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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf Turbomaschinen und insbesondere auf eine Schaufelblattummantelungsanordnung einschließlich eines Zapfens mit einem Außengewindebolzen zur Befestigung von Schaufelblattummantelungen an einem Schaufelblatt in einer Turbomaschine.
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Turbomaschinen umfassen eine oder mehrere Reihen von Schaufelblättern, einschließlich der Statorschaufeln mit feststehenden Schaufeln und Rotorblättern oder Schaufeln mit rotierenden Schaufelblättern. Turbomaschinen können verschiedene Formen annehmen, wie zum Beispiel Gasturbinen, Strahltriebwerke, Dampfturbinen und Verdichter. Ein Gasturbinensystem kann zum Beispiel einen Axialverdichter vorne, eine oder mehrere Brennkammern in der Mitte und eine Turbine hinten umfassen. Ein Axialverdichter weist beispielsweise eine Reihe von Stufen auf, wobei jede Stufe eine Reihe von Rotorblättern aufweist, gefolgt von einer Reihe von Statorschaufeln. Dementsprechend umfasst jede Stufe im Allgemeinen einen Satz von Rotorblättern und Leitschaufeln. In einem Axialverdichter erhöhen die Rotorblätter die kinetische Energie eines Fluids, das durch einen Einlass eintritt, und die Leitschaufeln wandeln die erhöhte kinetische Energie des Fluids durch Diffusion in statischen Druck um. Dementsprechend spielen beide Schaufelblattsätze eine entscheidende Rolle bei der Erhöhung des Fluiddrucks. Eine ähnliche Dynamik wird bei anderen Formen von Turbomaschinen beobachtet, bei denen die kinetische Energie eines Arbeitsfluids, das durch einen Einlass in die Turbomaschine eintritt, von den Rotorschaufeln in Rotationsenergie umgewandelt wird, während die Statorschaufeln die kinetische Energie des Arbeitsfluids in die Rotorschaufeln leiten. In jedem System kann die Art des Arbeitsfluids in Abhängigkeit von der Art der Turbomaschine variieren, z. B. Luft in einem Verdichter, Verbrennungsgase in einer Gasturbine, Dampf in einer Dampfturbine, usw.
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Bei Statorschaufeln ist der Schaufelblattsatz an der Basis der Schaufelblätter zur Bildung des Segments verbunden und kann auch durch eine innere Ummantelung mit den benachbarten Schaufelblättern im Segment verbunden sein. In vielen Anwendungen ist es nicht zweckmäßig, eine integrale Basis, eine Statorschaufel und eine Leitschaufelummantelung herzustellen. Somit kann jede Statorschaufel in dem Segment unabhängig hergestellt werden, häufig mit einem integralen Basisabschnitt, und zu dem vollständigen Satz zusammengebaut werden. Die Ummantelung kann als eine oder mehrere separate Komponenten hergestellt werden, die an den nach innen weisenden Enden der Statorschaufeln angebracht sind. In einigen Ausführungsformen ist eine einzelne Leitschaufelummantelung für jede Statorschaufel vorgesehen. In anderen Ausführungsformen können mehrere benachbarte Leitschaufeln an einer Leitschaufelummantelung angebracht sein. Die Verbindung mehrerer benachbarter Statorschaufeln kann dazu beitragen, das Splitten oder Zusammenbrechen von Wirbeln zu beheben, die zu einer abrupten Änderung der Strömungsstruktur des wirbelnden Arbeitsfluids führen, während sich das Arbeitsfluid durch die Turbomaschine bewegt, was unerwünschte Vibrationen in der Maschine hervorrufen kann. In einigen Turbomaschinen, z. B. Axialverdichtern, kann die Wirbelsplitting für freitragende stationäre Leitschaufeln eine Herausforderung darstellen, da es den Betrieb bei bestimmten kalten Umgebungstemperaturen und/oder Teillastbedingungen behindern kann.
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Eine Statorschaufel, eine Leitschaufelummantelung und eine oder mehrere zusätzliche Befestigungskomponenten, wie z. B. Schrauben, Buchsen, Unterlegscheiben, Muttern und andere Komponenten, können als Leitschaufelummantelungsanordnung bezeichnet werden. Die Leitschaufel und die Ummantelung können jeweils Einrichtungen zum Eingriff und zur Befestigung aneinander aufweisen. In einigen Anordnungen umfasst die Leitschaufel einen Zapfen oder eine Verlängerung vom Ende des Schaufelblattes, das sich in und/oder durch eine kompatible Öffnung in der Ummantelung erstreckt, und eine Buchse ist ebenfalls in die Öffnung in der Ummantelung eingesetzt und mit einem Außengewindebolzen gesichert, der mit dem Zapfen verbunden ist, um die Ummantelung an der Leitschaufel zu befestigen. Die Montage von Ummantelungen an stationären Leitschaufeln mit dieser Art von Anordnung kann bei kleineren Turbomaschinen eine Herausforderung darstellen, da Platzbeschränkungen einen leichten Zugang verhindern. Ein aktueller Ansatz verwendet kleine Außengewindeschrauben, die in Innengewindezapfen an den stationären Leitschaufeln eingeschraubt werden, um die Ummantelung an den Leitschaufeln zu halten. Dieser Ansatz ist in den kleinen Räumen kleinerer Turbomaschinen schwierig umzusetzen und wirft Bedenken hinsichtlich der Haltbarkeit auf.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein erster Aspekt der Offenbarung sieht eine Anordnung aus Schaufelblatt und Ummantelung vor, umfassend: ein Schaufelblatt mit einem Fußende, einem freien Ende und einem Zapfen, der sich vom freien Ende aus erstreckt, wobei der Zapfen eine Basis und einen Außengewindebolzen einschließt, der sich von der Basis aus erstreckt; eine Ummantelung mit einer Öffnung, die ausgelegt ist, um die Basis des Zapfens aufzunehmen; und eine Mutter, die ausgelegt ist, um mit dem Außengewindebolzen auf dem Zapfen auf dem Schaufelblatt verschraubt zu werden, um die Ummantelung mit dem Schaufelblatt zu verbinden.
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Ein zweiter Aspekt der Offenbarung stellt eine Leitschaufel für eine Turbomaschine bereit, wobei die Leitschaufel umfasst: einen Schaufelblattkörper mit einem freien Ende und einem Fußende, wobei das Fußende ausgelegt ist, um an einem Außengehäuse der Turbomaschine montiert zu werden; und einen Zapfen, der sich von einem freien Ende des Schaufelblattkörpers aus erstreckt, wobei der Zapfen Folgendes umfasst: eine Basis, die ausgelegt ist, um in einer Öffnung in einer Ummantelung aufgenommen zu werden, und einen Außengewindebolzen, der sich von der Basis aus erstreckt.
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Ein dritter Aspekt der Offenbarung stellt eine Turbomaschine bereit, umfassend: ein Außengehäuse, das einen Rotor umgibt; eine Vielzahl von Leitschaufeln, wobei jede Leitschaufel Folgendes umfasst: einen Schaufelblattkörper mit einem radial äußeren Ende, das mit dem Außengehäuse verbunden ist und sich nach innen zum Rotor zu einem radial inneren Ende erstreckt, und einem Zapfen, der sich vom radial inneren Ende aus erstreckt, wobei der Zapfen eine Basis und einen Außengewindebolzen einschließt, der sich von der Basis erstreckt; eine Ummantelung mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme der Basis des Zapfens eines jeden Satzes der Vielzahl von Leitschaufeln; und eine Mutter, die mit jedem der Außengewindezapfen auf den Zapfen verschraubbar ist, um die Ummantelung mit dem Satz der Vielzahl von Leitschaufeln zu verbinden.
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Ein vierter Aspekt der Offenbarung bezieht sich auf eine Anordnung aus Leitschaufel und Ummantelung, umfassend: eine Leitschaufel mit einem Schaufelblattkörper mit einem Fußende, einem freien Ende und einem Zapfen, der sich von dem freien Ende aus erstreckt, wobei das Fußende so ausgelegt ist, um mit einem Außengehäuse einer Turbomaschine gekoppelt zu werden, und das freie Ende erstreckt sich radial nach innen in Richtung eines Rotors der Turbomaschine, und wobei der Zapfen eine Basis und einen Außengewindebolzen einschließt, der sich von der Basis aus erstreckt; eine Ummantelung mit einer Öffnung; eine Buchse mit einer ersten inneren Öffnung zur Aufnahme der Basis des Zapfens, einer zweiten inneren Öffnung, durch die der Außengewindebolzen hindurchtreten kann, und einer äußeren Oberfläche, die so ausgelegt ist, dass sie mit einer inneren Oberfläche der Öffnung in der Ummantelung in Eingriff kommt; und eine Mutter, die ausgelegt ist, um mit dem Außengewindebolzen auf dem Zapfen auf dem Schaufelblattkörper verschraubt zu werden, um die Verkleidung mit dem Schaufelblatt zu verbinden.
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Die veranschaulichenden Aspekte der vorliegenden Offenbarung sollen die hierin beschriebenen Probleme und/oder andere nicht diskutierte Probleme lösen.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der verschiedenen Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung darstellen, besser verständlich.
- 1 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Turbomaschine in Form eines Gasturbinensystems.
- 2 ist eine Querschnittsdarstellung einer veranschaulichenden Verdichteranordnung zur Verwendung mit der Gasturbine in 1.
- 3 ist eine Vorderansicht einer Schaufelblattummantelungsanordnung für einen einzelnen Schaufelblattkörper gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
- 4 ist eine Vorderansicht einer Schaufelblattummantelungsanordnung für mehrere Schaufelblattkörper gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
- 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Schaufelblattummantelungsanordnung gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
- 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Schaufelblattummantelungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
- 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Schaufelblattummantelungsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
- 8 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Schaufelblattummantelungsanordnung für mehrere Schaufelblattkörper gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.
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Es wird angemerkt, dass die Zeichnungen der Offenbarung nicht maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Offenbarung darstellen und sollten daher nicht als den Umfang der Offenbarung einschränkend angesehen werden. In den Zeichnungen entsprechen gleiche Nummern gleichen Elementen zwischen den Zeichnungen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Um die aktuelle Offenbarung klar zu beschreiben, muss zunächst eine bestimmte Terminologie ausgewählt werden, wenn auf relevante Maschinenkomponenten innerhalb einer Turbomaschine Bezug genommen wird und diese beschrieben werden. Dabei werden, wenn möglich, branchenübliche Begriffe verwendet und in einer Weise verwendet, die der akzeptierten Bedeutung entspricht. Sofern nicht anders angegeben, sollte eine solche Terminologie eine breite Auslegung erhalten, die mit dem Kontext der vorliegenden Anmeldung und dem Umfang der beigefügten Ansprüche vereinbar ist. Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass häufig auf eine bestimmte Komponente unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher oder überlappender Begriffe Bezug genommen werden kann. Was hierin als ein einzelnes Teil beschrieben werden kann, kann mehrere Komponenten umfassen und in einem anderen Kontext als aus diesen bestehend bezeichnet werden. Alternativ kann das, was hierin als mehrere Komponenten enthaltend beschrieben werden kann, an anderer Stelle als ein einzelnes Teil bezeichnet werden.
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Außerdem können hier mehrere beschreibende Begriffe regelmäßig verwendet werden, und es sollte sich als hilfreich erweisen, diese Begriffe zu Beginn dieses Abschnitts zu definieren. Diese Begriffe und ihre Definitionen sind, sofern nicht anders angegeben, wie folgt. Wie hierin verwendet, sind „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ Ausdrücke, die eine Richtung relativ zur Strömung eines Fluids anzeigen, wie beispielsweise das Arbeitsfluid durch die Turbinenmaschine oder zum Beispiel den Luftstrom durch einen Verdichter. Der Ausdruck „stromabwärts“ entspricht der Strömungsrichtung des Fluids, und der Ausdruck „stromaufwärts“ bezieht sich auf die Richtung entgegengesetzt zur Strömung. Die Begriffe „vorne“ und „hinten,“ beziehen sich ohne weitere Spezifizierung auf Richtungen, wobei sich „vorne“ auf das Vorder- oder Verdichterende des Motors und „hinten“ auf das Hinter- oder Turbinenende des Motors bezieht. Es ist häufig erforderlich, Teile zu beschreiben, die sich in Bezug auf eine Mittelachse an unterschiedlichen radialen Positionen befinden. Der Begriff „radial“ bezieht sich auf eine Bewegung oder Position senkrecht zu einer Achse. Wenn eine erste Komponente näher an der Achse liegt als eine zweite Komponente, wird in solchen Fällen hier angegeben, dass die erste Komponente „radial innen“ oder „innenliegend“ zur zweiten Komponente liegt. Wenn sich andererseits die erste Komponente weiter von der Achse entfernt als die zweite Komponente befindet, kann hier angegeben werden, dass die erste Komponente „radial außen“ oder „außen“ zur zweiten Komponente liegt. Der Begriff „axial“ bezieht sich auf eine Bewegung oder Position parallel zu einer Achse. Der Begriff „in Umfangsrichtung“ schließlich bezieht sich auf eine Bewegung oder Position rund um eine Achse. Es versteht sich, dass solche Ausdrücke in Bezug auf die Mittelachse der Turbine angewendet werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht als „auf“, „in Eingriff mit“, „gelöst von“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, kann es direkt auf, verbunden, in Eingriff oder gekoppelt mit dem anderen Element oder der anderen Schicht sein oder dazwischenliegende Elemente oder Schichten können vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf”, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, sind möglicherweise keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Gegenstände.
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Wie oben angegeben, stellt die Offenbarung eine Anordnung aus Schaufelblatt und Ummantelung bereit, die ein Schaufelblatt mit einem Fußende, einem freien Ende und einem Zapfen einschließt, der sich vom freien Ende aus erstreckt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen schließt der Zapfen eine Basis und einen Außengewindebolzen ein, der sich von der Basis aus erstreckt. Eine Ummantelung schließt eine Öffnung ein, die an der Basis des Zapfens eingerichtet ist. Eine Mutter ist so ausgelegt, dass sie mit dem Außengewindebolzen am Zapfen am Schaufelblatt verschraubt werden kann, um die Ummantelung mit dem Schaufelblatt zu verbinden. Die Baugruppe aus Schaufelblatt und Verkleidung bietet eine stärkere und haltbarere Kupplung. Darüber hinaus reduziert die Schaufelblattummantelungssanordnung die Wirbelsplittung und dämpft die Reaktion auf Sekundärströmungsvibrationen und verringert die Auswirkungen eines Betriebs int kalter Umgebung oder mit einer Teillast auf bestimmte Turbomaschinen, wie beispielsweise einen Axialverdichter.
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1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Turbomaschine in Form eines Gasturbinensystems 100. Das System 100 umfasst einen Verdichter 102 und eine Brennkammer 104. Die Brennkammer 104 umfasst einen Verbrennungsbereich 105 und eine Brennstoffdüsenanordnung 106. Das System 100 umfasst auch eine Turbine 108 und eine gemeinsame Verdichter-/Turbinenwelle 110 (manchmal als Rotor 110 bezeichnet). In einer Ausführungsform ist der Motor 100 ein MS7001FB-Motor, der manchmal als 9FB-Motor bezeichnet wird, und im Handel von General Electric Company, Greenville, S.C vertrieben wird. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen bestimmten Motor beschränkt und kann in Verbindung mit anderen Gasturbinen und Turbomaschinen implantiert werden.
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Im Betrieb strömt Luft durch den Verdichter 102 und komprimierte Luft wird der Brennkammer 104 zugeführt. Insbesondere wird die komprimierte Luft der Brennstoffdüsenanordnung 106 zugeführt, die in die Brennkammer 104 integriert ist. Die Anordnung 106 steht in Strömungsverbindung mit dem Verbrennungsbereich 105. Die Brennstoffdüsenanordnung 106 steht auch in Strömungsverbindung mit einer Brennstoffquelle (nicht gezeigt in 1) und leitet Kraftstoff und Luft zum Verbrennungsbereich 105. Die Brennkammer 104 zündet und verbrennt Brennstoff. Die Brennkammer 104 steht in Strömungsverbindung mit der Turbine 108, für die die thermische Energie des Gases in mechanische Rotationsenergie umgewandelt wird. Die Turbine 108 ist drehbar mit dem Rotor 110 verbunden und treibt diesen an. Der Verdichter 102 ist auch drehbar mit der Welle 110 verbunden.
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2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer veranschaulichenden Verdichteranordnung 102 zur Verwendung mit dem Gasturbinensystem 100 in 1. Die Verdichteranordnung 102 schließt Leitschaufeln 112 und Rotorblätter 114 ein. Jede Schaufel 112 ist in der Verdichteranordnung 108 gehalten, die an einem Außengehäuse 116 durch ein radial äußeres Fußende 118 befestigt ist, und schließt eine Ummantelung 120 an einem radial inneren freien Ende 122 ein. Die Rotorblätter 114 schließen ein radial inneres Fußende oder eine Basis 124 ein, die an dem Rotor 110 befestigt ist, sowie ein freies radial äußeres Ende 126. Die Lehren der Offenbarung werden in Bezug auf ein schaufelblattfreies Ende 122 in Form einer Leitschaufel 112 beschrieben. In diesem Fall ist das Fußende 118 ausgelegt, um mit dem Außengehäuse 116 der Turbomaschine verbunden zu werden, und ein freies Ende 128 erstreckt sich radial nach innen in Richtung des Rotors 110 der Turbomaschine. Es wird jedoch betont, dass die Lehren der Offenbarung auch auf Schaufelblätter für Rotorblätter 114 anwendbar sein können. Während die Lehren der Offenbarung in Bezug auf die Verdichteranordnung 108 beschrieben werden, kann eine Schaufelblattummantelungsanordnung 130 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung ferner auf eine Vielzahl von Turbomaschinen angewendet werden, einschließlich beispielsweise einer Gasturbinenanordnung, einer Dampfturbine, eines Strahltriebwerks, usw.
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3 und 4 zeigen eine beispielhafte Schaufelblattummantelungsanordnung 130 in verschiedenen Ansichten. Die Schaufelblattummantelungsanordnung 130 schließt verschiedene Komponenten ein, die zusammengebaut und befestigt werden, um Schaufelblatt/Schaufelblätter mit einer Ummantelung zu koppeln und die installierte Schaufelblattummantelungsanordnung 130 zu bilden. 3 zeigt eine Schaufelblattummantelungsanordnung 130 für einen einzigen Schaufelblattkörper 132, und 4 zeigt eine Schaufelblattummantelungsanordnung 130 für eine Anzahl von Schaufelblattkörpern 132. Jeder Schaufelblattkörper 132 umfasst ein integrales Fußende oder eine Basis 134 für eine feste Verbindung, z. B. einem Außengehäuse 116 (2).
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Der Einfachheit halber ist in den meisten Figuren nur eine einzige Schaufelblattummantelungsanordnung 130 gezeigt, die einen einzigen Schaufelblattkörper 132 mit einem integralen Fußende oder einer Basis 134 enthält, ohne den Ring, benachbarte Schaufelblätter und andere Turbomaschinenkomponenten, mit denen sie in einer tatsächlichen Installation zusammengebaut wären.
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Wie in der vergrößerten Querschnittsansicht von 5 gezeigt, schließt die Schaufelblattummantelungsanordnung 130 einen Schaufelblattkörper 132 mit einem Fußende 134 (3), einem freien Ende 142 und einem Zapfen 150 ein, der sich vom freien Ende 142 aus erstreckt. Der Zapfen 150 schließt eine Basis 152 und, im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen, einen Außengewindebolzen 154 ein, der sich von der Basis 152 erstreckt. In einer Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, umfasst die Ummantelung 140 eine Öffnung 156, die ausgelegt ist, um die Basis 152 des Zapfens 150 aufzunehmen, d. h. die Basis 152 und/oder den Außengewindebolzen 154. In dieser Ausführungsform kann die Basis 152 in eine Innenfläche 158 der Öffnung 156 eingreifen. Alternativ, wie in 6 gezeigt, kann die Schaufelblattummantelungsanordnung 130 auch eine Buchse 160 mit einer ersten inneren Öffnung 162 zur Aufnahme der Basis 152 des Zapfens 150 und einer äußeren Oberfläche 164 einschließen, die so ausgelegt ist, dass sie mit der inneren Oberfläche 158 der Öffnung 156 in der Ummantelung 140 in Eingriff steht. Die Buchse 160 kann auch eine zweite innere Öffnung 166 einschließen, durch die der Außengewindebolzen 154 hindurchtreten kann. Die Buchse 160 stellt einen seitlichen Abstand zwischen den anderen Bauteilen bereit und kann verschiedene Konfigurationen von seitlichen Kontakt- und Nichtkontaktflächen zwischen benachbarten Bauteilen aufweisen. Wie am besten in 8 gezeigt, ist die Ummantelung 140 am freien Ende 142 angebracht, indem die Öffnung 156 über der Basis 152 des Zapfens 150 des Schaufelblattkörpers 132 angeordnet ist. Wo vorgesehen, kann die Buchse 160 über dem Zapfen 150 positioniert werden, um die Öffnung 156 seitlich (z. B. konzentrisch) um die Buchse 160 und die Basis 152 zu positionieren.
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Die Schaufelblattummantelungsanordnung 130 schließt auch eine Mutter 170 ein, die so ausgelegt ist, dass sie mit dem Außengewindebolzen 154 am Zapfen 150 am Schaufelblattkörper 132 verschraubt wird, um die Ummantelung 140 mit dem Schaufelblattkörper (oder den Schaufelblattkörpern) 132 zu verbinden. Die Mutter 170 kann ein beliebiges Element mit einer Innengewindeöffnung 174 aufweisen, die so ausgelegt ist, dass sie mit dem Außengewindebolzen 154 zusammenpasst. In einer Ausführungsform umfasst die Mutter 170 eine integrale Unterlegscheibe 172; wie in 7 gezeigt, ist jedoch keine integrale Unterlegscheibe erforderlich, wenn die Mutter 170 einen ausreichenden Durchmesser aufweist, um gegen die Buchse 160 oder die Ummantelung 140 zu drücken.
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Die Wechselwirkung von Öffnung 156 und Basis 152 oder Buchse 160 ist so bemessen, dass eine Spannungsübertragung durch Oberflächeneingriff ermöglicht wird. In einer Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, hat die Buchse 160 eine radiale Außenfläche 168 (relativ zur Mitte der Buchse) mit einem Durchmesser D, der dem Durchmesser der integralen Unterlegscheibe 172 entspricht, um eine gleichmäßige Kraftverteilung bereitzustellen; dies ist jedoch nicht in allen Fällen erforderlich.
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Unter Bezugnahme auf 8, kann die Ummantelung 140, wie erwähnt, eine Vielzahl von Öffnungen 156 einschließen, wobei jede Öffnung 156 ausgelegt ist, um einen Zapfen 150 eines jeweiligen Schaufelblattkörpers 132 aufzunehmen. Während fünf Öffnungen 156 in der Ummantelung 140 gezeigt sind, kann eine beliebige Anzahl verwendet werden. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann eine Anzahl von Ummantelung 140 ausgelegt sein, um einen vollständigen Ring um den Rotor 110 ( 2) zu erzeugen und eine beliebige gewünschte Anzahl einzelner Schaufelblattkörper 132 in eine beliebige Anzahl von Sätzen von Schaufelblattkörpern 132 zu verbinden.
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Eine Turbomaschine 100 gemäß Ausführungsformen der Offenbarung kann ein Außengehäuse 116, das den Rotor 110 umgibt, und eine Mehrzahl von Leitschaufeln 112 (2) einschließen, die am Außengehäuses 116 (1) an dessen radial äußerem Ende 134 mit diesem verbunden sind und sich nach innen in Richtung des Rotors 110 zu einem radial inneren freien Ende 142 davon erstrecken. Jede Leitschaufel 112 umfasst: einen Schaufelblattkörper 132 mit einem radial äußeren Fußende 134, das mit dem Außengehäuse 116 verbunden ist und sich nach innen zum Rotor zum radial inneren freien Ende 142 erstreckt, und einem Zapfen 150, der sich vom radial inneren Ende 142 aus erstreckt. Wie erwähnt, schließt der Zapfen 150 eine Basis 152 und einen Außengewindebolzen 154 ein, der sich von der Basis aus erstreckt. Die Ummantelung 140 schließt mehrere Öffnungen 156 ein, um die Basis 152 des Zapfens 150 jedes Satzes der mehreren Leitschaufeln 112 aufzunehmen. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt, kann die Schaufelblattummantelungsanordnung 130 auch eine Buchse 160 mit einer inneren Öffnung 162 zur Aufnahme der Basis 152 des Zapfens 150 und einer äußeren Oberfläche 164 einschließen, die so ausgelegt ist, dass sie in die Innenfläche 158 der Öffnung 156 in der Ummantelung 140 eingreift. Wie in 8 gezeigt, ist die Ummantelung 140 am freien Ende 142 angebracht, indem die Öffnung 156 über der Basis 152 des Zapfens 150 des Schaufelblattkörpers 132 angeordnet ist. Wo vorgesehen, kann die Buchse 160 über dem Zapfen 150 positioniert werden, um die Öffnung 156 seitlich (z. B. konzentrisch) um die Buchse 160 und die Basis 152 zu positionieren. Eine Mutter 170 ist mit jedem der mit Außengewindebolzen 154 an Zapfen 150 verschraubbar, um die Ummantelung 140 mit dem Satz von mehreren Leitschaufeln 112 zu verbinden. Die Mutter 170 kann eine integrale Unterlegscheibe 172 einschließen.
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Es versteht sich, dass die Oberflächen von Teilen wie der Ummantelung 140, dem Zapfen 150 einschließlich der Basis 152 und dem Bolzen 154 in jede gewünschte Richtung abgewinkelt sein können, um die Installation und/oder die Spannungsübertragung durch die Passflächen zu erleichtern. Teile der Schaufelblattummantelungsanordnung 130 können aus jedem für ihre Funktion geeigneten Material hergestellt sein, z. B. Superlegierungen, Legierungen, usw. Während der Zapfen 150, die Buchse 160 und die Öffnung 156 in der Ummantelung 140 allgemein kreisförmig gezeigt wurden, versteht es sich, dass die Passflächen zwischen zwei beliebigen der Komponenten verschiedene zusammenpassende Formen haben können, z. B. polygonal: quadratisch, rechteckig, sechseckig usw.; oval oder anderweitig länglich; usw. Ferner können die Basis 152 und die dazu passende erste innere Öffnung 162 der Buchse 160, wie gezeigt, sechseckig sein oder unterschiedliche zusammenpassende Formen aufweisen, z. B. polygonal: quadratisch, rechteckig, sechseckig usw.; oval oder anderweitig länglich; usw. Ausführungsformen der Offenbarung stellen eine Schaufelblattummantelungsanordnung bereit, die für kleine Systeme mit ausreichender Haltbarkeit und Festigkeit verwendet werden kann und dennoch die Wirbelsplittung verringert und die Auswirkungen von Sekundärströmungsvibrationen dämpft.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht einschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen oder Hinzufügen. „Optional“ oder „gegebenenfalls“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der Umstand eintreten kann oder nicht, und dass die Beschreibung Fälle enthält, in denen das Ereignis eintritt, und Fälle, in denen dies nicht der Fall ist.
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Eine Annäherungssprache, wie sie hierin in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewendet werden, um jede quantitative Darstellung zu modifizieren, die zulässig variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion zu führen, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend ist ein Wert, der durch einen Begriff oder Begriffe wie „ungefähr“, „annähernd“ und „wesentlich“ modifiziert ist, nicht auf den genau angegebenen Wert zu beschränken. Zumindest in einigen Fällen kann die Näherungssprache der Genauigkeit eines Instruments zum Messen des Werts entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, wobei solche Bereiche identifiziert werden und alle darin enthaltenen Unterbereiche umfassen, sofern der Kontext oder die Sprache nichts anderes angeben. „Annähernd“, bezogen auf einen bestimmten Wert eines Bereichs, gilt für beide Werte und kann, sofern nicht anders angegeben, in Abhängigkeit von der Genauigkeit des Instruments, das den Wert misst, +/- 10 % der angegebenen Werte anzeigen.
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Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Stufen plus Funktionselemente in den nachstehenden Ansprüchen sollen jede Struktur, jedes Material oder jede Handlung zum Ausführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen umfassen, wie speziell beansprucht. Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll jedoch nicht erschöpfend sein oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Für den Fachmann sind viele Modifikationen und Variationen offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist der Offenbarung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und die praktische Anwendung am besten zu erläutern und um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die jeweilige vorgesehene Verwendung geeignet sind.
