DE10312956B4

DE10312956B4 - Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelbaugruppe in dem Gehäuse eines Turbinentriebwerkes

Info

Publication number: DE10312956B4
Application number: DE2003112956
Authority: DE
Inventors: Alexander 82288 Böck
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2003-03-22
Filing date: 2003-03-22
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2023-03-23
Also published as: EP1462616A3; DE10312956A1; EP1462616B1; EP1462616A2

Abstract

Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelgruppe in dem Gehäuse (14) eines Turbinentriebwerkes mit einem kolbenringförmigen Sicherungsring (30), der in eine korrespondierende radiale Nut (18) in der zugewandten Wandung des Gehäuses (14) eingreift und mittels eines Verriegelungselementes (Klammer 36) gegen radiales Ausweichen gesichert ist, wobei der Sicherungsring (30) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, dessen erster Schenkel (32) in die radiale Nut (18) der Wandung des Gehäuses (14) eingreift und dessen zweiter Schenkel (33) mittels einer U-förmigen Klammer (36) in seiner Sicherungslage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, kurze Schenkel (33) einen hakenförmigen Vorsprung (34) am Schaufelkopf (11) jeder Leitschaufel (10) der Leitschaufelbaugruppe hintergreift, und dass die U-förmig Klammer (36) an einem nachfolgenden Turbinendeckbandsegment (26) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelbaugruppe in dem Gehäuse eines Turbinentriebwerkes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt als Vane-Kluster bezeichnete Leitschaufelbaugruppen als Baueinheit von hinten in das Gehäuse eines Turbinentriebwerkes einzuschieben und in der eingeschobenen Lage mittels Kolbenringen ähnlichen Sicherungsringen, die in hierfür vorgesehene mit diesen korrespondierenden Nuten eingelegt werden, in der eingeschobenen Lage festzulegen. Die Sicherungsringe selbst werden durch ein nachfolgendes Bauteil, meist durch ein als Liner bezeichnetes Turbinendeckbandsegment verriegelt, welches das radiale Herausgleiten des Sicherungsringes aus der zugeordneten Nut verhindert. Für eine solche Sicherung durch das nachfolgende Turbinendeckbandsegment muss dieses derart ausgebildet sein, dass es mittels einer hakenförmigen Hinterkante die Leitschaufelbaugruppe übergreifen kann.
Es ist auch bekannt, die Zuordnung der Bauteile einer solchen Anordnung durch axiale Stifte am Gehäuse, die in korrespondierende Bohrungen in der Leitschaufelbaugruppe eingreifen, zu sichern.
Das bekannte relativ einfach herzustellende Festlegen der Leitschaufelbaugruppe im Gehäuse des Turbinentriebwerkes mittels Sicherungsringen oder mittels Liner hat jedoch Nachteile. Entweder werden radiale Stege am Gehäuse zur Aufnahme der axialen Stifte benötigt, was großen Bauaufwand, höheres Gewicht und größere Kosten bedeutet. Eine Sicherung durch die nachfolgende Baugruppe baut demgegenüber relativ lang, da das während des Betriebes infolge der thermischen Wanderung des den Sicherungsring in seiner Lage zu haltende Turbinendeckbandsegment lang genug ausgebildet werden muss, um die dabei auftretenden axialen Toleranzen ausgleichen zu können.
Das Dokument EP 1 079 076 A2 betrifft eine Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelgruppe in dem Gehäuse eines Turbinentriebwerkes, wobei das Gehäuse direkt mit einem Schaufelkopf über eine U-förmige Klammer verbunden ist.
Das Dokument US 5 848 854 A offenbart eine Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelgruppe in dem Gehäuse einer Turbinentriebwerkes mit einem kolbenringförmigen Sicherungsring, der in eine korrespondierende radiale Nut in der zugewandten Wandung des Gehäuses eingreift und mittels eines Verriegelungselementes gegen radiales Ausweichen gesichert ist, wobei der Sicherungsring im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, dessen erster Schenkel in die radiale Nut der Wandung des Gehäuses eingreift und dessen zweiter Schenkel mittels einer U-förmigen Klammer in seiner Sicherungslage gehalten wird.
Diese letztgenannte Anordnung weiter zu verbessern, ist Aufgabe der Erfindung.
Diese Aufgabe ist unter Verwendung eines L-förmigen Sicherungsringes erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dessen zweiter, kurzer Schenkel einen hakenförmigen Vorsprung am jeweiligen Schaufelkopf der Leitschaufeln der Leitschaufelgruppe hintergreift, und dass die Klammer an einem nachfolgenden Turbinendeckbandsegment befestigt ist.
Die erfinderische Lösung benötigt weder axiale Stege zur Aufnahme der sonst üblichen Sicherungsstifte noch eine große Baulänge zur Aufnahme der thermisch bedingten axialen Toleranzen und vermeidet damit relativ hohen axialen Platzbedarf. Darüber hinaus wird infolge Wegfall der Sicherungsstifte und deren Mittel zur Lagerung an Gewicht und Arbeitsaufwand gespart.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen:
1 das Konzept einer Anordnung zur Sicherung einer Leitschaufelbaugruppe eines Turbinentriebwerkes in dem diese lagernden Gehäuse mit Hilfe eines mittels Stifte festgelegten Sicherungsringes, teilweise im Schnitt dargestellt, nach dem Stande der Technik,
2 eine abgewandelte Ausführungsform einer Anordnung nach dem Stande der Technik, bei der das Festlegen des Sicherungsringes mittels einer am nachfolgenden Turbinendeckband befindlichen Klammer erfolgt und
3 die Ausbildung einer Anordnung zur Sicherung einer Leitschaufelbaugruppe eines Turbinentriebwerkes in dem diese lagernden Gehäuse gemäß der Erfindung.
Von einer im Gehäuse eines Turbinentriebwerkes axial und radial unverrückbar gehaltenen Leitschaufelbaugruppe ist in 1 lediglich eine Leitschaufel 10 mit ihrem Schaufelkopf 11 und der dazugehörige innere Bereich des Gehäuses 14 einer solchen Anordnung nach dem Stande der Technik gezeigt. Bei dieser Anordnung erfolgt das Festlegen der Leitschaufelbaugruppe über ein Sicherungsring 15. Hierzu ist im Gehäuse 14 eine Nut 18 für die Aufnahme des Sicherungsringes 15 vorgesehen, an dem ein flanschartiger Fortsatz 19 des Schaufelkopfes 11 anliegt. Der Fortsatz weist eine Öffnung 20 auf, in die ein in einem korrespondierenden flanschartigen Fortsatz 21 des Gehäuses 14 befestigter Sicherungsstift 23 zwecks Verhinderung des radialen Herausrutschens der Leitschaufelbaugruppe mit Lagerspiel eingreift. Die radiale Verriegelung des Sicherungsringes erfolgt mittels eines an der Innenmantelfläche des Sicherungsringes anliegenden Nockens 25, der an der zugewandten Stirnseite des als ”Liner” bezeichneten nachfolgenden stromabliegenden Turbinendeckbandsegments 26 des Turbinentriebwerkes befestigt ist. Das stromaufliegende Ende des Schaufelkopfes 11 greift mit einem Fortsatz 27 in eine diesem zugeordnete Ausnehmung 28 des Gehäuses 14 ein.
Bei der Anordnung nach 2 tragen einander entsprechende bzw. gleiche Bauteile gleiche Bezugsziffern. An Stelle eines Sicherungsstiftes ist dort eine den Sicherungsring 15 untergreifende U-förmige Klammer 23 vorgesehen, die an dem zugewandten Ende 24 des nachfolgenden stromabliegenden Turbinendeckbandsegments 26 des Turbinentriebwerkes, also dem ”Liner”, starr befestigt ist und mit diesem in einer Ausnehmung 29 des Gehäuses 14 eingreift. Der freie Schenkel 16 der U-förmigen Klammer 23 untergreift einen hakenförmigen Fortsatz 17 am Schaufelkopf 11 der Leitschaufel 10.
Diese verhältnismäßig aufwendigen Konstruktionen nach den 1 und 2 ersetzt die Ausbildung nach 3.
Auch dort tragen die in den 1 und 2 entsprechenden Bauteile die gleichen Bezugsziffern. Auch dort ist ein Sicherungsring vorgesehen, der mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist und im Gegensatz zu den bekannten Sicherungsringen einen L-förmigen Querschnitt aufweist. Der Sicherungsring 30 greift mit seinem langen Schenkel 32 in die im Gehäuse 14 vorgesehenen Nut 18 ein. Der kurze Schenkel 33 umgreift einen entsprechend ausgebildeten kurzen hakenförmigen Fortsatz 34 am Schaufelkopf 11 der jeweils zugeordneten Leitschaufel 10 der zu haltenden Leitschaufelbaugruppe und bildet mit seiner Stirnseite 35 die Anlagefläche für den Sicherungsring 30.
Ferner ist eine U-förmige Klammer 36 vorgesehen, die am stirnseitigen Ende 24 des nachfolgenden Turbinendeckbandsegmentes 26 des Turbinentriebwerkes befestigt ist und mit ihrem freien Schenkel 38 am kurzen Schenkel 33 des Sicherungsringes 30 anliegend diesen untergreift. Die U-förmige Klammer 36 ist, wie in Verbindung mit 2 beschrieben, mit dem zugewandten Ende 24 nachfolgenden stromabliegenden als Liner bezeichneten Turbinendeckbandsegmentes 26 fest verbunden und greift in die Ausnehmung 29 im Gehäuse 14 ein.
Auf diese Weise sind der Sicherungsring 30 und damit die Leitschaufelbaugruppe radial und axial in ihrer vorbestimmten Lage im Gehäuse 14 des nicht näher dargestellten Turbinentriebwerkes unverrückbar gehalten.
Bezugszeichenliste

10: Leitschaufel
11: Schaufelkopf
14: Gehäuse
15: Sicherungsring
16: Schenkel
17: Fortsatz
18: Nut im Gehäuse
19: Fortsatz
20: Öffnung
21: Fortsatz
23: Sicherungsstift, U-förmige Klammer
24: Ende der nachfolgenden Baugruppe
25: Nocken
26: Turbinendeckbandsegment
27: Fortsatz
28: Ausnehmung im Gehäuse
29: Ausnehmung im Gehäuse
30: Sicherungsring
32: langer Schenkel
33: kurzer Schenkel
34: hakenförmiger Vorsprung
35: Stirnseite des Vorsprunges
36: U-förmige Klammer
38: freier Schenkel der Klammer 36
39: zweiter Schenkel der Klammer 36

Claims

Anordnung für das axiale und radiale Festlegen einer Leitschaufelgruppe in dem Gehäuse (14) eines Turbinentriebwerkes mit einem kolbenringförmigen Sicherungsring (30), der in eine korrespondierende radiale Nut (18) in der zugewandten Wandung des Gehäuses (14) eingreift und mittels eines Verriegelungselementes (Klammer 36) gegen radiales Ausweichen gesichert ist, wobei der Sicherungsring (30) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist, dessen erster Schenkel (32) in die radiale Nut (18) der Wandung des Gehäuses (14) eingreift und dessen zweiter Schenkel (33) mittels einer U-förmigen Klammer (36) in seiner Sicherungslage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, kurze Schenkel (33) einen hakenförmigen Vorsprung (34) am Schaufelkopf (11) jeder Leitschaufel (10) der Leitschaufelbaugruppe hintergreift, und dass die U-förmig Klammer (36) an einem nachfolgenden Turbinendeckbandsegment (26) befestigt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des hakenförmigen Vorsprunges (34) die die axiale Lage der Leitschaufelbaugruppe bestimmende Anschlagfläche (35) für den Sicherungsring (30) bildet.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem stirnseitigen Ende des nachfolgenden Turbinendeckbandsegmentes verbundene Schenkel (39) der U-förmigen Klammer (36) in eine Ausnehmung (29) des Gehäuses (14) des Turbinentriebwerkes eingreift.