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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine Dichtungseinrichtung
für einen
Turbinenschaufelkühlkreislauf
in einem Gasturbinenmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung eine anpassbare Dichtungskonstruktion, die auf Zentrifugalkraft
anspricht, um zwischen einem Turbinenrotorabstandhalter und den
axialen Stirnflächen
eines Turbinenrotorlaufrads und Schaufelschwalbenschwänzen eines
Hochleistungsgasturbinentriebwerks abzudichten, um eine Leckage
von Turbinenschaufelkühlluft
zu minimieren.
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Aufgrund
hoher Betriebstemperaturen in Gasturbinenmotoren ist es üblich, eine
oder mehrere Turbinenschaufelstufen konvektiv zu kühlen, um
die Langlebigkeit zu verbessern. Gewöhnlich wird die Kühlluft aus
einer oder mehreren Verdichterstufen entnommen und wird an den Turbinenrotor über vielfältige Kanäle weitergeleitet,
die auf mehreren miteinander verbundenen Teilen basieren können. Die
von dem Verdichter abgenommene Luft weist einen höheren Druck
auf, als die Luft in der Turbine, und jede Verbindungsstelle stellt
daher einen potentiellen Leckpfad für die Kühlluft dar. Ein solcher Leck pfad
ist der Zwischenraum zwischen dem Rotorabstandhalter und den Rotorlaufradstützen und
den Schaufelschwalbenschwänzen.
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Bisher
werden verschiedene Verfahren eingesetzt, um diese Art eines Leckpfads
abzudichten. In für
Flugzeugtriebwerke verwendeten Turbinen sind an den vorderen und
hinteren Seiten der Schaufel/Laufradstirnflächen Abdeckscheiben (oder Blattsicherungsringe)
eingebaut, die quer über
den unterbrochenen Flächen
Drahtdichtungen aufweisen. Siehe beispielsweise die US-Patentschriften
4 500 098 und 5 622 475. Die Abdeckscheiben dienen dazu, die den
Strömungsflächen zugeführte Kühlluft abzudichten
und darüber
hinaus die Schaufeln axial an Ort und Stelle zu halten. Obwohl die
Dichtung gute Dienste leistet, wird die Wartbarkeit der Turbine
zu einem Problem, da der Austausch einer oder mehrerer Schaufeln
ein Zerlegen des Rotors verlangt. Bei auf der Erde betriebenen Hochleistungsturbinen
muss es allerdings möglich
sein, Schaufeln im Feldeinsatz zu ersetzen. In Hochleistungsturbinenkonstruktionen nach
dem Stand der Technik ist gewöhnlich
ein zylindrischer axialer Vorsprung auf dem Abstandhalterrand vorhanden,
der durch eine Presspassung (Falzfassung) mit der Unterseite des
Laufradkranzes verbunden ist. In die Unterseite des Laufradkranzes
ist ein tangentialer Schlitz geschnitten, der sich in der Schwalbenschwanznut
fortsetzt. Diese Fortsetzung ermöglicht,
dass Kühlluft
von dem Abstandhalter/Laufradhohlraum in die Schaufel gelangt, wobei die
Falzpassung zwischen dem Laufrad und dem Abstandhalterrand als eine
Dichtung wirkt. Ein gesonderter Haken an dem Laufrad und an der
Schaufel hält
die Schaufel im Zusammenwirken mit einem Sicherungsring axial an
Ort und Stelle. Diese Konstruktion ermöglicht zwar einen Aus bau der
Schaufel im Feldeinsatz, führt
allerdings zu unerwünschten
Spannungskonzentrationen im Laufradkranz.
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Folglich
besteht ein Bedarf nach einer Dichtungsanordnung, die Spannungskonzentrationen
an dem Laufrad minimiert oder eliminiert, eine effektive Dichtung
für Kühlluft schafft,
die über
den Raum zwischen dem Abstandhalter und dem Laufrad zu der Schaufelströmungsfläche eintritt,
und ein Eindringen von heißem
Gas aus dem Gaspfad in den Kühlluftströmungspfad
verhindert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung
mit einem bevorzugtem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Dichtung geschaffen, die dazu dient, zwischen dem Abstandhalter
und den axialen Stirnflächen
der Laufradstützen
und der Schaufelschwalbenschwänze
abzudichten, wobei die Dichtung auf einen zwischen dem Abstandhalter
und den axialen Stirnflächen
der Laufradstützen
und der Schaufelschwalbenschwänze
gestalteten Hohlraum angewiesen ist. Die Dichtung spricht auf die
während
der Rotordrehung auftretende Zentrifugalkraft an, um nicht nur die
Verbindungen zwischen den Schaufelschwalbenschwanz-/Laufradstützen-Stirnflächen und
dem Abstandhalter, sondern auch diejenigen zwischen den Schaufelschwalbenschwanz/Laufradstützen-Verbindungsstellen
abzudichten. Der gestaltete Hohlraum wird gebildet, indem dafür gesorgt
ist, dass abgewinkelte Flächen
auf dem ringförmigen
Abstandhalter und axial vorderen Stirnflächen der Schaufelschwalbenschwänze und Laufradstützen in radialer
Richtung nach außen
konvergieren. Die Dichtung selbst ist eine geflochtene Dichtung,
die der Gestalt der radialen äußeren Extremitäten des
Hohlraums entspricht und insbesondere über die Schaufelschwalbenschwanz/Laufradstützen-Verbindungsstellen
hinweg abdichtet. Die Laufradstützen
weisen axiale Vorsprünge
auf, die den Rand des Abstandhalters überdecken und die Verbindung
zwischen diesen beiden wird mittels einer Presspassung (Falzfassung)
verwirklicht. Zusätzlich weisen
die Schaufelschwalbenschwänze
axiale Vorsprünge
auf, die den Rand des Abstandhalters überlappen und von diesem radial
beabstandet sind, so dass der Abstandhalterrand aufgrund des Falzpassungseingriffs
keine Kraft auf die Schaufeln ausübt.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist eine Dichtungsanordnung für eine Turbine geschaffen,
zu der gehören:
ein Turbinenrad mit einer Anzahl Laufradstützen, die in Umfangsrichtung
um einen Umfang des Laufrads voneinander beabstandet sind, das viele
in Umfangsrichtung beabstandete im Wesentlichen axial verlaufende
Nuten definiert, wobei das Laufrad einen im Wesentlichen ringförmigen Vorsprung
aufweist, der axial aus einer durch die Nuten unterbrochenen ersten
Fläche
des Laufrads ragt; ein Abstandhalter mit einem ringförmigen Arm,
der mit dem unterbrochenen Vorsprung in Berührung steht; mehrere Turbinenschaufeln,
von denen jede eine Strömungsfläche und
eine Basis aufweist, wobei die Basen in den Nuten angeordnet sind und
jede Basis einen axialen Vorsprung aufweist, der in radialer Richtung über dem
Arm liegt und von diesem radial beabstandet ist; wobei eine ringförmige Fläche des
Arms und axiale Stirnseiten der Laufradstützen und der Schaufelbasen
gegenüber
dem Vorsprung einen radial innen angeordneten ringförmigen Hohlraum
definieren; eine in dem Hohlraum angeordnete Dichtung, die in Reaktion
auf Zentrifugalkräfte, die
aufgrund der Rotation des Laufrads, der Schaufeln und des Abstandhalters
auf die Dichtung ausgeübt
werden, mit im Wesentlichen axial gegenüberliegenden Wandabschnitten
des Arms und Wandabschnitten der axialen Stirnseiten der Laufradstützen und
Schaufelbasen in einen abdichtenden Eingriff kommt.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist eine Dichtungsanordnung für
eine Turbine geschaffen, die ein Turbinenrad mit einer Anzahl Laufradstützen aufweist,
die in Umfangsrichtung um einen Umfang des Laufrads voneinander
beabstandet sind und zwischen sich eine Anzahl von in Umfangsrichtung
beabstandeten schwalbenschwanzförmig
gestalteten Nuten definieren, wobei das Laufrad mehrere um den Umfang
herum voneinander beabstandete Vorsprünge aufweist, die axial aus
einer Stirnfläche
des Laufrads ragen, wobei die Räume zwischen
den Vorsprüngen
mit den schwalbenschwanzförmig
gestalteten Nuten axial fluchten; ein Abstandhalter mit einem ringförmigen Arm,
der mit den Vorsprüngen
in Berührung
steht; mehrere Turbinenschaufeln, von denen jede eine Strömungsfläche und
einen Schwalbenschwanz aufweist, wobei die Schaufelschwalbenschwänze in den
schwalbenschwanzförmig
gestalteten Nuten des Laufrads angeordnet sind, wobei jeder Schaufelschwalbenschwanz
einen Vorsprung aufweist, der axial aus einer ersten Stirnfläche des
Schaufelschwalbenschwanzes ragt und in radialer Richtung über dem Arm
liegt und von diesem nach außen
hin radial beabstandet ist; eine ringförmige Flä che des Arms und axiale Stirnseiten
der Laufradstützen
und der Schaufelschwalbenschwänze,
die einen gegenüber
den Vorsprüngen
radial innen angeordneten ringförmigen Hohlraum
definieren; eine in dem Hohlraum angeordnete Dichtung, die in Reaktion
auf die Zentrifugalkräfte,
die aufgrund der Rotation des Laufrads, der Schaufeln und des Abstandhalters
auf die Dichtung ausgeübt
werden, mit im Wesentlichen axial gegenüberliegenden Wandabschnitten
des Arms und Wandabschnitten der axialen Stirnseiten der Laufradstützen und
Stirnseiten der Schaufelschwalbenschwänze in einen abdichtenden Eingriff
kommt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
in einer fragmentarischen schematischen Darstellung die erste und
zweite Stufe einer Hochleistungsturbine, die eine Dichtungsanordnung
gemäß einem
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet;
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2 zeigt
in einer fragmentarischen perspektivischen Ansicht den Abstandhalterarm,
Laufradstützen
und Schaufelschwalbenschwänze
zur Veranschaulichung der Dichtung und des Dichtungshohlraums;
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3 zeigt
in einer vergrößerten fragmentarischen
Schnittansicht die Dichtungsanordnung zwischen dem Abstandhalter,
den Laufradstützen
und den Schaufelschwalbenschwänze;
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4 veranschaulicht
in einer perspektivischen Ansicht die schwalbenschwanzförmig gestalteten
Nuten zwischen den Laufradstützen
und einem in einer Nut des Laufrads befindlichen komplementären Schaufelschwalbenschwanz;
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5 zeigt
in einer fragmentarischen perspektivischen Ansicht im Wesentlichen
radial von innen her gesehen den Umfang des Laufrads an einer Laufradstütze, die
von den Schwalbenschwanznuten flankiert ist, um die Schaufelschwalbenschwänze aufzunehmen,
und veranschaulicht die Position der Drahtdichtung;
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6A-6D veranschaulichen
in schematischen Darstellungen ein ohne einen Ausbaus des Rotors
auskommendes Verfahren zum Austauschen der Schaufeln und der Drahtdichtung;
und
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7 veranschaulicht
die Komponenten der Dichtung in einer vergrößerten Schnittansicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Bezugnahme auf die Figuren, insbesondere 1, ist ein
Halbschnitt von zwei Stufen einer allgemein mit 10 bezeichneten
Hochleistungsturbine dargestellt. Die Turbine 10 weist
eine erste Stufe auf, die mehrere in Umfangsrichtung beabstandete
Düsen 12 und
Schaufeln 14 enthält.
Die Schaufeln 14 sind an einem Laufrad 16 befestigt
und die Düsen 12 sind
an feststehenden Komponenten 31 angebracht. Die Düsen 12 und
Strömungsflächen 18 der
Schaufeln 14 befinden sich in dem durch den Pfeil 20 angedeuteten
Pfad heißer
Gase der Turbine. Eine zweite Stufe der Turbine enthält mehrere
in Umfangsrichtung beabstandete Düsen 22 und Schaufeln 24.
Die Schaufeln 24 sind an einem Laufrad 26 befestigt
und die Düsen 22 sind
an feststehenden Komponenten 31 angebracht. Die Düsen 22 und
Strömungsflächen 25 der
Schaufeln 24 befinden sich in dem durch den Pfeil 20 angezeigten
Pfad heißer
Gase der Turbine. Das Laufrad 16 der Stufe eins und das
Laufrad 26 der Stufe zwei sind durch Abstandhalter 28 und 30 miteinander
verbunden, um einen Abschnitt des Turbinenrotors 11 zu
bilden. Der Rotor 11 rotiert bezüglich der feststehenden Gehäusekomponenten 31.
Der ersten bzw. zweiten Stufe zugeordnete Abstandhalter 28 und 30 weisen
Dichtungen 29 auf, um mit den feststehenden Komponenten 31 des
Turbinengehäuses
abzudichten, wobei vorzugsweise Dichtungen der Labyrinthbauart verwendet
werden.
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Wie
am besten in den 1-4 veranschaulicht,
gehören
zu den Schaufeln ferner ein Schaft 32 und eine Basis, beispielsweise
ein Schwalbenschwanz 34. Der Kranz jedes Laufrads weist
ferner mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Laufrad stützen 36 (4)
auf, die zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Laufradstützen 36 eine komplementäre Nut,
beispielsweise einen Schwalbenschwanz 38, definieren, um
den Schwalbenschwanz 34 der Schaufel aufzunehmen. Es ist
klar, dass die Schaufeln von der allgemein bekannten Bauart sind,
die einen axialen Eintritt verwendet, obwohl die Schaufeln auch
unter Winkeln von beispielsweise 0-10° oder sogar mehr gegenüber der
Achse, installiert sein können
und dennoch als Schaufeln mit einem im Wesentlichen axialen Eintritt
angesehen werden können.
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Es
wird noch einmal auf 1 eingegangenund als Vorteil
angesehen, dass den Schaufeln der ersten Stufe Verdichterauslasskühlluft zugeführt wird,
und den Schaufeln der zweiten Stufe Kühlluft der Verdichterzwischenstufe
zugeführt
wird. Die Verdichterauslasskühlluft
strömt
durch in dem Abstandhalter 28 der ersten Stufe ausgebildeten Öffnungen 33 in
eine zwischen dem Abstandhalter 28 und dem Laufrad 16 vorhandene
Luftkammer 35 und in einen zwischen der Basis jedes Schaufelschwalbenschwanzes 34 und
der Basis des entsprechenden Laufradschwalbenschwanzes 38 angeordneten Durchlasskanal 37 (1),
um durch einen oder mehrere in der Schaufel angeordnete, nicht gezeigte Kanäle im Wesentlichen
radial nach außen
zu strömen,
um die Schaufelströmungsfläche zu kühlen. In ähnlicher
Weise wird von der Verdichterzwischenstufe entnommene Luft bereitgestellt,
um die Schaufelströmungsflächen der
zweiten Stufe zu kühlen
und wird durch zwischen dem Abstandhalter 30 der zweiten
Stufe und dem Laufrad 26 angeordnete (nicht gezeigte) Kanäle in eine
Luftkammer und weiter in einen Durchlasskanal geleitet, der zwischen
der Basis jedes Schaufelschwalbenschwanzes und der Basis der auf
dem Laufrad 26 ausgebildeten zugehörigen Schwalbenschwanznut angeordnet
ist, um in einer im Wesentlichen radialen nach außen verlaufenden Richtung
zu den Strömungsflächen 25 zu
gelangen und für
Kühlzwecke
durch diese hindurch zu strömen.
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Im
Allgemeinen sind die Abstandhalter 28 und 30 durch
eine Falzverbindung an den entsprechenden Laufrädern 16 und 26 befestigt.
Insbesondere sind die Abstandhalter 28 und 30 ringförmig gestaltet
und weisen Arme 40 bzw. 42 (1)
auf, die jeweils Kreisringe sind, die an der axialen Stirnseite des
zugehörigen
Laufrads gesichert sind. Die Abstandhalterarme 40 und 42 weisen
beide einen ringförmigen,
axial nach hinten ragenden Vorsprung 41 auf, um an der
vorderen Stirnfläche
des entsprechenden Laufrads anzuliegen. Unter Bezugnahme auf 2 und 3 ist
die Falzverbindung zwischen dem Abstandhalterarm 40 und
dem Laufrad 16 der ersten Stufe veranschaulicht, wobei
es klar ist, dass der Abstandhalterarm 42 und das Laufrad 26 in ähnlicher
Weise aneinander befestigt sind. In 3 endet
der Abstandhalterarm 40 in einer radial nach außen gewandten
im Wesentlichen axial sich erstreckenden ringförmigen Fläche 44, die mit einer
radial nach innen gewandten axial vorstehenden Fläche 45 auf
dem Laufrad 16 in Berührung
steht. Die Fläche 45 bildet
einen Bestandteil eines axial nach vorne vorragenden, um die vordere
axiale Stirnseite des Laufrads 16 ausgebildeten unterbrochenen
Falzes oder Vorsprungs 49, wobei die Unterbrechungen durch
die benachbarten Schwalbenschwanznuten 38 zwischen in Umfangsrichtung
benachbarten Laufradstützen 36 gebildet
werden. D. h. der auf dem Laufrad 16 ausgebildete unterbrochene
Falz 49 befindet sich in einem radialen Abstand, der ebenfalls
jede der Schwalbenschwanznuten 38 auf dem Laufrad schneidet.
Die Laufräder
und Abstandhalter werden während
des Zusammenbaus zusammengefalzt, so dass der Abstandhalterarm 40 vorgespannt
und radial nach außen
in die Laufradstützen 36 gedrückt wird.
Hierdurch ist dafür
gesorgt, dass die Arme und Laufräder bei Übergangsvorgängen beim
Hochfahren und Herunterfahren des Turbinenmotors fest aneinander
befestigt bleiben.
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Wie
am besten in 3 veranschaulicht, weist die
Schwalbenschwanzbasis 34 jeder Schaufel einen vorderen
axialen Vorsprung 52 auf, der über der äußeren ringförmigen Fläche 44 des Abstandhalterarms
liegt und von diesem nach außen
hin radial beabstandet ist. Insbesondere ist jeder Vorsprung 52 unterschnitten,
so dass dessen sich axial erstreckende Fläche 54 von der Außenfläche 44 des
Abstandhalterarms 40 in radialer Richtung nach außen hin beabstandet
ist. Dies verhindert, dass der Abstandhalter 28 die Schaufeln
aufgrund der Falzpassung zwischen dem Abstandhalter und dem Laufrad
belastet.
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Aus 3 ist
deutlich zu entnehmen, dass die Laufradstützen 36 nach vorne
gewandte Stirnflächen
aufweisen, die im Wesentlichen mit den nach vorne gewandten Stirnflächen der
Schwalbenschwänze
der Schaufeln fluchten. Zwischen dem Abstandhalterarm 40 benachbart
zu dessen Umfang und den axialen Stirnflächen der Schaufelschwalbenschwänze 34 und
der Laufradstützen 36 ist
eine allgemein mit 58 bezeichnete Dichtungsanordnung vorgesehen.
Insbesondere enthält
die Dichtungsanordnung 58 eine ringförmige Drahtdichtung 60,
die in einem gestalteten Hohlraum 62 angeordnet ist. Der Hohlraum 62 wird
durch Wandabschnitte 64 der hinteren Fläche des Abstandhalterarms 40 und Wandabschnitte 66 und 68,
der vorderen axialen Stirnflächen
der Schaufelschwalbenschwänze
bzw. Laufradstützen
gestaltet. Die den Hohlraum 62 definierende hintere Fläche des
Abstandhalterarms 40 weist Wandabschnitte 64 auf,
die radial nach außen und
in einer axialen Richtung nach hinten schräg verlaufen. Die Stirnflächenwandabschnitte 66 und 68 der
Schaufelschwalbenschwänze
und Laufradstützen
sind gekrümmt
und verlaufen in einer axialen Vorwärtsrichtung schräg radial
nach außen.
Auf diese weise weist der Hohlraum Wandabschnitte auf, die nach
außen
hin radial konvergieren. Die Drahtdichtung 60 ist zwischen
diesen Wandabschnitten 64 auf dem Abstandhalterarm 40 und
Wandabschnitten 66 und 68 der Stirnflächen der
Schaufelschwalbenschwänze
und Laufradstützen
angeordnet.
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Die
Dichtung 60 ist vorzugsweise eine geflochtene Drahtdichtung,
die in der Lage ist, sich in Reaktion auf Zentrifugalkräfte, die
während
der Rotation des Turbinenrotors auf die Dichtung wirken, an den
gestalteten Hohlraum 62 anzupassen. Die Zentrifugalkräfte wirken
auf die Drahtdichtung, so dass diese sich in einen Schlitz einpasst,
der eventuell aufgrund kleinster Bewegungen der Schaufel in einer axialen
oder radialen Richtung bezüglich
der Laufradstützen
zwischen den Stirnflächen
des Schaufelschwalbenschwanzes 34 und der Laufradstützen 36 entsteht.
Die Dichtung 60 ist als eine mehrschichtige Dichtung aufgebaut,
mit einem im Innern angeordneten Innenkern 70 (7),
vorzugsweise von Inconel, einen vorzugsweise geflochtenen Draht,
einen auf amorpher Silika basierenden äußeren Kern 72, eine Schicht
aus Foliengeflecht 74 von Inconel und ein äußeres Drahtgeflecht 76,
bevorzugt von Inconel. Der Inconel-Innenkern 70 sorgt für Langlebigkeit,
während
der auf Silika basierende äußere Kern
ein Komprimieren der Dichtung ermöglicht. Das Foliengeflecht 74 verbessert
die Dichtungskapazität
des Drahts und macht das äußere Geflecht 76 für den Primärpfad verfügbar, über den
Luft strömen
kann. Das äußere Geflecht
schafft jedoch einen stark gewundenen Leckpfad, der eine Leckage
von Luft um die Dichtung herum minimiert. Das äußere Geflecht 76 ermöglicht ferner
Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit
der Dichtung in rauhen Triebwerkumgebungen. Alternativ basiert eine
zweite Konfiguration der Drahtdichtung 60 ganz auf Inconel-Drahtgeflecht, unter
Verzicht auf den amorphen Silikakern oder das Foliengeflecht, wie
sie zuvor erörtert
sind.
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Es
ist einsichtig, dass sich die Dichtung 60 aufgrund der
gegen die abdichtenden Wandabschnitte sowohl des Abstandhalters
als auch der Stirnflächen
der Schaufelschwalbenschwänze
und der Laufradstützen
im Betrieb der Turbine ausgeübten
Zentrifugalkraft verformt und im Wesentlichen sich der Gestalt des
Hohlraums 62 anpasst, der sich benachbart zu radialen äußeren Extremitäten der
Dichtung befindet. Die Drahtdichtung 60 dichtet auf diese
Weise die Turbinenschaufelkühlluft
ab, so dass diese nicht in den Pfad heißer Gase 20 austreten
kann, und verhindert, dass heißes
Gas in den Kühlluftströmungspfad gelangt.
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Es
ist von Vorteil, dass die oben beschriebene Dichtungsanordnung einen
Ausbau einer oder mehrerer der Schaufeln in einer axialen Rückwärtsrichtung
im Rahmen von Wartungsarbeiten zulässt. Insbesondere, und mit
Bezug auf die 6A-6D, lassen
sich die Schaufeln nach deren Verschiebung in eine Rückwärtsrichtung
von dem entsprechenden Laufrad abnehmen und lassen sich ebenso in
der entgegengesetzten Vorwärtsrichtung an
dem Laufrad anbringen. Die Schaufeln werden während des Turbinenbetriebs
durch einen ringförmigen
Sicherungsring an einer axialen Bewegung nach hinten gehindert.
Wie in den 6A-6D zu
sehen, weist jede der hinteren Stirnflächen der Laufradstützen einen
radial nach innen gerichteten Haken 80 (6B und 6C)
auf, der einen Schlitz 82 definiert. In ähnlicher
Weise weist jede der hinteren Flächen
der Schaufelschwalbenschwänze,
wie die Haken 80 und Schlitze 82 der Laufradstützen, einen
radial nach innen gerichteten Haken 84 auf, der einen entsprechenden
Schlitz 86 an entsprechenden radialen und axialen Positionen
definiert. Wenn sich die Schaufeln in ihrer endgültigen Position auf den Laufrädern befinden,
fluchten die von den Laufradstützen und
Schaufelschwalbenschwanzhaken 80 bzw. 84 gebildeten
Schlitze 82 und 86 axial, was den Einbau eines
ringförmigen
Schaufelsicherungsrings 88 ermöglicht. Um die Schaufeln für Wartungszwecke
zu entfernen oder um die Dichtung 60 zu ersetzen, wird der
Schaufelsicherungsring 88 daher nach innen verschoben und
aus den Fangschlitzen 82 und 86 entfernt. Hierdurch
werden die Schaufeln für
eine Verschiebung in eine axiale Rückwärtsrichtung freigeben, um von
dem zugehörigen
Laufrad abgenommen zu werden.
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Nach
dem Entfernen der Schaufeln ist über die
nun leeren Schwalbenschwanznuten 38 des Laufrads (5)
ein Zugriff auf die Drahtdichtung 60 möglich, und die Dichtung 60 kann
nach Bedarf oder Wunsch entfernt und erneuert werden. Die Dichtung 60 ist
elastisch und lässt
sich in den freigelegten Dichtungshohlraum um den Umfang herum einfügen. Die
Schaufeln können
dann wieder eingebaut werden oder es können neue Schaufeln installiert
werden, indem die Schwalbenschwänze
der Schaufeln entlang den Schwalbenschwanznuten verschoben werden,
um die Schaufelsicherungsschlitze 82 und 86 axial
fluchtend auszurichten. Anschließend wird der Schaufelsicherungsring 88 eingebaut,
um die Schaufeln gegen eine axiale Bewegung gegenüber dem
entsprechenden Laufrad zu sichern.
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Die
Schwalbenschwänze
von Turbinenschaufeln 14 werden in Schwalbenschwanznuten 38 aufgenommen,
die zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Laufradstützen auf
einem Turbinenrad eines Gasturbinenrotors ausgebildet sind. Das
Laufrad 16 und ein Abstandhalter 28 werden zusammengefalzt
und ein auf jedem Schaufelschwalbenschwanz axial sich nach vorne
erstreckender Vorsprung 49 ist unterschnitten, um den Schaufelvorsprung
von dem äußeren Rand
des Abstandhalters zu beabstanden, wodurch eine von dem Abstandhalter
ausgehende Belastung der Schaufel eliminiert wird. Zwischen radial
nach außen
konvergierenden Wandabschnitten 64, 66, 68 des
Abstandhalters 28 und Stirnflächen der Laufradstützen und
Schaufelschwalbenschwänze
ist ein Hohlraum 62 ausgebildet. Im Betrieb der Turbine
passt sich ein ringförmiger
Dichtungsdraht 60 in Reaktion auf Zentrifugalkräfte den
Abstandhalterwandabschnitten und den Stirnflächen der Laufradstützen und
Schaufelschwalbenschwänze
an und dichtet zwischen diesen ab.
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Die
Erfindung wurde zwar anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben, von dem gegenwärtig
angenommen wird, dass es sich am besten verwirklichen lässt, es
ist allerdings selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt sein
soll, sondern vielmehr vielfältige
Abwandlungen und äquivalente
Anordnungen abdecken soll, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
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- 14
- Schaufeln
- 16
- Laufrad
- 18
- Strömungsfläche
- 28
- Abstandhalter
- 34
- Basis
- 36
- Laufradstützen
- 38
- Nuten
- 40
- Arm
- 49
- Vorsprung
- 52
- Vorsprung
- 60
- Dichtung
- 62
- Hohlraum
- 70
- innerer
Kern
- 72
- Silikamantelgeflecht
- 74
- Metallfolie
- 76
- metallenes
Außengeflecht
- 64,
66, 68
- Wandabschnitte
- 80
- Haken
- 82
- Schlitze
- 84
- Haken
- 86
- Schlitze
- 88
- Sicherungsringdraht