EP1697618A1 - Strömungsmaschine mit einem leitschaufelträger und verfahren zum montieren von leitschaufeln an einen leitschaufelträger - Google Patents

Strömungsmaschine mit einem leitschaufelträger und verfahren zum montieren von leitschaufeln an einen leitschaufelträger

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EP1697618A1
EP1697618A1 EP04797660A EP04797660A EP1697618A1 EP 1697618 A1 EP1697618 A1 EP 1697618A1 EP 04797660 A EP04797660 A EP 04797660A EP 04797660 A EP04797660 A EP 04797660A EP 1697618 A1 EP1697618 A1 EP 1697618A1
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EP
European Patent Office
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guide vane
guide
groove
vanes
press
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EP04797660A
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English (en)
French (fr)
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EP1697618B1 (de
Inventor
Wilhelm Schulten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/246Fastening of diaphragms or stator-rings

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine, in particular a compressor, to an annular guide vane carrier for a turbomachine for fastening guide vanes according to the preamble of claim 10, and to a method for mounting guide vanes on an annular guide vane carrier of a turbomachine according to the preamble of Claim 11.
  • Gas turbines coupled to generators are used to convert fossil energy into electrical energy.
  • a gas turbine has a compressor, a combustion chamber and a turbine unit along its rotor shaft in the direction of flow of the gases.
  • the compressor sucks in ambient air and compresses it.
  • the compressor air is then mixed with a fuel and fed to the combustion chamber.
  • There the mixture burns to a hot gaseous working medium and flows into the turbine unit with blades.
  • the guide vanes attached to the housing of the turbine unit direct the working medium onto the rotor blades attached to the rotor, so that they set the rotor into a rotary movement.
  • the rotational energy of the rotor absorbed in this way is converted into electrical energy by the generator coupled to the rotor. It is also used to drive the compressor.
  • DE 44 36 731 discloses a compressor with a guide vane carrier designed as a housing for holding free-standing guide vanes.
  • a circumferential groove with undercuts is provided on the inside of the guide vane carrier.
  • the housing is divided into two halves, so that when the housing is open, the guide vanes can be inserted into the divided circumferential groove for assembly and moved along this. Furthermore, it is described that intermediate pieces provided between the guide show are fixed by inserted documents.
  • the circumferential groove and the complementary guide vane feet of the guide vanes are inserted with radial play in the circumferential groove.
  • the radial play of the free-standing guide vanes can, however, lead to flow losses in the air to be compressed.
  • the object of the invention is to provide a turbomachine, in particular a compressor, with reduced flow losses. Furthermore, it is the object of the invention to provide a guide vane carrier and a method for mounting guide vanes on an annular guide vane carrier of a turbomachine.
  • the solution to the problem directed to the turbomachine designed according to the preamble of claim 1 provides that the contact area and the support area are aligned in the radial direction of the rotor for each guide vane.
  • the invention is based on the knowledge that at least one press segment is assigned to each guide vane or each guide vane root.
  • a groove-shaped recess is provided in the groove base of the circumferential groove for receiving a press segment.
  • the press segments In the assembled state, the press segments generate a prestress, which presses the guide vane foot against the undercuts of the circumferential groove, so that the guide vane has a firm and secure fit without play.
  • each press segment is supported in a support area in the recess and presses the guide blade foot against the undercut via a contact area that is radially aligned therewith.
  • a resilient mounting of the guide vanes as is known for example from the aforementioned US 998,820, is specifically avoided here.
  • press segments ensure that no costly manual adjustment work is required when installing the guide vanes. Comparatively large tolerances of the circumferential groove and the guide vane feet are possible in a cost-reducing manner.
  • press segments arranged in a recess form a press segment ring adjacent to one another in the circumferential direction, then all press segments can be of the same design and simply pushed one after the other for assembly. This reduces the manufacturing and assembly costs.
  • a simple assembly of a guide vane can be achieved if each press segment comprises at least two sections in the circumferential direction, one of the sections having an excess in the radial direction to form the prestress.
  • the guide vane foot is moved into an operating position via a press segment that is already provided in the recess. Since the guide vane or its platform can be wider than the guide vane root in the circumferential direction. it makes sense to provide the excess only in the section of the press segment that contacts the guide vane foot in the operating position.
  • the remaining section or sections of the press segment serve in the circumferential direction as a stop surface for subsequently installed press segments which are then in the correct operating position.
  • the recess expediently has an inner support region as a counter bearing, on which the press segment is supported. The excess is slightly larger than the distance from the guide vane foot to the inner support area.
  • a displacement in the circumferential direction of the assembled guide vanes is prevented if at least one sealing element in the guide vane ring secures a guide vane against a displacement in the circumferential direction.
  • platform elements are provided between two adjacent guide blades of a guide blade ring.
  • the guide vane foot can be made more compact and narrow, so that manufacturing processes such as forging or milling are possible with little material input per raw part.
  • the platform element can also be made of a cheaper material, such as ST37, when the guide vane is manufactured.
  • the turbomachine is preferably a compressor.
  • turbomachine also apply to the guide vane carrier and the process.
  • FIG. 1 shows a section through a guide vane carrier with a guide vane
  • FIG. 2 shows a section through a guide vane carrier according to II-II
  • FIG. 3 shows a section through a guide vane carrier according to section III-III
  • FIG. 4 shows a press segment
  • FIG. 5 shows a partial longitudinal section through a gas turbine.
  • FIG. 5 shows a gas turbine 1 in a partial longitudinal section. Inside, it has a rotor 3 which is rotatably mounted about an axis of rotation 2 and is also referred to as a turbine rotor or rotor shaft.
  • An intake housing 4, a compressor 5, a toroidal annular combustion chamber 6 with a plurality of coaxially arranged burners 7, a turbine 8 and the exhaust gas housing 9 follow one another along the rotor 3.
  • annular compressor channel 10 is provided, which in the direction of the annular combustion chamber 6 in the transverse cut tapered.
  • a diffuser 11 is arranged, which is in flow connection with the annular combustion chamber 6.
  • the annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 12 for a mixture of a fuel and compressed air.
  • a hot gas duct 13 arranged in the turbine 8 is in flow communication with the combustion chamber 12, the exhaust gas housing 9 being arranged downstream of the hot gas duct 13.
  • Blade rings are alternately arranged in the compressor duct 10 and in the hot gas duct 13. This is followed by a guide vane ring 15 formed from guide vanes 14 and a rotor vane ring 17 formed from guide vanes 16.
  • the fixed guide vanes 14 are connected to a guide vane carrier 18, whereas the guide vanes 16 are connected to the rotor 3 by means of a disk 19.
  • air is drawn in by the compressor 5 through the suction housing 4 and compressed in the compressor duct 10.
  • An air L provided at the burner end of the compressor 5 is guided through the diffuser 11 to the burners 7 and mixed there with a fuel.
  • the mixture is then burned to form a working fluid 20 in the combustion chamber 12. From there, the working fluid 20 flows into the hot gas duct 13.
  • the working fluid 20 relaxes in a pulse-transmitting manner on the guide vanes 14 arranged in the turbine 8 and on the moving blades 16, so that the rotor 3 is driven and with it a working machine coupled to it (not shown).
  • the annular guide vane carrier 18 has an inner circumferential groove 21 on its wall facing the compressor duct 10.
  • two groove-shaped recesses 26 are also arranged can also be designed as further circumferential grooves. The recesses 26 protrude with a radial depth into the guide vane ger 18 that is greater than the width B of its opening in the groove base 25.
  • the guide vane 14 extends with its guide vane foot 27 into the circumferential groove 21.
  • the guide vane root 27 is complementary to the undercuts 24 of the circumferential groove 21, that is to say T-shaped, so that the guide vane 14 is held in the circumferential groove 21.
  • a platform 29 which delimits the compressor duct 10 radially outward and from which the free-standing airfoil profile 28 extends into the compressor duct 10.
  • Press segments 30 are arranged in the recesses 26 and press the guide vane root 27 against the projections 23 of the circumferential groove 21 with a prestress.
  • FIG. 2 shows the guide vane carrier 18 and the guide vane 14 according to section II-II of FIG. 1.
  • a platform element 32 is provided which delimits the compressor duct 10 radially outward.
  • the platform element 32 is hooked into the circumferential groove 21 analogously to a guide vane foot 27.
  • the press segment 30 lies against the support wall 40 with a support region 31. Radially further inward, the pressing segment 30 has, in a first section 34 (FIG. 4), on its side facing the guide vane foot 27, a contact area 33 which bears against the guide vane foot 27 and presses it against the projections 23 / support area 31 and contact area 33 for each Guide vane (14, 16) on a radius and aligned. In a second section 35 (FIG. 4) there is a surface 36 which springs back with respect to the contact area 33 Facing platform element 32. In the operating position, the surface 36 is opposite to the back of a platform element 32 adjacent to the guide vane 14 without contact or with only a comparatively low pretension.
  • Fig. 3 shows a section through Fig. 1 according to the section plane III-III.
  • the platform element 32 is arranged between two guide blades 14.
  • the circumferential groove 21 extends in the circumferential direction U, the undercuts 24 being shown on the side walls 22 thereof.
  • In the bottom of the groove 25 there are two recesses 26 with support walls 40.
  • a press segment 30 is arranged, the surface 36 of which is shown.
  • the platform element 32 has a recess 37 on an end face facing the guide vane 14, into which a tool can be inserted with a lever in order to push the guide vane 14 toward the surface 36 for disassembly from the contact area 33 and thus to release it.
  • every third platform element 32 can be fixed by a securing element 38, which is introduced into a further recess 39 on the side of the guide vane 14 facing away from the flow become.
  • the press segments 30 and securing elements 38 are located between the guide vane carrier 18 and the guide vanes 14 or the platform elements 32, so that they cannot get into the compressor duct 10.
  • FIG. 4 shows the press segment 30 with the first section 34 and the second section 35.
  • the contact area 33 is spaced apart from the opposite support area 31 by a distance Bi.
  • the surface 36 to the opposite rear is in another Distance B 2 spaced.
  • the distance B x is greater than the distance B 2 .
  • the curvature of the press segment 30 in the circumferential direction is not shown here.
  • the distance B x corresponds to a distance S (Fig.l), which is measured between the support region 31 and the guide vane root, plus an excess of approximately 0.3 mm.
  • the section 35 without oversize, on the other hand, has a distance B 2 which can approximately correspond to the distance S.
  • a press segment 30 is first introduced into each groove-shaped recess 26.
  • Either the guide vane 14 can then be introduced by radially moving it into the circumferential groove 21 with subsequent turning, so that the door-shaped projections provided on the guide vane foot 27 engage behind the undercut 24. Or they are inserted into the circumferential groove 21 if it has a suitable opening, such as the parting joint of the housing.
  • the guide vane 14 is then displaced in the direction of the free press segments 30 until the guide vane foot 27 covers the surface 36 of the press segments 30 and abuts the protruding contact area 33.
  • the guide vane 14 can now be pushed over the contact area 33 with a tool and with increased effort until the guide vane foot 27 completely covers the contact area 33. Part of the excess is rubbed off by the guide vane foot 27. The prestress prevailing in the press segment 30 then presses the guide vane foot 27 from the outside against the undercut 24 of the circumferential groove 21. The guide vane 14 is thus in a safe and predetermined position.
  • a construction without platform elements 32 is also conceivable if the platforms 29 of the guide vanes 14 are designed so wide in the circumferential direction U that they fill the space bridged by the platform elements 32.
  • the press segments 30 remain unchanged.
  • the pressing segments 30 ensure that no costly manual adaptation work is required when installing the guide vanes 14. Furthermore, the circumferential groove 21 and the guide vane feet 27 can be produced with comparatively large tolerances.
  • the platform elements 32 as well as the press segments 30 can be made from the inexpensive material ST37.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Es wird eine Strömungsmaschine vorgestellt, die bezogen auf einen Rotor (3) im gleichen Winkelabstand sich radial erstreckende Leitschaufeln (14, 16) mit radial außenliegenden Leitschaufelfüßen (27) aufweist, die einen Leitschaufelring (15) bilden, wobei die Leitschaufelfüße (27) an einem ringförmigen Leitschaufelträger (18) gehalten sind, der eine innere Umfangsnut (21) mit Hinterschneidungen (24) aufweist, welche die Leitschaufelfüße (27) hintergreifen. Zwischen Leitschaufelträger (18) und Leitschaufelfüßen (27) sind Befestigungsmittel vorgesehenen, welche die Leitschaufelfüße (27) an die Hinterschneidungen (24) pressen. Die Befestigungsmittel umfassen, zumindest eine im Nutgrund (25) der Umfangsnut (21) entlang ihres Umfangs verlaufende nutförmige Ausnehmung (26) und mehrere sich darin angeordnete ringförmige Presssegmente (30), welche unter Vorspannung (23) gegen die Leitschaufelfüße (27) drücken.

Description

STROMUNGSMACHINE MIT EINEM LEITSCHAUFELTRAGER UND VERFAHREN ZUM MONTIEREN VON LEITSCHAUFELN AN EINEN LEITSCHAUFELTRAGER
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere einen Verdichter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen ringförmigen Leitschaufeltrager für eine Strömungsmaschine zum Befestigen von Leitschaufeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 und ein Verfahren zum Montieren von Leitschaufeln an einem ringförmigen Leitschaufeltrager einer Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
An Generatoren angekoppelte Gasturbinen werden zur Umwandlung von fossiler Energie in elektrische Energie eingesetzt. Eine Gasturbine weist dazu entlang ihrer Rotorwelle in Strömungs- richtung der Gase einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbineneinheit auf. Beim Betrieb der Gasturbine saugt der Verdichter Umgebungsluft an und verdichtet diese. Anschließend wird die Verdichterluft mit einem Brennraittel vermischt und der Brennkammer zugeführt . Dort verbrennt das Gemisch zu einem heißen gasförmigen Arbeitsmedium und strömt in die mit Schaufeln versehene Turbineneinheit ein. Die am Gehäuse der Turbineneinheit befestigten Leitschaufeln lenken das Arbeits- medium auf die am Rotor befestigten Laufschaufeln, so dass diese den Rotor in eine Drehbewegung versetzen. Die so aufgenommene Rotationsenergie des Rotors wird durch den am Rotor angekoppelten Generator in elektrische Energie umgewandelt. Ferner wird sie zum Antrieb des Verdichters genutzt.
Hierzu ist eine Befestigung von Turbinenschaufeln aus der US 998,820 bekannt. Dabei drückt eine entlang des Umfangs einer ringförmigen Leitschaufelhaltenut sich erstreckende, leicht wellenförmige Blattfeder Leitschaufelfüße gegen die Hinterschneidungen der Leitschaufelhaltenut . Die Leitschaufeln der Turbine sind federgelagert und können somit den radialen Bewegungen des Rotors folgen. Die wellige Blattfeder nimmt entweder die auf die Leitschaufeln wirkenden Kräfte durch die radiale Rotorbewegung auf oder führt gegebenenfalls die Leitschaufeln in Radialrichtung nach.
Aus der DE 44 36 731 ist ein Verdichter mit einem als Gehäuse ausgeführten Leitschaufeltrager zum Halten von freistehenden Leitschaufeln bekannt. An der Innenseite des Leitschaufelträ- gers ist eine Umfangsnut mit Hinterschneidungen vorgesehen.
Das Gehäuse ist in zwei Hälften unterteilt, so dass bei offenem Gehäuse die Leitschaufeln zur Montage in die aufgeteilte Umfangsnut eingesetzt und entlang dieser verschoben werden können. Ferner ist beschrieben, dass zwischen den Leitschau- fein vorgesehene Zwischenstücke durch eingelegte Unterlagen fixiert werden.
Die Umfangsnut und die dazu komplementär ausgebildeten Leit- schaufelfüße der Leitschaufeln sind dabei mit radialem Spiel in der Umfangsnut eingesetzt.
Das radiale Spiel der freistehenden Leitschaufeln kann jedoch zu Strömungsverlusten in der zu komprimierenden Luft führen. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmaschine, insbesondere einen Verdichter, mit verminderten Strömungsverlusten anzugeben. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Leitschaufeltrager und ein Verfahren zum Montieren von Leitschaufeln an einem ringförmigen Leitschaufeltrager einer Strömungsmaschine dazu anzugeben.
Die Lösung der auf die nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 ausgebildete Strömungsmaschine gerichtete Aufgabe sieht vor, dass für jede Leitschaufel der Kontaktbereich und der Abstützbereich in Radialrichtung des Rotors gesehen fluchtet. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass jeder Leitschaufel bzw. jedem Leitschaufelfuß zumindest ein Presssegment zugeordnet ist. Zur Aufnahme eines Presssegments ist im Nutgrund der Umfangsnut eine nutformige Ausnehmung vorge- sehen. Im montierten Zustand erzeugen die Presssegmente eine Vorspannung, die den Leitschaufelfuß an die Hinterschneidungen der Umfangsnut presst, so dass die Leitschaufel einen festen und sicheren Sitz ohne Spiel aufweist. Hierzu stützt sich jedes Presssegment in einem Abstützbereich in der Ausnehmung ab und drückt über einen dazu radial fluchtenden Kontaktbereich den Leitschaufelfuß an die Hinterschneidung. Eine federnde Halterung der Leitschaufeln, so wie sie beispielsweise aus vorgenannten der US 998,820 bekannt ist, wird hier gezielt vermieden.
Ferner wird durch die Presssegmente erreicht, dass keine kostenintensive manuelle Anpassarbeit bei der Montage der Leitschaufeln nötig ist . Vergleichsweise große Toleranzen der Umfangsnut und der Leitschaufelfüße sind dabei kostenmindernd möglich .
Besonders vorteilhaft ist die Weiterbildung, bei der im Nutgrund zwei nutformige Ausnehmungen vorgesehen sind, in denen sich jeweils Presssegmente befinden. Somit wird eine Leit- schaufei bzw. ein Leitschaufelfuß von einem Paar Presssegmente an die Hinterschneidungen der Umfangsnut gepresst. Mit nur einem Presssegment könnte der Leitschaufelfuß um den Kontaktbereich, an der das Presssegment am Leitschaufelfuß anliegt, axial kippen, oder den Leitschaufelfuß ungleichmäßig an die beiden Hinterschneidungen anpressen.
Wenn die in einer Ausnehmung angeordneten Presssegmente in Umfangsrichtung aneinanderliegend einen Presssegmentring bilden, so können alle Presssegmente gleich ausgebildet sein und zur Montage einfach nacheinander aneinander geschoben werden. Die reduziert die Herstellungs- und die Montagekosten. Eine einfache Montage einer Leitschaufel lässt sich erzielen, wenn jedes Presssegment in Umfangsrichtung zumindest zwei Abschnitte umfasst, wobei einer der Abschnitte in Radialrichtung ein Übermaß zur Bildung der Vorspannung aufweist. Bei der Montage wird der Leitschaufelfuß über ein bereits in der Ausnehmung vorgesehenes Presssegment in eine Betriebslage verschoben. Da die Leitschaufel oder deren Plattform in Umfangsrichtung breiter sein kann als der Leitschaufelfuß, ist . es sinnvoll, das Übermaß nur in dem Abschnitt des Pressseg- ments vorzusehen, der in der Betriebslage den Leitschaufelfuß kontaktiert . Da die anderen Abschnitte nur während des Verschiebevorgangs mit dem Leitschaufelfuß in Berührung kommen, würde ein hier vorgesehenes Übermaß den anfänglichen Verschiebevorgang hindern. Weiterhin dienen der oder die restli- chen Abschnitte des Presssegments in Umfangsrichtung als Anschlagsfläche für nachfolgend eingebaute Presssegmente, die sich dann in richtiger Betriebslage befinden. Zweckmäßigerweise weist die Ausnehmung einen innere Abstützbereich als Gegenlager auf, an dem das Presssegment sich abstützt. Das Übermaß ist geringfügig größer als der Abstand vom Leitschaufelfuß zur inneren Abstützbereich.
Eine Verschiebung in Umfangsrichtung der montierten Leitschaufeln wird verhindert, wenn im Leitschaufelring zumindest ein Sieherungselernent eine Leitschaufel gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung sichert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln eines Leitschaufelrings Plattform- elemente vorgesehen. Der Leitschaufelfuß kann kompakter und schmaler gestaltet werden, so dass Herstellungsverfahren wie Schmieden oder Fräsen mit wenig Materialeinsatz pro Rohteil möglich sind. Das Plattformelement kann dabei zusätzlich aus einem preiswerteren Material, wie z.B. ST37, als die Leitschaufel gefertigt werden.
Zur Demontage der Leitschaufeln ist es sinnvoll, eine Ausspa- rung an den Plattformelementen und oder an den Leitschaufelfußen vorzusehen. Mittels eines Werkzeuges kann dann der Leitschaufelfuß gegenüber dem Presssegment verschoben werden, bis beide gelöst sind.
Vorzugsweise ist die Strömungsmaschine ein Verdichter.
Die auf den Leitschaufeltrager gerichtete Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 10 und die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
Die Vorteile der Strömungsmaschine gelten dabei sinngemäß auch für den Leitschaufeltrager und für das Verfahren.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Leitschaufeltrager mit einer Leitschaufel, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Leitschaufeltrager gemäß II-II, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Leitschaufeltrager gemäß Schnitt III-III, Fig. 4 ein Presssegment und Fig. 5 einen Längsteilschnitt durch eine Gasturbine.
Die Fig. 5 zeigt eine Gasturbine 1 in einem Längsteilschnitt. Sie weist im Inneren einen um eine Drehachse 2 drehgelagerten Rotor 3 auf, der auch als Turbinenläufer oder Rotorwelle bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine torusartige Ringbrennkammer 6 mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 7, eine Turbine 8 und das Abgasgehäuse 9.
Im Verdichter 5 ist ein ringförmiger Verdichterkanal 10 vorgesehen, der sich in Richtung der Ringbrennkammer 6 im Quer- schnitt verjüngt. Am brennkammerseitigen Ausgang des Verdichters 5 ist ein Diffusor 11 angeordnet, der mit der Ringbrennkammer 6 in Strömungsverbindung steht. Die Ringbrennkammer 6 bildet einen Verbrennungsraum 12 für ein Gemisch aus einem Brennmittel und verdichteter Luft. Ein in der Turbine 8 angeordneter Heißgaskanal 13 ist mit dem Verbrennungsräum 12 in Strömungsverbindung, wobei dem Heißgaskanal 13 das Abgasgehäuse 9 nachgeordnet ist .
Im Verdichterkanal 10 und im Heißgaskanal 13 sind jeweils alternierend Schaufelringe angeordnet. Es folgt einem aus Leit- schaufeln 14 gebildeten Leitschaufelring 15 jeweils ein aus Laufschaufeln 16 gebildeter Laufschaufelring 17. Die feststehenden Leitschaufeln 14 sind dabei mit einem Leitschaufelträ- ger 18 verbunden, wo hingegen die Laufschaufeln 16 am Rotor 3 mittels einer Scheibe 19 verbunden sind.
Während des Betriebes der Gasturbine 1 wird vom Verdichter 5 durch das Ansauggehäuse 4 Luft angesaugt und im Verdichter- kanal 10 verdichtet. Eine am brennerseitigen Ende des Verdichters 5 bereitgestellt Luft L wird durch den Diffusor 11 zu den Brennern 7 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung eines Arbeitsflu- ids 20 im Verbrennungsraum 12 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsfluid 20 in den Heißgaskanal 13. An den in der Turbine 8 angeordneten Leitschaufeln 14 und an den Laufschaufeln 16 entspannt sich das Arbeitsfluid 20 impulsübertragend, so dass der Rotor 3 angetrieben wird und mit ihm eine an ihm angekoppelte Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Leitschaufeltrager 18 und eine freistehende Leitschaufel 14. Der ringförmige Leitschaufeltrager 18 weist an seiner dem Verdichterkanal 10 zugewandten Wand eine innere Umfangsnut 21 auf. An dessen Seitenwänden 22 sind jeweils durch einen Vorsprung 23 gebildete Hinterschneidungen 24 vorgesehen. Im Nutgrund 25 sind ferner zwei nutenförmige Ausnehmungen 26 angeordnet, die ebenfalls als weitere Umfangsnuten ausgebildet sein können. Die Ausnehmungen 26 ragen dabei mit einer radialen Tiefe in den Leitschaufeltr ger 18 hinein, die größer ist als die Breite B ihrer Öffnung im Nutgrund 25.
Die Leitschaufel 14 erstreckt sich mit ihrem Leitschaufelfuß 27 in die Umfangsnut 21 hinein. Dabei ist der Leitschaufelfuß 27 komplementär zu den Hinterschneidungen 24 der Umfangsnut 21, also T-förmig, ausgebildet, so dass die Leitschaufel 14 in der Umfangsnut 21 gehalten wird. Am Leitschaufelfuß 27 ist eine den Verdichterkanal 10 radial nach außen begrenzende Plattform 29 vorgesehen, von der aus sich das freistehende Schaufelblattprofil 28 in den Verdichterkanal 10 hinein erstreckt.
In den Ausnehmungen 26 sind jeweils Presssegmente 30 angeordnet, die den Leitschaufelfuß 27 mit einer Vorspannung an die Vorsprünge 23 der Umfangsnut 21 presst.
Fig. 2 zeigt den Leitschaufeltrager 18 und die Leitschaufei 14 gemäß dem Schnitt II-II der Fig. 1. Zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln 14 eines Leitschaufelrings 15 ist ein Plattformelement 32 vorgesehen, welches den Verdichterkanal 10 radial nach außen begrenzt. Dabei ist das Plattformelement 32 analog eines Leitschaufelfußes 27 in der Umfangsnut 21 verhakt .
Radial von außen nach innen betrachtet liegt das Presssegment 30 mit einem Abstützbereich 31 an der Abstützwand 40 an. Radial weiter innen weist das Presssegment 30 in einen ersten Abschnitt 34 (Fig.4) an seiner dem Leitschaufelfuß 27 zugewandten Seite einen Kontaktbereich 33 auf, die am Leitschaufelfuß 27 anliegt und diesen gegen die Vorsprünge 23 presst/ Abstützbereich 31 und Kontaktbereich 33 liegen für jede Leitschaufel (14, 16) auf einem Radius und fluchten. In einem zweiten Abschnitt 35 (Fig. 4) ist eine Fläche 36, die gegenüber dem Kontaktbereich 33 zurückspringt, dem Plattformelement 32 zugewandt. In der Betriebslage liegt die Fläche 36 der Rückseite eines zur Leitschaufel 14 benachbarten des Plattformelements 32 berührungslos oder mit nur vergleichsweise geringer Vorspannung gegenüber.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch Fig. 1 gemäß der Schnittebene III-III. Zwischen zwei Leitschaufeln 14 ist das Plattformelement 32 angeordnet. Die Umfangsnut 21 verläuft dabei in Umfangsrichtung U, wobei an deren Seitenwänden 22 die Hin- terschneidungen 24 gezeigt sind. Im Nutgrund 25 befinden sich zwei Ausnehmungen 26 mit Abstützwänden 40. In der in Fig. 3 links dargestellten Ausnehmung 26 ist ein Presssegment 30 angeordnet, dessen Fläche 36 gezeigt ist. Das Plattformelement 32 weist an einer der Leitschaufel 14 zugewandten Stirnseite eine Aussparung 37 auf, in welches ein Werkzeug mit einem Hebel einbringbar ist, um die Leitschaufel 14 zur Demontage von dem Kontaktbereich 33 in Richtung der Fläche 36 zu schieben und sie somit zu lösen.
Damit die Leitschaufeln 14 und die Plattformelemente 32 sich aufgrund von Toleranzen und instationären Wärmedehnungen in Umfangsrichtung U nicht verschieben, kann beispielsweise jedes dritte Plattformelement 32 durch ein Sicherungselement 38, welches in eine weitere Aussparung 39 der strömungsabge- wandten Seite der Leitschaufei 14 eingebracht ist, fixiert werden.
Die Presssegmente 30 und Sicherungselemente 38 befinden sich zwischen Leitschaufeltrager 18 und den Leitschaufeln 14 bzw. den Plattformelementen 32, so dass sie nicht in den Verdichterkanal 10 hineingelangen können.
Fig. 4 zeigt das Presssegment 30 mit dem ersten Abschnitt 34 und dem zweiten Abschnitt 35. Im ersten Abschnitt 34 ist der Kontaktbereich 33 zum gegenüberliegenden Abstützbereich 31 in einem Abstand Bi beabstandet . Im zweiten Abschnitt 35 ist die Fläche 36 zur gegenüberliegenden Rückseite in einem weiteren Abstand B2 beabstandet. Der Abstand Bx ist größer als der Abstand B2. Die Krümmung des Presssegmentes 30 in Umfangsrichtung ist hierbei nicht dargstellt.
Der Abstand Bx entspricht einem Abstand S (Fig.l) , der zwischen dem Abstützbereich 31 und dem Leitschaufelfuß gemessen wird, zuzüglich eines Übermaßes von ca. 0,3 mm. Der Abschnitt 35 ohne Übermaß weist dagegen einen Abstand B2 auf, der annähernd dem Abstand S entsprechen kann.
Weil der Abstand B2 um ca. 0,3 mm größer ist als der Abstand S, wirkt in der Betriebslage eine durch das Presssegment 30 erzeugte Vorspannung auf den Leitschaufelfuß 27, der diesen an die Hinterschneidüng 24 ungefedert presst und sicher fixiert.
Zur Montage einer Leitschaufel 14 an dem Leitschaufeltrager 18 wird zuerst in jede nutformige Ausnehmung 26 jeweils ein Presssegment 30 eingebracht. Entweder kann dann die Leit- schaufei 14 durch radiales Hineinbewegen in die Umfangsnut 21 mit anschließendem Verdrehen eingebracht werden, so dass die am Leitschaufelfuß 27 vorgesehenen T-rförmigen Vorsprünge die Hinterschneidung 24 hintergreifen. Oder sie werden in die Umfangsnut 21 eingeschoben, wenn diese eine dafür geeignete Öffnung aufweist, wie z.B. die Teilfuge des Gehäuses. Anschließend wird die Leitschaufel 14 in Richtung der freien Presssegmente 30 verschoben, bis der Leitschaufelfuß 27 die Fläche 36 der Presssegmente 30 überdeckt und an den hervorstehenden Kontaktbereich 33 anstößt. Mit einem Werkzeug und mit erhöhtem Kraftaufwand kann nun die Leitschaufei 14 über den Kontaktbereich 33 geschoben werden, bis der Leitschaufelfuß 27 den Kontaktbereich 33 vollständig überdeckt. Dabei wird ein Teil des Übermaßes vom Leitschaufelfuß 27 abgerieben. Die im Presssegment 30 herrschende Vorspannung presst dann den Leitschaufelfuß 27 von außen gegen die Hinterschneidung 24 der Umfangsnut 21. Somit ist eine sichere und vorbestimmte Lage der Leitschaufel 14 gegeben. Eine Konstruktion ohne Plattformelemente 32 ist auch denkbar, wenn die Plattformen 29 der Leitschaufeln 14 in Umfangsrichtung U so breit ausgestaltet werden, dass sie den von den Plattformelementen 32 überbrückten Raum ausfüllen. Die Presssegmente 30 bleiben dabei unverändert.
Durch die Presssegmente 30 wird erreicht, dass keine kostenintensive manuelle Anpassarbeit bei der Montage der Leit- schaufeln 14 nötig ist. Ferner ist die Umfangsnut 21 und sind die Leitschaufelfüße 27 mit vergleichsweise großen Toleranzen herstellbar. Die Plattformelemente 32 als auch die Presssegmente 30 können aus dem kostengünstigen Material ST37 gefertigt sein.
Die Anwendung der Erfindung auf Dampfturbinen zum Befestigen von Dampfturbinenleitschaufein wäre auch denkbar.

Claims

Patentansprüche
1. Strömungsmaschine, insbesondere Verdichter (5), mit mehreren, bezogen auf einen Rotor (3) im gleichen Winkelabstand sich radial erstreckende Leitschaufeln (14, 16) mit außen liegenden Leitschaufelfußen (27) , welche Leitschaufeln (14, 16) einen Leitschaufelring (15) bilden, mit einem ringförmigen Leitschaufeltrager (18) , an dem die Leitschaufelfüße (27) in einer inneren Umfangsnut (21) mit Hinterschneidungen (24) gehalten sind, welche von den Leitschaufelfußen (27) hintergreifbar sind sowie mit zumindest einer im Nutgrund (25) der Umfangsnut (21) entlang ihres Umfangs verlaufenden nutförmigen Ausnehmung (26) und mit mindestens einem darin angeordneten ringförmigen Presssegment (30) , welches unter Vorspannung (23) gegen die Leitschaufelfüße (27) drückt, wobei das Presssegment (30) sich radial außen gesehen in der nutförmigen Ausnehmung (26) in einem Abstützbereich (31) abstützt und radial innen gesehen unter Bildung eines Kontaktbereiches an dem Leitschaufelfuß (17) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Leitschaufei (14, 16) der Kontaktbereich und der Abstützbereich (31) in Radialrichtung des Rotors (3) gesehen fluchtet.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Nutgrund (25) zwei nutformige Ausnehmungen (26) vorgesehen sind, in denen sich jeweils Presssegmente (30) befinden. 3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Presssegmente einer Ausnehmung (26) in Umfangs- richtung (U) aneinander liegend einen Presssegmentring bilden.
Strömungsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Presssegment (30) in Umfangsrichtung (U) zumindest zwei Abschnitte umfasst, wobei zumindest einer der Abschnitte in Radialrichtung ein Übermaß zur Bildung der Vorspannung (23) aufweist.
5. Strömungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Übermaß versehene Abschnitt eine Breite (Bi) aufweist, die größer ist als der Abstand vom Leit- schaufelfuß (27) zur inneren Abstützbereich 31.
6. Strömungsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelring (15) mit zumindest einem Sicherungselement (38) gegen eine Verschiebung in Umfangsrichtung (U) gesichert ist .
7. Strömungsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln (14, 16) eines Leitschaufelrings (15) Plattformelemente (32) vorgesehen sind.
8. Strömungsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufelfüße (27) und/oder die Plattformelemente (32) eine Aussparung (37, 38) zur Abrücken aufweisen.
9. Strömungsmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Verdichter (5) ausgebildet ist.
0.Ringförmiger Leitschaufeltrager (18) zum Befestigen von Leitschaufeln (14, 16) für eine Strömungsmaschine, mit mehreren, bezogen auf einen Rotor (3) im gleichen Winkelabstand sich radial erstreckende Leitschaufeln (14, 16) mit außen liegenden Leitschaufelfußen (27) , welche Leitschaufein (14, 16) einen Leitschaufelring (15) bilden, an dem die Leitschaufelfüße (27) in einer inneren Umfangsnut (21) mit Hinterschneidungen (24) gehalten sind, welche von den Leitschaufelfußen (27) hintergreifbar sind sowie mit zumindest einer im Nutgrund (25) der Umfangsnut (21) entlang ihres Umfangs verlaufenden nutförmigen Ausnehmung (26) und mit mindestens einem darin angeordneten ringförmigen Presssegment (30) , welches unter Vorspannung (23) gegen die Leitschaufelfüße (27) drückt, wobei das Presssegment sich radial außen gesehen in der nutförmigen Ausnehmung (26) in einem Abstützbereich (31) abstützt und radial innen gesehen unter Bildung eines Kontaktbereiches an dem Leitschaufelfuß (17) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Leitschaufei (14, 16) der Kontaktbereich und der Abstützbereich (31) in Radialrichtung des Rotors (3) gesehen fluchten.
11.Verfahren zum Montieren von Leitschaufeln (14, ,16) in einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Montieren jeder Leitschaufel (14, 16) am Leitschaufeltrager (18) die nachfolgenden Arbeitsschritte durchgeführt werden: a) ein Presssegment (30) wird in eine Ausnehmung (26) eingebracht, so dass sein mit Übermaß versehener Abschnitt einer bereits montierten Leitschaufel (14, 16) zugewandt ist,
b) das Presssegment wird dann zur montierten Leitschaufel (14, 16) verschoben, bis es am Presssegment der benach- harten Leitschaufel (14, 16) anliegt,
c) anschließend wird eine Leitschaufel (14, 16) in die Umfangsnut (21) eingebracht und in Richtung des Presssegments (30) verschoben, bis dessen Leitschaufelfuß (27) an dem mit Übermaß versehenen Abschnitt anliegt,
d) unter Krafteinwirkung wird der Leitschaufelfuß (27) über den mit Übermaß versehen Abschnitt geschoben, bis der Leitschaufeifuß (27) an der bereits montierten Leit- schaufei (14, 16) anliegt, so dass er unter einer vom
Presssegment (30) erzeugten Vorspannung (23) an die Hin- terschneidung (24) gedrückt wird.
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