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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufelbaugruppe für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, eine Verdichter- oder Turbinenstufe und Gasturbine mit der Leitschaufelbaugruppe sowie ein Verfahren zum Betreiben der Gasturbine.
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Aus betriebsinterner Praxis sind Gasturbinen mit verstellbaren Leitschaufeln bekannt, die jeweils um eine Drehachse drehbar sind, um an unterschiedliche Strömungs- bzw. Betriebszustände angepasst zu werden.
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Radial innen und/oder außen von Schaufelblättern weisen solche Leitschaufeln Drehteller auf, die um die jeweilige Drehachse drehbar wenigstens teilweise in Drehtelleraufnahmen der Leitschaufelbaugruppe aufgenommen sind, so dass zwischen Drehteller und Drehtelleraufnahme jeweils ein Ringspalt ausgebildet ist, in den Arbeitsgas ein- und an anderer Stelle wieder ausströmen kann, was den Betrieb der Gasturbine beeinträchtigen kann.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasturbine, in einer Ausführung deren Betrieb, zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Leitschaufelbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 6-8 stellen eine Verdichter- bzw. Turbinenstufe mit einer oder mehreren hier beschriebenen Leitschaufelbaugruppen, eine Gasturbine mit einer oder mehreren hier beschriebenen Leitschaufelbaugruppen bzw. Verdichter- und/oder Turbinenstufen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer hier beschriebenen Gasturbine unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Leitschaufelbaugruppe für eine Verdichter- oder Turbinenstufe einer Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine, insbesondere eine oder mehrere Leitschaufelbaugruppen einer oder mehrerer Verdichterstufen und/oder eine oder mehrere Leitschaufelbaugruppen einer oder mehrerer Turbinenstufen für eine bzw. einer Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine, (jeweils) eine verstellbare Leitschaufel mit einem Schaufelblatt und einem Drehteller, der um eine Drehachse drehbar wenigstens teilweise in einer Drehtelleraufnahme der Leitschaufelbaugruppe aufgenommen ist, und einen Ausblasskanal auf, durch den in wenigstens einem Betriebszustand, insbesondere Auslegungs- und/oder Normalbetriebszustand, Gas, insbesondere Arbeitsgas, in einer Ausführung also in der Verdichterstufe zu verdichtende bzw. verdichtete Luft bzw. in der Turbinenstufe Abgas, von bzw. aus einem Ringspalt, der zwischen einer Mantelfläche dieses Drehtellers und einer Mantelfläche dieser Drehtelleraufnahme ausgebildet ist, aus einer Auslassöffnung abgeblasen wird, in einer Ausführung infolge eines Druckgradienten von dem Ringspalt (mit höherem Gasdruck) zur Auslassöffnung (mit niedrigerem Gasdruck) hin, bzw. der hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit werden dieser Drehteller, Ringspalt und Ausblasskanal sowie diese Drehtelleraufnahme und Auslassöffnung als erste(r) Drehteller, Ringspalt, Ausblasskanal, Drehtelleraufnahme bzw. Auslassöffnung bezeichnet.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind ein an der Leitschaufel angeordnetes, insbesondere zerstörungsfrei lösbar, in einer Ausführung reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, in einer Ausführung stoffschlüssig, an der Leitschaufel befestigtes oder integral damit ausgebildetes ein- oder mehrteiliges Verstellmittel zum Drehen der Leitschaufel um die Drehachse, in einer Ausführung ein Verstellhebel, und diese (erste) Auslassöffnung in demselben Raum, in einer Ausführung radial außen von einem Gehäuse, insbesondere Außengehäuse, der Leitschaufelbaugruppe bzw. Verdichter- bzw. Turbinenstufe bzw. Gasturbine, angeordnet. In einer Ausführung ist der Raum durch eine Wandung begrenzt, so dass Verstellmittel und (erste) Auslassöffnung in einer Ausführung auf derselben Seite dieser Wandung bzw. in einem gemeinsam durch diese Wandung begrenzten Raum angeordnet sind.
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Wenn in einer Ausführung das Verstellmittel in einem Raum angeordnet ist, in dem (im (Normal)Betrieb) ein niedrigerer Druck herrscht als in dem Gaskanal, in dem das Schaufelblatt angeordnet ist, kann hierdurch in einer Ausführung Gas besonders vorteilhaft aus dem Ringspalt abgeführt und dadurch der Betrieb der Gasturbine verbessert, insbesondere parasitäre bzw. Blockadeströmungen aus dem Ringspalt reduziert werden.
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Zusätzlich oder alternativ weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung die (den ersten Ringspalt begrenzende) Mantelfläche des ersten Drehtellers und/oder die (den ersten Ringspalt umgebende bzw. begrenzende) Mantelfläche der ersten Drehtelleraufnahme eine Nut auf, die sich in Umfangs- bzw. Rotationsrichtung um die Drehachse windet („Umfangsnut“).
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Hierdurch kann in einer Ausführung Gas innerhalb des Ringspalts vorteilhaft in dieser bzw. durch diese Umfangsnut gesammelt und/oder (ab)geführt und dadurch in einer Ausführung der Betrieb der Gasturbine (weiter) verbessert, insbesondere parasitäre bzw. Blockadeströmungen aus dem Ringspalt (weiter) reduziert werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist diese Umfangsnut mit dem ersten Ausblasskanal über wenigstens eine Abführnut in der Mantelfläche der ersten Drehtelleraufnahme und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der ersten Drehtelleraufnahme und/oder wenigstens eine Abführöffnung, insbesondere Abführbohrung, und/oder Abführnut in der Mantelfläche des erste Drehtellers und/oder einer Stirnfläche des erste Drehtellers, insbesondere strömungstechnisch, verbunden, in einer Ausführung zweigt diese wenigstens eine drehteller- bzw. drehtelleraufnahmeseitige Abführnut aus dieser Umfangsnut ab oder überlappt die bzw. mit dieser Umfangsnut in wenigstens einer, vorzugsweise jeder, Drehstellung der Leitschaufel teilweise.
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Eine drehtelleraufnahmeseitige Abführnut kann in einer Ausführung größer ausgebildet sein bzw. werden und/oder bei stärker geneigten schaufelblattseitigen Stirnseite des ersten Drehtellers bzw. Ringraumkonturen vorteilhaft sein und/oder Gas aus dem Ringspalt vorteilhaft führen.
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Eine drehtellerseitige Abführnut bzw. -öffnung kann in einer Ausführung einfacher gefertigt werden und/oder aufgrund der Mitbewegung Gas bei verschiedenen Drehstellungen aus dem Ringspalt vorteilhaft führen und/oder einen Weg bis zum Ausblasskanal verkürzen.
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Die Abführnut in der Mantelfläche des ersten Drehtellers bzw. der ersten Drehtelleraufnahme führt in einer Ausführung Gas aus der Umfangsnut in Richtung zu einer bzw. der Stirn- bzw. Bodenfläche des Drehtellers bzw. der Drehtelleraufnahme und somit vorteilhaft von einer schaufelblatt- bzw. ringraumseitigen Kante des Ringspalts weg. Hierdurch kann in einer Ausführung Gas innerhalb des Ringspalts vorteilhaft (ab)geführt und dadurch in einer Ausführung der Betrieb der Gasturbine (weiter) verbessert, insbesondere parasitäre bzw. Blockadeströmungen aus dem Ringspalt (weiter) reduziert werden.
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Die Abführnut in der Stirn- bzw. Bodenfläche des ersten Drehtellers bzw. der ersten Drehtelleraufnahme führt in einer Ausführung Gas aus der Umfangsnut in Richtung zur Drehachse hin und somit vorteilhaft von dem Ringspalt weg. Hierdurch kann in einer Ausführung Gas innerhalb des Ringspalts vorteilhaft (ab)geführt und dadurch in einer Ausführung der Betrieb der Gasturbine (weiter) verbessert, insbesondere parasitäre bzw. Blockadeströmungen aus dem Ringspalt (weiter) reduziert werden.
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Zusätzlich oder alternativ zu einer solchen Abführnut bzw. -öffnung erstreckt sich die Umfangsnut nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung um die Drehachse in einem oder mehreren Segmenten über einen Winkelbereich von insgesamt wenigstens 180°. Wenn die Umfangsnut nur ein Segment aufweist, erstreckt sich dieses somit in einer Ausführung um die Drehachse über einen Winkelbereich von wenigstens 180°. Wenn die Umfangsnut zwei Segmente aufweist, erstrecken sich dieses in einer Ausführung um die Drehachse jeweils über einen Winkelbereich, wobei die Summe dieser Winkelbereiche wenigstens 180° beträgt, also beispielsweise zwei Segmente, die sich jeweils über einen Winkelbereich von wenigstens 90° erstrecken.
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Hierdurch kann in einer Ausführung Gas innerhalb des Ringspalts besonders vorteilhaft in der bzw. durch die Umfangsnut gesammelt und/oder (ab)geführt und dadurch in einer Ausführung der Betrieb der Gasturbine (weiter) verbessert, insbesondere parasitäre bzw. Blockadeströmungen aus dem Ringspalt (weiter) reduziert werden.
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Der erste Drehteller bzw. die erste Drehtelleraufnahme ist in einer Ausführung ein(e) radial innere(r) Drehteller bzw. Drehtelleraufnahme bzw. radial innen von dem Schaufelblatt angeordnet.
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Die vorliegende Erfindung kann in einer Ausführung, insbesondere aufgrund der erforderlichen längeren Gaswege, mit besonderem Vorteil zum Abführen von Gas aus solchen radial inneren Ringspalten verwendet werden.
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In einer anderen Ausführung ist der erste Drehteller bzw. die erste Drehtelleraufnahme ein(e) radial äußere(r) Drehteller bzw. Drehtelleraufnahme bzw. radial außen von dem Schaufelblatt angeordnet.
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Insbesondere, wenn das Verstellmittel radial außen von dem ersten der erste Drehteller bzw. die erste Drehtelleraufnahme angeordnet ist, kann die vorliegende Erfindung in einer Ausführung, insbesondere aufgrund der Nähe zum Verstellmittel, mit besonderem Vorteil zum Abführen von Gas aus solchen radial äußeren Ringspalten verwendet werden.
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In einer Ausführung ist eine erfindungsgemäße Gasabfuhr sowohl für den radial inneren als auch den radial äußeren Ringspalt realisiert, wobei diese beiden Gasabfuhren jeweils eine oder mehrere gleiche und/oder eine oder mehrere verschiedene der hier genannten Varianten bzw. Merkmale, beispielsweise Abführnuten bzw. -Öffnungen, aufweisen können, zu deren Vorteilen auf die hier genannten Erläuterungen verwiesen wird.
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Dabei können sich die beiden Gasabfuhren denselben bzw. ersten Ausblasskanal bzw. dieselbe bzw. erste Auslassöffnung teilen bzw. diese gemeinsam nutzen. Hierdurch kann in einer Ausführung der Herstellungsaufwand und/oder eine Strukturstörung reduziert werden.
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Gleichermaßen können die beiden Gasabfuhren unterschiedliche Ausblasskanäle bzw. Auslassöffnungen nutzen. Hierdurch kann in einer Ausführung eine Gasabfuhr verbessert werden.
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Entsprechend weist die Leitschaufel in einer Ausführung einen zweiten Drehteller auf, der um die Drehachse drehbar wenigstens teilweise in einer zweiten Drehtelleraufnahme der Leitschaufelbaugruppe aufgenommen ist, wobei bzw. so dass zwischen zweitem Drehteller und zweiter Drehtelleraufnahme ein zweiter Ringspalt ausgebildet ist.
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In einer Weiterbildung dieser Ausführung wird durch den ersten Ausblasskanal in dem wenigstens einem Betriebszustand Gas, insbesondere Arbeitsgas, in einer Ausführung also in der Verdichterstufe zu verdichtende bzw. verdichtete Luft bzw. in der Turbinenstufe Abgas, von bzw. aus dem zweiten Ringspalt zwischen einer Mantelfläche dieses zweiten Drehtellers und einer Mantelfläche dieser zweiten Drehtelleraufnahme aus der ersten Auslassöffnung abgeblasen, in einer Ausführung infolge eines Druckgradienten von diesem zweiten Ringspalt (mit höherem Gasdruck) zur ersten Auslassöffnung (mit niedrigerem Gasdruck) hin, bzw. ist der ersten Ausblasskanal (auch) hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. wird (auch) hierzu verwendet.
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In einer anderen Weiterbildung der Ausführung weist die Leitschaufelbaugruppe einen zweiten Ausblasskanal auf, durch den in dem wenigstens einen Betriebszustand Gas, insbesondere Arbeitsgas, in einer Ausführung also in der Verdichterstufe zu verdichtende bzw. verdichtete Luft bzw. in der Turbinenstufe Abgas, von bzw. aus dem zweiten Ringspalt zwischen einer Mantelfläche dieses zweiten Drehtellers und einer Mantelfläche dieser zweiten Drehtelleraufnahme aus einer zweiten Auslassöffnung abgeblasen wird, in einer Ausführung infolge eines Druckgradienten von dem zweiten Ringspalt (mit höherem Gasdruck) zur zweiten Auslassöffnung (mit niedrigerem Gasdruck) hin, bzw. der hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
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In einer Ausführung sind das Verstellmittel und diese zweite Auslassöffnung in demselben Raum, in einer Ausführung radial außen von einem Gehäuse, insbesondere Außengehäuse, der Leitschaufelbaugruppe bzw. Verdichter- bzw. Turbinenstufe bzw. Gasturbine, angeordnet. In einer Ausführung ist dieser Raum durch eine Wandung begrenzt, so dass Verstellmittel und zweite Auslassöffnung in einer Ausführung auf derselben Seite dieser Wandung bzw. in einem gemeinsam durch diese Wandung begrenzten Raum angeordnet sind.
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Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausführung die (den zweiten Ringspalt begrenzende) Mantelfläche des zweiten Drehtellers und/oder die (den zweiten Ringspalt umgebende bzw. begrenzende) Mantelfläche der zweiten Drehtelleraufnahme eine Nut auf, die sich in Umfangs- bzw. Rotationsrichtung um die Drehachse windet („Umfangsnut“).
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In einer Ausführung ist diese Umfangsnut des bzw. an dem zweiten Ringspalt(s) mit dem ersten bzw. zweiten Ausblasskanal über wenigstens eine Abführnut in der Mantelfläche der zweiten Drehtelleraufnahme und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zweiten Drehtelleraufnahme und/oder wenigstens eine Abführöffnung, insbesondere Abführbohrung, und/oder Abführnut in der Mantelfläche des zweiten Drehtellers und/oder einer Stirnfläche des zweiten Drehtellers, insbesondere strömungstechnisch, verbunden, in einer Ausführung zweigt diese wenigstens eine drehteller- bzw. drehtelleraufnahmeseitige Abführnut aus dieser Umfangsnut des zweiten Ringspalts ab oder überlappt die bzw. mit der Umfangsnut des zweiten Ringspalts in wenigstens einer, vorzugsweise jeder, Drehstellung der Leitschaufel teilweise.
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Zusätzlich oder alternativ zu einer solchen Abführnut bzw. -öffnung erstreckt sich die Umfangsnut des zweiten Ringspalts in einer Ausführung um die Drehachse in einem oder mehreren Segmenten über einen Winkelbereich von insgesamt wenigstens 180°. Wenn die Umfangsnut des zweiten Ringspalts nur ein Segment aufweist, erstreckt sich dieses somit in einer Ausführung um die Drehachse über einen Winkelbereich von wenigstens 180°. Wenn die Umfangsnut des zweiten Ringspalts zwei Segmente aufweist, erstrecken sich dieses in einer Ausführung um die Drehachse jeweils über einen Winkelbereich, wobei diese Winkelbereiche in Summe wenigstens 180° betragen, also beispielsweise zwei Segmente, die sich jeweils über einen Winkelbereich von wenigstens 90° erstrecken.
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Der erste und zweite Drehteller bzw. Ringspalt bzw. die erste und zweite Drehtelleraufnahme sind in einer Ausführung auf einander radial bzw. in Richtung der Drehachse der Leitschaufel gegenüberliegenden Seiten des Schaufelblattes angeordnet.
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In einer Ausführung weist der erste Ausblasskanal zum Ablassen von Gas von dem ersten Ringspalt und gegebenenfalls auch von dem zweiten Ringspalt eine ein- oder mehrkanalige Passage im Inneren des Schaufelblatts auf. Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausführung der zweite Ausblasskanal zum Ablassen von Gas von dem zweiten Ringspalt eine ein- oder mehrkanalige Passage im Inneren des Schaufelblatts auf.
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Durch einen solchen, wenigstens teilweise innerhalb des Schaufelblatts angeordneten (ersten bzw. zweiten) Ausblasskanal kann in einer Ausführung Gas aus dem (jeweiligen) Ringspalt besonders vorteilhaft abgeführt werden, insbesondere Gas von dem radial inneren Ringspalt nach radial außen und/oder in den Raum, in dem in einer Ausführung das Verstellmittel angeordnet ist.
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In einer Ausführung weist die Leitschaufel wenigstens einen Drehzapfen auf, der in einer, in einer Ausführung sacklochartigen bzw. bodenseitig geschlossenen, Zapfenaufnahme angeordnet ist oder eine (durchgängige bzw. beidseitig offene) Zapfenaufnahme durchgreift, insbesondere einen, in einer Ausführung an den ersten Drehteller anschließenden, ersten Drehzapfen, der in einer, in einer Ausführung sacklochartigen bzw. bodenseitig geschlossenen, ersten Zapfenaufnahme angeordnet ist oder eine (durchgängige bzw. beidseitig offene) erste Zapfenaufnahme durchgreift, und/oder einen, in einer Ausführung an den zweiten Drehteller anschließenden, zweiten Drehzapfen, der in einer, in einer Ausführung sacklochartigen bzw. bodenseitig geschlossenen, zweiten Zapfenaufnahme angeordnet ist oder eine (durchgängige bzw. beidseitig offene) zweite Zapfenaufnahme durchgreift, wobei in einer Ausführung das Schaufelblatt und der erste Drehzapfen auf einander (radial) gegenüberliegenden Seiten des ersten Drehtellers und/oder das Schaufelblatt und der zweite Drehzapfen auf einander (radial) gegenüberliegenden Seiten des zweiten Drehtellers angeordnet sind und die Bezeichnung „zweite(r) Zapfen(aufnahme)“ keine(n) „erste(n) Zapfen(aufnahme)“ erfordert, sondern nur den Bezug zum zweiten Drehteller angeben soll.
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In einer Ausführung weist der erste Ausblasskanal zum Ablassen von Gas von dem ersten Ringspalt und gegebenenfalls auch von dem zweiten Ringspalt und/oder der zweite Ausblasskanal zum Ablassen von Gas von dem zweiten Ringspalt
- - eine Nut in einer Mantelfläche und/oder einer Stirnfläche des wenigstens einen Drehzapfens und/oder
- - eine Einlassöffnung bzw. einen Einlassquerschnitt in einer Mantelfläche und/oder einer Stirnfläche des wenigstens einen Drehzapfens und/oder
- - eine Nut in einer Mantelfläche und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zugehörigen Zapfenaufnahme und/oder
- - eine Einlassöffnung bzw. einen Einlassquerschnitt in einer Mantelfläche und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zugehörigen Zapfenaufnahme und/oder
- - eine ein- oder mehrkanalige Passage im Inneren des Drehzapfens auf, insbesondere
- - eine Nut in einer Mantelfläche und/oder einer Stirnfläche des ersten Drehzapfens und/oder
- - eine Einlassöffnung bzw. einen Einlassquerschnitt in einer Mantelfläche und/oder einer Stirnfläche des ersten Drehzapfens und/oder
- - eine Nut in einer Mantelfläche und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zugehörigen ersten Zapfenaufnahme und/oder
- - eine Einlassöffnung bzw. einen Einlassquerschnitt in einer Mantelfläche und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zugehörigen ersten Zapfenaufnahme und/oder
- - eine ein- oder mehrkanalige Passage im Inneren des ersten Drehzapfens und/oder
- - eine Nut in einer Mantelfläche und/oder einer Stirnfläche des zweiten Drehzapfens und/oder
- - eine Einlassöffnung bzw. einen Einlassquerschnitt in einer Mantelfläche und/oder einer Stirnfläche des zweiten Drehzapfens und/oder
- - eine Nut in einer Mantelfläche und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zugehörigen zweiten Zapfenaufnahme und/oder
- - eine Einlassöffnung bzw. einen Einlassquerschnitt in einer Mantelfläche und/oder einer Stirn- bzw. Bodenfläche der zugehörigen zweiten Zapfenaufnahme und/oder
- - eine ein- oder mehrkanalige Passage im Inneren des zweiten Drehzapfens.
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Eine zapfenaufnahmeseitige Nut bzw. Einlassöffnung kann in einer Ausführung vorteilhaft freier und/oder größer ausgebildet sein bzw. werden und/oder Gas aus dem Ringspalt vorteilhaft führen.
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Eine drehzapfenseitige Nut bzw. Einlassöffnung kann in einer Ausführung einfacher gefertigt werden.
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Durch eine Passage im Drehzapfeninneren kann in einer Ausführung vorteilhaft ein kürzerer Gasweg realisiert werden.
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Durch eine stirn(flächen)seitige Nut bzw. Einlassöffnung kann in einer Ausführung Gas vorteilhaft bodenseitig in die Leitschaufel ein- bzw. aus der Drehtelleraufnahme abgeführt werden, durch eine mantel(flächen)seitige Einlassöffnung in einer Ausführung vorteilhaft ein kürzerer Gasweg realisiert werden.
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In einer Ausführung ist bzw. wird die Leitschaufelbaugruppe, vorzugsweise wenigstens die Leitschaufel, insbesondere deren Schaufelblatt und/oder erster und/oder zweiter Drehteller und/oder -zapfen, und/oder die erste und/oder zweite Drehtelleraufnahme und/oder die erste und/oder zweite Zapfenaufnahme, (jeweils) wenigstens teilweise mittels eines generativen Herstellungsverfahrens hergestellt.
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Hierdurch können in einer Ausführung besonders vorteilhafte Geometrien insbesondere der Nuten realisiert und/oder der erste und/oder zweite Ausblasskanal oder Abschnitte hiervon besonders vorteilhaft hergestellt werden.
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Die vorliegende Erfindung kann in einer Ausführung, insbesondere aufgrund der aerodynamischen, mechanischen, thermischen und/oder konstruktiven Randbedingungen, vorteilhaft bei Turbinenstufen und mit besonderem Vorteil bei Verdichterstufen von Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbinen verwendet werden.
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Entsprechend wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung beim Betreiben einer Gasturbine mit wenigstens einer (Verdichter- und/oder wenigstens einer Turbinenstufe mit wenigstens einer) hier beschriebenen Leitschaufelbaugruppe Gas von bzw. aus dem ersten Ringspalt aus der bzw. durch die erste(n) Auslassöffnung abgelassen, in einer Ausführung zusätzlich Gas von bzw. aus dem zweiten Ringspalt aus der bzw. durch die zweite(n) Auslassöffnung.
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„Radial“ bezeichnet in einer Ausführung eine Koordinatenachse, die eine Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse der Gasturbine bzw. Verdichter- bzw. Turbinenstufe senkrecht schneidet und von dieser weg weist. In einer Ausführung verläuft bzw. erstreckt sich die Drehachse der Leitschaufel radial bzw. in Radialrichtung. Eine Mantelfläche ist in einer Ausführung eine Fläche, die sich (in Umfangs- bzw. Rotationsrichtung) um die Drehachse der Leitschaufel herum erstreckt, eine Stirnfläche entsprechend in einer Ausführung eine Fläche quer zur Drehachse der Leitschaufel, insbesondere eine in Richtung der Drehachse der Leitschaufel auf der dem Schaufelblatt gegenüberliegenden Seite angeordnete Stirnfläche.
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Eine hier genannte Öffnung, insbesondere also eine Auslassöffnung bzw. Einlassöffnung, weist in einer Ausführung einen umlaufenden Rand in einer bzw. der (entsprechenden) Fläche, insbesondere also Mantel- oder Stirnfläche auf und kann insbesondere eine integral oder materialabtragend hergestellte Bohrung sein.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
- 1 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 8 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 9 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung;
- 10 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
- 11 eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine Leitschaufelbaugruppe nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Leitschaufel 1 mit einem Schaufelblatt 2 und einem radial inneren (unten in 1) ersten Drehteller 3, der um eine Drehachse D drehbar wenigstens teilweise in einer ersten Drehtelleraufnahme 4 eines Innenrings 5 der Leitschaufelbaugruppe aufgenommen ist, und einem (ersten) Ausblasskanal 6 zum Ablassen von Gas G von einem ersten Ringspalt 7 zwischen einer Mantelfläche 3A des ersten Drehtellers und einer Mantelfläche 4A der ersten Drehtelleraufnahme 4 aus einer (ersten) Auslassöffnung 6A.
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Ein an der Leitschaufel angeordnetes Verstellmittel 8 zum Drehen der Leitschaufel 1 um die Drehachse D und diese erste Auslassöffnung 6A sind in demselben Raum R angeordnet.
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Die Mantelfläche 4A der ersten Drehtelleraufnahme 4 weist eine Umfangsnut 9 auf, die mit diesem (ersten) Ausblasskanal 6 über eine Abführnut 10 in der Mantelfläche 4A und einer Stirnfläche 4B der ersten Drehtelleraufnahme 4 verbunden ist und sich um die Drehachse D über einen Winkelbereich von insgesamt wenigstens 180° erstreckt.
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Der Ausblasskanal 6 zum Ablassen von Gas G von dem ersten Ringspalt 7 weist eine Passage 6B im Inneren des Schaufelblatts auf.
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Die Leitschaufel 1 weist einen ersten Drehzapfen 11 auf, der in einer Zapfenaufnahme 12 angeordnet ist, wobei der Ausblasskanal 6 eine Nut 6C in einer Mantelfläche 12A und einer Stirnfläche 12B der Zapfenaufnahme, eine Einlassöffnung 6D in einer Stirnfläche 11B des Drehzapfens 11 und eine Passage 6E im Inneren des Drehzapfens 11 aufweist.
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2 zeigt unten einen Teil einer Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung, oben einen Schnitt längs der Linie A-A im unteren Abschnitt der 2. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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In der Ausführung der 2 ist der Drehteller 3 drehbar wenigstens teilweise in einer Drehtelleraufnahme 4 eines Gehäuses 5' der Leitschaufelbaugruppe aufgenommen.
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Der Drehzapfen 11 durchgreift die Zapfenaufnahme 12.
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Der Ausblasskanal 6 weist eine Nut 6C in einer Mantelfläche 12A der Zapfenaufnahme 12 auf.
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Die gehäuseseitige Gasabfuhr der 2 kann mit der innenringseitigen Gasabfuhr der 1 oder einer anderen der hier beschriebenen innenringseitigen Gasabfuhren bzw. Abwandlungen hiervon kombiniert sein, so dass der Drehteller 3 bzw. die Drehtelleraufnahme 4 der 2 ein zweiter Drehteller bzw. eine zweite Drehtelleraufnahme (bzw. umgekehrt ein erster Drehteller bzw. eine erste Drehtelleraufnahme und der Drehteller 3 bzw. die Drehtelleraufnahme 4 der 1 ein zweiter Drehteller bzw. eine zweite Drehtelleraufnahme) darstellen können. Gleichermaßen kann eine Gasabfuhr in einer Ausführung auch nur gehäuseseitig (vgl. insbesondere 2) oder nur innenringseitig (vgl. insbesondere 1) vorgesehen sein.
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3 zeigt eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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In der Ausführung der 3 weist die Mantelfläche 4A der Drehtelleraufnahme 4 wiederum die Umfangsnut 9 auf, die in dieser Ausführung mit dem Ausblasskanal 6 über eine Abführöffnung 3D in der Mantelfläche 3A des ersten Drehtellers 3 verbunden ist.
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4 zeigt eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 2 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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In der Ausführung der 4 ist im Vergleich zur Ausführung der 2 wie bei der Variation 1 → 3 die Umfangsnut 9 in der Mantelfläche 4A der Drehtelleraufnahme 4 mit dem Ausblasskanal 6 über eine Abführöffnung 3D in der Mantelfläche 3A des ersten Drehtellers 3 verbunden.
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Zudem weist der Ausblasskanal 6 eine Passage 6E im Inneren des Drehzapfens 11 auf.
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5 zeigt eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 2, 4 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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In der Ausführung der 5 ist die Umfangsnut 9 der Mantelfläche 4A der Drehtelleraufnahme 4 mit dem Ausblasskanal 6 über eine Abführnut 10 in der Mantelfläche 3A und einer Stirnfläche 3B des Drehtellers 3 verbunden.
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Der Ausblasskanal 6 weist eine Nut 6C in einer Mantelfläche 11A des Drehzapfens 11 auf.
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6 zeigt eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 2, 4, 5 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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In der Ausführung der 6 ist die Umfangsnut 9 der Mantelfläche 4A der Drehtelleraufnahme 4 mit dem Ausblasskanal 6 über eine Abführöffnung 3D in der Mantelfläche 3A des ersten Drehtellers 3 verbunden.
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Der Ausblasskanal 6 weist wiederum eine Nut 6C in einer Mantelfläche 11A des Drehzapfens 11 auf.
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7, 8 zeigen jeweils eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 1 bzw. 2 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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Im Unterschied zu den Ausführungen der 1, 2 ist hier die Umfangsnut 9 an der Mantelfläche 3A des Drehtellers 3 ausgebildet bzw. angeordnet.
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9, 10 zeigen jeweils eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 3 bzw. 4 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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Im Unterschied zu den Ausführungen der 3, 4 ist auch hier die Umfangsnut 9 an der Mantelfläche 3A des Drehtellers 3 ausgebildet bzw. angeordnet.
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11 zeigt eine Leitschaufelbaugruppe nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in 6 entsprechender Darstellung. Einander entsprechende Merkmale sind mit einander entsprechenden Bezugszeichen identifiziert, so dass auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
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Im Unterschied zur Ausführung der 6 ist auch hier die Umfangsnut 9 an der Mantelfläche 3A des Drehtellers 3 ausgebildet bzw. angeordnet.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
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So kann, wie vorstehend bereits erwähnt, insbesondere eine der gehäuseseitigen Gasabfuhren mit einer der innenringseitigen Gasabfuhren bzw. Abwandlungen hiervon kombiniert sein. Gleichermaßen kann eine der gezeigten Gasabfuhren bzw. eine Abwandlung hiervon in einer Ausführung auch nur gehäuseseitig (vgl. insbesondere 2) oder nur innenringseitig (vgl. insbesondere 1) vorgesehen sein.
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Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leitschaufel
- 2
- Schaufelblatt
- 3
- (erster/zweiter) Drehteller
- 3A
- Mantelfläche
- 3B
- Stirnfläche
- 4
- (erste/zweite) Drehtelleraufnahme
- 4A
- Mantelfläche
- 4B
- Stirn-/Bodenfläche
- 5
- Innring
- 5'
- Gehäuse
- 6
- Ausblasskanal
- 6A
- Auslassöffnung
- 6B
- Passage im Inneren des Schaufelblatts
- 6C
- Nut
- 6D
- Einlassöffnung
- 6E
- Passage im Inneren des Schaufelblatts
- 7
- (erster/zweiter) Ringspalt
- 8
- Verstellhebel
- 9
- Umfangsnut
- 10
- Abführnut
- 11
- Drehzapfen
- 11A
- Mantelfläche
- 11B
- Stirnfläche
- 12
- Zapfenaufnahme
- 12A
- Mantelfläche
- D
- Drehachse
- G
- Gas
- R
- Raum
