DE832524C - Turbinenlaeufer fuer elastische Stroemungsmittel, insbesondere fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. FEBRUAR 1952

E 1973 Ia/46f

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen und bezweckt, die Länge solcher Turbinen für eine gegebene Stufenzahl zu verkürzen.

Bekanntlich soll eine Sdieibe für eine gegebene Umfangsgeschwindigkeit eine gewisse, mathematisch bestimmbare Form besitzen, um ihre Beanspruchungen auf ein Minimum zu bringen. Ein Kriterium dieser Form ist das Verhältnis der axialen Breite an der Mitte zu der Breite am Umfang und dieses Verhältnis wächst, je höher die Umfangsgeschwindigkeit ist.

Bei verhältnismäßig langsam laufenden Mehrstufen-Reaktionsdampfturbinen hat man es für unausführbar gehalten, den Läufer als ein einziges Schmiedestück herzustellen und nach allgemeiner Praxis hat man den Läufer oder einen Teil des Läufers in bekannter Weise aus nebeneinanderliegenden Scheiben oder aus Ringen aufgebaut. Die Läuferschaufeln wurden dann zwischen benachbarte Scheiben eingesetzt, anstatt am Umfang dieser Ringe und Scheiben, mit Ausnahme der letzten Niederdruckstufe, wo eine zusätzliche Reihe von Schaufeln am Umfang der letzten Scheibe angebracht wurde.

Bei diesen beiden bekannten Typen von Dampfturbinen ist die Umfangsgeschwindigkeit gering und daher das Verhältnis der axialen Breite an der Mitte zu der Breite am Umfang klein. Der axiale Abstand zwischen einzelnen Reihen der Läuferschaufeln braucht daher nicht groß zu sein. Die Re-

arbeitung der einzelnen Scheiben oder Ringe kann getrennt durchgeführt werden und demgemäß sind keine axialen Spalte zwischen den einzelnen Schaufelreihen für die Einführung eines Werkzeuges erforderlich.

Bei schnell laufenden Gasturbinenläufern mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser hat es sich jedoch als besser erwiesen, den Läufer als ein einziges Schmiedestück herzustellen und tiefe Einschnitte in ihn einzuarbeiten, welche seinen äußeren Teil in einzelne Scheiben unterteilen, die indessen alle mit dem Mittel- oder Nabenteil des Läufers ein Stück bilden. Diese Läuferbauart hat viele Vorteile, jedoch müssen die axialen Abstände zwischen den Umfangen der einzelnen Scheiben aus zwei Gründen breit sein: Erstens ist das Verhältnis der axialen Breite an der Mitte zu der Breite am Umfang wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeit groß, und zweitens muß genügend Raum, minde-

ao stens etwa 3,75 cm, zwischen den Rändern von benachbarten Scheiben für die Einführung des Bearbeitungswerkzeuges freigelassen werden. Demgemäß ist die Gesamtlänge eines solchen Läufers und der ganzen Maschine für eine gegebene Stufenzahl verhältnismäßig groß.

Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich eine Gasturbine mit einem Mehrscheibenläufer und zwischen benachbarten Läuferscheiben angeordneten Schaufelreihen dadurch, daß diese Schaufelreihen in der Nähe der Umfange von tiefen Einschnitten angeordnet sind, die in einem gemeinsamen Läuferkörper für eine schnell laufende Gasturbine so ausgearbeitet sind, daß sein äußerer Teil in eine Anzahl von Scheiben unterteilt wird, die alle mit einem gemeinsamen Nabenteil ein Stück bilden, und daß diese Reihen von zwischen den Scheiben angeordneten Schaufeln mit Schaufelreihen abwechseln, die an den Umfangen der einzelnen Scheiben angeordnet sind.

Dabei ist die Anzahl der Schaufelreihen, welche auf einer gegebenen Länge eines Läufers dieser Art angeordnet werden kann, (2«—1) verglichen mit nur η Schaufelreihen an dem Umfang der einzelnen Scheiben, oder (2»»+ 1) verglichen mit nur m Reihen von zwischen den Scheiben angeordneten Schaufeln, wodurch die Gesamtlänge einer Turbine für eine gegebene Stufenzahl erheblich vermindert, nämlich annähernd halbiert werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.

Fig. ι ist ein Teil einer geschnittenen Draufsicht einer Turbine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit in größerem Maßstab.

Der Läufer 1 hat eine Bohrung 2 für die innere Untersuchung des Schmiedestückes und ist durch in den Läuferkörper eingearbeitete Rillen 7, 8, 9 in Scheiben 3 bis 6 unterteilt. Auf diese Weise bilden diese Scheiben mit dem an der Bohrung 2 des Läufers 1 befindlichen Mittelteil ein Stück. Die Schaufeln der vier Stufen 11, 12, 14 und 16 der Turbine sind in üblicher Weise an den Scheiben 3, 4, 5 bzw. 6 angebracht, während zusätzliche Schaufelreihen 13 und 15 in dieSpalte zwischen den Scheiben 4, 5 bzw 5, 6 eingesetzt sind. Der Türbinenstator 20 und die Leitschaufeln 21 bis 26 für die Turbinenstufen 11 bis 16 sind der Vollständigkeit halber schematisch angegeben, sie unterscheiden sich jedoch an eich nicht von der üblichen Ausführung dieser Teile.

Wie aus Fig. 2 deutlicher hervorgeht, sind in den Wurzeln der Schaufeln, z. B. 15, und in den gegenüberliegenden Flächen der benachbarten Scheiben.. z. B. 5 und 6, in der Nähe ihres Umfanges gezahnte Einschnitte 17 und 18 vorgesehen. Diese Einschnitte greifen ineinander und übertragen die Kräfte von den Turbinenschaufeln auf die betreffenden Scheiben. In anderer Weise können die Wurzeln der Schaufeln 15 oder 13 z.B. T-förmig ausgebildet sein, wie bei den Wurzeln der Schaufeln 16 gezeigt und in passend geformte Rillen an den betreffenden Scheiben, anstatt der dargestellten gezahnten Einschnitte, eingreifen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Turbinenschaufeln 12 und 16 gegen die Mittelebenen ihrer betreffenden Scheiben 4 und 6 nach den Seiten hin versetzt, die von der benachbarten Reihe der zusätzlich eingesetzten Schaufeln 13 bzw. 15 abgelegen sind. Dies geschieht, um die Kräfte auszugleichen, die von den Schaufeln 13 und 15 auf die eine Seite jeder der betreffenden Scheiben 4, 6 übertragen werden. In einer Scheibe, z.B. 5, bei welcher beiderseits zusätzliche Schaufeln angebracht sind, werden jedoch die Schaufeln, z. B. τ4, annähernd auf der Mittellinie angeordnet.

Die Anzahl der eingesetzten Stufen ist in Fig. 1 mit zwei dargestellt, jedoch können offenbar so viele derartige Stufen angeordnet werden, wi£ durch die Gesamtstufenzahl und die besondere Ausführung der Turbine erforderlich sind. Bei der dargestellten xoo Ausführung sind keine zusätzlichen Schaufeln dieser Art zwischen die mit 11 und 12 bezeichneten Stufen eingesetzt worden, um die Beanspruchungen in der Scheibe 3, welche die Schaufeln 11 trägt und hohen Temperaturen ausgesetzt ist, möglichst niedrig zu halten. Wenn solche Überlegungen nicht angebracht sind, könnte jedoch auch zwischen den Stufen 11 und 12 eine Reihe von zusätzlichen Schaufeln angeordnet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Turbinenläufer für elastische Strömungsmittel, insbesondere für Gasturbinen, der mehrere, mit einem für den gesamten Läufer gemeinsamen Mittelkörper ein Stück bildende Scheiben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd an dem Umfang jeder einzelnen Scheibe selbst und zwischen benachbarten Scheiben Schaufelreihen angeordnet sind, wobei die gegenüberliegenden Randflächen benachbarter Scheiben so profiliert sind, daß sie die Befestigung der entsprechend profilierten Wurzeln der zwischen den Scheiben angeordneten Schaufeln bewirken.

2. Turbinenläufer nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Schaufeln j Läuferscheiben, die nur auf einer Seite mit zunur in den Läuferbereichen mit mittlerer und sätzlichen Schaufelreihen in Eingriff stehen,

niedriger Temperatur angeordnet sind. geg«A die Mittelebenen " ihrer betreffenden

3. Turbinenläufer nach Anspruch 1, dadurch Schei1>en, von der zusätzlichen Schaufelreihe

gekennzeichnet, daß die Schaufelreihen jener vveg, versetzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 3234 3.52