DE1848451U

DE1848451U - AXIAL FLOW MACHINE, IN PARTICULAR GAS TURBINE.

Info

Publication number: DE1848451U
Application number: DEA13522U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1959-06-11
Filing date: 1959-06-11
Publication date: 1962-03-15

Description

Axiale Strömungsmaschine. insbesondere Gasturbine. Axial flow machine. especially gas turbine.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine axiale Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, bei der die Labyrinthe zwischen dem Leitschaufelkranz und dem Rotor von einem Kühlmittel durchströmt sind. The present invention relates to an axial flow machine, especially gas turbine, in which the labyrinths between the guide vane ring and a coolant flows through the rotor.

Es ist bekannt, die Labyrinthdichtungen mit einem Kühlmittel zu beschicken, um auf diese Weise das Eindringen des Arbeitsmediums in die Dichtung und amit eine'zu starke Erhitzung des Rotorkörpers zu verhindern. So wurde bereits vorgeschlagen, die Leitschaufeln zu durchbohren und den Kühlmittelstrom durch diese Oeffnungen in die Labyrinthe zu leiten. Der Nachteil besteht hierbei darin, dass infolge der konstruktiven Abmessungen der , Leitschaufeln die Bohrungen einen nur verhältnismässig kleinen Durchmesser besitzen können, wodurch die Gefahr der Verstopfung gegeben ist. Ferner tritt eine an sich unerwünschte Kühlung der Leitschaufeln und damit eine Erwärmung des Kühlmittels ein. Andererseits wurde schon vorgeschlagen, das Kühlmedium der Laufschaufeln den Labyrinthen zuzuführen. In diesem Falle ist jedoch auf dem Strömungsweg stets ein Spalt vorhanden, in den das Arbeitsmedium eindringen und das Kühlmittel durch teilweise Vermischung unzulässig erwärmen kann. Ferner lassen sich auch hier an den Austrittsöffnungen der Laufschaufeln Verstopfungen kaum vermeiden.It is known to charge the labyrinth seals with a coolant in order in this way to prevent the working medium from penetrating into the seal and thereby preventing the rotor body from heating up too much. It has already been proposed to pierce the guide vanes and direct the coolant flow through these openings into the labyrinths. The downside is here is that due to the structural dimensions of the , Guide vanes the holes are only a relatively small one Diameter, reducing the risk of clogging given is. In addition, cooling of the guide vanes, which is undesirable per se, and thus heating of the coolant occurs. On the other hand, it has already been proposed to feed the cooling medium of the rotor blades to the labyrinths. In this case, however, there is always a gap on the flow path, into which the working medium can penetrate and the coolant can impermissibly heat up due to partial mixing. Furthermore, blockages at the outlet openings of the rotor blades can hardly be avoided here either.

Eine wesentliche Verbesserung der KUhlverhältnisse tritt dann ein, wenn erfindungsgemäss die Mündungen von Rotor-Kühlmittelbohrungen innerhalb der Labyrinthe liegen, sodass darin zwei in entgegengesetzter Richtung verlaufende Kühlmittelströmungen auftreten. A significant improvement in the cooling conditions then occurs if according to the invention the mouths of rotor coolant bores within the Labyrinths lie so that in them two coolant flows running in opposite directions appear.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass irgendwelche Verunreinigungen nicht mehr die Kihlmittelströmung unterbrechen können, da sie infolge der Fliehkraft herausgeschleudert werden. Die Kühlung ist sehr intensiv, weil das Arbeitsmedium mit dem Kühlmittel erst nach dessen Austritt aus den Labyrinthen in Berührung kommt. Ferner ist die einfache Einstellbarkeit der Kühlmittelmenge hervorzuheben, die sich insbesondere durch die gemäss weiteren Merkmalen der Erfindung vorzusehenden Drosselorganen erreichen lässt, welche in den Rotor-Kühlmittelbohrungen angeordnet sind. The advantage of the invention can be seen in the fact that there are no impurities can no longer interrupt the coolant flow, as they are caused by centrifugal force be thrown out. The cooling is very intense because of the working medium comes into contact with the coolant only after it has emerged from the labyrinths. Furthermore, the simple adjustability of the amount of coolant that should be emphasized in particular by the throttle elements to be provided according to further features of the invention can achieve, which are arranged in the rotor coolant bores.

Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele des Erfindunggegenstandes vereinfacht wieder. Fig. 1 entspricht einem Längsschnitt einer axialen Strömungsmaschine, während die Fig. 2 und 3 einen Schnitt in Richtung A von Fig. l darstellen. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform des Drosselorganes. The drawing gives exemplary embodiments of the subject matter of the invention simplified again. Fig. 1 corresponds to a longitudinal section one axial flow machine, while FIGS. 2 and 3 show a section in direction A. of Fig. 1 represent. 4 and 5 show an embodiment of the throttle member.

In Fig. 1 ist mit 1 der Rotorkörper, mit 2 eine Umfangsnut, mit 3 der Hammerkopf und mit 4 das Schaufelblatt einer Laufschaufel bezeichnet. Der axiale Kuhlkanal 5 steht mit den Kühlmittelbohrungen 6 in Verbindung, welche entweder kalibriert oder mit Drosselorganen versehen sein können und in die unter den Leitschaufeln 7 befindlichen Labyrinthe 8 einmünden. Diese Labyrinthe sind aus Lamellen aufgebaut, die am Rotorkörper oder an der Leitschaufelplatte 9 befestigt werden. In Fig. 1, 1 is the rotor body, 2 is a circumferential groove, 3 the hammer head and 4 denotes the blade of a rotor blade. The axial Cooling channel 5 is connected to the coolant bores 6, which are either calibrated or can be provided with throttling devices and in the under the guide vanes 7 located mazes 8 open. These labyrinths are made up of slats, which are attached to the rotor body or to the guide vane plate 9.

In den Fig. 2 und 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Anzahl und der Lage der KUhlmittelbohrunger.. Gemäss Fig. 2 verlaufen diese Bohrungen radial. In FIGS. 2 and 3, the same parts are given the same reference numerals provided as in Fig. 1. The two embodiments only differ with regard to the number and position of the coolant bores .. According to FIG these bores radially.

Fig. 4 zeigt ein Drosselorgan im Schnitt, Fig. 5 entspricht der zugehörigen Draufsicht. Durch die Schlitze 10 wird eine gewisse Elastizität erreicht. Mit dem Vorsprung 11 greift das Element in entsprechende Vertiefungen der Kühlmittelbohrung ein, während es mit dem Teil 12 an der Wandung des Kühlkanales 5 anliegt. Infolge der Verwendung von Drosselorganen brauchen die Rotor-Kühlmittelbohrungen nicht unterschiedlich bemessen zu werden, sondern können gleiche Dimensionen erhalten. Ferner lässt sich durch Einsatz von Elementen mit verschiedenem Drosseldurchmesser die Kühlmittelmenge den jeweiligen Verhältnissen in einfachster Weise anpassen. Fig. 4 shows a throttle member in section, Fig. 5 corresponds to the associated Top view. The slots 10 achieve a certain elasticity. With the Projection 11 engages the element in corresponding recesses in the coolant bore a, while it rests with the part 12 on the wall of the cooling channel 5. As a result the use of throttling devices do not need the rotor coolant bores differently to be measured, but can be given the same dimensions. Furthermore, by using Elements with different throttle diameters Adjust the amount of coolant to the respective conditions in the simplest way.

Der Strömungsweg des Kihlmediums lasst sich der Fig. 1 entnehmen. Der Hauptstrom a teilt sich in Teilströme b auf und diese wiederum in Zwiegströme c und d. Durch den Strom c lässt sich mit Sicherheit das eindringen des Arbeitsmediums in den Dichtungsraum vermeiden. Da es nicht erforderlich ist, die Leitschaufelplatte zu kühlen, kann die Zweigströmung c sehr klein gehalten werden und im Grenzfall gleich 0 sein. Die Zweigströmung d ist durch die gewünschte Kühlung des Rotors und die Grösse des Schutzfilmes über den Laufschaufelplatten vorgeschrieben. Bei kleinen Maschinen sind die Labyrinthspalte im Vergleich zu den Maschinenab@esungen verhältnismässig gross, sodass der Schutzschleier relativ stark wird. Nun kann in diesem Fall die Temperatur des Arbeitsmediums unter sonst gleichen Bedingungen höher gewählt werden als bei Grossturbinen, sodass eine Verbesserung des Wirkungsgrades eintritt. The flow path of the cooling medium can be seen in FIG. 1. The main flow a is divided into partial flows b and these in turn into dual flows c and d. The penetration of the working medium can be ensured by the current c Avoid entering the seal chamber. Since there is no need for the vane plate to cool, the branch flow c can be kept very small and in the limit case be equal to 0. The branch flow d is due to the desired cooling of the rotor and the size of the protective film over the blade plates is prescribed. With small ones Machines, the labyrinth gaps are proportionate to the machine deviations large, so that the protective veil is relatively strong. Now in this case the The temperature of the working medium can be selected to be higher under otherwise identical conditions than with large turbines, so that there is an improvement in efficiency.

Für das erste Leitrad der erfindungsgemssen Maschine brauchen keine besonderen Kühlmittelbohrungen vorgesehen zu werden, da hier die Kühlung vom Gehause aus leicht durchführbar ist. For the first guide wheel of the machine according to the invention, no special coolant holes to be provided, as this is where the cooling of the housing out is easily feasible.

Auch die letzten Stufen können unter Umstanden ohne Labyrinthkühlung gebaut werden, wenn sich ergibt, dass die dort herrschende Temperatur des Arbeitsmittels für die Konstruktionsteile zulässig ist. Hinsichtlich der Lage der Kühlmittelbohrungen für die gekühlten Stufen ist es zweckm-lissig, dass in der Strömungsrichtung des Arbeitsmediums, gesehen vor der Bohrung, weniger Labyrinthkammern vorhanden sind als nach ihr.Even the last steps can be done without labyrinth cooling be built if it is found that the temperature of the working fluid prevailing there is permissible for the structural parts. Regarding the location of the coolant holes for the chilled Stages it is expedient that in the direction of flow of the working medium, seen in front of the drilling, fewer labyrinth chambers available are as after her.

In der Zeichnung ist eine @aschine dargestellt, bei der die Laufschaufeln in Umfangsnuten befestigt sind. Die erfindungsgemässe Ausführung kann selbstverständlich auch bei axialer Nutung sinngemäss angewandt werden. The drawing shows a machine in which the rotor blades are fastened in circumferential grooves. The embodiment according to the invention can of course can also be used mutatis mutandis for axial grooves.

Claims

/ b- Expectations

1. Axial turbomachine, especially gas turbine,

in which the labyrinths between the guide vane ring and the rotor are traversed by a coolant, characterized in that the mouths of the rotor coolant bores within the. Labyrinths lie so that two coolant flows running in opposite directions occur in them.

2. Turbomachine according to claim 1, characterized in that that the rotor coolant bores run approximately radially.

3. Turbo machine according to claim 1, characterized in that Replaceable throttle elements are arranged in the rotor coolant bores.

4. Turbo machine according to claim 3, characterized in that 4th

that the throttle elements are designed to be elastic, so that a tight fit in the coolant bores is guaranteed.

5. Turbo machine according to claim 1, characterized in that in the flow direction of the working medium, seen in front of the coolant bore, fewer labyrinth chambers than after it.