EP2728123A1 - Fluid flow engine and corresponding assembly method of a fluid flow engine - Google Patents

Fluid flow engine and corresponding assembly method of a fluid flow engine Download PDF

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EP2728123A1
EP2728123A1 EP12191346.1A EP12191346A EP2728123A1 EP 2728123 A1 EP2728123 A1 EP 2728123A1 EP 12191346 A EP12191346 A EP 12191346A EP 2728123 A1 EP2728123 A1 EP 2728123A1
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EP
European Patent Office
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sealing
segment
turbomachine
segments
fixing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12191346.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joseph Tomsik
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36—Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/37—Retaining components in desired mutual position by a press fit connection

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine, in particular a compressor, and a method for assembling the axial flow machine.
  • Turbomachines in particular compressors of gas turbines, often include vane rings, which are arranged in the flow direction in front of a blade ring.
  • the guide vanes of the vane rings are held in the radial direction of the turbomachine on the outside by a housing and on the inside by an inner ring.
  • On the inner ring an additional ring is arranged, which forms a seal together with a rotor and often also fulfills other functions.
  • the problem is the seal between the inner ring and the additional ring.
  • a turbomachine with an inner ring for a vane ring is known, which consists of two parts, which are held together by an additional ring.
  • the assembly of the additional ring takes place in the radial direction of the turbomachine.
  • the seal between the parts of the inner ring and the additional ring can be done due to a bias in the axial direction of the turbomachine.
  • the invention is therefore based on the object to provide a turbomachine in which an alternative type of sealing between an inner ring and an additional ring takes place.
  • the solution of the problem in a turbomachine in particular a compressor, with at least one vane ring, which are a plurality of radially arranged vanes, which are radially outwardly by a housing and radially inwardly held by a static inner ring, wherein the inner ring by means of a sealing device opposite a rotor is sealed.
  • the inner ring comprises at least two fixing segments segmented only in the circumferential direction and the sealing device has at least two sealing segments, the sealing segments being mounted in the axial direction of the turbomachine in each case on an associated fixing segment.
  • This solution has the advantage that due to the axial mounting direction a very small mounting clearance between the fixing segments and the sealing segments is made possible at the same time handling friendly assembly. As a result, a seal between the segments is improved, so that a high efficiency, a high surge limit and high performance of the axial flow machine is ensured.
  • each sealing segment is fixed in the radial direction, in the circumferential direction and in the axial direction of the turbomachine with respect to the associated fixing segment, wherein the fixation in the radial direction is a seal based in particular on minimum clearance or backlash includes.
  • the sealing segments are optimally secured against undesired movements during operation of the turbomachine.
  • the seal prevents leakage between a fixing segment and a sealing segment.
  • the sealing segments are each fixed in the radial direction of the turbomachine by means of a groove connection with respect to the Fixiersegmenten, wherein the sealing segments each have a circumferential groove which surrounds a circumferentially continuous nose formed on the associated Fixiersegmenten.
  • the sealing segments can be fixed in the circumferential direction of the turbomachine in each case by means of at least one circumferential securing against the Fixiersegmenten, wherein the circumferential securing stone is arranged in a geometrically adapted recess which is partially formed in the Fixiersegment and partially in the seal segment. It is advantageous that the circumferential securing stone and the recess are easy to manufacture and effectively prevent movement of the sealing segment relative to the fixing segment.
  • the sealing segments can be fixed in the axial direction of the turbomachine in each case by means of a securing segment relative to the Fixiersegmenten, wherein the securing segment is arranged in a circumferential groove of the sealing segment and in an opposite circumferential groove of the associated Fixiersegmentes.
  • the advantage of the securing segment is that it allows axial fixation along the entire circumference of the fixing segment and the sealing segment.
  • the securing segment is limited in its movement in the circumferential direction of the turbomachine by a stop at a first end of the sealing segment and by a stop at a first end of an adjacent sealing segment.
  • the stop advantageously prevents movements of the securing segment during operation of the turbomachine.
  • the stopper can be a plate, which is soldered, glued or welded onto the first end of the sealing segment.
  • a plate is simple in construction, can be easily fixed by soldering, gluing or welding and yet provides effective protection against movement of the securing segment.
  • the sealing segments are fixed during assembly to the associated fixing segments simultaneously by means of the groove connection in the radial direction of the turbomachine, preferably by means of a pressure.
  • a close seating design between the nose and the circumferential groove can be selected, in particular by applying a pressing force. This results in the sum of small radial games in the vane ring. Due to the lower radial clearance results in an improvement in the sealing effect between the fixing segment and the sealing segment.
  • the gap between at the seal segment attached inlet honeycomb and labyrinth tips on the rotor can also be reduced.
  • At least one circumferential securing block can be inserted into the part of the recess belonging to the fixing segment and inserted into the part of the recess belonging to the sealing segment during the assembly of the sealing segments in the axial direction of the turbomachine. It is advantageous that the circumferential securing stone is an easy to manufacture and easy to assemble component.
  • Fig. 1 shows in a sectional view a region between a stator blade 3 belonging to a vane ring 1 and a rotor 2 of an axial flow machine not otherwise shown.
  • the vane ring 1 comprises a multiplicity of guide vanes 3 with bushings 4, two fixing segments 5, two sealing segments 6, two circumferential securing bricks 7 and two securing segments 8.
  • the fixing segments 5, the sealing segments 6 and the securing segments 8 are each half-ring-shaped and thus segmented only in the circumferential direction and otherwise formed in one piece.
  • Each fixing segment 5 encloses the sockets 4, which in turn surround pins 3a of the guide vanes 3.
  • the fixing segment 5 is extended in an axial direction a of the turbomachine behind the pin 3a of the guide blade 3 and forms a nose 5a.
  • a circumferential groove 5c is arranged in a radial direction r of the turbomachine, which is open in the direction of the guide blade 3.
  • a recess 5b defined in a circumferential direction, in the radial direction and in the axial direction a of the turbomachine is arranged.
  • the sealing segment 6 extends in the axial direction a of the axial flow machine and has a rectilinear shape in the radial direction r of the turbomachine inner region of the bushing 4, the sealing segment 6 abutting against the fixing segment 5 upstream of the bush 4. Otherwise, the sealing segment 6 clasps the fixing segment 5 in the region lying in the axial direction a of the axial flow machine behind the pin 3a of the guide blade 3 C-shaped.
  • a circumferential groove 6a of the seal segment 6 clasps the nose 5a of the fixing segment 5.
  • the seal segment 6 has a circumferential groove 6c facing the circumferential groove 5c of the fixing segment 5, so that a through the circumferential groove 5c and the circumferential groove 6c formed semi-annular space is formed.
  • the sealing segment 6 likewise has a recess 6b which, together with the recess 5b, forms a substantially cuboidal cavity.
  • the securing segment 8 is arranged in the intermediate space formed by the circumferential grooves 5c and 6c. In the cavity formed by the recesses 5b and 6b, one of the essentially parallelepiped circumferential securing blocks 7 is arranged in the cavity formed by the recesses 5b and 6b.
  • FIG. 2 is a circumferentially of the axial flow machine first end 6 d of the sealing segment 6 with inserted securing segment 8 in a section through the circumferential groove 6 c along the circumferential direction and the axial direction a of the turbomachine shown.
  • the circumferential groove 6 c is limited by a stop 6 e, which is soldered to the seal segment 6.
  • Alternative types of fastening are gluing or welding.
  • An unillustrated second end of the sealing segment 6 has no stop.
  • the fixing segment 5 is positioned by means of elastic deformation on the journal 3a of the guide vanes 3.
  • the sockets 4 are inserted into the fixing segment 5 in order to fix the pins 3 a of the guide vanes 3.
  • the circumferential securing block 7 is inserted into the recess 5b of the fixing segment 5.
  • the sealing segment 6 is pushed in the axial direction a of the turbomachine with the circumferential groove 6a on the nose 5a of the fixing segment. In this case, a slight pressing force is allowed.
  • the recess 6b is pushed onto the circumferential securing block 7.
  • the securing segment 8 is inserted in the circumferential direction of the turbomachine into the circumferential groove 5c of the fixing segment 5 and at the same time into the circumferential groove 6c of the sealing segment 6 until the securing segment 8 abuts against the stop 6e.
  • the space required for the turning steel must be taken into account.
  • the space required for the turning steel must be taken into account.
  • a material based on Co can be selected for the securing segment 8.
  • steel can be selected for the circumferential securing block 7, for example.
  • the invention relates to an axial flow machine, in particular compressor, with at least one vane ring, which a plurality of radially arranged vanes, which are held radially outwardly by a housing and radially inside by a static inner ring, wherein the inner ring by means of a sealing device against a rotor is sealed.
  • the inner ring comprise at least two fixing segments segmented only in the circumferential direction and the sealing device comprises at least two sealing segments, wherein the sealing segments are respectively mounted on an associated fixing segment in the axial direction of the turbomachine ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The machine has a guide vane collar (1) comprising sleeves (4) and radially arranged guide vanes (3) that are radially outwardly held by a housing and radially inwardly held by a static inner ring. The inner ring is sealed against a rotor (2) by a sealing device. The inner ring comprises fixing segments (5) that are segmented in a circumferential direction, and the sealing device has sealing segments (6). The sealing segments are mounted at the respective fixing segments in an axial direction (a) of the machine, where the fixing and sealing segments are designed as a single-piece. An independent claim is also included for a method for mounting a fluid-flow machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Verdichter, und ein Verfahren zur Montage der axialen Strömungsmaschine.The invention relates to a turbomachine, in particular a compressor, and a method for assembling the axial flow machine.

Strömungsmaschinen, insbesondere Verdichter von Gasturbinen, umfassen oft Leitschaufelkränze, die in Strömungsrichtung jeweils vor einem Laufschaufelkranz angeordnet sind. Die Leitschaufeln der Leitschaufelkränze werden in radialer Richtung der Strömungsmaschine außen von einem Gehäuse und innen von einem Innenring gehalten. Am Innenring ist ein Zusatzring angeordnet, der zusammen mit einem Rotor eine Dichtung bildet und oft auch noch weitere Funktionen erfüllt. Problematisch ist dabei die Abdichtung zwischen dem Innenring und dem Zusatzring.Turbomachines, in particular compressors of gas turbines, often include vane rings, which are arranged in the flow direction in front of a blade ring. The guide vanes of the vane rings are held in the radial direction of the turbomachine on the outside by a housing and on the inside by an inner ring. On the inner ring an additional ring is arranged, which forms a seal together with a rotor and often also fulfills other functions. The problem is the seal between the inner ring and the additional ring.

Aus der DE 10 2008 032 661 A1 ist eine Strömungsmaschine mit einem Innenring für einen Leitschaufelkranz bekannt, der aus zwei Teilen besteht, die von einem Zusatzring zusammengehalten werden. Die Montage des Zusatzrings erfolgt in radialer Richtung der Strömungsmaschine. Die Abdichtung zwischen den Teilen des Innenrings und dem Zusatzring kann aufgrund einer Vorspannung in axialer Richtung der Strömungsmaschine erfolgen.From the DE 10 2008 032 661 A1 is a turbomachine with an inner ring for a vane ring is known, which consists of two parts, which are held together by an additional ring. The assembly of the additional ring takes place in the radial direction of the turbomachine. The seal between the parts of the inner ring and the additional ring can be done due to a bias in the axial direction of the turbomachine.

In den DE 699 00 004 T2 , DE 694 19 287 T2 und US 2006/0056963 A1 sind Strömungsmaschinen offenbart, bei denen die Zusatzringe in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine an den jeweiligen Innenringen montiert werden. Nachteilig ist hier, dass zwischen dem Innenring und dem Zusatzring jeweils eine Leckage möglich ist, die sich aus dem für die Montage erforderlichen Spiel ergibt.In the DE 699 00 004 T2 . DE 694 19 287 T2 and US 2006/0056963 A1 Turbomachines are disclosed in which the additional rings are mounted in the circumferential direction of the turbomachine to the respective inner rings. The disadvantage here is that between the inner ring and the additional ring each have a leakage is possible, resulting from the required for the assembly game.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Strömungsmaschine zu schaffen, bei der eine alternative Art der Abdichtung zwischen einem Innenring und einem Zusatzring erfolgt.The invention is therefore based on the object to provide a turbomachine in which an alternative type of sealing between an inner ring and an additional ring takes place.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Strömungsmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Montage der axialen Strömungsmaschine nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved with a turbomachine according to claim 1. Furthermore, the object is achieved with a method for mounting the axial flow machine according to claim 8. Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe in einer Strömungsmaschine, insbesondere einem Verdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz, der eine Vielzahl von radial angeordneten Leitschaufeln, die radial außen durch ein Gehäuse und radial innen durch einen statischen Innenring gehalten werden, wobei der Innenring mittels einer Dichteinrichtung gegenüber einem Rotor abgedichtet ist. Der Innenring umfasst mindestens zwei nur in Umfangsrichtung segmentierte Fixiersegmente und die Dichteinrichtung mindestens zwei Dichtungssegmente, wobei die Dichtungssegmente in axialer Richtung der Strömungsmaschine jeweils an einem zugehörigen Fixiersegment montiert sind.According to the invention, the solution of the problem in a turbomachine, in particular a compressor, with at least one vane ring, which are a plurality of radially arranged vanes, which are radially outwardly by a housing and radially inwardly held by a static inner ring, wherein the inner ring by means of a sealing device opposite a rotor is sealed. The inner ring comprises at least two fixing segments segmented only in the circumferential direction and the sealing device has at least two sealing segments, the sealing segments being mounted in the axial direction of the turbomachine in each case on an associated fixing segment.

Diese Lösung bietet den Vorteil, dass aufgrund der axialen Montagerichtung ein sehr kleines Montagespiel zwischen den Fixiersegmenten und den Dichtungssegmenten bei gleichzeitig handhabungsfreundlicher Montage ermöglicht wird. Hierdurch wird eine Abdichtung zwischen den Segmenten verbessert, so dass ein hoher Wirkungsgrad, eine hohe Pumpgrenze und eine hohe Leistung der axialen Strömungsmaschine gewährleistet wird.This solution has the advantage that due to the axial mounting direction a very small mounting clearance between the fixing segments and the sealing segments is made possible at the same time handling friendly assembly. As a result, a seal between the segments is improved, so that a high efficiency, a high surge limit and high performance of the axial flow machine is ensured.

In einer speziellen Ausgestaltung ist jedes Dichtungssegment in radialer Richtung, in Umfangsrichtung und in axialer Richtung der Strömungsmaschine gegenüber dem zugehörigen Fixiersegment fixiert, wobei die Fixierung in radialer Richtung eine insbesondere auf ein minimales Spiel oder eine Spielfreiheit beruhende Abdichtung umfasst. Durch die Fixierung in diesen Richtungen sind die Dichtungssegmente optimal gegen unerwünschte Bewegungen beim Betrieb der Strömungsmaschine gesichert. Die Abdichtung verhindert eine Leckage zwischen einem Fixiersegment und einem Dichtungssegment.In a special embodiment, each sealing segment is fixed in the radial direction, in the circumferential direction and in the axial direction of the turbomachine with respect to the associated fixing segment, wherein the fixation in the radial direction is a seal based in particular on minimum clearance or backlash includes. By fixing in these directions, the sealing segments are optimally secured against undesired movements during operation of the turbomachine. The seal prevents leakage between a fixing segment and a sealing segment.

Insbesondere sind die Dichtungssegmente in radialer Richtung der Strömungsmaschine jeweils mittels einer Nutenverbindung gegenüber den Fixiersegmenten fixiert, wobei die Dichtungssegmente jeweils eine Umfangsnut aufweisen, die eine in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildete Nase an dem zugehörigen Fixiersegment umschließt. Dies ist vorteilhaft, weil aufgrund der Nutenverbindung die Spannungsbereiche in den Fixiersegmenten und den Dichtungssegmenten auf den Bereich um die Nutenverbindung begrenzt werden, insbesondere bei Aufbringen einer Presskraft.In particular, the sealing segments are each fixed in the radial direction of the turbomachine by means of a groove connection with respect to the Fixiersegmenten, wherein the sealing segments each have a circumferential groove which surrounds a circumferentially continuous nose formed on the associated Fixiersegmenten. This is advantageous because, due to the groove connection, the stress areas in the fixing segments and the sealing segments are limited to the area around the groove connection, in particular when a pressing force is applied.

Außerdem können die Dichtungssegmente in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine jeweils mittels mindestens eines Umfangssicherungssteins gegenüber den Fixiersegmenten fixiert sein, wobei der Umfangssicherungsstein in einer geometrisch angepassten Ausnehmung angeordnet ist, die teilweise in dem Fixiersegment und teilweise in dem Dichtungssegment ausgeformt ist. Vorteilhaft ist dabei, dass der Umfangssicherungsstein und die Ausnehmung einfach herzustellen sind und eine Bewegung des Dichtungssegments gegenüber dem Fixiersegment wirksam verhindern.In addition, the sealing segments can be fixed in the circumferential direction of the turbomachine in each case by means of at least one circumferential securing against the Fixiersegmenten, wherein the circumferential securing stone is arranged in a geometrically adapted recess which is partially formed in the Fixiersegment and partially in the seal segment. It is advantageous that the circumferential securing stone and the recess are easy to manufacture and effectively prevent movement of the sealing segment relative to the fixing segment.

Weiterhin können die Dichtungssegmente in axialer Richtung der Strömungsmaschine jeweils mittels eines Sicherungssegmentes gegenüber den Fixiersegmenten fixiert sein, wobei das Sicherungssegment in einer Umfangsnut des Dichtungssegments und in einer gegenüberliegenden Umfangsnut des zugehörigen Fixiersegmentes angeordnet ist. Der Vorteil des Sicherungssegmentes besteht darin, dass er eine axiale Fixierung entlang des gesamten Umfangs des Fixiersegments und des Dichtungssegments ermöglicht.Furthermore, the sealing segments can be fixed in the axial direction of the turbomachine in each case by means of a securing segment relative to the Fixiersegmenten, wherein the securing segment is arranged in a circumferential groove of the sealing segment and in an opposite circumferential groove of the associated Fixiersegmentes. The advantage of the securing segment is that it allows axial fixation along the entire circumference of the fixing segment and the sealing segment.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das Sicherungssegment in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine durch einen Anschlag an einem ersten Ende des Dichtungssegments und durch einen Anschlag an einem ersten Ende eines benachbarten Dichtungssegments bewegungsbegrenzt. Der Anschlag verhindert vorteilhaft Bewegungen des Sicherungssegments während des Betriebs der Strömungsmaschine.In a further embodiment, the securing segment is limited in its movement in the circumferential direction of the turbomachine by a stop at a first end of the sealing segment and by a stop at a first end of an adjacent sealing segment. The stop advantageously prevents movements of the securing segment during operation of the turbomachine.

Insbesondere kann der Anschlag ein Plättchen seins, das auf das erste Ende des Dichtungssegmentes aufgelötet, aufgeklebt oder aufgeschweißt ist. Ein derartiges Plättchen ist einfach aufgebaut, lässt sich durch Löten, Kleben oder Schweißen leicht befestigen und bietet dennoch einen wirksamen Schutz gegen Bewegungen des Sicherungssegments.In particular, the stopper can be a plate, which is soldered, glued or welded onto the first end of the sealing segment. Such a plate is simple in construction, can be easily fixed by soldering, gluing or welding and yet provides effective protection against movement of the securing segment.

Weiterhin besteht die Lösung der Aufgabe in einem Verfahren zur Montage der Strömungsmaschine, wobei die Fixiersegmente durch elastische Verformung an in radialer Richtung der Strömungsmaschine inneren Zapfen der Leitschaufeln angebracht werden und anschließend Buchsen in die Fixiersegmente eingesetzt werden, die die Zapfen der Leitschaufeln umschließen. Die Dichtungssegmente werden in axialer Richtung der Strömungsmaschine an den zugehörigen Fixiersegmenten montiert. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine in der Handhabung einfache Montage möglich ist, wobei im selben Montageschritt eine Abdichtung hergestellt wird.Furthermore, there is the solution of the problem in a method for mounting the turbomachine, wherein the fixing segments are attached by elastic deformation to the radial direction of the turbomachine inner pin of the vanes and then bushes are inserted into the Fixiersegmente, which enclose the pins of the vanes. The sealing segments are mounted in the axial direction of the turbomachine on the associated Fixiersegmenten. The advantage here is that a simple to handle mounting is possible, wherein in the same assembly step, a seal is made.

Insbesondere werden die Dichtungssegmente bei der Montage an den zugehörigen Fixiersegmenten gleichzeitig mittels der Nutenverbindung in radialer Richtung der Strömungsmaschine fixiert, vorzugsweise mittels einer Pressung. Durch diese Montage kann eine enge Sitzgestaltung zwischen der Nase und der Umfangsnut gewählt werden, insbesondere durch Aufbringen einer Presskraft. Damit ergeben sich in der Summe geringe radiale Spiele im Leitschaufelkranz. Bedingt durch das geringere radiale Spiel ergibt sich eine Verbesserung in der Dichtwirkung zwischen dem Fixiersegment und dem Dichtungssegment. Der Spalt zwischen an dem Dichtungssegment angebrachten Einlaufwaben und Labyrinthspitzen am Rotor kann ebenfalls reduziert werden.In particular, the sealing segments are fixed during assembly to the associated fixing segments simultaneously by means of the groove connection in the radial direction of the turbomachine, preferably by means of a pressure. By this assembly, a close seating design between the nose and the circumferential groove can be selected, in particular by applying a pressing force. This results in the sum of small radial games in the vane ring. Due to the lower radial clearance results in an improvement in the sealing effect between the fixing segment and the sealing segment. The gap between at the seal segment attached inlet honeycomb and labyrinth tips on the rotor can also be reduced.

Außerdem kann vor der Montage der Dichtungssegmente mindestens ein Umfangssicherungsstein in den zum Fixiersegment gehörigen Teil der Ausnehmung eingesetzt und bei der Montage der Dichtungssegmente in axialer Richtung der Strömungsmaschine in den zum Dichtungssegment gehörigen Teil der Ausnehmung eingeführt werden. Vorteilhaft ist dabei, dass der Umfangssicherungsstein ein einfach herstellbares und leicht montierbares Bauteil ist.In addition, at least one circumferential securing block can be inserted into the part of the recess belonging to the fixing segment and inserted into the part of the recess belonging to the sealing segment during the assembly of the sealing segments in the axial direction of the turbomachine. It is advantageous that the circumferential securing stone is an easy to manufacture and easy to assemble component.

Weiterhin kann nach der Montage der Dichtungssegmente je ein Sicherungssegment in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in die Umfangsnut des Fixiersegmentes und gleichzeitig in die gegenüberliegende Umfangsnut des Dichtungssegmentes eingeführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Sicherungssegment gut in den Umfangsnuten geführt wird.Furthermore, after the assembly of the sealing segments depending on a securing segment in the circumferential direction of the turbomachine in the circumferential groove of the Fixiersegmentes and simultaneously introduced into the opposite circumferential groove of the sealing segment. This offers the advantage that the securing segment is guided well in the circumferential grooves.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Teilbereich einer axialen Strömungsmaschine im Längsschnitt und
  • Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie AA durch den Teilbereich aus Figur 1.
In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to two figures. Show it:
  • Fig. 1 a portion of an axial flow machine in longitudinal section and
  • Fig. 2 a section along the line AA through the sub-area FIG. 1 ,

Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht einen Bereich zwischen einer zu einem Leitschaufelkranz 1 gehörenden Leitschaufel 3 und einem Rotor 2 einer ansonsten nicht weiter dargestellten axialen Strömungsmaschine. Fig. 1 shows in a sectional view a region between a stator blade 3 belonging to a vane ring 1 and a rotor 2 of an axial flow machine not otherwise shown.

Der Leitschaufelkranz 1 umfasst eine Vielzahl von Leitschaufeln 3 mit Buchsen 4, zwei Fixiersegmenten 5, zwei Dichtungssegmenten 6, zwei Umfangssicherungssteinen 7 und zwei Sicherungssegmenten 8.The vane ring 1 comprises a multiplicity of guide vanes 3 with bushings 4, two fixing segments 5, two sealing segments 6, two circumferential securing bricks 7 and two securing segments 8.

Die Fixiersegmente 5, die Dichtungssegmente 6 und die Sicherungssegmente 8 sind jeweils halbringförmig und damit lediglich in Umfangsrichtung segmentiert und ansonsten einteilig ausgebildet. Jedes Fixiersegment 5 umschließt die Buchsen 4, die wiederum Zapfen 3a der Leitschaufeln 3 umgeben.The fixing segments 5, the sealing segments 6 and the securing segments 8 are each half-ring-shaped and thus segmented only in the circumferential direction and otherwise formed in one piece. Each fixing segment 5 encloses the sockets 4, which in turn surround pins 3a of the guide vanes 3.

Gemäß Fig. 1 ist das Fixiersegment 5 in einer axialen Richtung a der Strömungsmaschine hinter dem Zapfen 3a der Leitschaufel 3 verlängert und bildet eine Nase 5a. An der Nase 5a ist in einer radialen Richtung r der Strömungsmaschine eine Umfangsnut 5c angeordnet, die in Richtung der Leitschaufel 3 offen ist. Im Bereich zwischen der Nase 5a und der Buchse 4 ist eine in einer Umfangsrichtung, in der radialen und in der axialen Richtung a der Strömungsmaschine begrenzte Ausnehmung 5b angeordnet.According to Fig. 1 the fixing segment 5 is extended in an axial direction a of the turbomachine behind the pin 3a of the guide blade 3 and forms a nose 5a. At the nose 5a a circumferential groove 5c is arranged in a radial direction r of the turbomachine, which is open in the direction of the guide blade 3. In the area between the nose 5a and the bush 4, a recess 5b defined in a circumferential direction, in the radial direction and in the axial direction a of the turbomachine is arranged.

Das Dichtungssegment 6 gemäß Fig. 1 erstreckt sich in axialer Richtung a der axialen Strömungsmaschine und weist am in radialer Richtung r der Strömungsmaschine inneren Bereich der Buchse 4 eine geradlinige Form auf, wobei das Dichtungssegment 6 stromaufwärts von der Buchse 4 an dem Fixiersegment 5 anliegt. Ansonsten umklammert das Dichtungssegment 6 das Fixiersegment 5 in dem in axialer Richtung a der axialen Strömungsmaschine hinter dem Zapfen 3a der Leitschaufel 3 liegenden Bereich C-förmig.The sealing segment 6 according to Fig. 1 extends in the axial direction a of the axial flow machine and has a rectilinear shape in the radial direction r of the turbomachine inner region of the bushing 4, the sealing segment 6 abutting against the fixing segment 5 upstream of the bush 4. Otherwise, the sealing segment 6 clasps the fixing segment 5 in the region lying in the axial direction a of the axial flow machine behind the pin 3a of the guide blade 3 C-shaped.

Insbesondere umklammert eine Umfangsnut 6a des Dichtungssegmentes 6 die Nase 5a des Fixiersegments 5. Im Bereich der C-förmigen Umklammerung weist das Dichtungssegment 6 eine Umfangsnut 6c auf, die der Umfangsnut 5c des Fixiersegments 5 gegenüberliegt, so dass ein durch die Umfangsnut 5c und die Umfangsnut 6c gebildeter halbringförmiger Zwischenraum entsteht. Im Bereich der Ausnehmung 5b des Fixiersegments 5 weist das Dichtungssegment 6 ebenfalls eine Ausnehmung 6b auf, die zusammen mit der Ausnehmung 5b einen im Wesentlichen quaderförmigen Hohlraum bildet.In particular, a circumferential groove 6a of the seal segment 6 clasps the nose 5a of the fixing segment 5. In the region of the C-shaped clasp, the seal segment 6 has a circumferential groove 6c facing the circumferential groove 5c of the fixing segment 5, so that a through the circumferential groove 5c and the circumferential groove 6c formed semi-annular space is formed. In the region of the recess 5b of the fixing segment 5, the sealing segment 6 likewise has a recess 6b which, together with the recess 5b, forms a substantially cuboidal cavity.

In dem von den Umfangsnuten 5c und 6c gebildeten Zwischenraum ist das Sicherungssegment 8 angeordnet. In dem von den Ausnehmungen 5b und 6b gebildeten Hohlraum ist einer der im Wesentlichen quaderförmigen Umfangssicherungssteine 7 angeordnet.In the intermediate space formed by the circumferential grooves 5c and 6c, the securing segment 8 is arranged. In the cavity formed by the recesses 5b and 6b, one of the essentially parallelepiped circumferential securing blocks 7 is arranged.

In Fig. 2 ist ein in Umfangsrichtung der axialen Strömungsmaschine erstes Ende 6d des Dichtungssegments 6 mit eingesetztem Sicherungssegment 8 in einem Schnitt durch die Umfangsnut 6c entlang der Umfangsrichtung und der axialen Richtung a der Strömungsmaschine dargestellt. Die Umfangsnut 6c ist durch einen Anschlag 6e begrenzt, der an das Dichtungssegment 6 angelötet ist. Alternative Befestigungsarten sind Kleben oder Schweißen. Ein nicht dargestelltes zweites Ende des Dichtungssegments 6 weist keinen Anschlag auf.In Fig. 2 is a circumferentially of the axial flow machine first end 6 d of the sealing segment 6 with inserted securing segment 8 in a section through the circumferential groove 6 c along the circumferential direction and the axial direction a of the turbomachine shown. The circumferential groove 6 c is limited by a stop 6 e, which is soldered to the seal segment 6. Alternative types of fastening are gluing or welding. An unillustrated second end of the sealing segment 6 has no stop.

Bei der Montage wird zunächst das Fixiersegment 5 mit Hilfe von elastischer Verformung an den Zapfen 3a der Leitschaufeln 3 positioniert. Anschließend werden die Buchsen 4 in das Fixiersegment 5 eingesetzt, um die Zapfen 3a der Leitschaufeln 3 zu fixeren. In einem nächsten Schritt wird der Umfangssicherungsstein 7 in die Ausnehmung 5b des Fixiersegments 5 eingesetzt. Danach wird das Dichtungssegment 6 in axialer Richtung a der Strömungsmaschine mit der Umfangsnut 6a auf die Nase 5a des Fixiersegments geschoben. Dabei ist eine leichte Presskraft zulässig. Gleichzeitig wird die Ausnehmung 6b auf den Umfangssicherungsstein 7 aufgeschoben. Zum Schluss wird das Sicherungssegment 8 in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in die Umfangsnut 5c des Fixiersegments 5 und gleichzeitig in die Umfangsnut 6c des Dichtungssegments 6 eingeschoben, bis das Sicherungssegment 8 gegen den Anschlag 6e stößt.During assembly, first the fixing segment 5 is positioned by means of elastic deformation on the journal 3a of the guide vanes 3. Subsequently, the sockets 4 are inserted into the fixing segment 5 in order to fix the pins 3 a of the guide vanes 3. In a next step, the circumferential securing block 7 is inserted into the recess 5b of the fixing segment 5. Thereafter, the sealing segment 6 is pushed in the axial direction a of the turbomachine with the circumferential groove 6a on the nose 5a of the fixing segment. In this case, a slight pressing force is allowed. At the same time, the recess 6b is pushed onto the circumferential securing block 7. Finally, the securing segment 8 is inserted in the circumferential direction of the turbomachine into the circumferential groove 5c of the fixing segment 5 and at the same time into the circumferential groove 6c of the sealing segment 6 until the securing segment 8 abuts against the stop 6e.

Bei der Herstellung der Umfangsnut 6c des Dichtungssegments 6 muss der Platzbedarf für den Drehstahl beachtet werden. An den Kontaktstellen zwischen der Nase 5a des Fixiersegments 5 und der Umfangsnut 6a des Dichtungssegments 6 sind relativ enge Toleranzen vorzusehen, um eine Dichtwirkung zu erreichen. Für das Sicherungssegment 8 kann beispielsweise ein Werkstoff auf Co-Basis gewählt werden. Für den Umfangssicherungsstein 7 kann beispielsweise Stahl gewählt werden.In the production of the circumferential groove 6c of the sealing segment 6, the space required for the turning steel must be taken into account. At the contact points between the nose 5a of the Fixiersegments 5 and the circumferential groove 6a of the sealing segment 6 are relatively provide close tolerances to achieve a sealing effect. For example, a material based on Co can be selected for the securing segment 8. For the circumferential securing block 7, for example, steel can be selected.

Die Erfindung bezieht sich auf eine axiale Strömungsmaschine, insbesondere Verdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz, der eine Vielzahl von radial angeordneten Leitschaufeln, die radial außen durch ein Gehäuse und radial innen durch einen statischen Innenring gehalten werden, wobei der Innenring mittels einer Dichteinrichtung gegenüber einem Rotor abgedichtet ist. Um eine alternative Art der Abdichtung zwischen einem Innenring und einem Zusatzring zu erreichen, umfassen der Innenring mindestens zwei nur in Umfangsrichtung segmentierte Fixiersegmente und die Dichteinrichtung mindestens zwei Dichtungssegmente, wobei die Dichtungssegmente in axialer Richtung der Strömungsmaschine jeweils an einem zugehörigen Fixiersegment montiert sind bzw. werden.The invention relates to an axial flow machine, in particular compressor, with at least one vane ring, which a plurality of radially arranged vanes, which are held radially outwardly by a housing and radially inside by a static inner ring, wherein the inner ring by means of a sealing device against a rotor is sealed. In order to achieve an alternative type of sealing between an inner ring and an additional ring, the inner ring comprise at least two fixing segments segmented only in the circumferential direction and the sealing device comprises at least two sealing segments, wherein the sealing segments are respectively mounted on an associated fixing segment in the axial direction of the turbomachine ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leitschaufelkranzvane ring
22
Rotorrotor
33
Leitschaufelvane
3a3a
Zapfenspigot
44
BuchseRifle
55
FixiersegmentFixiersegment
5a5a
Nasenose
5b5b
Ausnehmungrecess
5c5c
Umfangsnutcircumferential groove
66
Dichtungssegmentseal segment
6a6a
Umfangsnutcircumferential groove
6b6b
Ausnehmungrecess
6c6c
Umfangsnutcircumferential groove
6d6d
Erstes EndeFirst end
6e6e
Anschlagattack
77
UmfangssicherungssteinComprehensive backup Stone
88th
Sicherungssegmentsecuring segment
aa
Axiale RichtungAxial direction
rr
Radiale RichtungRadial direction

Claims (11)

Strömungsmaschine, insbesondere Verdichter, mit mindestens einem Leitschaufelkranz (1), der eine Vielzahl von radial angeordneten Leitschaufeln (3), die radial außen durch ein Gehäuse und radial innen durch einen statischen Innenring gehalten werden, wobei der Innenring mittels einer Dichteinrichtung gegenüber einem Rotor (2) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring mindestens zwei nur in Umfangsrichtung segmentierte Fixiersegmente (5) und die Dichteinrichtung mindestens zwei Dichtungssegmente (6) umfassen, wobei die Dichtungssegmente (6) in axialer Richtung (a) der Strömungsmaschine jeweils an einem zugehörigen Fixiersegment (5) montiert sind.Turbomachine, in particular compressor, with at least one vane ring (1), which a plurality of radially arranged guide vanes (3), which are held radially outwardly by a housing and radially inside by a static inner ring, wherein the inner ring by means of a sealing device against a rotor ( 2) is sealed, characterized in that the inner ring at least two segmented only in the circumferential direction Fixiersegmente (5) and the sealing means comprise at least two sealing segments (6), wherein the sealing segments (6) in the axial direction (a) of the turbomachine respectively at an associated Fixing segment (5) are mounted. Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Dichtungssegment (6) in radialer Richtung (r), in Umfangsrichtung und in axialer Richtung (a) der Strömungsmaschine gegenüber dem zugehörigen Fixiersegment (5) fixiert ist, wobei die Fixierung in radialer Richtung eine insbesondere auf ein minimales Spiel oder Spielfreiheit beruhende Abdichtung umfasst.Fluid machine according to claim 1, characterized in that each sealing segment (6) in the radial direction (r), in the circumferential direction and in the axial direction (a) of the turbomachine towards the associated Fixiersegment (5) is fixed, wherein the fixing in the radial direction of a particular includes a minimum clearance or backlash based seal. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssegmente (6) in radialer Richtung (r) der Strömungsmaschine jeweils mittels einer Nutenverbindung (5a, 6a) gegenüber den Fixiersegmenten (5) fixiert sind, wobei die Dichtungssegmente (6) jeweils eine Umfangsnut (6a) aufweisen, die eine in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildete Nase (5a) an dem zugehörigen Fixiersegment (5) umschließt.Fluid machine according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing segments (6) in the radial direction (r) of the turbomachine (6a 5a) are fixed relative to the Fixiersegmenten (5) each by means of a groove connection, wherein the seal segments (6) each have a Have circumferential groove (6a) which encloses a circumferentially continuous nose (5a) on the associated fixing segment (5). Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssegmente (6) in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine jeweils mittels mindestens eines Umfangssicherungssteins (7) gegenüber den Fixiersegmenten (5) fixiert sind, wobei der Umfangssicherungsstein (7) in einer geometrisch angepassten Ausnehmung (5b, 6b) angeordnet ist, die teilweise in dem Fixiersegment (5) und teilweise in dem Dichtungssegment (6) ausgeformt ist.Turbomachine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing segments (6) are fixed in the circumferential direction of the turbomachine by means of at least one circumferential securing block (7) relative to the Fixiersegmenten (5), wherein the circumferential securing stone (7) in a geometrically adjusted Recess (5b, 6b) is arranged, which is partially formed in the fixing segment (5) and partially in the sealing segment (6). Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssegmente (6) in axialer Richtung (a) der Strömungsmaschine jeweils mittels eines Sicherungssegmentes (8) gegenüber den Fixiersegmenten (5) fixiert sind, wobei das Sicherungssegment (8) in einer Umfangsnut (6c) des Dichtungssegments (6) und in einer gegenüberliegenden Umfangsnut (5c) des zugehörigen Fixiersegmentes (5) angeordnet ist.Turbomachine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sealing segments (6) in the axial direction (a) of the turbomachine in each case by means of a securing segment (8) relative to the fixing segments (5) are fixed, wherein the securing segment (8) in one Circumferential groove (6c) of the sealing segment (6) and in an opposite circumferential groove (5c) of the associated Fixiersegmentes (5) is arranged. Strömungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungssegment (8) in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine durch einen Anschlag (6e) an einem ersten Ende (6d) des Dichtungssegments (6) und durch einen Anschlag (6e) an einem ersten Ende (6d) eines benachbarten Dichtungssegments (6) bewegungsbegrenzt ist.Turbomachine according to claim 5, characterized in that the securing segment (8) in the circumferential direction of the turbomachine by a stop (6e) at a first end (6d) of the sealing segment (6) and by a stop (6e) at a first end (6d) an adjacent sealing segment (6) is movement-limited. Strömungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6e) ein Plättchen ist, das auf das erste Ende (6d) des Dichtungssegmentes (6) aufgelötet, geklebt oder geschweißt ist.Turbomachine according to claim 6, characterized in that the stop (6e) is a plate which is soldered, glued or welded to the first end (6d) of the sealing segment (6). Verfahren zur Montage der Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fixiersegmente (5) durch elastische Verformung an in radialer Richtung (r) der Strömungsmaschine inneren Zapfen (3a) der Leitschaufeln (3) angebracht werden und anschließend Buchsen (4) in die Fixiersegmente (5) eingesetzt werden, die die Zapfen (3a) der Leitschaufeln (3) umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssegmente (6) in axialer Richtung (a) der Strömungsmaschine an den zugehörigen Fixiersegmenten (5) montiert werden.Method for assembling the turbomachine according to one of claims 1 to 7, wherein the fixing segments (5) by elastic deformation on in the radial direction (r) of the turbomachine inner pin (3a) of the guide vanes (3) are mounted and then bushings (4) in the fixing segments (5) are used, which enclose the pins (3a) of the guide vanes (3), characterized in that the sealing segments (6) are mounted in the axial direction (a) of the turbomachine on the associated fixing segments (5). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssegmente (6) bei der Montage an den zugehörigen Fixiersegmenten (5) gleichzeitig mittels der Nutenverbindung (5a, 6a) in radialer Richtung (r) der Strömungsmaschine fixiert werden, vorzugsweise mittels einer Pressung.A method according to claim 8, characterized in that the sealing segments (6) during assembly to the associated fixing segments (5) simultaneously by means of Groove joint (5a, 6a) are fixed in the radial direction (r) of the turbomachine, preferably by means of a pressure. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Montage der Dichtungssegmente (6) mindestens ein Umfangssicherungsstein (7) in den zum Fixiersegment (5) gehörigen Teil der Ausnehmung (5b) eingesetzt und bei der Montage der Dichtungssegmente (6) in axialer Richtung (a) der Strömungsmaschine in den zum Dichtungssegment (6) gehörigen Teil der Ausnehmung (6b) eingeführt wird.Method according to claim 8 or 9, characterized in that at least one circumferential securing block (7) is inserted into the part (5b) belonging to the fixing segment (5) before assembly of the sealing segments (6) and during assembly of the sealing segments (6) axial direction (a) of the turbomachine in the sealing segment (6) associated part of the recess (6b) is inserted. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Montage der Dichtungssegmente (6) je ein Sicherungssegment (8) in Umfangsrichtung der Strömungsmaschine in die Umfangsnut (5c) des Fixiersegmentes (5) und gleichzeitig in die gegenüberliegende Umfangsnut (6c) des Dichtungssegmentes (6) eingeführt wird.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that after the assembly of the sealing segments (6) depending on a securing segment (8) in the circumferential direction of the turbomachine in the circumferential groove (5c) of the Fixiersegmentes (5) and at the same time in the opposite circumferential groove (6c ) of the sealing segment (6) is introduced.
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