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PATENTANSPRÜCHE
1. Stator für mindestens einen Teil einer mehrstufigen Axial turbomaschine, bei der mehrere Laufräder zu einer untrennba ren Rotor-Einheit verbunden und zwischen den Laufrädern
Leitschaufelkränze angeordnet sind, zwischen denen der Strö mungskanal im Bereich der Laufräder durch Abdeckringe unter
Bildung eines Spaltes zwischen den Laufschalen und der Innenfläche dieser Abdeckringe radial abgeschlossen ist, wobei die
Abdeckringe in einem in einer Achsebene geteilten Gehäuse gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckringe (21) in Umfangsrichtung ungeteilt und mit auf ihrem Umfang verteilten radialen Zentriernuten (25) versehen sind, in die in Achsebenen annähernd achsparallel verlaufende Zentrierkeile (22, 23) eingelegt sind, die die einzelnen, in Achsrichtung der
Maschine hintereinander angeordneten Abdeckringe (21) zentrieren.
2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckringe (21) aus einem Material gefertigt sind, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient möglichst klein ist.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckringe (21) über die Zentrierkeile (22, 23) in der axialen Trennebene (5) und in der dazu senkrechten Ebene des zweiteiligen Gehäuses (4) gehalten sind.
4. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernuten (25) in einer Stirnfläche der Abdeckringe (21) angeordnet sind.
5. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leitschaufelkranz (16) zwischen zwei Abdeckringen (21) angeordnet und von diesen gehalten ist.
Die Erfindung betrifft einen Stator für mindestens einen Teil einer mehrstufigen Axialturbomaschine, bei der mehrere Laufräder zu einer untrennbaren Rotor-Einheit verbunden und zwischen den Laufrädern Leitschaufelkränze angeordnet sind, zwischen denen der Strömungskanal im Bereich der Laufräder durch Abdeckringe unter Bildung eines Spaltes zwischen den Laufschaufeln und der Innenfläche dieser Abdeckringe radial abgeschlossen ist, wobei die Abdeckringe in einem in einer Achsebene geteiltem Gehäuse gehalten sind.
Bekanntlich haben die sogenannten Spaltverluste im Spalt zwischen den Laufschaufeln des Rotors und den ihnen gegen überliegenden Abdeckringen des Stators einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Maschine. Man ist daher bestrebt, diesen Spalt so eng wie möglich zu halten; dem steht der Umstand entgegen, dass Rotor und Stator derartiger Maschinen im allgemeinen auch im Beharrungszustand des Maschinenbetriebs unterschiedliche Temperaturen haben. Rotor und Stator sind daher unterschiedlichen radialen Wärmedehnungen unterworfen, deren Unterschiede noch dadurch verstärkt werden, dass für Rotor und Stator unterschiedliche Werkstoffe mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden. Dar überhinaus sind jedoch nicht nur die Wärmedehnungen im Beharrungszustand unterschiedlich, sondern auch deren zeitlicher Verlauf besonders beim Anfahren und Abstellen der Maschine.
Um ein Streifen derLaufschaufeln an den Abdeckringen des Stators zu vermeiden, müssen bei der Auslegung des genannten Spaltes die zeitlich und örtlich verschiedenen Temperaturen berücksichtigt werden.
Bei einer bekannten Konstruktion (CH-PS 482 915) einer Axialturbomaschine sind die Abdeckringe in Umfangsrichtung aus mehreren Segmenten zusammengesetzt, die als Fortsetzungen von die Leitschaufeln tragenden Aussenringsegmenten ausgebildet sind. Diese Aussenringsegmente sind ihrerseits in einem zweiteiligen Leitschaufelträger oder Aussengehäuse gehalten.
Diese Unterteilungen der Abdeckringe in Segmente und des Gehäuses in zwei in einer Achsebene getrennte Hälften sind aus
Montagegründen erforderlich. Die Gefahr örtlich und zeitlich verschiedener Wärmedehnungen und ein bei Zwei- oder Mehr teiligkeit des Gehäuses bzw. der Abdeckringe dadurch hervorge rufenes unsymmetrisches Verziehen sind relativ gross; bei der konstruktiven Auslegung dieser bekannten Anordnung musste daher ein relativ grosser Spalt zwischen Laufschaufeln und
Abdeckringen vorgesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, den notwendigen Spalt bei
Maschinen der eingangs genannten Art soweit wie möglich zu verringern, ohne dass die Gefahr des Streifens der Laufschaufel spitzen an den Abdeckringen erhöht wird. Die Lösung dieser
Aufgabe erfolgt dadurch, dass die Abdeckringe in Umfangsrich tung ungeteilt und mit auf ihrem Umfang verteilten radialen Zentriernuten versehen sind, in die in Achsebenen annähernd achsparallel verlaufende Zentrierkeile eingelegt sind, die die einzelnen, in Achsrichtung der Maschine hintereinander angeordneten Abdeckringe zentrieren.
Die konstruktive Lösung des Problems der Halterung und Zentrierung ermöglicht in Umfangsrichtung ungeteilte Abdeckringe, die den Strömungskanal gegenüber jedem Laufrad abschliessen, einzusetzen; derartige ungeteilte Ringe haben in jedem Betriebszustand, d. h. sowohl während des Anfahrens und Abstellens als auch im Beharrungszustand, rundherum rotationssymmetrisch gleiche Temperaturen, weshalb bei Formänderungen infolge von Temperaturänderungen ihre Kreisform weitgehend erhalten bleibt, d. h. sie sich nur geometrisch ähnlich verformen, so dass sie zur Rotorachse zentriert bleiben. Dadurch kann der bei der Auslegung zu berücksichtigende Mindestwert für den Spalt zwischen Laufrad und Abdeckring verringert werden.
Trifft man die Materialwahl für die Abdeckringe so, dass deren Wärmeausdehnungskoeffizient möglichst klein ist, so kann der Wert für den Mindestspalt weiter verkleinert werden. Bei einem ausgeführten Beispiel bestehen die Abdeckringe beispielsweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung, deren Wärmeausdehnungskoeffizient nur etwa halb so gross ist, wie derjenige des Rotormaterials, das auf Grund seiner Festigkeitseigenschaften gegen mechanische Beanspruchungen, besonders auch bei höheren Temperaturen, ausgewählt werden muss.
Der Einfluss unvermeidbarer Störungen der rotationssymmetrisch gleichen Temperaturverteilung - wie sie zum Beispiel durch die Befestigung der Zentrierkeile in dem zweiteiligen Gehäuse entstehen-kann gering gehalten werden, wenn die Abdeckringe über die Zentrierkeile in der horizontalen Trennebene und in der dazu senkrechten Symmetrieebene des zweiteiligen Gehäuses befestigt sind; durch diese Massnahme wird erreicht, dass die genannten Störungen symmetrisch zu der mit der Rotorachse zentrischen Mittelachse der Ringe auftreten und daher praktisch kein exzentrisches Auswandern dieser mit der Rotorachse zusammenfallenden Mittelachse bewirken.
Dienen die einteiligen Abdeckringe gleichzeitig zur Lagerung und Halterung der zwischen ihnen angeordneten und aus einzelnen Segmenten bestehenden Leitschaufelkränze, so lässt sich der gleichfalls Leistungsverluste verursachende Spalt zwischen dem inneren Deckband der Leitschaufelsegmente und dem Rotor bei der konstruktiven Auslegung ebenfalls minimalisieren, da dann die radialen Verschiebungen der Leitschaufeln gegenüber dem Rotor infolge von Temperaturänderungen bei verschiedenen Betriebszuständen über den ganzen Umfang immer gleich sind.
Eine hinsichtlich Formhaltigkeit und Dichtheit gegen Leckagen günstige konstruktive Lösung für die Fixierung und Halterung der Abdeckringe, zunächst an den Zentrierkeilen und dann im Gehäuse, ergibt sich, wenn die ZentriernutenineineStirnflä- che der Abdeckringe eingreifen, da auf diese Weise der Eingriff in den auf dem ganzen Umfang ungestörten Querschnitt der Abdeckringe, der für die Formhaltigkeit, vor allem bei Temperaturänderungen, massgebend ist, so gering wie möglich gemacht werden kann.
Die schädlichen Auswirkungen eines Streifens der Laufschau
felspitzen an den Abdeckringen lassen sich erheblich vermindern, wenn in die den Schaufelspitzen zugewandte Oberfläche der Abdeckringe in bekannter Weise Abriebmaterial eingeklebt oder eingelötet wird; als solches eignet sich beispielsweise im Handel erhältliches sogenanntes Felt-Metall aus rostfreiem Material. -
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert:
:
Fig. 1 zeigt schematisch eine Gesamtansicht einer Gasturbine, in derem, mit A bezeichneten Bereich die Erfindung im Hochdruckteil des Verdichters ist;
Fig. 2 gibt in grösserer Darstellung den Bereich A der Maschine nach Fig. 1 im Schnitt II-II von Fig. 3 wieder;
Fig. 3 ist der Schnitt III-III von Fig. 2;
Fig. 4 stellt ein gegenüber Fig. 3 vergrössertes Detail im Schnitt IV-IV dar;
Fig. 5 schliesslich zeigt in einer auseinandergezogenen räumlichen Skizze zwei Abdeckringe und Bruchstücke der zugehörigen Zentrierkeile. ¯¯-----
Bei der nur in einem äusseren Gehäuseumriss skizzenhaft dargestellten Gasturbine folgt von links nach rechts auf eine Einlaufnabe 1 (Fig. 1) zunächst ein Ansauggehäuse 2, in das die angesaugte Luft in Achsrichtung der Maschine eintritt.
An das Ansauggehäuse 2 schliesst ein Gehäuse 3 für den Niederdruckteil des Verdichters an, auf das das noch näher zu beschreibende Gehäuse 4 für den Hochdruckteil des Verdichters folgt. Dieses ist - ebenso wie das Teilgehäuse 3 - in einer horizontalen Achsebene 5 getrennt und umfasst den bereits erwähnten Bereich A der Maschine.
An ihn schliessen sich ein einen Diffusor für die verdichtete Luft umschliessender Gehäuseteil 6 sowie ein die Brennkammer enthaltendes Gehäuse 7 an; hierauf folgt das eigentliche Turbinengehäuse 8, das schliesslich in das Abgasgehäuse 9 übergeht, in dem die Abgase nicht dargestellte Schalldämpfer durchsetzen können, ehe sie in die Atmosphäre abgeblasen werden.
Wie Fig. 2 verdeutlicht, sind das stromabwärtige Ende des Niederdruckverdichter-Gehäuseteils 3 und das daran anschliessende Ende des den Hochdruckverdichterteil enthaltenden Gehäuses 4 zu einem in einer radialen Ebene geteilten Wulst 10a und 10b erweitert und über durch Schrauben 11 zusammengehaltene Flansche 12a und 12b miteinander fest verbunden. Im Innern des Wulstes 10a, 10b verbleibt zwischen den Gehäuseteilen 3 und 4 ein Spalt 13, durch den aus dem Verdichter nach seinen, im Gehäuse 3 gelegenen Stufen Luft wegführt und über ein nicht dargestelltes Abblasventil abgeblasen werden kann.
Dieses Abblasen dient beispielsweise der Verminderung der beim Anfahren der Maschine benötigten Leistung.
Im zentralen Innenhohlraum des Gehäuses 4 befindet sich der Rotor, auf dessen Scheiben 14 die Laufschaufeln 15 der letzten Verdichterstufen sitzen; den einzelnen Laufschaufelungen sind Leitschaufeln 16 nachgeordnet, von denen diejenigen nach dem letzen Laufrad zu einem Doppelgitter 16' und 16" aufgeteilt sind, um vor dem im Strömungskanal 17 folgenden Diffusor eine rein axiale Strömung zu erzwingen.
An das stromabwärtige Ende des Gehäuseteils 4 ist über Flansche 18a, 18b die durch Schraubverbindungen 19 zusammengehalten sind, unter Zwischenlegen einer ringförmigen Scheibe 20 der Gehäuseteil 6 angeschlossen. Die Scheibe 20 dient als Widerlager in axialer Richtung für einen einteiligen den Diffusor nach aussen begrenzenden äusseren Diffusorring40; in radialer Richtung ist der Diffusorring 40, dessen stromaufwärtiges Ende gleichzeitig das eine Auflager für den letzten Leitschaufelkranz 16', 16" bildet, zur Rotorachse über Zentrierkeile 22 und 23 (Fig.
5) zentriert, die - wie nachstehend beschrieben wird - für die Zentrierung ebenfalls einteiliger Abdeckringe 21 erfindungsgemäss vorgesehen sind.
Der Strömungskanal 17 ist im Bereich der Laufschaufeln 15 erfindungsgemäss nach aussen durch die einteiligen Abdeckringe 21 begrenzt, die am besten in Fig. 5 erkennbar sind. Diese sind zentriert und gehalten von den Zentrierkeilen 22 und 23 (Fig. 5), von denen je zwei in der vertikalen und in der horizontalen Symmetrieebene des Gehäuses 4 vorhanden sind. Die in der horizontalen Trennebene 5 liegenden Keile 23 unterscheiden sich von denjenigen 22 in der vertikalen Symmetrieebene lediglich durch eine grössere Breite, mit der sie zwischen Flanschen 35 (Fig. 3) des Gehäuses 4 liegen. Sie sind durch die Flansche 35 zusammenhaltende Schraubenbolzen 36 im Gehäuse 4 festgelegt, während die Zentrierkeile 22 durch nicht dargestellte, radial durch das Gehäuse 4 hindurchführende Schrauben fixiert sind.
Die in Achsrichtung der Maschine annähernd achsparallel verlaufenden Zentrierkeile 22 und 23 haben zwischen kammartig angeordneten Vorsprüngen 24 gebildete Aussparungen 30 (Fig.
5), mit denen sie von aussen auf die Abdeckringe 21 aufgeschoben werden. Die Vorsprünge 24 werden dabei in radiale Zentriernuten 25 eingeschoben, die an einer Stirnseite der Abdeckringe 21 vorgesehen sind. In der Darstellung sind die Zentriernuten 25 in der der Strömung entgegengerichteten Stirnseite der Abdeckringe 21 und des äusseren Diffusorringes 40 vorgesehen; lediglich bei äussersten niederdruckseitigen Abdeckringen 21a sind die Zentriernuten in die andere, d. h. in Strömungsrichtung weisende, Stirnseite eingearbeitet. Abgesehen von Diffusorring 40 können jedoch auch alle Abdeckringe 21, 21a die Zentriernuten 25 auf der stromabwärtigen Stirnseite tragen.
Gegenüber der Rotorachse zentriert werden die Abdeckringe 21, 21a dadurch, dass ihre Zentriernuten 25 und die Zentrierkeile 22 und 23 genau aneinander angepasst sind, ohne dass sie ineinander gepresst werden; daher können sich die Abdeckringe 21, 21a, auf den Zentrierkeilen 22 und23 geführt, in radialer Richtung gleitend bewegen. Die Zentrierung in vertikaler Richtung gewährleistet dabei die horizontalen Zentrierkeile 23, während die seitliche Zentrierung durch die vertikalen Zentrierkeile 22 sichergestellt wird.
Dagegen ist in radialer Richtung sowohl in den Aussparungen 30 der Zentrierkeile 22 und 23 als auch in entsprechenden Umfangsnuten 42 des Gehäuses 4 zu den Abdeckringen 21, 21aund auch zum äusseren Diffusorring 40 - ein Spiel vorhanden, um ein Aufweiten der Ringe 21, 21a und 40 relativ zu den Zentrierkeilen 22 und 23 und zum Gehäuse 4 bei unterschiedlichen Wärmedehnungen zu ermöglichen; durch den Abstand der Umfangsnuten 42 wird gleichzeitig der axiale Abstand zwischen den Ringen 21, 21a und 40 festgelegt.
Die Zentriernuten 25 enden innen radial in einer Ringnute 26; in der anderen Stirnseite der Abdeckringe 21 ist eine gleichartige Ringnut 27 vorgesehen. Zwischen einander zugewandten Stirnseiten zweier Ringe 21, 21a und 40 entsteht so ein gegenüber dem Abstand zweier Ringe verbreiteter Ringspalt (Fig. 4), der radial nach innen durch diesen Abstand verringernde, aus den Stirnflächen der Ringe 21 bzw. 21a und 40 vorspringende Ränder 28 abgeschlossen ist.
Aufliegend auf den Rändern 28 sind in dem verbreiterten Ringspalt zwischen und von den Ringen 21 bzw. 21a und 40 Leitschaufelkränze gehalten, die aus mehreren Schaufeln 16 durch je ein äusseres und ein inneres Deckband 31,31' und 37, 37' zusammenfassenden Segmenten 29 aufgebaut sind. Aussen ist in jedes äussere Deckband 31,31' eine Nut 34 (Fig. 3) eingearbeitet, in die - um die Segmente 29 in Umfangsrichtung zu fixieren - entweder die Zentrierkeile 22 bzw. 23 oder kleine nur jeweils zwischen zwei benachbarte Ringe 21 bzw. 21 a und 40 eingepasste Verschlusskeile 32,32' eingreifen.
Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, sind diese in weitere Radialnuten 25' einsetzbar, die zwischen den die Keile 22 und 23 aufnehmenden radialen Zentriernuten 25 vorgesehen sind; die Verschlusskeile 32,32' sind durch nicht dargestellte Federelemente gegen Her ausfallen gesichert.
Ein nach dem Einsetzen der Leitschaufelsegmente 29 verbleibender radialer Spalt in den Ringnuten 26 und 27 wird durch zusätzliche Füllbleche 39,39' ausgefüllt, die durch die Zentriernuten 25 oder die Radialnuten 25' in diesen radialen Spalt eingefädelt und in Umfangsrichtung verschoben werden, bis der ganze Umfang zwischen den Zentrierkeilen 22 und 23 gefüllt ist, ehe die Verschlusskeile 32 als Abschluss in die Radialnuten 25' eingesetzt und durch die erwähnten Federelemente gesichert werden.
Die Montage der Abdeckringe 21 erfolgt von dem stromabwärtigen Ende des Verdichtrotors her, wobei zunächst die beiden am weitesten auseinanderliegenden Abdeckringe, d. h. der Ring 21a und der letzte Ring 21, mit Hilfe von nicht gezeigten Montagestiften, die später wieder entfernt werden, relativ zum Rotor zentriert werden . Über die Zentrierkeile 22 bzw. 23, die zunächst provisorisch eingesetzt werden, werden anschliessend die übrigen Abdeckringe 21 gegenüber den beiden zuerst montierten fixiert.
Hierauf folgt das Einsetzen der Leitschaufelsegmente 29, wofür die Keile 22 und 23 einzeln weggenommen und wieder montiert werden; die Keile 22 und 23, sowie die später, d. h. nach dem geschilderten Einlegen der Füllbleche 39,39' einzusetzenden Verschlusskeile 32, 32' greifen in die Nuten 34 im Aussenmantel der äusseren Deckbänder 31, 31' der Leitschaufelsegmente 29 ein und fixieren sie auf diese Weise in Umfangsrichtung. Abschliessend werden die Zentrierkeile 22 und 23 im Gehäuse 4 bzw. in dessen Trennebene 5 in der erwähnten Weise befestigt, ehe die Montagestifte aus den äussersten Abdeckringen 21a bzw. 21 entfernt werden.
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PATENT CLAIMS
1. Stator for at least part of a multi-stage axial turbomachine, in which several impellers are connected to an inseparable rotor unit and between the impellers
Guide vane rings are arranged, between which the flow channel in the area of the impellers through cover rings below
Formation of a gap between the liners and the inner surface of these cover rings is completed radially, the
Cover rings are held in a housing divided in an axis plane, characterized in that the cover rings (21) are undivided in the circumferential direction and are provided with radial centering grooves (25) distributed over their circumference, into the centering wedges (22, 23) running approximately axially parallel in the axis planes. are inserted, the individual, in the axial direction of the
Center the cover rings (21) arranged one behind the other.
2. Stator according to claim 1, characterized in that the cover rings (21) are made of a material whose coefficient of thermal expansion is as small as possible.
3. Stator according to claim 1 or 2, characterized in that the cover rings (21) on the centering wedges (22, 23) in the axial parting plane (5) and in the perpendicular plane of the two-part housing (4) are held.
4. Stator according to claim 1, characterized in that the centering grooves (25) are arranged in an end face of the cover rings (21).
5. Stator according to claim 1, characterized in that each guide vane ring (16) between two cover rings (21) is arranged and held by these.
The invention relates to a stator for at least part of a multi-stage axial turbomachine, in which a plurality of impellers are connected to form an inseparable rotor unit and there are stator vane rings between the impellers, between which the flow channel in the region of the impellers is covered by cover rings, forming a gap between the impellers and the inner surface of these cover rings is radially closed, the cover rings being held in a housing divided in an axial plane.
As is known, the so-called gap losses in the gap between the rotor blades and the stator cover rings opposite them have a considerable influence on the efficiency of the machine. The aim is therefore to keep this gap as narrow as possible; This is countered by the fact that the rotor and stator of such machines generally have different temperatures even when the machine is in a steady state. The rotor and stator are therefore subjected to different radial thermal expansions, the differences of which are exacerbated by the fact that different materials with different expansion coefficients are used for the rotor and stator. In addition, however, not only the thermal expansions in the steady state are different, but also their chronological course, especially when starting and stopping the machine.
To avoid streaking of the blades on the cover rings of the stator, the temporally and locally different temperatures must be taken into account when designing the gap mentioned.
In a known construction (CH-PS 482 915) of an axial turbo machine, the cover rings are composed of several segments in the circumferential direction, which are designed as continuations of the outer ring segments carrying the guide vanes. These outer ring segments are in turn held in a two-part guide vane carrier or outer housing.
These subdivisions of the cover rings into segments and the housing into two halves separated in an axial plane are made
Installation reasons required. The risk of different thermal expansions in terms of time and location, and an asymmetrical distortion caused by two or more parts of the housing or the cover rings are relatively great; in the design of this known arrangement, therefore, a relatively large gap between the blades and
Cover rings are provided.
The object of the invention is to provide the necessary gap
To reduce machines of the type mentioned at the outset as much as possible without increasing the risk of the blade rubbing against the cover rings. The solution to this
The object is achieved in that the cover rings are undivided in the circumferential direction and are provided with radial centering grooves distributed over their circumference, into which centering wedges running approximately axially parallel are inserted in the axial planes and which center the individual cover rings arranged one behind the other in the axial direction of the machine.
The constructive solution to the problem of mounting and centering enables the use of undivided cover rings in the circumferential direction, which close off the flow channel with respect to each impeller; such undivided rings have in any operating condition, i. H. both during start-up and shutdown as well as in the steady state, all around the same rotationally symmetrical temperatures, which is why their shape remains largely unchanged due to changes in shape due to temperature changes, d. H. they only deform geometrically similarly so that they remain centered on the rotor axis. This allows the minimum value for the gap between the impeller and cover ring to be taken into account in the design.
If the choice of material for the cover rings is made in such a way that their thermal expansion coefficient is as small as possible, the value for the minimum gap can be further reduced. In one example, the cover rings are made, for example, of an iron-nickel alloy, the coefficient of thermal expansion of which is only about half that of the rotor material, which, due to its strength properties, has to be selected against mechanical stresses, especially at higher temperatures.
The influence of unavoidable disturbances of the rotationally symmetrical same temperature distribution - such as those caused by the fastening of the centering wedges in the two-part housing - can be kept low if the cover rings are fastened via the centering wedges in the horizontal parting plane and in the plane of symmetry of the two-part housing that is perpendicular to it ; This measure ensures that the disturbances mentioned occur symmetrically to the central axis of the rings, which is centered with the rotor axis, and therefore cause practically no eccentric migration of this central axis, which coincides with the rotor axis.
If the one-piece cover rings also serve to mount and hold the guide vane rings arranged between them and consisting of individual segments, the gap between the inner cover band of the guide vane segments and the rotor, which also causes loss of performance, can also be minimized in the design, since then the radial displacements of the Guide vanes are always the same over the entire circumference due to temperature changes in different operating states.
A constructive solution for fixing and holding the cover rings, first on the centering wedges and then in the housing, which is favorable in terms of shape retention and tightness against leaks, is obtained if the centering grooves engage an end face of the cover rings, since in this way the engagement in the whole The extent of the undisturbed cross-section of the cover rings, which is decisive for the shape retention, especially in the case of temperature changes, can be made as small as possible.
The harmful effects of a streak of the running show
Rock tips on the cover rings can be considerably reduced if abrasion material is glued or soldered into the surface of the cover rings facing the blade tips in a known manner; as such, commercially available so-called felt metal made of rustproof material is suitable. -
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing:
:
Fig. 1 shows schematically an overall view of a gas turbine, in whose, designated area A, the invention is in the high pressure part of the compressor;
FIG. 2 shows the area A of the machine according to FIG. 1 in section II-II of FIG. 3 in a larger representation;
Fig. 3 is section III-III of Fig. 2;
FIG. 4 shows an enlarged detail compared to FIG. 3 in section IV-IV;
Finally, Fig. 5 shows an exploded spatial sketch of two cover rings and fragments of the associated centering wedges. ¯¯ -----
In the gas turbine, which is only sketchily shown in an outer housing outline, an intake housing 2, from which the intake air enters in the axial direction of the machine, follows from left to right on an inlet hub 1 (FIG. 1).
Connected to the suction housing 2 is a housing 3 for the low-pressure part of the compressor, followed by the housing 4 for the high-pressure part of the compressor, which will be described in more detail below. Like the partial housing 3, this is separated in a horizontal axis plane 5 and comprises the already mentioned area A of the machine.
Connected to it are a housing part 6 enclosing a diffuser for the compressed air and a housing 7 containing the combustion chamber; this is followed by the actual turbine housing 8, which finally merges into the exhaust housing 9, in which the exhaust gases, not shown, can pass through before they are blown off into the atmosphere.
As illustrated in FIG. 2, the downstream end of the low-pressure compressor housing part 3 and the adjoining end of the housing 4 containing the high-pressure compressor part are expanded to form a bead 10a and 10b divided in a radial plane and are fixed to one another via flanges 12a and 12b held together by screws 11 connected. In the interior of the bead 10a, 10b, a gap 13 remains between the housing parts 3 and 4, through which air leads away from the compressor after its stages located in the housing 3 and can be blown off via a blow-off valve (not shown).
This blow-off serves, for example, to reduce the power required when starting the machine.
In the central inner cavity of the housing 4 is the rotor, on the disks 14 of which the rotor blades 15 of the last compressor stages are seated; The individual rotor blades are followed by guide vanes 16, of which those after the last impeller are divided into a double grid 16 'and 16 "in order to force a purely axial flow in front of the diffuser following in the flow channel 17.
The housing part 6 is connected to the downstream end of the housing part 4 via flanges 18a, 18b, which are held together by screw connections 19, with the interposition of an annular disk 20. The disk 20 serves as an abutment in the axial direction for a one-piece outer diffuser ring 40 which limits the diffuser to the outside; In the radial direction, the diffuser ring 40, whose upstream end also forms a support for the last guide vane ring 16 ', 16 ", is to the rotor axis via centering wedges 22 and 23 (Fig.
5) centered, which - as will be described below - are also provided according to the invention for centering one-piece cover rings 21.
According to the invention, the flow channel 17 is delimited to the outside in the region of the rotor blades 15 by the one-piece cover rings 21, which can best be seen in FIG. 5. These are centered and held by the centering wedges 22 and 23 (FIG. 5), two of which are present in the vertical and in the horizontal plane of symmetry of the housing 4. The wedges 23 lying in the horizontal parting plane 5 differ from those 22 in the vertical plane of symmetry only by a greater width with which they lie between flanges 35 (FIG. 3) of the housing 4. They are fixed in the housing 4 by the bolts 35 which hold the flanges 35 together, while the centering wedges 22 are fixed by screws (not shown) which lead radially through the housing 4.
The centering wedges 22 and 23, which run approximately axially parallel in the axial direction of the machine, have recesses 30 formed between projections 24 arranged in the manner of a comb (FIG.
5) with which they are pushed onto the cover rings 21 from the outside. The projections 24 are inserted into radial centering grooves 25 which are provided on an end face of the cover rings 21. In the illustration, the centering grooves 25 are provided in the end face of the cover rings 21 and the outer diffuser ring 40 opposite to the flow; only in the case of outermost cover ring 21a on the low pressure side are the centering grooves in the other, i. H. Front face pointing in the direction of flow. Apart from diffuser ring 40, however, all cover rings 21, 21a can also carry centering grooves 25 on the downstream end face.
The cover rings 21, 21a are centered with respect to the rotor axis in that their centering grooves 25 and the centering wedges 22 and 23 are exactly matched to one another without being pressed into one another; therefore, the cover rings 21, 21a, guided on the centering wedges 22 and 23, can slide in the radial direction. The centering in the vertical direction ensures the horizontal centering wedges 23, while the lateral centering is ensured by the vertical centering wedges 22.
In contrast, there is play in the radial direction both in the recesses 30 of the centering wedges 22 and 23 and in corresponding circumferential grooves 42 of the housing 4 to the cover rings 21, 21a and also to the outer diffuser ring 40 in order to expand the rings 21, 21a and 40 to allow relative to the centering wedges 22 and 23 and the housing 4 at different thermal expansions; the distance between the circumferential grooves 42 also defines the axial distance between the rings 21, 21a and 40.
The centering grooves 25 end radially on the inside in an annular groove 26; a similar annular groove 27 is provided in the other end face of the cover rings 21. Between the mutually facing end faces of two rings 21, 21a and 40, an annular gap (FIG. 4) is created which is widened compared to the distance between two rings and which radially inwardly reduces this distance and projects from the end faces of rings 21 or 21a and 40 is completed.
Lying on the edges 28, guide vane rings are held in the widened annular gap between and by the rings 21 or 21a and 40, which are made up of a plurality of blades 16 by segments 29 summarizing an outer and an inner shroud 31, 31 'and 37, 37' are. A groove 34 (FIG. 3) is machined into the outside of each outer shroud 31, 31 ', into which - in order to fix the segments 29 in the circumferential direction - either the centering wedges 22 or 23 or small ones only between two adjacent rings 21 or 21 a and 40 engage locking wedges 32, 32 '.
As can best be seen from FIG. 5, these can be inserted into further radial grooves 25 'which are provided between the radial centering grooves 25 which accommodate the wedges 22 and 23; the locking wedges 32, 32 'are secured against falling out by spring elements (not shown).
A radial gap remaining in the annular grooves 26 and 27 after the insertion of the guide vane segments 29 is filled by additional filler plates 39, 39 ', which are threaded into the radial gap by the centering grooves 25 or the radial grooves 25' and displaced in the circumferential direction until the whole The circumference between the centering wedges 22 and 23 is filled before the locking wedges 32 are inserted into the radial grooves 25 'as a closure and are secured by the spring elements mentioned.
The cover rings 21 are assembled from the downstream end of the compression rotor, with the two most widely spaced cover rings, i.e. H. the ring 21a and the last ring 21 are centered relative to the rotor with the aid of mounting pins, not shown, which are later removed. Via the centering wedges 22 and 23, which are initially used provisionally, the remaining cover rings 21 are then fixed in relation to the first two installed.
This is followed by the insertion of the guide vane segments 29, for which the wedges 22 and 23 are individually removed and reassembled; the wedges 22 and 23, as well as the later, d. H. after inserting the filler plates 39, 39 'to be inserted, the locking wedges 32, 32' engage in the grooves 34 in the outer jacket of the outer shrouds 31, 31 'of the guide vane segments 29 and fix them in the circumferential direction in this way. Finally, the centering wedges 22 and 23 are fastened in the housing 4 or in the parting plane 5 thereof in the manner mentioned before the assembly pins are removed from the outermost cover rings 21a and 21, respectively.