DE2445705A1

DE2445705A1 - Huellenanordnung

Info

Publication number: DE2445705A1
Application number: DE19742445705
Authority: DE
Inventors: Thomas Richard Huber
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-09-27
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1975-04-10
Also published as: GB1473719A; JPS5077704A; US3867060A; FR2245852A1; DE2445705C2; CA1004143A; FR2245852B1; IT1022359B; JPS5757607B2

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Turbomaschinen und insbesondere eine Hüllenanordnung (shroud assembly) für eine Turbomaschine des Typs mit einem kreisringförmigen, nicht aufgeteilten äußeren Gehäuse.

In einer Turbomaschine sind die Rotorlaufschaufeln an ihrem Umfang durch eine umschließende Hüllenanordnung umgeben, die an dem äußeren Gehäuse oder Außengehäuse der Turbomaschine angebracht ist. Die Laufschaufelenden und die Hüllenanordnung sind eng benachbart zueinander zur Bildung einer Abdichtung, die ein axiales Austreten des fließfähigen Antriebsmittels zwischen den Laufschaufelenden und dem äußeren Gehäuse verhindert. Eine Ausführungsform einer solchen Dichtung be-

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steht in der so.-genannten Labyrinth-Dichtung (Labyrinth-Ring) , bei der radial verlaufende Laufschaufelzähne in axialer Richtung überlappend sind mit radial hereinragenden Zähnen an dor Hülle und hierdurch eine axiale Abdichtung gebildet ist.

Im Stand der Technik wurde die überlappende oder Labyrinth-Dichtung ausschließlich in Verbindung mit einem horizontal aufgeteilten Außengehäuse verwendet, das obere und untere Gehäusehälften mit oberen und unteren Hüllensegmenten enthält. Ein Austausch des oberen Segmentes wurde dadurch bewerkstelligt, daß die obere Gehäusehälfte entfernt wurde. Ein Austausch des unteren Hüllensegmentes erforderte das Herausnehmen des Rotors und dieser gesamte Vorgang war sehr kostspielig und zeitraubend. Es ist außerdem nunmehr erwünscht, ein kreisringförmiges oder nicht aufgeteiltes Aussengehäuse zu verwenden.

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abnehmen einer Anordnung mit Labyrinth-Dichtung und Hülle von einem Außengehäuse ohne Ausbau der Rotorelemente.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine überlappende oder Labyrinth-Dichtung für ein. kreisringförmiges, nicht aufgeteiltes Außengehäuse zu schaffen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ausbau einer Hüllenanordnung von einem solchen kreisringförmigen, nicht aufgeteilten Gehäuses zu schaffen.

Zusammengefaßt ist bei einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Turbomaschine mit einem axial im Innern eines kreisringförmigen, nicht aufgeteilten Außengehäuse ein

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•Rotor enthalten, der eine Vielzahl von radial verlaufenden Laufschaufeln besitzt. Jede Laufschaufel ist mit einem Spitzenteil (Laufschaufelende) ausgestattet, der mindestens einen Abdichtungszalm besitzt, und das Auflengehäuse enthält eine kreisringförmige Vertiefung benachbart zu den Spitzenteilen der Laufschaufeln. Weiterhin ist eine verbesserte Hüllenanordnung gemäß der nachstehenden Beschreibung vorgesehen. Die Hüllenanordnung enthält eine Vielzahl von kreisbogenförmigen Hüllensegmenten, die in der kreisringförmigen Vertiefung des Außengehäuses angeordnet sind. Jedes Hüllensegment enthält einen in radialer Richtung hereinragenden Hüllenzahn, der überlappend ist mit einem entsprechenden Laufschaufelζahn in axialer Richtung und eine Labyrinth-Dichtung mit demselben bildet. Die kreisringförmige Vertiefung ist mit einem ringförmigen Anschlag ausgebildet zur radialen Lagefestlegung der Hüllensegmente relativ zu den Laufschaufelspitzen. Weiterhin ist ein freier Spielraum zwischen dem radial außenliegenden Teil jedes Hüllensegmentes und der radial innenliegenden Oberfläche der kreisringförmigen Vertiefung des Außengehäuses vorgesehen zur Aufnahme einer Abstandsplatte, die an jedem Hüllensegment anliegt. Es sind Befestigungseinrichtungen vorgesehen zur Befestigung jedes Hüllensegmentes an dem Aussengehause. Bei dem Zusammenbau und der Demontage kann die Abstandsplatte aus dem freien Spielraum entfernt werden und hierdurch kann jedes Hüllensegment in radialer und axialer Richtung bewegt werden.

Weitere Aufgaben und Vorteile sind ersichtlich aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Abbildungen. Die Figur 1 ist ein Schnitt einer Turbomaschine (die untere Hälfte ist wegge~ lassen) und zeigt Einzelheiten der Ausführungsform der Erfindung .

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Figur 2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt einer Anordnung mit Turbinenlaufschaufeln und Hülle und zeigt weitere Einzelheiten dieser Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen Turbomaschinenteil 11, der kreisringförmige äußere Gehäuse 13 enthält, die in axialer Richtung an umkreisförmig verlaufenden Flanschen 13a und 13b verbunden sein können. Diese kreisringförmigen Gehäuse können Düsengehäuse oder Auslaßgehäuse usw. sein, wie dies an sich bekannt ist. Die weiteste Anwendung für die vorliegende Erfindung liegt bei einem kreisringförmigen oder nicht aufgeteilten Außengehäuse, d.h. einem Gehäuse, das keine horizontal liegende Verbindungsstelle zum Zusammenbau und zur Demontage besitzt. Es ist jedoch ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung gewünschtenfalls auch auf ein horizontal aufgeteiltes Außengehäuse angewendet werden kann.

Ein Rotor oder Läufer 15 ist axial in dem Außengehäuse* angeordnet und kann einen HochdrucKäufer 17 und auch einen Niederdruckläufer 19 enthalten. Jeder Läufer enthält radial verlaufende Laufschaufeln, die am Umfang der entsprechenden Rotorscheiben in bekannter Weise befestigt sind.

Die Figur 2 zeigt in Verbindung mit Figur 1 eine Rotorlaufschaufel 21, die im Innern des Außengehäuses 13 befestigt ist. Jede Rotorlaufschaufel enthält einen Spitzenteil, der eine Vielzahl von Abdichtungszähnen 23 umfaßt. Die Abdichtungszähne 23 der Laufschaufel 21 sind so angeordnet, daß sie sich von der Laufschaufelspitze aus radial nach außen erstrecken. Die Laufschaufelzähne bilden einen Teil einer in axialer Richtung verlaufenden Labyrinth-Abdichtung 25·

Der übrige Teil der Labyrinth-Dichtung umfaßt eine kreisringförmige Hüllenanordnung, die durch eine Vielzahl von Hüllensegmenten 27 (es ist nur ein Segment gezeigt) gebildet sind. Diese sind radial außerhalb der Abdichtungszähne

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der Laufschaufeln angeordnet und besitzen radial vorstehende Hüllenzähne 29 ι die in axialer Richtung die Abdichtungszähne der Laufschaufel überlappen. Mit anderen Worten ragen die Abdichtungszähne der Hülle zwischen den radial nach außen ragenden Abdichtungszähnen der Laufschaufel so nach innen, daß eine Strömungsbehinderung in axialer Richtung gebildet wird. Jedes Hüllensegment ist bogenförmig und die Abdichtungszähne können daher die Form einer Anzahl von bogenförmigen Reihen annehmen.

Die Hüllensegmente sind in einer kreijsringförmigen Vertiefung angeordnet, die im äußeren Gehäuse ausgebildet ist. Eine kreisringförmige Anschiageinrichtung 33 erstreckt sich in axialer Richtung in die kreisringförmige Vertiefung hinein. Das Hüllensegment ist mit einer passenden Vertiefung 35 ausgestattet, die an der Anschlageinrichtung anliegt, wenn das Hüllensegment in richtiger Weise in die kreisringförmige Vertiefung eingesetzt ist. Die passende Vertiefung 35 ist länglich gestaltet, um eine radiale Bewegung des Hüllensegmentes in der kreisringförmigen Vertiefung des Gehäuses zu gestatten, wenn sich die passende Vertiefung in unmittelbarer Nähe der Anschlageinrichtung befindet. Jedes Hüllensegment ist auch noch mit einer axialen Bohrung 4l durch das Segment ausgestattet, und das Außengehäuse enthält ebenfalls eine hierzu ausgerichtete Bohrung 43. Ein Befestigungsteil 45 wird durch die Bohrung in der Hülle und in die Bohrung im Außenge häuse zur Befestigung des Hüllensegmentes am Außengehäuse eingeführt oder eingeschraubt.

Jedes Hüllensegment enthält eine radial äußere Oberfläche 49, die in einem Abstand von einer radial innenliegenden Oberfläche 51 des äußeren Gehäuses angebracht ist, und hierdurch ist ein bogenförmiger freier Spielraum 53 gebildet, der eine radiale Verschiebung der Hülle während

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des Zusammenbaus und der Demontage gestattet. Nach dem Zusammenbau jeder Hülle wird in den freien Raum 53 eine Abstandsplatte 55 eingeführt, um das Hüllensegment radial nach innen in Richtung der Laufschaufelspitzen in seine Lage zu bringen.

Nach dieser Beschreibung des Aufbaus der erfindungsgemässen Anordnung erfolgt die Beschreibung der Arbeitsweise derselben. Wenn ein benachbartes Gehäuseteil weggenommen ist, können die einzelnen Segmente der Hülle in ein nicht aufgeteiltes, kreisringförmiges Außengehäuse einer Turbomaschine zur Bildung einer Labyrinth-Dichtung in der axialen Richtung mit den Abdichtungszähnen der Laufschaufel des Rotors eingeführt werden, während sich der Rotor in seiner axialen Lage im Innern des Außengehäuses befindet. Jedes Hüllensegment wird im Innern der kreisringförmigen Vertiefung 31 des Außengehäuses axial so lange eingeführt, bis das Hüllensegment mit der rückwärtigen Wand der kreisringförmigen Vertiefung Kontakt macht, die durch einen hereinragenden Teil des Außengehäuses in der gezeigten Weise gebildet wird. Jedes Hüllensegment wird in dem freien Spielraum 53 so lange radial außen gehalten, bis die vorstehend definierte richtig umkreisförmige Lage erzielt ist. Danach wird jedes Hüllensegment so lange radial nach innen bewegt, bis es Kontakt mit dem kreisringförmigen Anschlag 33 macht und die entsprechenden Zähne der Hülle und der Laufschaufel in einer axial überlappenden Stellung angeordnet sind. Dann werden in die Bohrungen 4l und 43 in dem Hüllensegment und dem äußeren Gehäuse die Befestigungsteile 45 eingeführt. Dieser Zusammenbauvorgang ist die Umkehrung des vorerwähnten Vorganges, bei dem das Hüllensegment radial nach außen bewegt wird, um die Überlappung der Zähne in der Laufschaufel und der Hülle aufzuheben, und dann axial herausgenommen wird. Daher können bei einem kreisringförmigen nicht aufgeteilten Außengehäuse die HuI--

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lensegmente zusammengebaut und entfernt werden, ohne hierbei die Rotorlaufschaufeln zu bewegen.

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Claims

Patentansprüche

: 1.! Hüllenanordnung in einer Turbomaschine mit einem axial ^v--'" in einem Außengehäuse angeordneten Rotor, der eine Vielzahl von radial verlaufenden Rotorlaufschaufeln besitzt, wobei jede Laufschaufel mindestens einen radial verlaufenden Abdichtungszahn besitzt und das Außengehäuse mit einer kreisringförmigen Vertiefung mit offenem Ende gebildet ist, die umkreisförmig benachbart zu den Abdichtungszähnen der Rotorlaufschaufein ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: eine Vielzahl von Hüllensegmenten (27) > die in dieser kreisringförmigen Vertiefung (31) mit offenem Ende angeordnet sind, mindestens einen Abdichtungszahn (29) an der Hülle, der radial von jedem Hüllensegment (27)aus zur Überlappung mit einem Abdichtungszahn' (23) der Laufschaufel (21) in axialer Richtung zur Bildung einer axialen Abdichtung vorsteht, und

einen freien Spielraum (53)> der zwischen einer radial äußeren Oberfläche (49) jedes Hüllensegmentes (27) und einer radial innenliegenden Oberfläche (5l) des Außengehäuses (13) gebildet ist, wodurch jedes Hüllensegment (27) radial nach außen zur Aufhebung der Überlappung entsprechender Zähne (23)29) an der Laufschaufel (21) und der Hülle vor dem axialen Herausziehen aus dem Außengehäuse (13) bewegbar ist.
2. Hüllenanordnung nach Anspruch 1, dad urch g e kennz e ichne t, daß das Außengehäuse (I3) ein kreisringförmiges, nicht aufgeteiltes Gehäuse ist.

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3· Hüllenanor&ming nach Anspruch. 1, dadurch g e kennz ei chnet, daß sie weiterhin umfaßt: einen kreisringförmigen Anschlag (33) > der an dem Aussengehäuse (13) gebildet ist und in axialer Richtung in die kreisringförmige Vertiefung (31) hineinragt, und eine in jedem Hüllensegment (27) zum Eingriff mit einem Teil dieses kreisringförmigen Anschlags (33) gebildete Vertiefung (35).
4. Hüllenanordnung nach Anspruch 3> dadurch g e kennz ei chnet, daß die in dem Hüllensegment

(27) gebildete Vertiefung (35) in. der radialen Richtung verlängert ist und eine radiale Lageeinstellung des Hüllensegmentes gestattet, wenn sich die Vertiefung des Hüllensegmentes benachbart zum kreisringförmigen Anschlag

(33) befindet.
5. Hüllenanordnung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Abstandsplatte (55)ι die entfernbar in dem freien Spielraum (53) zwischen jedem

äußeren Hüllensegment (27) und dem/Außengehäuse (13) angeordnet ist und durch Befestigungseinrichtungen (41,43,45) zur Befestigung jedes Hüllensegmentes (27) an dem Außengehäuse (13).
6. Hüllenanordnung für eine Turbomaschine mit einem axial in einem kreisringförmigen,nicht aufgeteilten Außengehäuse angeordneten Rotor, der mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Rotorlaufschaufeln ausgestattet ist, wobei jede Laufschaufel radial verlaufende Abdichtungszähne besitzt und das Außengehäuse eine kreisringförmige Vertiefung mit offenem Ende benachbart zu den Abdichtungszähnen der Rotolyscixaufel besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

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eine Vielzahl von Hüll ens egmenten (27)) die in der kreisringförnigen Vertiefung (31) mit offenem Ende angebracht sind, wobei jedes Hüllensegment (27)eine Vielzahl von radial verlaufenden Abdichtungszähnen (29) der Hülle überlappend zu radial verlaufenden Abdichtungszähnen (23) der Laufschaufel (21) in axialer Richtung und zur Bildung einer axialen Labyrinth-Dichtung mit derselben besitzt,

einen freien Spielraum (53) zwischen einer radial äusseron Oberfläche (^ιϊ9) jedes Hüll ens egment es (27) und einer radial inneren Oberfläche (51) des Außengehäuses (13),

eine Abstandsplatte (55)? die herausnehmbar in dem freien Spielraum (53) zwischen jedem Hüllensegment (27) und dem Außengehäuse (I3) angeordnet ist, einen kreisringförmigen Anschlag (33)? der am Außengehäuse (13) gebildet ist und sich in axialer Richtung in die kreisringförmige Vertiefung (31) hinein erstreckt,

eine in jedem Hüllensegment (27) zum Eingriff mit einem Teil des kreisringförmigen Anschlages gebildete Vertiefung (35) und eine Befestigungseinrichtung (41,43,45) zur Befestigung jedes Hüllensegmentes (27) an dem Auss eng ehäus e (13)·

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