss einer Heissgasturbine,
Fig. 2 eine halbgeschnittene Ansicht einer Dralldüse gemäss der Erfindung und
Fig. 3 die Dralldüse der Figur 2 in ihren Einzelheiten.
Zur Beschreibung der Erfindung sind in der Figur 1 nur die wichtigen Einzelheiten einer Gasturbine wiedergegeben. Sie ist eine Heissgasturbine 10 mit einem starren Gehäuse 11, das auch als Rahmen dient. Zu ihr gehört ein Luftkompressor (nicht gezeigt), der einer Verbrennungskammer 12 die Luft zuführt. Ein geeigneter Brennstoff wird in die Verbrennungskammer 12 eingeführt, in der er mit der Luft aus dem Kompressor gemischt, entzündet und verbrannt wird. In einer typischen Heissgasturbine sind mehrere Verbrennungskammern wie die Verbrennungskammer 12 in einer Reihe längs des Umfanges um die Mittellinie der Heissgasturbine 10 herum montiert. Das heisse Verbrennungsgas tritt aus der Verbrennungskammer 12 in einem ringförmigen Durchgang bzw. eine Kammer 13 ein, die das Heissgas zwischen Turbinen-Radschaufeln oder -blättern 14 hinleitet, die in einer Reihe am Umfang eines Turbinenläufers 15 angeordnet sind. Die Kombination aus den Turbinen-Laufschaufeln und "blättern und dem Turbinenläufer oder -rotor sei als Turbinenrad bezeichnet. In einer Heissgasturbine können ein oder mehrere derartige Turbinenräder benutzt werden.
Wie aus der Figur 1 hervorgeht, werden drei mit Achsenabstand angeordnete Turbinenräder 16,16' und 16" benutzt, deren Schaufeln 14,14' bzw. 14" sich jeweils in den ringförmigen Durchgang 13 erstrecken, so dass das durch ihn hindurchströmende Heissgas aus der Verbrennungskammer 12 s der Reihe nach auf die Schaufeln 14,14' bzw. 14" jedes Turbinenrades auftrifft, um ihm eine Rotationsenergie zu verleihen. Die Reaktion der Schaufeln bzw. Blätter 14 auf den Heissgasstrom besteht darin, dass diesem eine Richtungsänderung und eine gewisse Winkelgeschwindigkeit unmittelbar io hinter den Blättern 14 erteilt werden. Der Energieaustausch aus dem Heissgasstrom auf die Blätter 14 ist jedoch am grös-sten, wenn das Heissgas zwischen den Turbinenrädern in einer im wesentlichen axialen Flussverteilung strömt und so gerichtet ist, dass es optimal auf die Blätter 14 in der günstig-15 sten Richtung auftrifft.
Um den Heissgasstrom optimal in der günstigsten Richtung in die Blätter 14 hinein zu lenken, ist daher eine ringförmige Reihe von Düsen oder Leitschaufeln 17 im Durchgang 13 des Heissgasstromes angeordnet. Gemäss der Figur 20 werden drei Reihen von Düsenleitschaufeln 17,17' und 17" verwendet, wobei jeweils eine jedem Turbinenrad 16,16' bzw. 16" benachbart ist; daher gibt es ein Turbinenrad z. B. 16, das zwischen der Verbrennungskammer 12 und einer Reihe Leitschaufeln 17' das vorangehende Turbinenrad ist, 25 oder anders ausgedrückt, dass das Turbinenrad 16 der Reihe Leitschaufeln 17' vorausgeht. Innerhalb des Kanals 13 sind die Leitschaufeln 17 unmittelbar im Heissgasstrom angeordnet und äusserst hohen Temperaturen unterworfen, die ein Verziehen oder eine andere Deformation oder Schädi-30 gung der Konstruktion bewirken können. Infolgedessen sind Hilfsmittel zum Kühlen der Leitschaufeln 17 erwünscht. In Figur 1 wird vor seiner Einführung in die Verbrennungskammer 12 ein Luftvorrat dem Kompressor entzogen und in einen ringförmigen Raum 18 eingebracht, der als Kammer 35 eine Reihe der Leitschaufeln 17' konzentrisch umgibt, die dem Turbinenrad 16' der zweiten Stufe benachbart sind. Wie durch gestrichelte Linien angezeigt, können die Leitschaufeln 17 hohl oder mit vertikalen Luftschächten versehen sein, die mit dem Luftstrom im Raum 18 in Verbindung 40 stehen. Zum Kühlen wird die Kühlluft aus dem Raum 18 radial nach innen durch die Leitschaufeln 17' in Strömung versetzt. Ein mit einer solchen Kühlanordnung verknüpfter, wichtiger Faktor ist die Notwendigkeit, Mittel zur Verfügung zu haben, die das maximale Kühlvermögen der verfügbaren 45 Kühlluft effektiv nutzen, sowie andere Hilfsmittel, um diese Kühlluft schliesslich abzugeben, bevorzugt zum Vorteil und Nutzen des Triebwerks. Eine gewisse, für diese Zwecke brauchbare Maschinen-Konstruktion ist in der Figur 1 veranschaulicht.
so In der Figur 1 sind die Turbinenräder 16 und 16' der ersten und zweiten Stufe dargestellt. Zwischen jedem paar Turbinenrädern sind Abstandsräder 7,8 (und 9 nicht gezeigt) angeordnet. Beispielsweise ist das Abstandsrad 7 zwischen den benachbarten Turbinenrädern 16 und 16' eingesetzt, 55 zwischen denen sich auch eine Düseneinheit 19 befindet. Die Düseneinheit 19 weist eine Reihe von Umfangssegmenten auf, die gemeinsam eine Ringstruktur von 360 ° bilden. Jedes Umfangssegment enthält eine oder mehrere Leitschaufeln 17', die aus einem Stück mit Wänden 20 und 21 des Kanals 13 60 gegossen sind.
Der Bereich oder Abstand zwischen den Turbinenrädern wird als Radabstand bezeichnet und umfasst im allgemeinen den Raum unterhalb der Wand 21 der ringförmigen Düseneinheit 19. Von der Unterseite der Wand 21 hängt eine Luft-65 Verbindung 22 herab und ist am Auslassende einer oder mehrerer Düseneinheiten angeschlossen. Jedes Segment kann ein oder mehrere solcher Luftverbindungen besitzen. Die aus dem Raum 18 durch die Leitschaufel 17' hindurchgehende
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Kühlluft tritt in die Luftverbindung 22 ein, mit der ein Durchlässe 31 und 33 schneiden sich innerhalb des Zylinders starrer Rohrstutzen 23 als Leitung mit zwei offenen Enden 28 miteinander und legen einen Bereich fest, in dem der verbunden ist. Während zum einen offenen Ende die Luft- Durchlass 31 sachte vom zylindrischen Querschnitt zum Verbindung 22 geführt ist, ragt das andere offene Ende in rechteckigen Querschnitt des Durchlasses 33 übergeht. Richtung auf das vorangehende Turbinenrad 16 in Achsen- 5 Wegen der relativ geringen Länge des Zylinders 28 reicht richtung vor. Der vom Rohrstutzen 23 herausgelassene Luft- der angegebene, mit Winkel versehene Durchgang 32 allein ström wird gegen das Turbinenrad 16' allgemein in einen nicht aus, um die gewünschte Art des Drehimpulses der Luft Bereich gerichtet, in dem die Blätter 14 an der Turbinen- herbeizuführen. Um einen Luftstrom wirkungsvoll zu scheibe 15 befestigt sind. Daher gibt es mehrere gesonderte drehen, soll die Drehkraft normalerweise über eine bedeut-Luftverbindungen, Rohrstutzen und Kammern, die in einem io same Länge auf den Strom einwirken. Wie herausgefunden Bogen von 360 ° in dem radial inneren Raum unterhalb der wurde, führt der Zusatz bestimmter Drehschaufeln im rechtzusammengesetzten Wandsegmente 21 angeordnet sind. Wie eckigen Durchlass 33 des Zylinders 28 zu dem gewünschten in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist, ist in der vorliegenden Tur- inkrementellen Drehimpuls. In der Figur 2 sind mehrere derbine ein ringförmiges Luftsammelkammerteil vorgesehen, artige Drehschaufeln 34 dargestellt, die relativ dünne,
das als Leitstück 24 bezeichnet und konzentrisch unterhalb is gekrümmte, parallele Teile sind, von den Wänden des Zylinder Wand 21 der Düseneinheit angeordnet ist und mit der ders 28, der den Kanal 32 bildet, ausgehen und von diesen letzteren einen einzigen Teil bilden kann. Jedes Umfangsseg- hinablaufen, und insbesondere von derjenigen Wand des ment der Düsenschaufelstruktur 19 weist daher sein eigenes Zylinders 28, die den rechteckigen Durchlass 33 bildet. Leitsegment auf. Wenn ein derartiges Leitstück 24 verwendet Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Dralldüse 27 wird, kann das dem Turbinenrad 16 benachbarte Ende des 20 in einem Giessverfahren anzufertigen, und dementspre-Rohrstutzens 23 in eine Öffnung 25 in einer aufrechtste- chend werden die Drehschaufeln an Ort und Stelle einge henden Seitenwand 26 der Kammer hineinlaufen. Die Kühl- gössen. Sie laufen bezeichnenderweise in den Durchgang 32 luft strömt dann von der Leitschaufel 17 zur Luftverbindung und somit in den Luftstrom hinein. Der grösste Teil des 22 und dem Rohrstutzen 23 bis an die Öffnung 25 hindurch, Drehschaufel-Gebildes verbleibt im rechteckigen Teil 33 des damit sie gegen das Turbinenrad 16 etwa in dem Bereich 25 Durchganges 32. Jede Drehschaufel 34 kann als aus drei gerichtet wird, in dem die Blätter 14 mit dem Turbinenläufer Abschnitten bestehend betrachtet werden, von denen ein 15 verbunden sind. Dies ist ein Bereich, in dem die Tempera- erster longitudinaler Abschnitt 35 zur Mittellinie des Durch-turbeeinflussung der Turbinenräder äusserst wichtig wird lasses 33 parallel ist und von der Fläche 30 des Zylinders 28 und eine Kühleinrichtung merkbar von Nutzen ist. zur Schnittstelle der Durchlässe 31 und 33 verläuft. Hier ist
Es wurde gefunden, dass der Kühlluftstrahl oder -ström, 30 dann ein gekrümmter Abschnitt 36 vorhanden, der für einen der gerade aus den Öffnungen 25 oder dem Rohrstutzen 23 sanften Übergang zu einem zweiten sehr kurzen, longitudi-austritt, optimale Richtungseigenschaften aufweisen sollte. nalen Abschnitt 37 sorgt, und dieser Abschnitt 37 ragt in den Wenn Kühlluftstrahlen von ziemlich hoher Geschwindigkeit zylindrischen Durchlass 31 parallel zu dessen Mittellinie aus den Öffnungen 25 senkrecht gegen den Turbinenläufer hinein. Die Drehschaufeln 34 stellen eine sehr effektive Luft-15 gerichtet werden, ist ihre Relativgeschwindigkeit, bezogen 35 strömungs-Steuereinrichtung dar und sorgen für eine sichere auf die Geschwindigkeit des Turbinenrades 16, recht gross, und wirksame Drehung, um den durch den Durchgang 32 weil die Drehrichtung des Turbinenrades 16 und die Rieh- hindurchgehenden Luftstrom umzulenken, so dass er die tung des Luftstromes aus der Öffnung 25 zueinander im Dralldüse 27 in der gewünschten Richtung verlässt.
rechten Winkel stehen ; solch eine Anordnung führt nicht zur Wie eine Prüfung der Figur 2 ergibt, würde ohne die Drehmaximalen Kühlung. 40 schaufeln 34 eine wesentliche Komponente des Luftstromes
Es wurde gefunden, dass eine wirksamere Kühlung des von hoher Geschwindigkeit aus dem Durchgang 32 des Turbinenläufers 15 auftritt, wenn die aus den Öffnungen 25 Zylinders 28 in axialer Richtung austreten, da ein beträcht-austretenden Kühlluftstrahlen zwangsläufig tangential in licher Teil der Fläche der Öffnung 33 innerhalb der Fläche Richtung auf das vorangehende Turbinenrad 16 in dessen 30 der Öffnung 32 in der Fläche 29 direkt gegenüberliegt. Die Drehrichtung gelenkt werden. Dementsprechend sind einige 45 gekrümmte bzw. gewinkelte Wand des Durchlasses 31 allein Steuermittel zur Beeinflussung des Luftstromes notwendig, würde dem Luftstrom keine wesentliche tangentiale Kompo-um den Kühlluftsirahlen aus den Öffnungen 25 einen posi- nente erteilen. Die dargestellten Drehschaufeln 34 beginnen tiven Drehimpuls zu geben. Wie herausgefunden wurde, den Luftstrom innerhalb des Zylinders 28 gerade zu richten kann eine mit besonderen Schaufeln versehene Düse, eine und zu drehen, und ihre gekrümmten Flächen sorgen für sog. Dralldüse, in die Öffnung 25 eingepasst werden und so eine Strömungssteuerung für die Luft, die aus der rechtek-trotz des kurzen, für die Drehkraft verfügbaren, axialen kigen Öffnung 33 in der Fläche 30 des Zylinders 28 austritt.
Abstandes den notwendigen Drehimpuls herbeiführen. Dadurch, dass die Kaltluft tangential gegen das Turbi-
In der Figur 2 ist eine Dralldüse 27 gemäss der Erfindung nenrad und in dessen Drehrichtung gelenkt wird, wird die veranschaulicht. Sie enthält einen kurzen, dickwandigen, Relativgeschwindigkeit des Luftstromes im Hinblick auf das kreisförmigen Zylinder 28 mit zwei sich gegenüberliegenden, ss Turbinenrad herabgesetzt, und es entsteht ein kälteres parallelen Flächen 29 und 30, die als Ein- und Austritts- umlaufendes Turbinenrad.
flächen gelten. Durch den Zylinder 28 geht auch ein Durch- Figur 3 zeigt den Einbau der Dralldüse 27 gemäss der gang 32 für den Luftstrom stetig hindurch. Im allgemeinen Erfindung in ein Heissgasturbinentriebwerk. Die Düsenein-wird der Durchgang 32 von zwei hintereinanderliegenden heit 19 weist hohle Leitschaufeln 17' auf, durch die Kühlluft Durchlässen 31 und 33 gebildet, die sich innerhalb des Zylin- 60 aus dem Raum 18 der Figur 1 hindurchströmen kann.
ders 28 überschneiden. Der erste Durchlass 31 besitzt einen Gemäss den Figuren 1 und 3 strömt die Kühlluft von den zylindrischen Querschnitt und stellt einen Einlass dar, dessen Luftverbindungen 22 aus durch den starren, feststehenden Mittellinie senkrecht zur Fläche 29 des Zylinders 28 steht. Rohrstutzen 23 und durch die Dralldüse 27 gemäss der Erfin-Der andere Durchlass 33 von rechteckigem Querschnitt dung hindurch, um tangential neben die Rotorscheibe 15 des bildet den Auslass, dessen Mittellinie einen Winkel von 6s vorangehenden Turbinenrades 16 zu strömen. Von hier entweniger als etwa 450 mit der ebenen Fläche 30 des Zylinders weicht die Kühlluft radial nach aussen entlang der Rad-28 bildet. Der Durchgang 32 läuft zwar stetig, aber mit einem scheibe 15 und zwischen den Schaufeln 14 und dem einen Winkel durch den Zylinder 28 hindurch. Die Mittellinien der Ende der Wand21 in die heissen Gase des Kanals 13, um in
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vorteilhafter Weise Teil des Massenflusses der Luft durch die Heissgasturbine 10 zu werden.
In den Figuren 2 und 3 ist ein Verfahren zum Einbau der Dralldüse 27 in die Heissgasturbine 10 veranschaulicht, bei dem in- und exzentrisch zur Öffnung 25 in der Seitenwand 26 des Leitstücks 24 eine Senkbohrung 38 ausgebildet wird. In diese wird dann die Dralldüse 27 hineingepresst, bis ihre Fläche 30 mit einer Aussenfläche 39 der Seitenwand 26 des Leitstücks 24 bündig ist. Dann greift das Ende des Rohrstutzens 23 innerhalb der Öffnung 25 in eine Senkbohrung 40 der Dralldüse 27 ein. Danach kann die Dralldüse 27 in der Senkbohrung 38 auf verschiedene Weise, z. B. durch einen Pfropfen 44 oder Festschlagen, mechanisch festgesetzt werden. Einige Massnahmen müssen getroffen werden,
damit beim nachfolgenden Einbau in die Heissgasturbine 10 die Dralldüse 27 richtig ausgerichtet wird und die Drehschaufeln 34 im Durchlass 31 der Dralldüse 27 einen Luftstrom tangential neben die Turbinenradscheibe 15 unter dem angemessenen Winkel umlenken. Ein Mittel, eine richtige
Ausrichtung zu erreichen, besteht darin, die Senkbohrung 40 exzentrisch in Bezug auf den äusseren Durchmesser des Zylinders 28 oder der Dralldüse 27 auszubilden. Wenn diese in die Senkbohrung 38 des Leitstücks 24 eingelassen ist, 5 befindet sich die Eingangsfläche 29 der Dralldüse 27 neben dem vorstehenden Ende des Rohrstutzens 23. Dieser ragt dann in die Senkbohrung 38 des Leitstücks 24 vor, und bei einer richtigen Exzentrizität greift die Senkbohrung 40 in den Rohrstutzen 23 ein, um den Einbau der Dralldüse 27 in das Leitstück 24 zu erlauben. Wenn die Dralldüse 27 in die Senkbohrung 38 der Öffnung 25 eingesetzt ist, wird sie in ihr gedreht, bis die Senkbohrung 40 des Durchganges 32 sich selbst richtig ausrichtet, um in das Ende des Rohrstutzens 23 einzugreifen, so dass dann alle Teile die nötige, fehlerfreie Ausrichtung besitzen.
Mit der Erfindung wird somit eine sichere, tangential gerichtete Kühlluftströmung für das Turbinenrad der Heissgasturbine aus einem in ihr vorhandenen Düsenschaufel-Kühlsystem geschaffen.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

  1. 672941
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Gasturbinentriebwerk mit einem äusseren Gehäuse (11), mehreren axial beabstandeten Turbinenrädern (16,16', 16"), die in dem Gehäuse drehbar angebracht sind und an denen radial nach aussen laufende Schaufeln (14,14', 14") angebracht sind, mit einem ortsfesten Ringteil (19), der zwischen jedem Turbinenrad (16, 16', 16") Luftleitschaufeln (17,17', 17")trägt, wobei die Turbinenräder (16,16', 16") und die Ringteile (19) eine Strömungsbahn für heisses Gas bilden, ferner mit einem zwischen der Strömungsbahn und einer Aussenwand des Ringteils (19) gebildeten Ringkammer (18), mit einem von einer Innenwand (21) des Ringteils (19) herabhängenden Leitstück (24) und mit Luftkanälen durch zumindest einige Luftleitschaufeln (17,17', 17") die Kühlluft aus dem Ringraum (18) zum Leitstück (24) leiten, dadurch gekennzeichnet, dass a) mehrere Luftverbindungen (22) von der Innenwand (21) des Ringteils (19) herabhängen und jeweils mit wenigstens einer Luftleitschaufel (17, 17', 17") in Verbindung stehen,
    b) in dem Leitstück (24) zumindest eine Öffnung (25) ausgebildet ist, die einem stromaufwärtigen vorangehenden Turbinenrad (16, 16', 16") zugewendet ist,
    c) exzentrisch zu jeder Öffnung (25) in dem Leitstück (24) eine vergrösserte Senkbohrung (38) ausgebildet ist,
    d) in der vergrösserten Senkbohrung (38) eine Dralldüse (27) mit einer versetzten Senkbohrung (40) eingelassen ist und e) ein Rohrstutzen (23) eine Luftverbindung (22) mit einer Senkbohrung (40) der Dralldüse (27) über die in dem Leitstück (24) vorhandene Öffnung (25) verbindet, wobei die Kühlluft aus der Ringkammer (18) über die Luftleitschaufeln (17,17', 17") in die Luftverbindungen (22) über die Rohrstutzen (23) in die Dralldüsen (27) gegen ein stromauf-wärtiges Turbinenrad (16,16', 16") geleitet wird.
  2. 2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dralldüse (27) einen zylindrischen Block (28) aufweist, in dem die versetzte Drall-Senkbohrung (40) und ein Luftströmungskanal (32) ausgebildet sind, der einen Einlass (31) konzentrisch zur Senkbohrung (40) der Dralldüse (27) und einen Auslass (33) mit dem Einlass (31) zusammenhängend aufweist, aber zu diesem (31) und der Senkbohrung (40) versetzt angeordnet ist.
  3. 3. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslass (33) Drehschaufeln (34) angeordnet sind, und dass die Dralldüse (27) bezüglich der Öffnung (25) des Leitstücks (24) und der Auslass (33) bezüglich der Senkbohrung (40) der Dralldüse (27) versetzt sind, so dass die Kühlluft durch die Dralldüse (27) gedreht und in tangentialer Richtung bezüglich des vorangehenden Turbinenrades (16,16', 16") gerichtet wird.
  4. 4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dralldüse (27) einen geraden, kreisrunden Zylinder (28) mit sich gegenüberliegenden, parallelen, ebenen Ein-und Austrittsflächen (29,30) aufweist,
    dass durch die Eintrittsfläche (29) der zylindrische Einlass
    (31) in den Zylinder (28) und durch die Austrittsfläche (30) der Auslass (33) in den Zylinder (28) hineingeht, so dass sie sich im Zylinder (28) schneiden, dass der Auslass (33) in der Austrittsfläche (30) einen rechteckigen Querschnitt besitzt, dass durch die Eintrittsfläche (29) die Senkbohrung (40) der Dralldüse (27) in den Zylinder (28) hineingeht, die bezüglich des kreisrunden, geraden Zylinders (28) exzentrisch liegt, und dass in die Senkbohrung (40) der Rohrstutzen (23) derart einsetzbar ist, dass die Dralldüse (27) in der Öffnung (25) angeordnet ist.
  5. 5. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Einlasses (31) in der
    Eintrittsfläche (29) zylindrisch und die Öffnung des Auslasses (33) in der Austrittsfläche (30) rechteckig ist, dass der zylindrische Einlass (31) senkrecht durch die Eintrittsfläche (29) und der rechteckige Auslass (33) unter einem spitzen 5 Winkel zur Ebene der Austrittsfläche (30) verläuft und den zylindrischen Kanal in dem Zylinder schneidet, so dass ein durchgehender und gewinkelter Durchgang (32) durch den Zylinder (28) ausgebildet ist.
  6. 6. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch io gekennzeichnet, dass die Dralldüse (27) aufweist:
    a) einen kreisrunden, geraden Zylinder (28) mit zwei sich gegenüberliegenden, ebenen, parallelen Flächen, nämlich einer Eintrittsfläche (29) und einer Austrittsfläche (30),
    b) einen mit einem Winkel versehenen Durchgang (32) 15 für einen Luftstrom, der von der Eintrittsfläche (29) zum
    Zylinder (28) und zur Austrittsfläche (30) hindurch geht,
    c) einen durch die Eintrittsfläche (29) axial in den Zylinder (28) hineinragenden, zylindrischen Einlass (31) und einen rechteckigen Auslass (33), der unter einem Winkel
    20 durch die Austrittsfläche (30) in den Zylinder (28) hineinragt und den zylindrischen Einlass (31) schneidet, so dass der mit einem Winkel versehene Durchgang (32) für den Luftstrom durch den Zylinder (28) gebildet ist.
    d) mehrere Schaufeln (34) für den Luftstrom im rechtek-25 kigen Auslass (33), zum Richten des hindurchgehenden Luftstromes durch die rechteckige Austrittsfläche (30) aus dem Zylinder (28) unter einem Winkel von 45 ° oder weniger bezüglich der Ebene der Austrittsfläche (30) und e) eine Senkbohrung (40) im zylindrischen Einlass (31), 30 die der Eintrittsfläche (29) benachbart ist.
CH1632/87A 1986-05-01 1987-04-28 CH672941A5 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/857,869 US4666368A (en) 1986-05-01 1986-05-01 Swirl nozzle for a cooling system in gas turbine engines

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ID=25326900

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