DE3108319C2 - Leitschaufelkranz für eine axial durchströmte Gasturbine - Google Patents

Abstract

Es wird eine Düse für eine Gasturbine geschaffen, die eine Anordnung von radial verlaufenden Leitflügeln aufweist, die ortsfest an ihren Spitzenteilen an einem äußeren Schaufelversteifungsring befestigt sind, während das Wurzelteil jedes Leitflügels mit einem Segment eines radial inneren, segmentförmigen Schaufelversteifungsrings verbunden ist. Jedes Segment ist seinerseits über einen Gleitsitz mit einer radial inneren Ringtraganordnung verbunden, die allgemein L-förmige Konfiguration aufweist. Zwischen dem Segment und dem Basisteil des L-förmigen Ringträgers erstreckt sich eine Feder für das Ausbilden einer flexiblen Kupplung zwischen dem inneren Ring und dem Segment, während das verbleibende Teil der Ringtraganordnung einen Druckdamm bildet zwecks Verringern eines Leckens durch die flexible Kupplungsverbindung. Die segmentförmige Düsenbauart verringert in wirksamer Weise Belastungen, die sich durch differentielle thermische Dimensionsveränderungen der Bestandteile der Düse ergeben unter Übergangs- und Normalbedingungen des Turbinenbetriebes, wobei gleichzeitig ebenfalls ein Lecken durch die flexible Kupplung hinten angehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leitschaufelkranz für eine axial durchströmte Gasturbine, mit einem radial äußeren, mit den Schaufelblättern fest verbundenen Versteifungsring, und einem fest mit den radial inneren Enden der Schaufelblätter verbundenen Segmentring, welcher über eine Nut-Feder-Verbindung mit radial ausgerichteten Gleitflächen mit einem radial innen liegenden Versteifungsring radial-zentrisch-wärmebeweglich verbunden ist, wobei der innere Versteifungsring im wesentlichen aus einem zylindermantelförmigen und einem kreisringförmigen Teil gebildet ist.

Ein Leitschaufelkranz der angegebenen Art nach dem Stand der Technik entsprechend der US-PS 26 43 086 ist mit Nachteilen behaftet, dergestalt, daß unterschiedliche thermische Bedingungen über die Dimensionsveränderungen der Bauteile die optimalen Abstandsverhältnisse der relativ zueinander bewegten Teile verändern.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, einen Leitschaufelkranz der angegebenen Art so fortzubilden, daß die radial-zentrisch-wärmebewegliche Verbindung zwischen Segmentring und innerem Versteifungsring unter allen Betriebszuständen ihre gleichmäßige Gleitfähigkeit behalten soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in kennzeichnender Weise dadurch gelöst, daß das zylinderförmige Teil des inneren Versteifungsrings von Segmentring in radialer Richtung so beabstandet ist, daß in dem entstandenen radialen Zwischenraum C-förmige Federn angeordnet werden können.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß durch die radiale Vorspannkraft der Federn ein ungleichmäßiges Setzen in der Verbindung zwischen Segment- und innerem Versteifungsring vermieden wird.

Der Erfindungsgegens'and wird nachfolgend beispielsweise in den Zeichnungen dargestellt, in denen

F i g. 1 einen Vorderaufriß des erfindungsgemäßen Leiterschaufelkranzes;

F i g. 2 eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 nach der Fig. 1;

F i g. 3 einen Hinteraufriß des erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes;

Fig.4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 4-4 nach der F i g. 2 zeigen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 wird der erfindungsgemäße Leitschaufelkranz allgemein durch das Bezugszeichen 10 wiedergegeben und weist einen äußeren Versteifungsring 12, einen radial inneren Versteifungsring 14 und eine Anordnung radial verlaufender Leitflügel 16 auf, die sich zwischen den Versteifungsringen 12 und 14 befinden. Die radial äußeren Spitzenteile 18 jedes Leitflügels 16 sind an der inneren Oberfläche des äußeren Versteifungsrings 12 starr befestigt, z. B. durch Hartlöten oder Gießen. Andererseits ist das Wurzelteil 20 jedes Leitflügels 16 flexibel mit dem inneren Versteifungsring vermittels des Erfindungsgegenstandes verbunden. Hierdurch wird es möglich, daß die Leitflügel 16 eine durch Wärme bedingte Dimensionsveränderung bei einem Betrieb der Gasturbine während eines Übergangs- und Normalzustandes erfährt, ohne daß eine Verzerrung oder das Auftreten örtlicher Belastungen an dem Leitschaufelkranz 10 erfolgt, die zu der Entwicklung von örtlichen Rissen in der Anordnung führen würde.

Der Erfindungsgegenstand weist einen Segmentring 30 auf, der durch eine Mehrzahl einzelner Segmente 32 gebildet wird, die konzentrisch zu dem radial äußeren Versteifungsring 12 angeordnet sind. Jedes Segment 32 ist mit dem Wurzelende 20 eines radial verlaufenden Leitflügels 16 verbunden. Wie in den F i g. 2, 3 und 4 gezeigt, verläuft von jedem Segment 32 aus und erstreckt sich radial nach innen zu dem Segment 32 ein T-förmiger Ansatz 34. Jeder T-förmige Ansatz 34 weist ein Schenkelteil 36 auf, das zu der längsseitigen Achse der Gasturbine ausgerichtet ist sowie ein querseitiges Stangensegment 38, das sich orthogonal zu der längsseitigen Achse jeder Turbine erstreckt Der innere Versteifungsring 40 ist im Querschnitt allgemein L-förmig, siehe die F i g. 2, und besitzt ein allgemein zylindermantelförmiges Teil 42 und sich radial nach außen erstreckende Scheibenteile 44. An dem Scheibenteil 44 ist ein winkelförmiges Ringteil 50 befestigt, das eine Mehrzahl sich radial erstreckender Ausschnitte 52 aufweist unter Ausbilden einer allgemein gekerbten Konfiguration, wie es sich bei Betrachtung des inneren Versteifungsrings 40 von hinten aus ergibt, siehe die F i g. 3. Der winkelförmige Ring des Querschnitts 50, siehe die F i g. 2 und 4, führt zu einem Umfangsraum oder Schlitz 60, der sich um den radial äußeren Durchmesser des Scheibenteils 44 der Anordnung 40 erstreckt. Wie gezeigt, liegt der Umfangsschlitz 60 stromab zu dem Scheibenteil 44.

Die Schenkelteile 36 der T-förmigen Ansätze 34 sind gleitbar in den Ausschnitten 52 angeordnet, während das querseitige Stangensegment 38 jedes Ansatzes 34 gleitbar in dem Raum 60 eingreift, der zwischen der Scheibe 44 und dem winkelförmigen Ring 50 gebildet wird, siehe die F i g. 2 und 4. Durch diese Anordnung wird zwischen jedem Segment 32 und dem inneren Versteifungsring 40 eine Verbindung in Form eines Gleitsitzes gebildet, wobei diese Verbindung wirksam die Kontinuität zwischen dem Segmentring 30 und dem inneren Versteifungsring 40 so aufrechterhält, wodurch eine Abdichtung gebildet wird, die ein Lecken des Arbeitsmittels durch die flexible Kupplung vermindert. Man sieht, daß die Abdichtung während der verschiedenen Übergangs- und Normaibedingungen des Turbinenbetriebes aufrechterhalten wird, während die durch Wärme bedingte Dimensionsänderung der Leitflügel dazu führt, daß die Segmente 32 sich ohne Verspannung relativ zu dem inneren Versteifungsring 40 bewegen können.

An dem Stromaufende jedes Segmentes 32 liegt eine Federanordnung in Form einer C-förmigen Feder 70

vor, die sich zwischen dem Segment 32 und dem Stromaufende des zylindermantelförmigen Teils 42 erstreckt Wie in der F i g. 1 gezeigt, ist eine Mehrzahl an C-förmigen Federn 70 vorgesehen, deren Anzahl vorzugsweise der Anzahl der Segmente 32 des Segmen.xings 30 entspricht Jede C-förmige Feder 70 ist an ihren gegenüberliegenden Enden mit einem Segment 32 und mit dem zylindermantelförmigen Teil 42 des inneren Versteifungsrings 40 verbunden. Aufgrund dieser Anordnung ergeben die C-förmigen Federn 70 eine konstante Druckkraft durch die die Leitflügel 16 in axial und radialer Ausrichtung sowohl während der Übergangs- als auch der Normalzustände des Betriebes der Turbine gehalten werden, sobald der Leitschaufelkranz 10 und dessen Bestandteile eine durch Wärmeeinwirkung bedingte Dimensionsveränderung erfahren. Somit ergibt die Anordnung der C-förmigen Federn 70, des Segmentringes 30 und des inneren Versteifungsrings 40 eine flexible Kupplung, dergestalt, daß die radial-zentrischwärmebewegliche Verbindung unter aller. Betriebszuständen ihre gleichmäßige Gleitfähigkeit behält Weiterhin wird die axiale Lageanordnung der Leitflügel 16 aufgrund der Gleitverbindung zwischen den T-förmigen Ansätzen 34 und des inneren Versteifungsrings 40 sichergestellt und dies gilt insbesondere bezüglich der Verbindung zwischen den querseitigen Stangensegmenten 38 der Ansätze 34 und des Umfangsschlitzes 60, der sich zwischen der Scheibe 44 und dem winkelförmigen Ring 50 befindet.

Bei dem Betrieb stellt der Erfindungsgegenstand sieher, daß die erforderliche Abdichtung des Drucks stromauf zu dem Schaufelblättern relativ zu dem Differenzdruck stromab zu den Schaufelblättern aufrechterhalten wird, und aufgrund der flexiblen Kupplungsverbindung wird die differentielle Wärmeausdehnung und Dimensionsveränderung der Versteifungsringe und der Leitflügel leicht aufgenommen, ohne daß örtliche Belastungen entwickelt werden, die zu Rissen in dem Leitschaufelkranz 10 führen könnten.

40

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

45

50

60

65

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Leitschaufelkranz für eine axial durchströmte Gasturbine, mit einem radial äußeren, mit den Schaufelblättern fest verbundenen Versteifungsring, und einem fest mit den radial inneren Enden der Schaufelblätter verbundenen Segmentring, welcher über eine Nut-Feder-Verbindung mit radial ausgerichteten Gleitflächen mit einem radial innen liegenden Versteifungsring radial-zentrisch-wärmebeweglich verbunden ist, wobei der innere Versteifungsring im wesentlichen aus einem zylindermantelförmigen und einem kreisringförmigen Teil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindermanteiförmige Teil (42) des inneren Versteifungsrings (40) vom Segmentring (30) in radialer Richtung so beabstandet ist, daß in dem entstandenen radialen Zwischenraum C-förmige Federn (70) angeordnet werden können.