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Hintergrund der Erfindung
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Der hier beschiebene Erfindungsgegenstand betrifft das Gebiet von Turbomaschinen und insbesondere ein Turbomaschinen-Leitapparatsegment mit einer integrierten Zwischentrennwand.
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Im Wesentlichen verbrennen Gasturbomaschinen ein Brennstoff/Luft-Gemisch, das Wärmeenergie freisetzt, um einen Hochtemperaturgasstrom zu erzeugen. Der Hochtemperaturgasstrom wird über einen Heißgaspfad einem Turbinenabschnitt zugeführt. In der Turbine passiert der Heißgasstrom mehrere Stufen. Jede Stufe enthält mehrere stromaufwärts vor mehreren Turbinenlaufschaufeln angeordnete Leitapparate. Der Hochtemperaturgasstrom passiert die Leitapparate und wirkt dann auf die Turbinenlaufschaufel ein oder dreht diese. Die mehreren Leitapparate sind an einem Gehäuse des Turbinenabschnittes befestigt und eine Zwischentrennwand ist an jedem der mehreren Leitapparate befestigt. Eine Abweisdichtung ist an einer Schnittstelle zwischen jedem einzelnen von den mehreren Leitapparaten und der zugeordneten Zwischentrennwand vorgesehen. Die Abweisdichtungen auf jedem von den mehreren Leitapparaten wirken miteinander zusammen, um den Verlust von Hochtemperaturgasen oder Arbeitsfluid aus der entsprechenden von den mehreren Stufen des Turbinenabschnittes zu verringern. Die Turbinenlaufschaufeln wandeln Wärmeenergie aus dem Hochtemperaturgasstrom in mechanische Energie um, die eine Turbinenwelle dreht. Die Turbine kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel zur Lieferung von Energie an eine Pumpe oder an einen elektrischen Generator.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Turbomaschinen-Leitapparatsegment eine Leitschaufel mit einem ersten Ende, das sich über einen Schaufelblattabschnitt zu einem zweiten Ende erstreckt. Ein Außenelement ist an dem ersten Ende der Leitschaufel positioniert. Das Außenelement enthält ein Befestigungselement, das zur Befestigung des Turbomaschinen-Leitapparatsegmentes an einer Turbomaschine eingerichtet und angeordnet ist. Ein Innenelement ist an dem zweiten Ende der Leitschaufel positioniert. Das Innenelement enthält einen stromaufwärts liegenden Abschnitt und einen stromabwärts liegenden Abschnitt. Ein stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement erstreckt sich im Wesentlichen von dem Innenelement an dem stromaufwärts liegenden Abschnitt radial nach außen, und ein stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement erstreckt sich im Wesentlichen von dem Innenelement an dem stromabwärts liegenden Abschnitt radial nach außen. Jedes von dem stromaufwärts liegenden Zwischenwandtrennelement und dem stromabwärts liegenden Element enthält eine Außenoberfläche und eine Innenoberfläche. Eine von der Außenoberfläche und der Innenoberfläche sowohl von dem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement als auch dem stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement enthält ein Einsatzbefestigungselement.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält einen Turbomaschinen-Leitapparateinsatz einen Hauptkörper mit einer Außenoberfläche und einer Innenoberfläche, der sich zwischen einem stromaufwärts liegenden Ende und einem stromabwärts liegenden Ende erstreckt. Der Leitapparateinsatz ist für eine Befestigung zwischen einem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement und einem stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement eines Turbomaschinen-Leitapparates eingerichtet und angeordnet.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Turbomaschine einen Verdichterabschnitt, einen funktionell mit dem Verdichterabschnitt verbundenen Turbinenabschnitt und einen innerhalb des Turbinenabschnittes positionierten Turbinenleitapparat. Der Turbinenleitapparat enthält eine Leitschaufel mit einem ersten Ende, das sich über einen Schaufelblattabschnitt zu einem zweiten Ende erstreckt. Ein Außenelement ist an dem ersten Ende der Leitschaufel positioniert. Das Außenelement enthält ein Befestigungselement, das zur Befestigung des Turbomaschinen-Leitapparatsegmentes an einer Turbomaschine eingerichtet und angeordnet ist. Ein Innenelement ist an dem zweiten Ende der Leitschaufel positioniert. Das Innenelement enthält einen stromaufwärts liegenden Abschnitt und einen stromabwärts liegenden Abschnitt. Ein stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement erstreckt sich im Wesentlichen von dem Innenelement an dem stromaufwärts liegenden Abschnitt radial nach außen, und ein stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement erstreckt sich im Wesentlichen von dem Innenelement an dem stromabwärts liegenden Abschnitt radial nach außen. Jedes von dem stromaufwärts liegenden Zwischenwandtrennelement und dem stromabwärts liegenden Element enthält eine Außenoberfläche und eine Innenoberfläche. Eine von der Außenoberfläche und der Innenoberfläche sowohl des stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelementes als auch des stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelementes enthält ein Einsatzbefestigungselement. Ein Kühlkanal erstreckt sich vor dem Außenelement durch den Schaufelabschnitt zu dem Innenelement. Ein Leitapparateinsatz enthält einen Hautkörper mit einer Außenoberfläche und einer Innenoberfläche, der sich zwischen einem stromaufwärts liegenden Ende und einem stromabwärts liegenden Ende erstreckt. Der Leitapparateinsatz ist zwischen dem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement und dem stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement eines Turbomaschinen-Leitapparates befestigt.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Anmeldung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher ersichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Der Gegenstand der Erfindung wird insbesondere in den Ansprüchen am Schluss der Patentschrift dargestellt und eindeutig beansprucht. Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen:
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1 ist eine Teilquerschnitt-Seitenansicht eines Turbinenabschnittes einer Turbinenmaschine, die mehrere Turbinenleitapparate mit integrierten Zwischentrennwandelementen gemäß einer exemplarischen Ausführungsform enthält;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Leitapparatsegmentes mit integrierten stromaufwärts liegenden und stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelementen des Turbinenabschnittes von 1;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Innenelementes des Leitapparatsegmentes von 2;
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4 ist eine perspektivische Ansicht des Düsensegmentes von 2, das einen Leitapparateinsatz gemäß einer exemplarischen Ausführungsform enthält; und
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Innenelementes eines Leitapparatsegmentes, das mit einem Leitapparateinsatz gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform verbunden ist.
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Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit Vorteilen und Merkmalen im Rahmen eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist eine Turbomaschine gemäß einer exemplarischen Ausführungsform insgesamt bei 2 dargestellt. Die Turbomaschine 2 enthält einen Turbinenabschnitt 3 mit einem Gehäuse 4, der wenigstens teilweise einen Heißgaspfad 10 definiert. Der Turbinenabschnitt 3 enthält eine erste Stufe 12 mit mehreren Leitschaufeln oder Leitapparaten 14 der ersten Stufe und Laufschaufeln 16; eine zweite Stufe 17 mit mehreren Leitschaufeln oder Leitapparaten 18 der zweiten Stufe und Laufschaufeln 20; und eine dritte Stufe 21 mit mehreren Leitschaufeln oder Leitapparaten 22 der dritten Stufe und Laufschaufeln 24. Natürlich dürfte es sich verstehen, dass der Turbinenabschnitt 3 auch (nicht dargestellte) zusätzliche Stufen enthalten kann. Heiße Verbrennungsgase strömen entlang dem Heißgaspfad 10 axial durch die Leitapparate 14, 18 und 22 und treffen auf die Laufschaufeln 16, 20 und 24 auf und drehen diese. Zusätzlich wird ein Kühlungsluftstrom in den Turbinenabschnitt 3 geführt, um Wärmeflüsse abzuschwächen, die sich zwischen Teilabschnitten der Leitapparate 14, 18 und 22 entwickeln.
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Es wird nun auf die 2 bis 4 bei der Beschreibung eines Leitapparatsegmentes 13 einer zweiten Stufe 17 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform Bezug genommen. Das Leitapparatsegment 30 enthält mehrere Leitapparatstufen oder Schaufelblätter 18, 18a und 18b der zweiten Stufe. Jedes Schaufelblatt 18, 18a und 18b ist ähnlich geformt, und eine detaillierte Beschreibung folgt unter Bezugnahme auf das Schaufelblatt 18 mit der Kenntnis, dass das Schaufelblatt 18a und 18b einen ähnlichen Aufbau haben. Das Schaufelblatt enthält ein erstes Ende 34, das sich über einen Zwischen- oder Schaufelabschnitt 36 zu einem zweiten Ende 35 erstreckt. Das Leitapparatsegment 30 enthält ein integriert mit den Schaufeln 18, 18a und 18b am ersten Ende 34 ausgebildetes Außenelement 40. Das Außenelement 40 unterstützt das Leitapparatsegment 30 von einem (nicht getrennt bezeichneten) Gehäuseabschnitt einer Turbomaschinen 2 und enthält einen Hauptkörper 42 mit einem ersten Umfangsrand 46 und einem gegenüberliegenden zweiten Umfangsrand 47. Der erste und der zweite Umfangsrand 46 und 47 legen ein Umfangsprofil 50 für das Außenelement 40 fest. In der dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist das Umfangsprofil 50 ca. 22,5° eines Gesamtumfangs der zweiten Stufe 17. Jeder Umfangsrand 46 und 47 enthält einen entsprechenden angewinkelten oder geknickten Abschnitt 48 und 49.
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Das Leitapparatsegment 30 enthält auch ein am zweiten Ende 35 der Schaufelblätter 18, 18a und 18b integriert ausgebildetes Innenelement 60. Das Innenelement 60 enthält einen Hauptkörper 64 mit einem stromaufwärts liegenden Abschnitt 67 und einem stromabwärts liegenden Abschnitt 69. Der Hauptkörper 64 enthält einen ersten Umfangsrand 72 und einen zweiten, gegenüberliegenden Umfangsrand 73, die ein Umfangsprofil 75 für das Innenelement 60 festlegen. In einer zur vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise ist in der dargestellten exemplarischen Ausführungsform das Umfangsprofil 75 ca. 22,5% eines Gesamtumfangs der zweiten Stufe 17. Jeder Umfangsrand 72 und 73 enthält einen entsprechenden angewinkelten oder geknickten Abschnitt 79 und 80. Jeder Umfangsrand 72 und 73 ist auch mit einem Dichtungsschlitz oder einer Nut 81 beziehungsweise 82 versehen. An diesem Punkt dürfte es sich verstehen, dass der Begriff ”innen” sich auf einen Teil des Leitapparatsegmentes 30 bezieht, der in der Nähe einer Mittellinie einer Turbomaschinen 2 angeordnet ist. Der Begriff ”außen” bezieht sich auf ein Teil eines Leitapparatsegmentes 30, der von der Mittellinie in einer Richtung zu einem Gehäuse der Turbomaschinen 2 hin entfernt ist.
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Gemäß der exemplarischen Ausführungsform enthält das Innenelement 60 ein stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement 84 und ein stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement 86. Das stromaufwärts liegende Zwischentrennwandelement 84 ist mit dem Innenelement 60 integriert ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen von dem stromaufwärts liegenden Abschnitt 67 zwischen den ersten und zweiten Umfangsrändern 72 und 73 radial nach außen. Ebenso ist ein stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement 86 mit dem Innenelement 60 integriert ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen vom dem stromabwärts liegenden Abschnitt (69) aus zwischen dem ersten und zweiten Umfangsrand 72 und 73 radial nach außen. Das stromaufwärts liegende Element 84 enthält ein erstes Ende 90, das sich vom stromaufwärts liegenden Abschnitt 67 zu einem zweiten Ende 91 erstreckt. Das zweite Ende 91 enthält ein im Wesentlichen (nicht speziell gekennzeichnetes) bogenförmiges Umfangsprofil. Das stromaufwärts liegende Zwischentrennwandelement 84 enthält ebenfalls eine Außenoberfläche 93 und eine Innenoberfläche 94 (3), die sich zwischen dem ersten und zweiten Ende 90 und 91 erstrecken. Ein erstes Dichtungsnutelement 95 ist in einem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement 84 bei einem Umfangsrand 73 ausgebildet. Ein erstes Dichtungsnutelement ist mit der Dichtungsnut 82 verbunden. Ein zweites Dichtungsnutelement 96 ist in dem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement 84 an einem Umfangsrand 72 ausgebildet. Das zweite Dichtungsnutelement 96 ist mit der Dichtungsnut 81 verbunden. In ähnlicher Weise enthält das stromabwärts liegende Zwischentrennwandelement 86 ein erstes Ende 97, das sich vom stromabwärts liegenden Abschnitt 69 zu einem zweiten Ende 98 erstreckt. Das zweite Ende 98 enthält ein (nicht speziell dargestelltes) im Wesentlichen bogenförmiges Umfangsprofil. Das stromabwärts liegende Zwischentrennwandelement 86 enthält auch eine Außenoberfläche 100 und eine Innenoberfläche 101, die sich zwischen dem ersten und zweiten Ende 97 und 98 erstrecken. Ein erstes Dichtungsnutelement 102 ist im stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement 86 an einem Umfangsrand 73 ausgebildet. Ein erstes Dichtungsnutelement 102 verbindet sich mit der Dichtungsnut 82. Ein zweites Dichtungsnutelement 103 ist im stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement 86 an einem Umfangsrand 72 ausgebildet. Das zweite Dichtungsnutelement 103 ist mit der Dichtungsnut 81 verbunden.
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Ein stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement 84 und stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement 86 sind ebenfalls als Abweisdichtungen 104 und 105 enthaltend dargestellt, die jeweils an Außenoberflächen 93 beziehungsweise 100 vorgesehen sind. Abweisdichtungen 100 und 105 können entweder auf entsprechenden von den Außenoberflächen 93 und 100 integriert ausgebildet sein oder können in Nuten oder einer anderen (nicht dargestellten) Struktur befestigt sein, die auf entsprechenden von den Außenoberflächen 93 und 100 vorgesehen sind. Zusätzlich sind das stromaufwärts liegende Zwischentrennwandelement 84 und das stromabwärts liegende Zwischentrennwandelement 86 auch mit Einsatzbefestigungselementen 110 und 112 dargestellt, die auf entsprechenden von den Innenoberflächen 94 und 101 vorgesehen sind. Wie es nachstehend vollständiger diskutiert wird, stellen die Einsatzbefestigungselemente 110 und 112 eine Schnittstelle für eine zusätzliche Dichtungsstruktur für das Leitapparatsegment 30 bereit. Das Leitapparatsegment 30 ist auch als mehrere Kanäle 118 bis 120 enthaltend dargestellt, die einen Kühlfluidstrom in der Form einer Verdichterauslassluft durch die Schaufelblätter 18, 18a beziehungsweise 18b liefern. Kanäle 118–120 führen durch Schaufelblätter 18, 18a und 18b in einen Bereich 121, der sich zwischen dem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement 84 und dem stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement 86 erstreckt. Der Bereich 121 nimmt Abzweigluft durch mehrere Kühlkanäle 118–120 auf, die sich durch die Schaufelblätter 18, 18a und 18b erstrecken und die durch Öffnungen 122–124, die in einem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement 84 ausgebildet sind, herausgedrückt wird. An diesem Punkte dürfte es erkennbar sein, dass verschiedene andere Kühlarten einschließlich der Verwendung von Kühlröhren oder Kanälen, die sich vom stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement (84) durch die Schaufelblätter 18, 18a und 18b und auch bis zum Gehäuse der Turbomaschine 2 erstrecken, ebenfalls verwendet werden könnten.
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Gemäß weiterer Übereinstimmung mit der exemplarischen Ausführungsform enthält das Leitapparatsegment 30 einen Leitapparateinsatz 136 (4), der lösbar am Innenelement 60 befestigt ist. Der Leitapparateinsatz 136 stellt eine Dichtung bereit, die einen Leckagestrom daran hindert zwischen dem Leitapparatsegment 30 und einem (nicht getrennt bezeichneten) Radraum des Turbinenabschnittes 3 hindurch zu treten. Der Leitapparateinsatz 136 enthält einen Hauptkörper 130 mit einem im Wesentlichen geraden Querschnitt und einem im Wesentlichen bogenförmigen Umfangsprofil. In einer zur vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise ist in der dargestellten exemplarischen Ausführungsform das Umfangsprofil ca. 22,5% eines Gesamtumfangs der zweiten Stufe 19. Der Leitapparateinsatz 136 ist als einen Hauptkörper 139 mit einem stromaufwärts liegenden Ende 141 und einem stromabwärts liegenden Ende 142 enthaltend dargestellt. Der Hauptkörper 139 enthält auch eine Außenoberfläche 144, eine Innenoberfläche 145, einen ersten Seitenabschnitt 146 und einen (nicht dargestellten) zweiten Seitenabschnitt. Der Seitenabschnitt 146 enthält einen angewinkelten oder geknickten Abschnitt 147 auf einem Seitenteil, der geknickten Abschnitten 80 auf dem Innenelement entspricht. Der (nicht dargestellte) zweite Seitenabschnitt enthält einen ähnlichen (ebenfalls nicht dargestellten) angewinkelten oder geknickten Abschnitt. Der Seitenabschnitt 146 ist auch als einen Dichtungsnut-Teilabschnitt 148 enthaltend dargestellt, der mit dem ersten Dichtungsnutelement 95 verbunden ist und mit dem ersten Dichtungsnutelement 102, um eine (nicht getrennt bezeichnete) Dichtungszone zu erzeugen, die einen Leckagefluss an einem Durchtritt zwischen benachbarten Leitapparateinsätzen verhindert.
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Wie es am besten in 4 zu sehen ist, definiert der Leitapparateinsatz 136 einen Bereich 148 in dem Innenelement 60. In einer zur vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise ist der Bereich 148 ein eingekapselter Bereich, der zwischen dem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement (84), dem stromabwärts Zwischentrennwandelement 86 und dem Leitapparateinsatz 136 definiert/begrenzt ist. Der Bereich 148 führt zwischen den Schaufelblättern 18, 18a und 18b verlaufende Abzweigluft, um Kühlung an den Radraum zu liefern. Der Leitapparateinsatz 136 enthält mehrere Vorsprünge, wovon einer bei 150 dargestellt ist, der eine Labyrinthdichtung definiert, welche einen Leckagestrom über den Stufen 17 und 21 begrenzt. Der Leitapparateinsatz 136 ist ferner als ein erstes Einsatzbefestigungselement 152 enthaltend dargestellt, das auf einem stromaufwärts liegenden Ende 141 vorgesehen ist und mit einem zweiten Einsatzbefestigungselement 154, das auf einem stromabwärts liegenden Ende 142 vorgesehen ist. Das erste und zweite Einsatzbefestigungselement 152 und 154 stehen mit den ersten und zweiten Einsatzbefestigungselementen 110 und 112 auf einem Innenelement 60 in Eingriff, um den Leitapparateinsatz 136 an dem Leitapparatsegment 30 zu befestigen.
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Es wird nun auf 5 in der Beschreibung eines Leitapparatsegmentes 18 gemäß einem weiteren Aspekt der exemplarischen Ausführungsform Bezug genommen. Das Leitapparatsegment 180 enthält mehrere Schaufelblätter, wovon eines bei 183 dargestellt ist, das sich zwischen einem (nicht dargestellten) Außenelement und einem Innenelement 190 erstreckt. Das Innenelement 190 enthält einen Hauptkörper 193 mit einem stromaufwärts liegenden Abschnitt 195 und einem stromabwärts liegenden Abschnitt 196. Der Hauptkörper 193 enthält auch einen ersten (nicht dargestellten) Umfangsrand, der sich zwischen einem zweiten Umfangsrand 198 erstreckt, um ein Umfangsprofil 200 zu definieren. In einer wie vorstehend beschriebenen ähnlichen Art ist in der dargestellten exemplarischen Ausführungsform das Umfangsprofil 200 ca. 22,5° eines Gesamtumfangs einer zweiten Stufe 12. In einer zur vorstehend beschriebenen ähnlichen Weise enthält der Umfangsrand 198 einen angewinkelten oder geknickten Abschnitt 202.
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Ein stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement 205 ist mit einem Innenelement 190 integriert ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen von dem stromaufwärts liegenden Abschnitt 195 radial nach außen. Ebenso ist ein stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement 207 ebenfalls mit einem Innenelement 190 integriert ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen von dem stromabwärts liegenden Abschnitt radial nach außen. Das stromaufwärts liegende Zwischentrennwandelement 205 enthält ein erstes Ende 211, das sich vom stromaufwärts liegenden Abschnitt 195 zu einem zweiten Ende 212 hin erstreckt. Das zweite Ende 212 enthält ein im wesentlichen (nicht dargestelltes) bogenförmiges Umfangsprofil. Das stromaufwärts liegende Zwischentrennwandelement 205 enthält auch eine Außenoberfläche 214 und eine Innenoberfläche 215, die sich zwischen einem ersten und zweiten Ende 211 und 212 erstrecken. Ebenso enthält das stromabwärts liegende Zwischentrennwandelement 207 ein erstes Ende 219, das sich von einem stromabwärts liegenden Abschnitt 196 zu einem zweiten Ende 220 erstreckt. Das zweite Ende 220 enthält ein (nicht dargestelltes) im Wesentlichen bogenförmiges Umfangsprofil.
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Das stromabwärts liegende Zwischentrennwandelement 207 enthält auch eine Außenoberfläche 222 und eine Innenoberfläche 223, die sich zwischen einem ersten und zweiten Ende 219 und 220 erstrecken. Eine erste Abweisdichtung 225 ist auf einer Außenoberfläche 214 des stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelementes 205 vorgesehen und eine zweite Abweisdichtung 226 ist auf einer Außenoberfläche 222 des stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelementes 207 vorgesehen. Das Innenelement 190 ist als auch ein erstes Einsatzbefestigungselement 228 enthaltend dargestellt, das auf einer Außenoberfläche 214 des stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelementes 205 vorgesehen ist, und ein zweites Einsatzbefestigungselement 230, das auf einer Außenoberfläche 222 des stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelementes 207 vorgesehen ist.
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Gemäß weiterer Übereinstimmung mit dem in 5 dargestellten exemplarischen Aspekt ist ein Leitapparateinsatz 240 an dem Innenelement 190 befestigt. Der Leitapparateinsatz 240 enthält einen Hauptkörper 243 mit einem stromaufwärts liegenden Ende 245 und einem stromabwärts liegenden Ende 246, die von einer Außenoberfläche 248 und einer Innenoberfläche 249 getrennt sind. Der Einsatz 240 enthält auch einen ersten Seitenabschnitt 250 und einen (nicht dargestellten) zweiten Seitenabschnitt. Jeder von dem ersten und zweiten Abschnitt enthält einen angewinkelten oder geknickten Abschnitt, wovon einer bei 251 auf dem Seitenabschnitt 250 dargestellt ist, der einem geknickten Abschnitt 202 auf dem Innenelement 190 entspricht. Ein erster Befestigungsflansch 252 erstreckt sich von dem stromaufwärts liegenden Ende 245 und ein zweiter Befestigungsflansch 253 erstreckt sich von dem stromabwärts liegenden Ende 246 aus. Jeder Befestigungsflansch 252, 253 enthält ein entsprechendes Einsatzbefestigungselement 255 und 257. Die Einsatzbefestigungselemente 255 und 257 arbeiten mit den Einsatzbefestigungselementen 228 und 230 auf dem Innenelement 190 zusammen. Bei dieser Anordnung greifen die Befestigungsflansche 252 und 253 um die Außenoberfläche 214 und 222 des stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelementes 205 beziehungsweise des stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelementes 207 herum. Sobald er sich in seiner Lage befindet, bildet der Leitapparateinsatz 240 einen Hohlraum 260 in dem Innenelement 190.
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An diesem Punkt dürfte erkennbar sein, dass die exemplarischen Ausführungsformen ein Leitapparatsegment mit einer integrierten Zwischentrennwand bereitstellen, die Leckagepunkte verringert und den Aufbau vereinfacht, indem sie zahlreiche Schweißverbindungen verringert oder sogar eliminiert. Zusätzlich beseitigt der spezielle Aufbau des Leitapparatsegmentes eine Lastaufteilung bei benachbarten Leitapparatsegmenten. Die integrierte Zwischentrennwand eliminiert zahlreiche Zwischentrennwand-Bearbeitungsoperationen, was Zeit, Arbeit, Kosten in Verbindung mit der Herstellung und dem Einbau von Leitapparaten in einer Turbomaschine einspart. Es wird ferner dargestellt, dass die exemplarischen Ausführungsformen sowohl bekannte als auch unbekannte Leckagen verringern, und dadurch den Turbomaschinenwirkungsgrad verbessern. Schließlich dürfte es sich verstehen, dass das dargestellte spezielle Leitapparatsegment exemplarisch ist, und dass die Anzahl von Leitschaufeln sowie der verwendeten Materialien variieren kann.
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Obwohl die Erfindung detailliert in Verbindung mit nur einer eingeschränkten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, dürfte es sich ohne Weiteres verstehen, dass die Erfindung nicht auf derartige offengelegte Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen kann die Erfindung modifiziert werden, sodass sie eine beliebige Anzahl von Varianten, Änderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen, die bisher nicht beschrieben wurden, enthält, die aber dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung entsprechen. Zusätzlich dürfte es sich, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, verstehen, dass Aspekte der Erfindung nur einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demzufolge ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt zu betrachten, sondern ist nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
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Ein Leitapparatsegment 30, 180 einer Turbomaschine 2 enthält eine Leitschaufel mit einem ersten Ende 34, 90, 97, 211, 219, das sich zu einem zweiten Ende 35, 91, 98, 212, 220 über einen Schaufelabschnitt hinweg erstreckt. Ein Außenelement 40 ist an dem ersten Ende 34, 90, 97, 211, 219 der Leitschaufel positioniert. Das Außenelement 40 enthält ein Befestigungselement 44, 45, das zum Befestigen des Leitapparatsegmentes 30, 180 der Turbomaschine 2 an einer Turbomaschine 2 eingerichtet und angeordnet ist. Ein Innenelement 60, 190 ist bei dem zweiten Ende 35, 91, 98, 212, 220 der Leitschaufel positioniert. Das Innenelement 60, 190 enthält einen stromaufwärts liegenden Abschnitt 67, 195 und einen stromabwärts liegenden Abschnitt 69, 196. Ein stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement 84, 205 erstreckt sich im Wesentlichen von dem Innenelement 60, 190 an dem stromaufwärts liegenden Abschnitt 67, 195 radial nach außen, und ein stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement 86, 207 erstreckt sich im Wesentlichen von dem Innenelement 60, 190 an dem stromabwärts liegenden Abschnitt 69, 196 radial nach außen. Sowohl das stromaufwärts liegende Zwischentrennwandelement 84, 205 als auch das stromabwärts liegende Zwischentrennwandelement enthält eine Außenoberfläche 93, 100, 144, 222, 248 und eine Innenoberfläche 94, 101, 145, 215, 223, 249. Eine von der Außenoberfläche 93, 100, 144, 222, 248 und der Innenoberfläche 94, 101, 145, 215, 223, 249 sowohl von dem stromaufwärts liegenden Zwischentrennwandelement 84, 205 als auch dem stromabwärts liegenden Zwischentrennwandelement 86, 207 enthält ein Einsatzbefestigungselement 228.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Turbomaschine
- 3
- Turbinenabschnitt
- 4
- Gehäuse
- 10
- Heißgaspfad
- 12
- erste Stufe; zweite Stufe
- 14
- Leitschaufeln oder Leitapparate der ersten Stufe
- 16, 20, 24
- Laufschaufeln
- 17
- zweite Stufe
- 18
- Leitschaufeln, Leitapparate oder Schaufelblätter der zweiten Stufe
- 18a, 18b
- Schaufelblätter
- 21
- dritte Stufe
- 22
- Leitschaufeln oder Leitapparate der dritten Stufe
- 30, 180
- Leitapparatsegment
- 34, 90, 97, 211, 219
- erstes Ende (14) (84) (86), (205) (207)
- 35, 91, 98, 212, 220
- zweites Ende; bogenförmiges Umfangsprofil (14) (84) (86) (207)
- 36
- Schaufelblattabschnitt (14)
- 40
- Außenelement
- 42, 46, 139, 193, 243
- Hauptkörper (40) (136)
- 44, 45
- Befestigungselement (40)
- 46
- Umfangsrand (40)
- 47
- gegenüberliegender zweiter Umfangsrand (40)
- 48, 49, 79, 80
- geknickter Abschnitt (40)
- 50, 75, 200
- Umfangsprofil (40)
- 60
- Innenelement
- 67
- stromaufwärts liegender Abschnitt
- 69
- stromabwärts liegender Abschnitt
- 72
- erster Umfangsrand
- 73
- zweiter gegenüber liegender Umfangsrand
- 81, 82
- Dichtungsschlitz oder Nut
- 84
- stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement
- 86
- stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement
- 93, 100
- Außenoberfläche (84) (86)
- 94, 101
- Innenoberfläche (84) (86)
- 95
- erstes Dichtungselement
- 96
- zweites Dichtungselement
- 102
- erstes Dichtungsnutelement
- 103
- zweites Dichtungsnutelement
- 104, 105
- Abweisdichtungen
- 110
- erste Einsatzbefestigungselemente
- 112
- zweite Einsatzbefestigungselemente
- 118, 119, 120
- mehrere Kühlkanäle
- 121
- Bereich
- 122, 123, 124
- Öffnungen
- 125, 126
- zweite Endabschnitte (119) (120)
- 136, 240
- Leitapparateinsatz
- 141
- stromaufwärts liegendes Ende (135)
- 142, 246
- stromabwärts liegendes Ende (135) (240)
- 144, 222, 248
- Außenoberfläche (139) (207) (240)
- 145, 215, 223, 249
- Innenoberfläche (139) (205) (207) (240)
- 146
- Seitenabschnitt (erster)
- 147
- angewinkelter oder geknickter Abschnitt
- 148
- Dichtungsnutabschnitt; Bereich
- 150
- mehrere Vorsprünge
- 152
- erstes Einsatzbefestigungselement
- 154
- zweites Einsatzbefestigungselement
- 183
- mehrere Schaufelblätter
- 190
- Innenelement
- 195
- stromaufwärts liegender Abschnitt
- 196
- stromabwärts liegender Abschnitt
- 198
- zweiter Umfangsrand
- 202
- angewinkelter oder geknickter Abschnitt
- 205
- stromaufwärts liegendes Zwischentrennwandelement
- 207
- stromabwärts liegendes Zwischentrennwandelement
- 214
- Außenoberfläche (205)
- 225
- erste Abweisdichtung
- 226
- zweite Abweisdichtung
- 228
- Einsatzbefestigungselement
- 230
- zweites Einsatzbefestigungselement
- 233
- Kühlelement
- 245
- stromaufwärts liegendes Ende (240)
- 250
- Seitenabschnitt (erster)
- 251
- angewinkelter oder geknickter Abschnitt
- 252
- Befestigungsflansch (erster)
- 253
- zweiter Befestigungsflansch
- 255, 257
- Einsatzbefestigungselement
- 260
- Hohlraum
