EP2947281A1 - Gasturbinengehäuseanordnung - Google Patents
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- EP2947281A1 EP2947281A1 EP15164583.5A EP15164583A EP2947281A1 EP 2947281 A1 EP2947281 A1 EP 2947281A1 EP 15164583 A EP15164583 A EP 15164583A EP 2947281 A1 EP2947281 A1 EP 2947281A1
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
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- F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
- F01D11/18—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means using stator or rotor components with predetermined thermal response, e.g. selective insulation, thermal inertia, differential expansion
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- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
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- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/11—Shroud seal segments
Definitions
- the present invention relates to a gas turbine housing assembly having a gas turbine housing member and a nozzle, a gas turbine, in particular an aeroengine gas turbine, with such a gas turbine housing assembly and a method for securing the guide ring in the flow direction axially to the gas turbine housing element of such a gas turbine housing assembly.
- a gas turbine with a gas turbine housing element and a guide ring with an outer ring is known.
- the outer ring is secured by Genzouseelementfeste spokes on the housing element, which engage radially in recesses in the outer ring.
- a shroud ring which is radially opposite a wheel lattice adjacent the playpen, is attached directly to the outer ring and engages with axial projections in recesses in the outer ring axially.
- the gas turbine housing element, the guide ring and the shroud have different thermal expansions. Due to the direct axial support between the outer and outer ring with the associated high normal forces cause the thermally induced relative radial movements wear high.
- An object of one embodiment of the present invention is to provide an improved gas turbine.
- a gas turbine housing assembly having the features of claim 1.
- the claims 14, 15 provide a gas turbine, in particular an aircraft engine gas turbine, with such a gas turbine housing assembly or a method for securing the guide ring in the flow direction axially to the gas turbine housing element of such a gas turbine housing arrangement under protection.
- Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
- a gas turbine housing assembly includes a housing having one or more gas turbine housing members, a nozzle ring having in one embodiment a plurality of guide vanes defining vanes and an outer ring, and a shroud ring integral with the nozzle ring and guide vanes thereof. in particular in the flow direction below, radially adjacent to adjacent playpens with a plurality of blades.
- the guide ring in particular its guide grid and outer ring, integrally formed.
- the shroud is segmented in one embodiment or has a plurality of circumferentially adjacent segments.
- the shroud has a gland radially outwardly surrounding seal, in particular a honeycomb seal on.
- the shroud is secured in one embodiment on the gas turbine housing element axially in and / or against the flow direction and / or radially and / or circumferentially, in particular fixed. In particular, it can be fastened to a, preferably downstream, axial region directly or without intermediate element or indirectly or via one or more intermediate elements, connected to the gas turbine housing element, in particular detachably or stationarily attached thereto.
- the gas turbine housing assembly comprises an intermediate ring with a downstream end face a housing element fixed upstream stop and engages with an upstream end face of a radial flange of the intermediate ring outer ring fixed downstream stop to axially secure the guide ring in the flow direction of the gas turbine housing element, or which axially secures the guide ring in the flow direction to the gas turbine housing element.
- a gap between the radial flange and the shroud is formed in an installed position to allow movement of the radial flange radially outward or which allows a movement of the radial flange radially outward.
- an axial movement of the radial flange and / or a movement of the radial flange in the circumferential direction and / or a tilting movement of the radial flange are allowed or be.
- a movement of the radial flange radially outward may include, in particular, a widening of the radial flange in the radial direction.
- An upstream end face or an upstream stop in the sense of the present invention is an area whose outward normal is opposite to the throughflow direction of an exhaust gas flowing through the gas turbine or encloses with it an angle greater than 90 °, in particular at least substantially equal to 180 °, i. in other words facing an inlet of the gas turbine or facing away from the playpens.
- a downstream end face or an upstream stop means a surface whose outward normal is in the same direction as the flow direction or encloses an angle of less than 90 °, in particular at least substantially equal to 0 °, ie. In other words, it faces an outlet of the gas turbine or the playpens.
- the outer ring of the guide ring which is acted upon by the flow axially in the flow direction, axially supported in the flow direction with its downstream stop on the upstream end face of the radial flange of the intermediate ring, which in turn with its downstream end face axially in the flow direction at the upstream housing element fixed stop supported.
- An installation position is, in particular, a non-operating state of the stationary, uncontrolled gas turbine, whereby this particular normal or ambient temperature, in particular at least 10 ° C and / or at most 50 ° C, having.
- this particular normal or ambient temperature in particular at least 10 ° C and / or at most 50 ° C, having.
- the intermediate ring in the installed position substantially the same temperature everywhere, in particular the normal or ambient temperature, preferably also further the guide ring, the turbine housing member and / or the shroud.
- an operating position is in particular an operating state of the working person, i. fired and rotating gas turbine, in particular a design state, preferably in a take-off, landing or cruising operating point, wherein in one embodiment the guide ring, the turbine housing element, the shroud and / or the ferrule ring a temperature of at least 100 ° C, in particular at least 150 ° C has.
- the intermediate ring may have a temperature gradient, in particular between its downstream end face associated with the housing and its upstream, the outer ring of the guide ring associated end face.
- the temperature of the gas turbine casing element - and thus the downstream end face of the intermediate ring - can be significantly higher, in particular at least 50 ° C, than the temperature of the outer ring of the guide ring - and so that the upstream end face of the intermediate ring.
- the gap between the radial flange and the shroud is in one embodiment, a radial and / or axial gap, which allows a thermally induced movement of the radial flange out of the mounting position radially outward, without the shroud prevents this.
- this gap or axial and / or radial, in particular shortest, distance between the radial flange and the shroud is at least 0.5 mm, in particular at least 1 mm, in particular at least 5 mm. Additionally or alternatively, in one embodiment, this gap is at most 50 mm, in particular at most 25 mm, in particular at most 10 mm.
- the radial flange (at the latest) in an operating position on the shroud and supported in a development axially and / or radially on this form-fitting and / or frictional engagement.
- the initial or in the installed position (still) existing gap between the intermediate and shroud sealed operationally and thus reduces unwanted leakage, in particular be prevented.
- the shroud can touch the radial flange already in the installed position, preferably from radially outside.
- a contact surface of the radial flange for contacting the shroud be designed such that it is in the operating position, at least substantially, parallel to a contact surface of the shroud for contacting the radial flange. In other words, an angle by which the radial flange tilts in the radial expansion, held in the installed position.
- an axial flange of the intermediate ring, on which its radial flange is arranged has a kink for this purpose.
- the radial flange is (at the latest) in the operating position, in particular flat, on a support wall of the shroud ring, which is arranged at its the outside of the playpen radially surrounding seal.
- the radial flange forms an outer wall of a flow channel in which the playpens is arranged.
- the radial flange is acted upon and heated by the hot exhaust gas flowing through the flow duct and the playpens, which causes or intensifies the above-explained thermally induced radial expansion.
- the intermediate ring on an axial flange, which is arranged between its downstream and its upstream end face, and on which the radial flange of the intermediate ring is arranged.
- This can, as explained above, have a kink in a meridian section.
- the axial flange is or is elastically deformed in the operating position.
- the axial flange can be designed to be correspondingly elastic, in particular by appropriate choice of material and / or geometry. As a result of this elastic deformation, as explained above, the radial flange can expand radially during operation due to thermal conditions.
- downstream end face can be arranged on a further radial flange of the intermediate ring, which is tiltably coupled to the gas turbine housing element.
- this is to be understood in particular as meaning that the further radial flange of the intermediate ring is rotatably supported in a meridian section on the stop element fixed to the housing element.
- the further radial flange of the intermediate ring on its the downstream end face of the intermediate ring or the housing element fixed upstream stop opposite side have a rounding and / or an axial clearance to the gas turbine housing element, which in the meridian section a rotation of the cross section of the housing element fixed stop supporting further radial flange allows or permitted.
- a cross section of the intermediate ring rotates with a radial widening of its radial flange.
- the outer ring is attached to the gas turbine housing element by one or more radial spokes, in particular with radial play in the installed position.
- spokes in particular with radial play in the installed position.
- This is understood in particular a positive connection between radially inwardly projecting element fixed to the housing projections and radially outwardly projecting outer ring fixed projections, which secure the outer ring at least in the circumferential direction of the gas turbine housing element, in particular set.
- the guide ring is a guide ring of an internal stage or in the gas turbine housing element at least one further, downstream Leitkranz is arranged
- the housing element fixed upstream stop is arranged on a retaining ring in one embodiment
- the assembly can be simplified, in particular by the intermediate ring, in particular its further radial flange, inserted into a corresponding groove in the gas turbine housing element and then secured axially in the flow direction by the retaining ring.
- the housing element-fixed upstream stop is arranged in a circumferential groove of a bayonet catch.
- the assembly can also be simplified, in particular by the intermediate ring, in particular its further radial flange, is rotated in the circumferential groove of the bayonet verhakung in the circumferential direction and engages behind the defined by this circumferential groove housing element fixed stop.
- the housing element fixed upstream stop may alternatively be arranged on a releasably connected to the gas turbine housing element, in particular positive and / or frictional, or non-detachable, in particular cohesively, further gas turbine housing element, ie in particular the gas turbine housing part part of a turbine intermediate housing and the other gas turbine housing element Part of a housing of a (low pressure) turbine.
- the assembly can also be simplified, in particular by axially securing the intermediate ring, in particular its further radial flange, between the gas turbine casing element and the further gas turbine casing element.
- the circlip explained above is supported in a development, at least in the operating position, on the shroud radially. As a result, the shroud can take on a further functionality.
- the jacket ring in particular from radially outside, is supported radially on the intermediate ring. This allows the intermediate ring to take on a further functionality.
- a radial widening of the intermediate ring in particular a tilting of its further radial flange with corresponding tilting of a cross section of the axial flange, can bring about an advantageous radial adjustment of the jacket ring supported on it: namely, the intermediate ring, in particular its radial flange, widens radially on the outside, as well as the radially outwardly resting on it shroud is guided radially outward.
- a radial gap between the shroud, in particular a jacket-ring-tight seal, and the radially opposite playpens be optimized.
- the shroud ring so on the intermediate ring radially from that supports a radial distance between the shroud and the playpen or its outer periphery, in the installation and operating position, at least substantially, remains the same.
- the shroud is supported with a, in particular upstream, axial region radially from the outside of the intermediate ring and is preferably connected to a further, in particular downstream, axial region with the gas turbine housing element, in particular directly or without intermediate element, or indirectly or over one or more intermediate elements with these releasably or permanently connected.
- the intermediate ring can lead or expand the one, in particular upstream, axial region of the sheath ring radially outwards relative to the further, in particular downstream, housing-fixed axial region of the sheath ring, and thus to form a radial gap Optimize playpen automatically.
- the one, in particular upstream, axial region of the shroud ring which is supported radially from the outside radially on the intermediate ring, preferably also a sealing of the shroud radially outwardly surrounding seal, radially outward play or Free space, in particular a radial gap to the gas turbine housing element or an associated element, which faces it radially outward.
- the shroud is supported with a, in particular upstream, radially outwardly, in particular elastically, movable axial region radially from the outside of the intermediate ring and is preferably connected to a further, in particular downstream, axial region with the gas turbine housing element.
- the supports in particular upstream.
- Axial Scheme of the shroud from radially outside on the axial flange of the intermediate ring.
- a gas passage from one of the Leitkranz facing surface of the intermediate ring to one of these opposite surface of the intermediate ring is provided or formed, in particular by a leakage between the downstream end face and the upstream stop or corresponding passages on the axial and / or the other radial flange.
- the intermediate ring in the installed position is arranged on the guide ring and the gas turbine housing element such that a gap is formed between the radial flange of the guide ring and the cover ring, in order to move the radial flange to allow radially outward.
- Fig. 1 shows a gas turbine housing assembly according to an embodiment of the present invention in a meridian section, ie a section showing a rotational axis of the gas turbine (horizontally in Fig. 1 ), in an installation position.
- the gas turbine housing assembly has an in Fig. 1 only partially shown gas turbine housing element 10, a Leitkranz with an outer ring 20 and a shroud 30, which is the Leitkranz in the flow direction (from left to right in Fig. 1 ) Next adjacent playpen with an outer shroud 40 radially (from bottom to top in Fig. 1 ) is opposite.
- the shroud 30 has a the honeycomb radially outwardly surrounding honeycomb seal 31.
- the gas turbine housing assembly further comprises an intermediate ring 50 which engages with a downstream end face 51 a housing element fixed upstream stop 61 and an upstream end surface 52 of a radial flange 53 of the intermediate ring 50, an outer ring fixed downstream stop 22 to the guide ring in the flow direction axially (from left to right ) to the gas turbine housing element, wherein in the in Fig. 1 shown mounting position a gap s between the radial flange 53 and the shroud 30 is formed to a movement of the radial flange 53 radially outward (upward in Fig. 1 ).
- Fig. 2 shows the gas turbine housing assembly of Fig. 1 in an operating position: after the radial flange 53 has widened radially as a result of operational heating, it lies in the operating position flat against a support wall 32 of the shroud 30, which is arranged on the radially outer sealing ring 31 surrounding the playpen, and relies on this Support wall 32 from.
- a support wall 32 of the shroud 30 which is arranged on the radially outer sealing ring 31 surrounding the playpen, and relies on this Support wall 32 from.
- the radial flange 53 forms an outer wall of a flow channel 70, in which the playpens is arranged. As a result, during operation, the radial flange is acted upon by the hot exhaust gas flowing through the flow channel 70 and the playpens.
- the intermediate ring 50 has an axial flange 55, which is arranged between its downstream and upstream end face 51, 52, and on which the radial flange 53 of the intermediate ring is arranged. This points in the meridian section of the Fig. 1 a bend to hold the angle by which the radial flange 53 tilts in the radial expansion.
- the downstream end face 51 is arranged on a further radial flange 54 of the intermediate ring 50, which is tiltably hinged to the gas turbine housing element 10.
- the further radial flange 54 of the intermediate ring rotates in the meridian section of Fig. 1 . 2 around a contact point on the housing element fixed stop 61 on which it is rotatably supported for this purpose.
- the further radial flange 54 of the intermediate ring on its the downstream end face 51 of the intermediate ring or the housing element fixed upstream stop 61 opposite side (ie left in Fig. 1 ) a rounding and / or an axial clearance to the gas turbine housing element 10, which allows in the meridian section a rotation of the cross section of the housing element fixed to the stop 61 supporting further radial flange 54 or allowed.
- the outer ring 20 is fixed to the gas turbine casing member 10 by a plurality of radial spokes 11,21 with radial clearance between the radially inwardly projecting housing element fixed projections 11 and the radially outwardly projecting outer ring fixed projections 21 in the installation position, the outer ring 20 in the circumferential direction of the gas turbine housing element 10 secure.
- the Leitkranz is a Leitkranz an internal stage. Therefore, the housing member fixed upstream stop 61 is disposed on a snap ring 60 which is frictionally secured in the gas turbine housing member 10.
- the housing element fixed upstream stop is instead arranged in a circumferential groove of a bayonet Verhakung.
- the circlip 60 is integrally formed with the gas turbine housing member 10, with the further radial flange 54 and the circlip 60 then corresponding gaps in the circumferential direction (perpendicular to the plane of the Fig. 1 ), so that the further radial flange can initially be inserted axially against the flow direction and then rotated in the circumferential direction, so that its end face 51 then engages behind the stop 61.
- the explained locking ring 60 is supported in the operating position (see. Fig. 2 ) radially on the shroud 30.
- the shroud 30 in turn is supported both in the installed and the operating position with an upstream (left in Fig. 1 . 2 ) Axial Scheme of radially outside (from above in Fig. 1 ) on the intermediate ring 50 radially.
- opposite, downstream axial region is connected directly or indirectly to the gas turbine housing element.
- Fig. 1 . 2 shows the intermediate ring 50 at a radial expansion of its radial flange 53 due to the support of the upstream Axial Society of the shroud 30 this with radially outward.
- a radial gap can be kept constant, at least substantially, with respect to the playpen 40, which thermally expands radially outwards, or to the fins on its outer cover tape.
- FIG. 3 shows in Fig. 1 corresponding representation of a gas turbine housing assembly of a gas turbine according to a further embodiment of the present invention.
- Corresponding features are identified by identical reference numerals, so that reference is made to the above description and will be discussed below only differences.
- the guide ring is a last or downstream guide ring of the housing element and arranged at a module interface between a turbine intermediate housing and a low-pressure turbine.
- the housing element-fixed upstream stop 61 ' is arranged on a further gas turbine housing element 60' connected to the gas turbine housing element 10, which is part of a turbine intermediate housing, which is part of a housing of the low-pressure turbine.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbinengehäuseanordnung mit einem Gasturbinengehäuseelement und einem Leitkranz, eine Gasturbine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit einer solchen Gasturbinengehäuseanordnung sowie ein Verfahren zum Sichern des Leitkranzes in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement einer solchen Gasturbinengehäuseanordnung.
- Aus der
US 2007/0122270 A1 ist eine Gasturbine mit einem Gasturbinengehäuseelement und einem Leitkranz mit einem Außenring bekannt. Der Außenring ist durch gehäuseelementfeste Speichen an dem Gehäuseelement befestigt, die in Aussparungen in dem Außenring radial eingreifen. Ein Mantelring, der einem dem Leitkranz benachbarten Laufgitter radial gegenüberliegt, ist direkt an dem Außenring befestigt und greift hierzu mit axialen Vorsprüngen in Aussparungen in dem Außenring axial ein. - In einer Betriebslage weisen Gasturbinengehäuseelement, Leitkranz und Mantelring unterschiedliche Wärmedehnungen auf. Aufgrund der direkten axialen Abstützung zwischen Außen- und Mantelring mit den damit verbundenen hohen Normalkräften bedingen die thermisch bedingten radialen Relativbewegungen einen hohen Verschleiß.
- Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Gasturbine zur Verfügung zu stellen.
- Diese Aufgabe wird durch eine Gasturbinengehäuseanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 14, 15 stellen eine Gasturbine, insbesondere eine Flugtriebwerk-Gasturbine, mit einer solchen Gasturbinengehäuseanordnung bzw. ein Verfahren zum Sichern des Leitkranzes in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement einer solchen Gasturbinengehäuseanordnung unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Gasturbinengehäuseanordnung ein Gehäuse mit einem oder mehreren Gasturbinengehäuseelementen, einen Leitkranz, der in einer Ausführung eine Mehrzahl von ein Leitgitter definierenden Leitschaufeln und einen Außenring aufweist, sowie einen Mantelring auf, der einem dem Leitkranz bzw. dessen Leitgitter, insbesondere in Durchströmungsrichtung nachfolgend, benachbarten Laufgitter mit einer Mehrzahl von Laufschaufeln radial gegenüberliegt.
- In einer Ausführung ist der Leitkranz, insbesondere dessen Leitgitter und Außenring, integral ausgebildet. Der Mantelring ist in einer Ausführung segmentiert bzw. weist mehrere in Umfangsrichtung benachbarte Segmente auf. In einer Ausführung weist der Mantelring eine das Laufgitter radial außen umgebende Dichtung, insbesondere eine Wabendichtung, auf. Der Mantelring ist in einer Ausführung an dem Gasturbinengehäuseelement axial in und/oder entgegen der Durchströmungsrichtung und/oder radial und/oder in Umfangsrichtung gesichert, insbesondere festgelegt. Insbesondere kann er mit einem, vorzugsweise stromabwärtigen, Axialbereich direkt bzw. ohne Zwischenelement oder indirekt bzw. über ein oder mehrere Zwischenelemente, mit dem Gasturbinengehäuseelement verbunden, insbesondere an diesem lösbar oder stationär, befestigt sein.
- Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Gasturbinengehäuseanordnung einen Zwischenring auf, der mit einer stromabwärtigen Stirnfläche einen gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag und mit einer stromaufwärtigen Stirnfläche eines Radialflansches des Zwischenrings einen außenringfesten stromabwärtigen Anschlag hintergreift, um den Leitkranz in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement zu sichern, bzw. der den Leitkranz in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement sichert.
- In einer Ausführung ist in einer Einbaulage ein Spalt zwischen dem Radialflansch und dem Mantelring ausgebildet, um eine Bewegung des Radialflansches nach radial außen zu ermöglichen bzw. der eine Bewegung des Radialflansches nach radial außen ermöglicht. Dabei kann in einer Ausführung zusätzlich auch eine axiale Bewegung des Radialflanschs und/oder eine Bewegung des Radialflanschs in Umfangsrichtung und/oder eine Kippbewegung des Radialflanschs ermöglicht werden bzw. sein. Eine Bewegung des Radialflanschs nach radial außen kann insbesondere ein Aufweiten des Radialflanschs in radialer Richtung umfassen, insbesondere sein.
- Durch die Zwischenschaltung eines Zwischenrings, der den Leitkranz in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement sichert, können in einer Ausführung, insbesondere, wenn in einer Weiterbildung der Radialflansch in der Einbaulage einen Spalt zu dem Mantelring aufweist, so dass er sich in einer Betriebslage thermisch bedingt nach radial außen bewegen kann, Leitkranz und Mantelring unterschiedliche Wärmedehnungen ausführen, wobei vorteilhafterweise ein Verschleiß infolge einer Relativbewegung unter hoher Normalkraft reduziert wird.
- Eine stromaufwärtige Stirnfläche bzw. ein stromaufwärtiger Anschlag im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Fläche, deren Auswärtsnormale der Durchströmungsrichtung eines die Gasturbine durchströmenden Abgases entgegengerichtet ist bzw. mit dieser einen Winkel größer 90°, insbesondere wenigstens im Wesentlichen gleich 180°, einschließt, d.h. mit anderen Worten einem Einlass der Gasturbine zugewandt bzw. von dem Laufgitter abgewandt. Entsprechend wird unter einer stromabwärtigen Stirnfläche bzw. einem stromaufwärtigen Anschlag eine Fläche verstanden, deren Auswärtsnormale gleichsinnig mit der Durchströmungsrichtung ist bzw. mit dieser einen Winkel kleiner 90°, insbesondere wenigstens im Wesentlichen gleich 0°, einschließt, d.h. mit anderen Worten einem Auslass der Gasturbine bzw. dem Laufgitter zugewandt ist.
- Entsprechend stützt sich der Außenring des Leitkranzes, der durch die Durchströmung axial in Durchströmungsrichtung beaufschlagt wird, axial in Durchströmungsrichtung mit seinem stromabwärtigen Anschlag an der stromaufwärtigen Stirnfläche des Radialflansches des Zwischenrings ab, welcher sich seinerseits mit seiner stromabwärtigen Stirnfläche axial in Durchströmungsrichtung an dem stromaufwärtigen gehäuseelementfesten Anschlag abstützt.
- Eine Einbaulage ist insbesondere ein Nicht-Betriebszustand der stehenden, unbefeuerten Gasturbine, wobei diese insbesondere Normal- bzw. Umgebungstemperatur, insbesondere wenigstens 10°C und/oder höchstens 50°C, aufweist. In einer Ausführung weist der Zwischenring in der Einbaulage im Wesentlichen überall dieselbe Temperatur auf, insbesondere die Normal- bzw. Umgebungstemperatur, die vorzugsweise ferner auch der Leitkranz, das Turbinengehäuseelement und/oder der Mantelring aufweisen.
- Entsprechend ist eine Betriebslage insbesondere ein Betriebszustand der arbeitenden, d.h. befeuerten und rotierenden, Gasturbine, insbesondere ein Auslegungszustand, vorzugsweise in einem Start-, Lande- oder Reiseflugbetriebspunkt, wobei in einer Ausführung der Leitkranz, das Turbinengehäuseelement, der Mantelring und/oder der Zwingenring eine Temperatur von wenigstens 100°C, insbesondere wenigstens 150°C aufweist. In der Betriebslage kann der Zwischenring einen Temperaturgradienten aufweisen, insbesondere zwischen seiner stromabwärtigen, dem Gehäuse zugeordneten Stirnfläche und seiner stromaufwärtigen, dem Außenring des Leitkranzes zugeordneten Stirnfläche. Insbesondere, wenn es sich bei der Betriebslage um einen Startbetriebspunkt oder dergleichen handelt, kann die Temperatur des Gasturbinengehäuseelements - und damit auch der stromabwärtigen Stirnfläche des Zwischenrings - signifikant, insbesondere um wenigstens 50°C, höher sein als die Temperatur des Außenrings des Leitkranzes - und damit auch der stromaufwärtigen Stirnfläche des Zwischenrings.
- Der Spalt zwischen dem Radialflansch und dem Mantelring ist in einer Ausführung ein Radial- und/oder Axialspalt, der eine thermisch bedingte Bewegung des Radialflansches aus der Einbaulage heraus nach radial außen ermöglicht, ohne dass der Mantelring diese verhindert. In einer Ausführung beträgt dieser Spalt bzw. axiale und/oder radiale, insbesondere kürzeste, Abstand zwischen Radialflansch und Mantelring wenigstens 0,5 mm, insbesondere wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 5 mm. Zusätzlich oder alternativ beträgt dieser Spalt in einer Ausführung höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 25 mm, insbesondere höchstens 10 mm.
- Nachdem der Radialflansch sich infolge einer betriebsbedingten Erwärmung radial aufgeweitet hat, kann er den Mantelring berühren. Entsprechend liegt in einer Ausführung der Radialflansch (spätestens) in einer Betriebslage an dem Mantelring an und stützt sich in einer Weiterbildung axial und/oder radial an diesem form- und/oder reibschlüssig ab. Vorteilhafterweise kann hierdurch der anfängliche bzw. in der Einbaulage (noch) vorhandene Spalt zwischen Zwischen- und Mantelring betriebsbedingt abgedichtet und so eine unerwünschte Leckage reduziert, insbesondere verhindert werden. Insbesondere zur Verwirklichung des nachfolgend näher erläuterten Aspekts der Abstützung des Mantelrings auf dem Zwischenring, um durch diesen radial aufgeweitet zu werden, kann der Mantelring den Radialflansch auch bereits in der Einbaulage berühren, vorzugsweise von radial außen.
- In einer Weiterbildung liegt der Radialflansch (spätestens) in einer Betriebslage flächig an dem Mantelring an. Hierzu kann in einer Ausführung eine Kontaktfläche des Radialflansches zum Kontaktieren des Mantelrings derart ausgebildet sein, dass sie in der Betriebslage, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu einer Kontaktfläche des Mantelrings zum Kontaktieren des Radialflansches ist. Mit anderen Worten wird ein Winkel, um den sich der Radialflansch bei der radialen Aufweitung neigt, in der Einbaulage vorgehalten. In einer Ausführung weist hierzu ein Axialflansch des Zwischenrings, an dem dessen Radialflansch angeordnet ist, einen Knick auf.
- In einer Ausführung liegt der Radialflansch (spätestens) in der Betriebslage, insbesondere flächig, an einer Stützwand des Mantelrings an, die an dessen das Laufgitter radial außen umgebender Dichtung angeordnet ist. Hierdurch kann eine direkte Abstützung an der Dichtung vermieden werden, so dass deren Funktionalität vorteilhafterweise nicht durch den sich abstützenden Zwischenring beeinflusst wird.
- In einer Ausführung bildet der Radialflansch eine Außenwandung eines Strömungskanals, in dem das Laufgitter angeordnet ist. Hierdurch wird im Betrieb der Radialflansch durch das den Strömungskanal und das Laufgitter durchströmende heiße Abgas beaufschlagt und erwärmt, was die vorstehend erläuterte thermisch bedingte radiale Aufweitung bewirkt oder verstärkt.
- In einer Ausführung weist der Zwischenring einen Axialflansch auf, der zwischen seiner stromabwärtigen und seiner stromaufwärtigen Stirnfläche angeordnet ist, und an dem der Radialflansch des Zwischenrings angeordnet ist. Dieser kann, wie vorstehend erläutert, in einem Meridianschnitt einen Knick aufweisen.
- In einer Ausführung wird bzw. ist der Axialflansch in der Betriebslage elastisch deformiert. Hierzu kann der Axialflansch entsprechend elastisch ausgebildet sein, insbesondere durch entsprechende Materialwahl und/oder Geometrie. Durch diese elastische Deformation kann sich, wie vorstehend erläutert, der Radialflansch im Betrieb thermisch bedingt radial aufweiten.
- Zusätzlich oder alternativ zu einer solchen elastischen Deformation kann in einer Ausführung die stromabwärtige Stirnfläche an einem weiteren Radialflansch des Zwischenrings angeordnet sein, der verkippbar an dem Gasturbinengehäuseelement angelenkt ist. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass der weitere Radialflansch des Zwischenrings sich in einem Meridianschnitt drehbar an dem gehäuseelementfesten Anschlag abstützt. Hierzu kann der weitere Radialflansch des Zwischenrings auf seiner der stromabwärtigen Stirnfläche des Zwischenrings bzw. dem gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag gegenüberliegenden Seite eine Verrundung und/oder ein axiales Spiel zu dem Gasturbinengehäuseelement aufweisen, der in dem Meridianschnitt eine Verdrehung des Querschnitts des sich an dem gehäuseelementfesten Anschlag abstützenden weiteren Radialflansches ermöglicht bzw. gestattet.
- Mit anderen Worten rotiert in einem Meridianschnitt ein Querschnitt des Zwischenringes bei einer radialen Aufweitung von dessen Radialflansch.
- Insbesondere hierzu ist in einer Ausführung in der Einbau- und/oder Betriebslage eine Kontaktfläche zwischen der stromaufwärtigen Stirnfläche des Radialflansches des Zwischenrings und dem außenringfesten stromabwärtigen Anschlag in Durchströmungsrichtung axial stromabwärts und/oder radial innen von einer Kontaktfläche zwischen der stromabwärtigen Stirnfläche des Zwischenrings und dem gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag angeordnet, um so ein entsprechendes Drehmoment zum Verkippen des weiteren Radialflansches des Zwischenrings aufzuprägen.
- In einer Ausführung ist bzw. wird der Außenring an dem Gasturbinengehäuseelement durch eine oder mehrere radiale Speichen, insbesondere mit radialem Spiel in der Einbaulage, befestigt. Hierunter wird insbesondere ein Formschluss zwischen radial nach innen ragenden gehäuselelementfesten Vorsprüngen und radial nach außen ragenden außenringfesten Vorsprüngen verstanden, die den Außenring wenigstens in Umfangsrichtung an dem Gasturbinengehäuseelement sichern, insbesondere festlegen. Durch eine solche Speichenaufhängung kann vorteilhaft einer Wärmedehnung des Leitkranzes Rechnung getragen werden.
- Insbesondere, wenn der Leitkranz ein Leitkranz einer internen Stufe ist bzw. in dem Gasturbinengehäuseelement noch wenigstens ein weiterer, stromabwärtigerer Leitkranz angeordnet ist, ist in einer Ausführung der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag an einem Sicherungsring angeordnet, der lösbar, insbesondere formund/oder reibschlüssig, oder unlösbar, insbesondere stoffschlüssig, in dem Gasturbinengehäuseelement befestigt ist. Hierdurch kann in einer Ausführung die Montage vereinfacht werden, insbesondere, indem der Zwischenring, insbesondere sein weiterer Radialflansch, in eine entsprechende Nut in dem Gasturbinengehäuseelement eingeschoben und anschließend durch den Sicherungsring axial in Durchströmungsrichtung gesichert wird.
- In einer anderen Ausführung ist der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag in einer Umfangsnut einer Bajonettverhakung angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung die Montage ebenfalls vereinfacht werden, insbesondere, indem der Zwischenring, insbesondere sein weiterer Radialflansch, in der Umfangsnut der Bajonettverhakung in Umfangsrichtung verdreht wird und so den durch diese Umfangsnut definierten gehäuseelementfesten Anschlag hintergreift.
- Die beiden vorgenannten Anordnungen des gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlags sind auch dann möglich, wenn der Leitkranz ein letzter bzw. stromabwärtigster Leitkranz des Gehäuseelements ist, mit anderen Worten an einer Modulschnittstelle, insbesondere zwischen einem sogenannten Turbinenzwischengehäuse ("turbine mid-frame") und einer (Niederdruck)Turbine, angeordnet ist. Insbesondere in einem solchen Fall kann der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag alternativ auch an einem mit dem Gasturbinengehäuseelement lösbar, insbesondere form- und/oder reibschlüssig, oder unlösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbundenen weiteren Gasturbinengehäuseelement angeordnet sein, insbesondere also das Gasturbinengehäuseelement Teil eines Turbinenzwischengehäuses und das weitere Gasturbinengehäuseelement Teil eines Gehäuses einer (Niederdruck)Turbine sein. Hierdurch kann in einer Ausführung die Montage ebenfalls vereinfacht werden, insbesondere, indem der Zwischenring, insbesondere sein weiterer Radialflansch, zwischen dem Gasturbinengehäuseelement und dem weiteren Gasturbinengehäuseelement axial gesichert wird bzw. ist.
- Der vorstehend erläuterte Sicherungsring stützt sich in einer Weiterbildung, wenigstens in der Betriebslage, an dem Mantelring radial ab. Hierdurch kann der Mantelring eine weitere Funktionalität übernehmen.
- Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stützt sich der Mantelring, insbesondere von radial außen, an dem Zwischenring radial ab. Hierdurch kann der Zwischenring eine weitere Funktionalität übernehmen.
- Zusätzlich oder alternativ kann so auch eine radiale Aufweitung des Zwischenrings, insbesondere ein Verkippen seines weiteren Radialflansches mit entsprechender Verkippung eines Querschnitts des Axialflansches, eine vorteilhafte radiale Verstellung des sich auf ihm abstützenden Mantelringes bewirken: weitet sich nämlich der Zwischenring, insbesondere dessen Radialflansch, nach radial außen auf, so wird dadurch auch der radial von außen auf ihm aufliegende Mantelring nach radial außen geführt. Dadurch kann ein Radialspalt zwischen dem Mantelring, insbesondere einer mantelringfesten Dichtung, und dem radial gegenüberliegenden Laufgitter optimiert werden. So kann insbesondere ein Einrieb des Laufgitters in eine Dichtung während einer Startphase reduziert werden. In einer Ausführung stützt sich der Mantelring, derart an dem Zwischenring radial ab, dass ein radialer Abstand zwischen dem Mantelring und dem Laufgitter bzw. dessen Außenumfang, in der Einbau- und Betriebslage, wenigstens im Wesentlichen, gleich bleibt.
- In einer Weiterbildung stützt sich der Mantelring mit einem, insbesondere stromaufwärtigen, Axialbereich von radial außen an dem Zwischenring radial ab und ist vorzugsweise mit einem weiteren, insbesondere stromabwärtigen, Axialbereich mit dem Gasturbinengehäuseelement verbunden, insbesondere direkt bzw. ohne Zwischenelement, oder indirekt bzw. über ein oder mehrere Zwischenelemente mit diesen lösbar oder dauerhaft verbunden.
- Hierdurch kann bei einer radialen Aufweitung des Zwischenrings, insbesondere seines Radialflanschs, der Zwischenring den einen, insbesondere stromaufwärtigen, Axialbereich des Mantelrings relativ zu dem weiteren, insbesondere stronabwärtigen, gehäusefesten Axialbereich des Mantelrings nach radial außen führen bzw. aufweiten, und so einen Radialspalt zu dem Laufgitter selbsttätig optimieren.
- Entsprechend weist in einer Weiterbildung, insbesondere wenigstens in der Einbaulage, der eine, insbesondere stromaufwärtige, Axialbereich des Mantelrings, der sich von radial außen an dem Zwischenring radial abstützt, vorzugsweise auch eine das Laufgitter radial außen umgebende Dichtung des Mantelrings, nach radial außen Spiel bzw. Freiraum auf, insbesondere einen Radialspalt zu dem Gasturbinengehäuselement oder einem damit verbundenen Element, das ihm radial außen gegenüberliegt. In einer Ausführung stützt sich entsprechend der Mantelring mit einem, insbesondere stromaufwärtigen, nach radial außen, insbesondere elastisch, beweglichen Axialbereich von radial außen an dem Zwischenring radial ab und ist vorzugsweise mit einem weiteren, insbesondere stromabwärtigen, Axialbereich mit dem Gasturbinengehäuseelement verbunden.
- In einer Ausführung stützt sich der, insbesondere stromaufwärtige. Axialbereich des Mantelrings von radial außen auf dem Axialflansch des Zwischenrings ab. Wie vorstehend ausgeführt, kann durch entsprechende Wahl der Abstützgeometrie unter Berücksichtigung der im Betrieb auftretenden, insbesondere thermisch bedingten, Deformationen, eine Radialaufweitung des Mantelrings durch den sich weitenden Zwischenring eingestellt bzw. vorgegeben werden bzw. sein.
- In einer Ausführung ist eine Gaspassage von einer dem Leitkranz zugewandten Oberfläche des Zwischenrings zu einer dieser gegenüberliegenden Oberfläche des Zwischenrings vorgesehen bzw. ausgebildet, insbesondere durch eine Leckage zwischen der stromabwärtigen Stirnseite und dem stromaufwärtigen Anschlag oder entsprechende Durchlässe an dem Axial- und/oder dem weiteren Radialflansch. Hierdurch kann in einer Weiterbildung vorteilhaft Kühlluft, die an der dem Leitkranz zugewandten Oberfläche des Zwischenrings ansteht, durch die Gaspassage in den durch den Zwischenring getrennten Raum strömen und dort vorteilhaft als Sperrluft wirken, insbesondere in einer Kavität über dem Mantelring.
- Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zum Sichern des Leitkranzes in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement der Zwischenring in der Einbaulage derart an dem Leitkranz und dem Gasturbinengehäuseelement angeordnet, dass ein Spalt zwischen dem Radialflansch des Leitkranzes und dem Mantelring ausgebildet ist, um eine Bewegung des Radialflansches nach radial außen zu ermöglichen.
- Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- Fig. 1
- eine Gasturbinengehäuseanordnung einer Gasturbine nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt in einer Einbaulage;
- Fig. 2
- die Gasturbinengehäuseanordnung der
Fig. 1 in einer Betriebslage; und - Fig. 3
- eine Gasturbinengehäuseanordnung einer Gasturbine nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in
Fig. 1 entsprechender Darstellung. -
Fig. 1 zeigt eine Gasturbinengehäuseanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Meridianschnitt, d.h. einem Schnitt, der eine Drehachse der Gasturbine (horizontal inFig. 1 ) enthält, in einer Einbaulage. - Die Gasturbinengehäuseanordnung weist ein in
Fig. 1 nur teilweise dargestelltes Gasturbinengehäuseelement 10, einen Leitkranz mit einem Außenring 20 sowie einen Mantelring 30 auf, der einem dem Leitkranz in Durchströmungsrichtung (von links nach rechts inFig. 1 ) nachfolgend benachbarten Laufgitter mit einem Außendeckband 40 radial (von unten nach oben inFig. 1 ) gegenüberliegt. Der Mantelring 30 weist eine das Laufgitter radial außen umgebende Wabendichtung 31 auf. - Die Gasturbinengehäuseanordnung weist weiterhin einen Zwischenring 50 auf, der mit einer stromabwärtigen Stirnfläche 51 einen gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag 61 und mit einer stromaufwärtigen Stirnfläche 52 eines Radialflansches 53 des Zwischenrings 50 einen außenringfesten stromabwärtigen Anschlag 22 hintergreift, um den Leitkranz in Durchströmungsrichtung axial (von links nach rechts) an dem Gasturbinengehäuseelement zu sichern, wobei in der in
Fig. 1 dargestellten Einbaulage ein Spalt s zwischen dem Radialflansch 53 und dem Mantelring 30 ausgebildet ist, um eine Bewegung des Radialflansches 53 nach radial außen (nach oben inFig. 1 ) zu ermöglichen. -
Fig. 2 zeigt die Gasturbinengehäuseanordnung derFig. 1 in einer Betriebslage: nachdem der Radialflansch 53 sich infolge einer betriebsbedingten Erwärmung radial aufgeweitet hat, liegt er in der Betriebslage flächig an einer Stützwand 32 des Mantelrings 30 an, die an dessen das Laufgitter radial außen umgebender Dichtung 31 angeordnet ist, und stützt sich an dieser Stützwand 32 ab. Man erkennt zudem in der Zusammenschau derFig. 1 ,2 die radiale und axiale Verlagerung des Außenrings 20 infolge der thermischen und strömungsmechanischen Beanspruchung. - Der Radialflansch 53 bildet eine Außenwandung eines Strömungskanals 70, in dem das Laufgitter angeordnet ist. Hierdurch wird im Betrieb der Radialflansch durch das den Strömungskanal 70 und das Laufgitter durchströmende heiße Abgas beaufschlagt.
- Der Zwischenring 50 weist einen Axialflansch 55 auf, der zwischen seiner stromabwärtigen und seiner stromaufwärtigen Stirnfläche 51, 52 angeordnet ist, und an dem der Radialflansch 53 des Zwischenrings angeordnet ist. Dieser weist in dem Meridianschnitt der
Fig. 1 einen Knick auf, um den Winkel vorzuhalten, um den sich der Radialflansch 53 bei der radialen Aufweitung neigt. - Die stromabwärtige Stirnfläche 51 ist an einem weiteren Radialflansch 54 des Zwischenrings 50 angeordnet, der verkippbar an dem Gasturbinengehäuseelement 10 angelenkt ist. Wie die Zusammenschau der
Fig. 1 und2 zeigt, dreht sich der weitere Radialflansch 54 des Zwischenrings in dem Meridianschnitt derFig. 1 ,2 um einen Kontaktpunkt an dem gehäuseelementfesten Anschlag 61, an dem er sich hierzu drehbar abstützt. Dazu weist der weitere Radialflansch 54 des Zwischenrings auf seiner der stromabwärtigen Stirnfläche 51 des Zwischenrings bzw. dem gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag 61 gegenüberliegenden Seite (d.h. links inFig. 1 ) eine Verrundung und/oder ein axiales Spiel zu dem Gasturbinengehäuseelement 10 auf, der in dem Meridianschnitt eine Verdrehung des Querschnitts des sich an dem gehäuseelementfesten Anschlag 61 abstützenden weiteren Radialflansches 54 ermöglicht bzw. gestattet. - In der Einbaulage (vgl.
Fig. 1 ) und der Betriebslage (vgl.Fig. 2 ) ist eine Kontaktfläche zwischen der stromaufwärtigen Stirnfläche 52 des Radialflansches 53 des Zwischenrings und dem außenringfesten stromabwärtigen Anschlag 22 in Durchströmungsrichtung axial stromabwärts und radial innen, d.h. inFig. 1 rechts und unterhalb, von einer Kontaktfläche zwischen der stromabwärtigen Stirnfläche 51 des Zwischenrings und dem gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag 61 angeordnet, um so ein entsprechendes Drehmoment zum Verkippen des weiteren Radialflansches des Zwischenrings aufzuprägen. - Der Außenring 20 ist an dem Gasturbinengehäuseelement 10 durch mehrere radiale Speichen 11,21 mit radialem Spiel zwischen den radial nach innen ragenden gehäuselelementfesten Vorsprüngen 11 und den radial nach außen ragenden außenringfesten Vorsprüngen 21 in der Einbaulage befestigt, die den Außenring 20 in Umfangsrichtung an dem Gasturbinengehäuseelement 10 sichern.
- In der Ausführung der
Fig. 1 ,2 ist der Leitkranz ein Leitkranz einer internen Stufe. Daher ist der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag 61 an einem Sicherungsring 60 angeordnet, der reibschlüssig in dem Gasturbinengehäuseelement 10 befestigt ist. In einer nicht dargestellten Abwandlung ist der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag stattdessen in einer Umfangsnut einer Bajonettverhakung angeordnet. Hierzu ist inFig. 1 der Sicherungsring 60 integral mit dem Gasturbinengehäuseelement 10 ausgebildet zu denken, wobei der weitere Radialflansch 54 und der Sicherungsring 60 dann entsprechende Lücken in Umfangsrichtung (senkrecht auf der Zeichenebene derFig. 1 ) aufweisen, so dass der weitere Radialflansch zunächst axial entgegen der Durchströmungsrichtung eingeschoben und dann in Umfangsrichtung verdreht werden kann, so dass seine Stirnfläche 51 dann den Anschlag 61 hintergreift. - Der erläuterte Sicherungsring 60 stützt sich in der Betriebslage (vgl.
Fig. 2 ) an dem Mantelring 30 radial ab. Der Mantelring 30 stützt sich seinerseits sowohl in der Einbau- als auch der Betriebslage mit einem stromaufwärtigen (links inFig. 1 ,2 ) Axialbereich von radial außen (von oben inFig. 1 ) an dem Zwischenring 50 radial ab. Sein inFig. 1 ,2 nicht dargestellter gegenüberliegender, stromabwärtiger Axialbereich ist direkt oder indirekt mit dem Gasturbinengehäuseelement verbunden. - Der stromaufwärtige Axialbereich des Mantelrings, der sich von radial außen an dem Zwischenring radial abstützt, weist nach radial außen (nach oben in
Fig. 1 ,2 ) Spiel bzw. Freiraum auf, insbesondere einen Radialspalt zu dem Gasturbinengehäuselement 10. - Wie die Zusammenschau der
Fig. 1 ,2 zeigt, führt der Zwischenring 50 bei einer radialen Aufweitung seines Radialflansches 53 infolge der Abstützung des stromaufwärtigen Axialbereichs des Mantelrings 30 diesen mit nach radial außen. Auf diese Weise kann insbesondere ein Radialspalt zu dem sich thermisch nach radial außen dehnenden Laufgitter 40 bzw. zu den Finnen auf dessen Außendeckband, wenigstens im Wesentlichen, konstant gehalten werden. -
Fig. 3 zeigt inFig. 1 entsprechender Darstellung eine Gasturbinengehäuseanordnung einer Gasturbine nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Einander entsprechende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird. - In der Ausführung der
Fig. 3 ist der Leitkranz ein letzter bzw. stromabwärtigster Leitkranz des Gehäuseelements und an einer Modulschnittstelle zwischen einem Turbinenzwischengehäuse und einer Niederdruckturbine angeordnet. Der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag 61' ist dabei an einem mit dem Gasturbinengehäuseelement 10, das Teil eines Turbinenzwischengehäuses ist, verbundenen weiteren Gasturbinengehäuseelement 60' angeordnet, das Teil eines Gehäuses der Niederdruckturbine ist. - Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
-
- 10
- Gasturbinengehäuseelement
- 11
- Vorsprung (Speiche)
- 20
- Außenring (Leitkranz)
- 21
- Vorsprung (Speiche)
- 22
- außenringfester stromabwärtiger Anschlag
- 30
- Mantelring
- 31
- (Waben)Dichtung
- 32
- Stützwand
- 40
- Außendeckband (Laufgitter)
- 50
- Zwischenring
- 51
- stromabwärtige Stirnfläche
- 52
- stromaufwärtige Stirnfläche
- 53
- Radialflansch
- 54
- weiterer Radialflansch
- 55
- Axialflansch
- 60
- Sicherungsring
- 60'
- weiteres Gasturbinengehäuse
- 61; 61'
- stromaufwärtiger Anschlag
- 70
- Strömungskanal
- R
- Rundung/Spiel
- s
- Spalt
Claims (15)
- Gasturbinengehäuseanordnung mit:einem Gasturbinengehäuseelement (10);einem Leitkranz mit einem Außenring (20); undeinem Mantelring (30), der einem dem Leitkranz benachbarten Laufgitter (40) radial gegenüberliegt;gekennzeichnet durcheinen Zwischenring (50), dermit einer stromabwärtigen Stirnfläche (51) einen gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag (61; 61') undmit einer stromaufwärtigen Stirnfläche (52) eines Radialflansches (53) des Zwischenrings einen außenringfesten stromabwärtigen Anschlag (22) hintergreift,um den Leitkranz in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement zu sichern.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einbaulage (Fig. 1; Fig. 3) ein Spalt (s) zwischen dem Radialflansch (53) und dem Mantelring (30) ausgebildet ist, um eine Bewegung des Radialflansches nach radial außen zu ermöglichen.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebslage (Fig. 2) der Radialflansch (53), insbesondere flächig, an dem Mantelring (30), insbesondere einer an einer Dichtung (31) angeordneten Stützwand (32), anliegt. - Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Radialflansch (53) eine Außenwandung eines Strömungskanals (70) bildet, in dem das Laufgitter angeordnet ist. - Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (50) einen Axialflansch (55) aufweist, der zwischen seiner stromabwärtigen und seiner stromaufwärtigen Stirnfläche (51, 52) angeordnet und in einer Betriebslage (Fig. 2) elastisch deformiert ist. - Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromabwärtige Stirnfläche (51) an einem weiteren Radialflansch (54) des Zwischenrings (50) angeordnet ist, der verkippbar an dem Gasturbinengehäuseelement angelenkt ist.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (20) an dem Gasturbinengehäuseelement (10) durch Speichen (11, 21), insbesondere mit radialem Spiel in der Einbaulage, befestigt ist.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gehäuseelementfeste stromaufwärtige Anschlag (61; 61')
an einem Sicherungsring (60), der lösbar oder unlösbar in dem Gasturbinengehäuseelement (10) befestigt ist; oder
in einer Umfangsnut einer Bajonettverhakung; oder
an einem mit dem Gasturbinengehäuseelement (10) lösbar oder unlösbar verbundenen weiteren Gasturbinengehäuseelement (60') angeordnet ist. - Gasturbinengehäuseanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (60) sich, wenigstens in einer Betriebslage, an dem Mantelring (30) radial abstützt.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelring (30) sich an dem Zwischenring (50) radial abstützt.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelring (30) sich mit einem, insbesondere stromaufwärtigen, Axialbereich von radial außen an dem Zwischenring (50) radial abstützt und vorzugsweise mit einem weiteren, insbesondere stromabwärtigen, Axialbereich mit dem Gasturbinengehäuseelement verbunden ist.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gaspassage von einer dem Leitkranz zugewandten Oberfläche des Zwischenrings zu einer dieser gegenüberliegenden Oberfläche des Zwischenrings.
- Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelring (30) segmentiert und/oder der Leitkranz (20) integral ausgebildet ist. - Gasturbine mit einer Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasturbinengehäuseelement (10) wenigstens ein weiterer, stromabwärtigerer Leitkranz angeordnet ist oder dass der Leitkranz (20) ein stromabwärtigster Leitkranz in dem Gasturbinengehäuseelement (10) ist.
- Verfahren zum Sichern des Leitkranzes (20) in Durchströmungsrichtung axial an dem Gasturbinengehäuseelement (10) einer Gasturbinengehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (50) mit seiner stromabwärtigen Stirnfläche (51) den gehäuseelementfesten stromaufwärtigen Anschlag (61; 61') und mit seiner stromaufwärtigen Stirnfläche (52) seines Radialflansches (53) den außenringfesten stromabwärtigen Anschlag (22) hintergreift.
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