DE1017420B - Gasturbinentriebwerk mit einer mehrstufigen Turbine - Google Patents
Gasturbinentriebwerk mit einer mehrstufigen TurbineInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- 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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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
deutsches
Dia Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer mehrstufigen Turbine.
Der Zusammenbau von mehrstufigen Turbinen in Gasturbinentriebwerken erfordert normalerweise den
Einbau eines Leitschaufelkranzes zwischen zwei Stufen des Laufrades. Bei bekannten Bauarten bedeutet
dies, daß die Leitschaufeln eingebaut werden müssen, ehe die nächste oder weiter hinten liegende
Laufradstufe montiert wird. Ebenso erfordert der Ausbau eines Leitschaufelkranzes in einer mehrstufigen
Turbine den Ausbau der nachfolgenden Laufradstufe, was sehr zeitraubend ist.
Zweck der Erfindung ist es, eine solche Bauart für die Leitschaufelkränze zu schaffen, daß sie in kleinen,
gewichtsmäßig leichten Einheiten zwischen die fertig eingebauten Laufradstufen eingesetzt werden können
und für die Überwachung und den Ausbau leicht zugänglich sind.
Die Erfindung knüpft an der bekannten Bauart an, bei der der Leitschaufelkranz der Turbine in mehrere
in Umf angsriohtung zusammenpassende Ringsegmente unterteilt ist, die von einer ringförmigen Außenwand
des Gehäuses umschlossen und durch hakenartig in ringförmige Ansätze der Außenwand eingreifende
Flanschleisten an der Außenwand des Gehäuses festgelegt sind. Die Erfindung besteht im wesentlichen
darin, daß die Außenringsegmente für die Ringsegmente des nur aus einem zwischen zwei Laufschaufelkränzen
angeordneten1 Leitschaufelgitter gebildeten Leitschaufelkranzes an den äußeren Enden
der Leitsohaufeln als kreiisbogenförmig gebogene U-Träger mit innenliegendem Joch ausgebildet sind,
an deren freien äußeren Umfangskanten der radial nach außen gerichteten Schenkel wände axial gerichtete
Flanschleisten angeordnet sind, wobei die Ringsegmente des Leitschaufelkranzes mit der einen
Flanschleiste an einem benachbarten Gehäuseteil lose aufliegend abgestützt und mit der anderen Flanschleiste
an der den Leitschaufelkranz umschließenden, ringförmigen Gehäuseaußenwand so verhakt sind, so·
daß sich die Ringsegmente des Leitschaufelkranzes durch, axiales Abstreifen der sie übergreifenden:, ringförmigen
Außenwand des Gehäuses nach dem Austrittsende der Turbine freilegen lassen und radial
nach außen aushebbar sind. Bei dieser Ausbildung des Triebwerks kann man schnell und auf einfache Weise
ohne Ausbau der Brennkammer und Turbinenräder Zutritt zu den Leit- und Laufschaufeln der Turbine
erlangen, deren Zustand nachprüfen und beschädigte Schaufeln auswechseln.
Damit man beim Freilegen und Ausheben einzelner Ringsegmente des Leitschaufelkranzes auch die Laufschaufeln
der nachfolgenden Laufradstufe freilegen kann, weist in weiterer Ausbildung der Erfindung der
Gasturbinentriebwerk
mit einer mehrstufigen Turbine
mit einer mehrstufigen Turbine
Anmelder:
Canadian Patents and Development
Limited, Ottawa, Ontario (Kanada)
Limited, Ottawa, Ontario (Kanada)
Vertreter: Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46
München 22, Widenmayerstr. 46
Nicholas Klompas, Beverly Hills P. O., Ontario,
und Joseph Thompson Purvis, Thistletown, Ontario
und Joseph Thompson Purvis, Thistletown, Ontario
(Kanada),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
Laufschaufeilkranz des in der Durchströmungsrichtung hinter dem Leitschaufelkranz angeordneten
Turbinenrades eine Ummantelung aus einzelnen Segmenten auf, die, in ihrer Länge den Ringsegmenten
des Leiitschaufelkranzes entsprechend, mit diesen Ringsegmenten verbunden und gemeinsam mit dem
zugehörigen Ringsegment des Leitschaufelkranzes radial abnehmbar sind. Die gemeinsame Freilegung
der Segmente des Leitschaufelkranzes und der ihnen zugeordneten Segmente der Ummantelung des hinteren
Turbinenrades wird dadurch erleichtert, daß der die Ringsegmente des Leitschaufelkranzes umschließende
Gehäusering auch die hintere Laufradummantelung umschließt und einen Ansatz aufweist,
an dem die Segmente der hinteren Laufradummantelung längs ihrer dem Leitschaufelkranz abgekehrten
Kante befestigt sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines üblichen Gasturbinentriebwerks mit einem Teilschnitt durch die
für die Erfindung interessante Stelle, nämlich durch die Turbine,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines mit einem Ausschnitt versehenen Leitschaufelkranzsegments
stark vergrößert,
Fig. 3 einen achsparallelen Schnitt entsprechend Fig. 1 in größerem Maßstab,
Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 mit abgezogenem Gehäusering und einem etwas herausgezogenen
Leitschaufelkranzsegment,
709 700/217
Fig. 5 einen Schnitt durch den Leitschaufelkranz senkrecht zur Turbinenwelle nach der Linie 5-5 in
Fig. 4 und
Fig. 6 einen Längsschnitt durch den äußeren Teil der Ummantelung, stark vergrößert.
Die in den Zeichnungen dargestellte Bauart des Leitschaufelkranzes ist insbesondere zur Verwendung
in Gasturbinentriebwerken geeignet, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind und vorzugsweise in Flugzeugen ver-
miteinander verbunden sind, um welche herum Brennkammern 12 angeordnet sind. Die aus den Brennkammern
austretenden heißen Gase beaufschlagen die Turbinenlaufräder 14 und 15.
Die beiden Laufräder 14 und 15 sind mittels Bolzen 16 fest miteinander verbunden und tragen je einen
Schaufelkranz 17. Zwischen den beiden Schaufelkränzen ist ein Leitschaufelkranz vorgesehen. Die
miteinander durch radiale Stifte 34 verbunden werden können, die durch Löcher in dem verstärkten vorderen
Rand und den Flansch 26 hindurchgesteckt sind.
Es ist übrigens auch möglich, die beiden Teile 19 und 33 aus einem Stück herzustellen. Dadurch würden
die Leitkranzsegmente 21 axial nach hinten ragende, feste Ummantelungsringsegmente für das hintere
Laufrad aufweisen.
Beide Teile, ob fest oder lösbar miteinander verbunden, werden von einem Gehäusering 35 umgeben, der
mittels eines vorderen, radial nach außen gerichteten Flansches 35 α und durch Bolzen 36 mit dem Flansch
32 α des Gehäuses 32 verbunden ist und dabei den vor-
der in die Ringnut 31a des Ummantelungsringes 31
eingreift.
An der Stelle, an der das Gehäuse 32 in den. nach
innen gerichteten Flansch 32 b übergeht, ist: eine Ver-5 Stärkung 32 d vorgesehen, die auf den Umfang verteilt
mit Schiebesitz in radiale Bohrungen eingesetzte Stifte 32 e trägt, die zur Fixierung der Leitkranzsegmente
21 dienen. Hierzu weist jeder Flansch 24 einen entsprechenden Ausschnitt 24a auf, in den der
wendet werden. Das Triebwerk weist einen Verdichter io Stift 32 c paßt, wenn sich das Segment in der richtigen
10 und eine Turbine 11 auf, die durch eine Welle 13 Lage befindet. Die Hauptwände 19 a der äußeren
Ringsegmente 19 werden nach hinten durch einen das hintere Laufrad 15 umgebenden Ummaiitekmgsring
fortgesetzt. Dabei entspricht jedem Ringsegment 19 ein mit ihm verbundenes gleichlanges Segisgöfe:33
dieses Ummantelungsringes. ,!;
Die hinteren Ummantelungsringsegmente 33 weisien,,
einen verstärkten vorderen Rand mit einer Ringnut 33 a und einen verstärkten hinteren Rand mit einer
Leitschaufeln 18 sind an ihren äußeren Enden mit ao Ringnut 33 b auf. In die Nut 33 α greift der Flansch 26
einem äußeren Ummantelungsring und an ihren inne- des Ringsegmentes 19 ein, so daß die beiden Teile
ren Enden mit einem inneren Ring verbunden.
Die beiden Ringe sind je in mehrere kurze Segmente 19 und. 20 unterteilt. Jedes Segmentpaar ist bei dem
dargestellten Beispiel durch fünf Leitschaufeln. 18 verbunden. Zwei Ringsegmente und fünf Leitschaufeln
bilden ein Leitkranzsegment~21. Der gesamte Leitkranz
setzt sich aus diesen Segmenten zusammen.
Die äußeren Ringsegmente 19 bestehen vorzugsweise aus zwei Wandungen, einer Hauptwand 19 α und
einer Auskleidung 19 b, die auf die Innenfläche der Hauptwand aufgeschweißt oder gelötet ist.
Jedes Ringsegment 19 weist an seiner vorderen
Kante einen radial nach außen gerichteten Flansch 22
und an seiner hinteren Kante einen ähnlichen Flansch 35 deren axialen Flansch 24 des Ringsegments 19 fest·- 23 auf. Der vordere Flansch 22 ist an seinem äußeren klemmt, über den es sich hinwegschiebt. Am hinteren Rand mit einem axial nach vorn gerichteten Klemm- Rand des Gehäuses 35 befindet sich ein radial sich flansch 24 und der hintere Flansch 23 mit einem ahn- nach außen und innen erstreckender Flansch 35 b, der liehen, jedoch axial nach hinten gerichteten Klemm- an seinem inneren Rand einen sich axial nach vorn flansch 25 versehen. Außerdem ist an dem inneren 4° erstreckenden Flansch 35 d trägt, der in die Ringnut Rand des hinteren Flansches 23 ein ebenfalls nach 33 6 eingreift.
Kante einen radial nach außen gerichteten Flansch 22
und an seiner hinteren Kante einen ähnlichen Flansch 35 deren axialen Flansch 24 des Ringsegments 19 fest·- 23 auf. Der vordere Flansch 22 ist an seinem äußeren klemmt, über den es sich hinwegschiebt. Am hinteren Rand mit einem axial nach vorn gerichteten Klemm- Rand des Gehäuses 35 befindet sich ein radial sich flansch 24 und der hintere Flansch 23 mit einem ahn- nach außen und innen erstreckender Flansch 35 b, der liehen, jedoch axial nach hinten gerichteten Klemm- an seinem inneren Rand einen sich axial nach vorn flansch 25 versehen. Außerdem ist an dem inneren 4° erstreckenden Flansch 35 d trägt, der in die Ringnut Rand des hinteren Flansches 23 ein ebenfalls nach 33 6 eingreift.
hinten gerichteter Flansch 26 vorgesehen, der sozu- Auf der Innenseite des Gehäuses 35 befindet sich
sagen eine Verlängerung der Hauptwand 19 a dar- ein im Querschnitt L-förmiger Ringflansch 35 c, der
stellt. eine nach vorn offene Ringnut bildet, in die der hin-
Versteifungsrippen 27 erstrecken sich von dieser 45 tere axial gerichtete Klemmflansch 25 des äußeren
Hauptwand 19 α zwischen den Endflanschen 22 und 23 Ringsegments 19 eingreift.
nach außen. Die Stifte 34, die das äußere Ringsegment 19 mit
Die inneren Ringsegmente 20 sind durch ein mit dem zugehörigen hinteren Ummantelungsringsegment
Sicken, Aufbördelungen od. dgl. versehenes Ring- 33 verbindet, sind so> lang, daß der im Querschnitt
segmentstück 28 versteift, das auf ihre Innenfläche 5° L-förmige Flansch 35 c sich knapp über die Außenaufgeschweißt
ist. Um dieses Ringsegmentstück herum stirnfläche der Stifte legt und sie auf diese Weise in
befindet sich noch ein weiteres, im Querschnitt U-för- ihrer Lage sichert.
miges Segmentsrück 29, das mittels axial nach den Der Gehäusering 35 wird von hinten nach vorn über
Seiten gerichteter Randflansche 29 α mit den Rändern die eingebauten Segmente 21 übergeschoben, bis sich
der inneren Ringsegmente 20 verschweißt ist. Auf die 55 der vordere Flansch 35 a gegen den Flansch 32 a anInnenfläche
der U-förmigen Segmentstücke 29 sind legt, der Flansch 35 c den Flansch 25 umgreift und der
nach vorn gerichtete Flansch 35 if des hinteren
Flansches 35 & in die Ringnut 33 δ eingreift. An das
hintere Ende des Gehäuseringes 35 schließt sich ein weiteres Ringgehäuse 37 an, das die Auslaßdüse 38
umgibt und mit seinem vorderen Flansch 39 an dem hinteren Flansch 35 & des Gehäuseringes 35 durch
Bolzen 40 befestigt ist.
Bei jedem Leitkranzsegment 21 sind die Enden der mantelungsring 31 weist eine verstärkte hintere Kante 65 Leitschaufeln 18 mit den äußeren und inneren Ringmit
einer Ringnut 31 α auf. Das Gehäuse 32 hat einen Segmenten 19 bzw. 20 verschweißt oder verlötet. ,
radial nach außen gerichteten Flansch 32 a sowie einen Jede Schaufel 18 weist an ihrem äußeren und
radial nach innen gerichteten Flansch 32 b. An dem inneren Ende Fußflansche 18 α bzw. 18 & auf. In einer
inneren Rand dieses Flansches 32 b ist ein axial nach bevorzugten Ausführungsform gem'AQ der Erfindung
vorn gerichteter Sicherungsflansch 32 c vorgesehen, 70 sind in den inneren Ringsegmenten 20 und in der
dünne, im Querschnitt L-förmige Blechstreifen 30 angeschweißt,
die zur Bildung einer Labyrinthdichtung mit dem zwischen den L auf rädern 14 und 15 vorgesehenen
Abstandsring 30 α zusammenarbeiten.
In zusammengebautem Zustand liegt der Leitschaufelkranz unmittelbar hinter dem das vordere
Laufrad 14 umgebenden Ummantelungsring 31 und dem diesen, umschließenden Gehäuse 32. Der Um-
Auskleidung 19 b der äußeren Ringsegmente 19 der Form der Fußflansche entsprechende Öffnungen vorgesehen,
die diese Fußflansche aufnehmen. An den dabei in gleicher Höhe zusammenstoßenden Kanten werden
die Fußflansche mit den sie umgebenden Ring-Segmenten verschweißt oder verlötet und gegebenenfalls
vorhandene Löcher noch mit Metall ausgefüllt, so daß sich eine vollkommen glatte Fläche ergibt. Zur
Erleichterung dieser Arbeit können die Schaufeln zunächst durch einige Punktsehiweißstellen angeheftet
werden.
Zur zusätzlichen Verstärkung werden die Außenflächen
der Fußflansche 18 α und 18 b außerdem noch unmittelbar mit den Ringsegmenten 19 bzw. den
Ringsegmentstücken 28 verschweißt. Man kann die Schaufeln aber auch einfach stumpf gegen die Ringsegmente
19 und 20 schweißen.
Beide Enden der äußeren Ringsegmente 19 weisen entweder überstehende Flansche 41 oder entsprechende
Ausnehmungen 42 auf, die die Flansche aufnehmen können. Auf diese Weise werden die Störstellen zwischen
zwei Segmenten im zusammengebauten Zustand durch die Flansche überdeckt, so daß sich ein gasdichter
Ring ergibt. Die Flansche 41 werden dadurch gebildet, daß die Auskleidungen 19 b über die Enden
der Ringsegmente 19 überstehen, und die Ausnehmungen 42 dadurch, daß die Auskleidungen gegenüber den
Ringsegmenten zurückstehen. Die mit überstehenden Flanschen versehenen Segmente sind in Fig. 5 mit
21A und die mit Ausnehmungen versehenen mit 21 B
bezeichnet. Sie wechseln sich ab.
Soll das Triebwerk zusammengebaut werden, so wird es vorzugsweise mit dem vorderen Ende nach
unten aufgebaut. Vor dem Einbau des Gehäuseringes 35 und des sich nach hinten anschließenden Gehäuses
37 und der Düse 38 wird der Leitschaufelkranz durch Einfügen der einzelnen Segmente 21 mit den an ihnen
befestigten Segmenten 33 der hinteren Laufradummantelung zwischen die beiden Laufschaufelkränze 17
zusammengebaut, und zwar werden zunächst die mit Flanschen 41 versehenen Segmente 21A und dann je
zwischen zwei solcher Segmente je ein mit Ausnehmungen 42 versehenes Segment 21B eingesetzt. Ist der
Leitschaufelkranz vollständig, so wird der Gehäusering 35, vorzugsweise gleich mit dem an ihm befestigten
Gehäuse 37 und der Düse 38 von oben über das Ganze übergeschoben. Er klemmt dabei den Leitschaufelkranz
und die hintere Laufradummantelung in ihrer Lage fest. Der Gehäusering wird in dieser
Lage· durch die Schrauben 36 gesichert.
Claims (4)
1. Gasturbinentriebwerk, insbesondere für Flugzeuge, mit einer aus einem Turboverdichter mit
Luft gespeisten, ringförmigen Brennkammer und einer aus der Brennkammer gespeisten Gasturbine
zum Antrieb des Turboverdichters, deren Leitschaufelkranz in mehrere in Umfangsrichtung zusammenpassende
Ringsegmente unterteilt ist, die von einer ringförmigen Außenwand des Gehäuses
umschlossen und durch hakenartig in ringförmige Ansätze der Außenwand eingreifende Flanschleisten
an der Außenwand des Gehäuses festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringsegmente
für die Ringsegmente (21A1 21 B) des
nur aus einem zwischen zwei Lauf schaufelkränzen (17) angeordneten Leitschaufelgitter (18) gebildeten
Leitschaufelkranzes als kreisbogenförmig gebogene U-Träger (19) mit innen liegendem Joch
ausgebildet sind, an deren freien äußeren Umfangskaniten
der radial nach außen gerichteten Schenkelwände (22, 23) axial gerichtete Flanschleisten
(24, 25) angeordnet sind, wobei die Ringsegmente (21A1 21B) mit der einen Flanschleiste
(24) an einem benachbarten Gehäuseteil (32) lose aufliegend abgestützt und mit der anderen
Flanschleiste (25) an der den Leitschaufelkranz umschließenden, ringförmigen Gehäuseaußenwand
(35) so verhakt sind, daß sich die Ringsegmente des Leitschaufelkranzes durch axiales Abstreifen
der sie übergreifenden, ringförmigen Außenwand (35) des Gehäuses nach dem Austrittsende der
Turbine freilegen lassen und radial nach außen aushebbar sind.
2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufschaufelkranz
(17) des in der Durchströmungsrichtung hinter dem Leitschaufelkranz (18) angeordneten Turbinenrades
(15) eine Ummantelung (33) aus einzelnen Segmenten aufweist, die in ihrer Länge
den Ringsegmenten (21A, 21 B) des Leitschaufelkranzes
entsprechen, mit diesen Ringsegmenten verbunden und gemeinsam mit dem zugehörigen
Ringsegment des Leitschaufelkranzes radial abnehmbar sind.
3. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ringsegmente
(21 A, 21B) des Leitschaufelkranzes umschließende
Gehäusering (35) auch die hintere Laufradummantelung
(33) umschließt und einen radial nach innen gerichteten Flansch (35 b) aufweist, an dem die
Segmente der hinteren Laufradummantelung längs ihrer dem Leitschaufelkranz abgekehrten Kante
befestigt sind.
4. Gasturbinentriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die den Leitschaufelkranz an den äußeren Enden der Leitschaufeln (18) begrenzenden, bogenförmigen
U-Träger (19) der Ringsegmente (21A, 21 B)
an ihren den Leitschaufeln zugekehrten Flächen je mit einer inneren Auskleidung (19 b) versehen und
die Leitschaufeln, mit ihren Schaufelfüßen bündig liegend, in Öffnungen dieser Auskleidung eingesetzt
sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 907 179, 858 478, 853;
französische Patentschrift Nr. 1 081 027.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709 700/217 10.
Priority Applications (3)
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ID=7014845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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