Wassergekühlte Gasturbine. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Konstruktion einer wassergekühlten Gas turbine ist die Kühlung der festen Beschaufe- lung.Wasserkühlung der bewegten Schaufeln ist. einfacher, da die Dichteänderung des Was sers bei wachsender Temperatur in Verbin dung mit dem Zentrifugalkraftfeld voll aus gewertet werden kann, um eine rasche Zir kulation innerhalb der hohlen Schaufeln zu erreichen und diese wirksam zu kühlen.
Bei einer Anordnung, die allgemein als die Schmidtmethode bekannt ist, zirkuliert Wasser kontinuierlich durch die Rotoren und bei sei nem Durchgang infolge natürlicher Konvek tion durch Hohlräume in den Schaufeln. In einem abgeänderten System ist eine-Flüssig- keitsmenge in jeder bewegten Schaufel ein geschlossen, und ihre Funktion ist das Kühlen der Schaufel und Abführen der Wärme nach der Schaufelwurzel, wo sie an einen Kühl wasserstrom abgegeben wird.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Sehaffung von Formen von wasserge kühlten Gasturbinen, bei denen diese Schwie rigkeit der Kühlung der festen Schaufeln eli miniert werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf eine was sergekühlte Gasturbine, die ein Gehäuse hat, das entweder gar keine festen Schaufeln auf weist, oder das feste Schaufeln nur in der Nähe des Austrittsendes aufweist, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Schaufelkränzen be- sitzt, wobei benachbarte Kränze, die nicht von einem Kranz feststehender Schaufeln ge trennt sind, so angeordnet ist, dass sie in ent gegengesetzten Richtungen rotieren, wobei die Rotorschaufeln wassergekühlt sind.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine bei spielsweise Ausführungsform des Gegenstan des der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt, und zwar ist darin ein wasser gekühltes Gehäuse a von beliebiger Form vor handen, in welchem vier getrennte Scheiben <I>b, c, d,</I> e, die Rotorsehaufeln tragen, drehbar angeordnet sind.
Die Scheiben b und e sind auf Hohlwellen f bzw. g montiert, in welchen gesonderte Wel len<I>h</I> und<I>i</I> angeordnet sind, die die Scheiben c bzw. d tragen.
Die Anordnung der Schaufeln ist so, dass die Schaufelkränze der ersten und dritten Scheibe b und d, in derselben Richtung rotie ren, während die Schaufeln der zweiten und vierten Scheiben c, und e in der umgekehrten Richtung rotieren.
Das Gehäuse ist mit einem Kühlmantel ver sehen, in den das Kühlwasser bei ,j eintritt und bei k austritt.
Alle Schaufeln werden, entsprechend der abgeänderten Schmidtmethode durch Was ser gekühlt, das durch Durchlässe m, in der Welle h eingeführt wird; Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Querschnitt der Welle h. Das Gas wird vom oder von den Verbrennungs- räumen durch Düsen eingeführt, die Verlän gerungen der Verbrennungsraum-Flammrohre bilden (nicht dargestellt).
Ausser der Elimination des Problems der festen Schaufeln weist die dargestellte Kon struktion gewisse andere Vorteile auf, wie: a) Die hohe gleichwertige Umfangsge schwindigkeit vom doppelten Betrag der wirk lichen Umfangsgeschwindigkeit erlaubt es, den Druekabfall in wenigen Stufen aufzunehmen.
b) Zufolge der kleinen Anzahl von Stufen reduziert sich der prozentuale Kühlverlust. c) Die Elimination der festen Schaufeln gestattet eine vollständig zentralsymmetrische Konstruktion des gekühlten Gehäuses (nor male Wassermantelkühlung) ohne irgendeine horizontale Fuge.
d) Die Verwendung von besonderen Kraft abnahmewellen für alle oder gewisse Schaufel- kränze kann beträchtliche Vorteile in der Kraftübertragung mit sieh bringen.
Water-cooled gas turbine. One of the main difficulties in the design of a water-cooled gas turbine is the cooling of the fixed blades. Water cooling of the moving blades is. Easier, as the change in density of the water with increasing temperature in connection with the centrifugal force field can be fully evaluated in order to achieve rapid circulation within the hollow blades and to cool them effectively.
In one arrangement, commonly known as the Schmidt method, water circulates continuously through the rotors and, as it passes, through cavities in the blades due to natural convection. In a modified system, an amount of liquid is trapped in each moving blade, and its function is to cool the blade and dissipate the heat to the blade root, where it is given off to a flow of cooling water.
One purpose of the present invention is to provide shapes of water-cooled gas turbines in which this difficulty in cooling the fixed blades can be eliminated.
The invention relates to a water-cooled gas turbine that has a housing that either has no fixed blades at all, or has fixed blades only near the outlet end, the rotor having a plurality of blade rings, with adjacent rings which are not separated by a ring of fixed blades, is arranged to rotate in opposite directions, the rotor blades being water-cooled.
In the accompanying drawing, an example embodiment of the subject of the present invention is shown schematically, namely a water-cooled housing a of any shape is present therein, in which four separate discs <I> b, c, d, </ I > e, which carry rotor blades, are rotatably arranged.
The disks b and e are mounted on hollow shafts f and g, in which separate shafts <I> h </I> and <I> i </I> are arranged, which carry the disks c and d, respectively.
The arrangement of the blades is such that the blade rings of the first and third disks b and d rotate in the same direction, while the blades of the second and fourth disks c and e rotate in the opposite direction.
The housing is provided with a cooling jacket into which the cooling water enters at, j and exits at k.
All blades are cooled by what water, according to the modified Schmidt method, which is introduced through passages m in the shaft h; Fig. 2 shows an enlarged cross section of the shaft h. The gas is introduced from or from the combustion chambers through nozzles which form extensions of the combustion chamber flame tubes (not shown).
In addition to eliminating the problem of fixed blades, the construction shown has certain other advantages, such as: a) The high equivalent peripheral speed of twice the amount of the real peripheral speed allows the pressure drop to be absorbed in a few steps.
b) As a result of the small number of stages, the percentage cooling loss is reduced. c) The elimination of the fixed blades allows a completely symmetrical construction of the cooled casing (normal water jacket cooling) without any horizontal joint.
d) The use of special power take-off shafts for all or for certain blade rings can bring considerable advantages in terms of power transmission.