DE1114364B - Eintrittsleitvorrichtung fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

U5516Ia/46£

ANMELDETAG: 2. AUGUST 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 28. SEPTEMBER 1961

Die Erfindung bezieht sich auf eine Eintrittsleitvorrichtung für Gasturbinen, die z. B. in Flugzeugtriebwerken verwendet werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, die Eintrittsleitvorrichtung so auszubilden, daß die Leitschaufeln einzeln und unabhängig voneinander ohne Ausbau größerer Teile der gesamten Gasturbine ausgewechselt werden können.

Es sind Eintrittsleitvorrichtungen bekannt, bei denen die Leitschaufeln zwar einzeln, aber nicht unabhängig voneinander auswechselbar sind. Dies liegt daran, daß die Endplatten der Leitschaufeln in der Vorrichtung durch ein einziges Element gemeinsam befestigt werden. Bei einer bekannten Vorrichtung sind auf den Kopfplatten in einem axialen Abstand voneinander liegende Höcker angebracht, zwischen denen ein um sämtliche Kopfplatten umlaufender Klemmring eingelegt wird. Zum Auswechseln einer Leitschaufel wird dieser Klemmring angehoben, was selbstverständlich den Halt der übrigen Leitschaufeln beeinträchtigt. Bei dieser Vorrichtung liegen die Kopfplatten weiter zwischen radial nach innen ragenden Gehäuseflanschen. Zum Herausnehmen einer Leitschaufel muß deshalb das Gehäuse an einer axialen Seite geöffnet werden, was wieder den Halt der anderen Leitschaufeln nachteilig beeinflußt. Die Fuß-, platten der Leitschaufeln sind in ihrer Mitte mit Radialbolzen versehen, die in Bohrungen eines gemeinsamen, zwischen den Gehäuseflanschen umlaufenden Befestigungsbandes stecken. Entfernt man das Befestigungsband zum Herausnehmen einer Leitschaufel, werden die Radialbolzen der übrigen Leitschaufeln freigelegt, so daß die Fußplatten nur noch lose auf den Gehäuseflanschen aufliegen, ohne mit diesen fest verbunden zu sein.

Hieraus ergibt sich, daß zum Auswechseln einer Leitschaufel bei dieser Leitvorrichtung so vorgegangen werden muß, daß dadurch gleichzeitig der Halt der übrigen Leitschaufeln leidet und die Gefahr besteht, daß diese bei einer Erschütterung sämtlich aus der Leitvorrichtung herausfallen. Das gewollte Auswechseln einer Leitschaufel kann demnach im schlimmsten Fall das ungewollte Auswechseln sämtlicher Leitschaufeln verursachen.

Bei einer weiteren bekannten Leitvorrichtung muß das Gehäuse zum Auswechseln einer Leitschaufel seitlich geöffnet werden. Anschließend müssen Ringe abgenommen werden, die mit sämtlichen Leitschaufeln im Eingriff stehen. Somit werden auch hier sämtliche Leitschaufeln freigelegt, wenn lediglich eine einzige Leitschaufel herausgenommen werden soll.

Bei der erfindungsgemäßen Eintrittsleitvorrichtung sind die einzelnen Leitschaufeln unabhängig vonein-Eintrittsleitvorrichtung für Gasturbinen

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Berkenfeld, Patentanwalt,
Köln, Universitätsstr. 31

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. August 1957

Bruno Martin Fiori, East Hartford, Conn. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

ander gelagert und können ausgewechselt werden, ohne daß dadurch die Befestigung der übrigen Leitschaufeln beeinträchtigt wird. Ein einfaches Auswechseln ergibt sich weiter dadurch, daß es von einer Seite der Gasturbine, und zwar axial von vorn vorgenommen werden kann. Das Öffnen oder Abnehmen des Turbinenmantels ist nicht erforderlich.

In der Eintrittsleitvorrichtung sind die Leitschaufern, wie bekannt, an ihren beiden Enden gelagert. Jede Leitschaufel weist an einer Endplatte einen durch einen Axialbolzen am Turbinengehäuse befestigten Doppelflansch und an der anderen Endplatte einen durch einen Radialbolzen befestigten Einfachflansch auf. Die eingangs genannte Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Fußplatte jeder Leitschaufel einen vorderen Flansch und einen kürzeren hinteren Flansch aufweist, die an radial nach außen ragenden Gehäuseflanschen von vorn her anliegen, wobei die vorderen Flansche durch je einen Axialbolzen lösbar verbunden sind, daß die Kopfplatte jeder Schaufel mit ihrem hinteren Ende an dem radial nach innen ragenden Gehäuseflansch von vorn her anliegt, wobei jeweils ein Radialbolzen, der in dem einen radialen Abstand von der Kopfplatte aufweisenden Ring des äußeren Turbinengehäuses befestigt ist, in die Kopfplatte eingreift, und daß die Wandungen des Treibgaskanals lösbar dichtend von vorn her an den Schaufelhalterungen anliegen.

Diese Ausbildung hat weiter den Vorteil, daß die sich axial von einer Seite an die Gehäuseflansche

109 690/113

anliegenden Leitschaufeln durch den bei der natürlichen Strömung der heißen Gase entstehenden Druck auf die Gehäusefiansche aufgepreßt werden. Um dabei den einer besonderen Beanspruchung unterliegenden, radial nach innen ragenden Gehäuseflansch vor übermäßiger Abnutzung zu schützen, ist zwischen den Kopfplatten und diesem Gehäusefiansch ein Winkelring aus verschleißfestem Werkstoff eingefügt, und der Gehäuseflansch selbst ist mit Radialbohrungen zur Zufuhr von Kühlluft versehen.

Die Köpfe der Axialbolzen weisen Querbohrungen auf, wobei durch je zwei Bolzen ein an seinen Enden verdrillter und die beiden Bolzen damit sichernder Bindedraht gesteckt werden kann. Diese Maßnahme ist an sich bekannt.

Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Ausführung der Eintrittsleitvorrichtung. Dabei ist

Fig. 1 ein Schnitt,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend der Linie 2-2 nach Fig. 1 und

Fig. 3 und 4 die Darstellungen von Mitteln zum Befestigen der Fußplatten am Gehäuse.

Fig. 1 zeigt eine Axialturbine 10 mit einem Läufer 12, auf dessen Scheibe 16 Schaufeln 14 angeordnet sind. Die Leitvorrichtung 18 enthält feststehende Schaufeln 20, die an ihrem inneren Ende durch eine innere Schaufelhalterung 22 und an ihrem äußeren Ende durch eine äußere Schaufelhalterung 24 einzeln gehalten sind. Die äußere Schaufelhalterung 24 enthält einen zur Maschinenachse konzentrischen Ring 26, der von dem äußeren Turbinengehäuse 28 getragen wird oder aus einem Stück mit diesem besteht. Der Ring 26 weist an seinem vorderen Ende axial verlaufende und in radialem Abstand voneinander angeordnete Lippen 30 und 32 auf, die eine nach vorn offene Nut 34 bilden. Der Ring 26 enthält weiter Bohrungen 36, die radiale Bolzen 38 der äußeren Schaufelhalterungen 24 aufnehmen. Der Ring 26 weist weiter einen radial nach innen gerichteten Flansch 40 auf, an den sich der Winkelring 42 aus verschleißfestem Werkstoff anlegt. Winkelring 42 und Ring 26 sind z. B. durch Niete miteinander verbunden.

Der Luftkanal 46 ist zur Zufuhr von Kühlluft über die Bohrungen 48 mit dem Treibgaskanal 50 verbunden. Das hintere, auf der Abströmseite gelegene Ende 52 der Kopfplatte 54 jeder Leitschaufel 20 legt sich gegen den Winkelring 42 und überträgt auf diesen den durch die Verbrennungsgase auf die Schaufel 20 hervorgerufenen Axialdruck.

Die einteilige innere Schaufelhalterung 22 besteht aus einer konischen Wandung 60 des Turbinengehäuses, von dem sich radial nach außen Halteflansche 62 und 64 erstrecken. Die Außenkante 66 des stromaufwärts liegenden Flansches 62 hat einen kleineren Halbmesser als die Außenkante 68 des stromabwärts liegenden Flansches 64. Der Flansch 62 weist Axialbohrungen 70 auf, die die Axialbolzen 72 der inneren Schaufelhalterung 22 aufnehmen.

Die Fußplatten 74 der Leitschaufeln 20 haben zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete, radial nach innen verlaufende Flansche 78 und 80, die durch einen Steg 82 miteinander verbunden sind; die Innenkante 84 des stromaufwärts liegenden Flansches 78 weist eine größere Höhe und einen kleineren radialen Abstand von der Turbinenachse als die Innenkante 86 des stromabwärts liegenden Flansches 80 auf; außerdem greift die Kante 68 des Flansches 64 zur Halterung der Schaufeln 20 in den rechtwinkligen Einschnitt 88 des Flansches 80 ein. In zusammengebautem Zustand (s. Fig. 1) und unter dem Druck des auf die Schaufel 20 wirkenden Gases liegt der Schaufelflansch 78 am Halteflansch 62 und der Schaufelflansch 80 am Halteflansch 64 in axialer Richtung an. Der Axialbolzen 72, der in dem stromaufwärts hegenden Flansch 62 angebracht ist, geht durch die Bohrung 90 im Flansch 78 und steht ein kleines Stück über. Der Axialbolzen hat eine Bohrung, so daß, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, mehrere Bolzen durch Bindedraht 92 miteinander verbunden und damit gesichert werden können.

Nach Fig. 3 geht ein Schraubbolzen 94 durch den Schaufelflansch 84' und ist im Halteflansch 62 eingeschraubt. Die Bohrung 96 ermöglicht, den Bolzen 94 mit Bindedraht zu sichern.

Fig. 4 zeigt einen durch den Halteflansch 62" und den Schaufelflansch 84" hindurchgehenden Bolzen 98, der in die Mutter 100 eingeschraubt ist. Die Bohrung 102 dient dazu, den Bolzen 98 mit Bindedraht zu sichern.

Fig. 1 zeigt, daß die Fußplatte 74 der Schaufel axial durch die Halteflansche 62 und 64 festgelegt wird, während sie tangential und radial durch den Bolzen 72 befestigt wird. Die Kopfplatte 54 wird lose durch den Radialbolzen 38 aufgenommen, wobei radial zwischen der Kopfplatte 54 und dem Ring 26 ein Abstand bestehenbleibt, der Radialbewegung der Schaufel ermöglicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, greift die Wandung 104 des Gaskanals 50 über die Dichtung 106 dichtend in die äußere Schaufelhalterung 24 ein und liegt über die Dichtung 108 dichtend an der inneren Schaufelhalterung 84 an. Ein umgekehrter Axialdruck infolge Rückströmens geht von dem Flansch 78 auf die Dichtung 108, die Gaskanalwandung 104 und das Halteglied 126 über.

Die Gaskanalwandung 104 und die Brennkammerhalterung 110 können nach Abnehmen der nicht dargestellten Brennkammern und Lösen der Bolzen 112 und 114 zum Herausnehmen der Schaufeln 20 abgebaut werden. Danach läßt sich der Bindedraht 92 aufschneiden, was den Ausbau der Bolzen 72, 94 bzw. 98 ermöglicht, um die Fußplatten 74 freizubekommen, so daß die Schaufehl 20 bis zum Auftreffen der Kopfplatte 54 auf den Bund des Bolzens 38 radial nach außen bewegt und dann um den Stift 38 mit der Fußplatte nach vorn geschwenkt werden können, worauf die Schaufeln 20 schließlich einzeln aus der Leitvorrichtung 18 herausgenommen werden können.

Zum Einbau wird eine Schaufel mit ihrem äußeren Schaufelende 76 auf die äußere Schaufelhalterung 24 geführt, und zwar so, daß zwischen dem Stift 38 und der Kopfplatte 54 eine vorläufige Verbindung entsteht, worauf sie um diesen in die in Fig. 1 gezeigte Lage geschwenkt wird. Nach Einsetzen der Axialbolzen wird der Bindedraht 92 angezogen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und die Gaskanalwandung 104, die Halterung 110 und die Brennkammern werden zusammengebaut.

Der Bindedraht 92 liegt so in der Kammer 116, daß bei einem Bruch das abgebrochene Stück nicht in den Gaskanal 50 fällt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Eintrittsleitvorrichtung für Gasturbinen, bei der jede Leitschaufel an einer Endplatte einen

durch einen Axialbolzen am Turbinengehäuse befestigten Doppelflansch und an der anderen Endplatte einen durch einen Radialbolzen befestigten Einfachflansch aufweist, wobei diese Flansche an Radialflanschen des Turbinengehäuses anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatte (74) jeder Leitschaufel (20) einen vorderen Flansch (78) und einen kürzeren hinteren Flansch (80) aufweist, die an radial nach außen ragenden Gehäuseflanschen (62 bzw. 64) von vorn her anliegen, wobei die vorderen Flansche (78, 62) durch je einen Axialbolzen (72, 94, 98) lösbar verbunden sind, daß die Kopfplatte (54) jeder Schaufel mit ihrem hinteren Ende (52) an dem radial nach innen ragenden Gehäuseflansch (40) von vorn her anliegt, wobei jeweils ein Radialbolzen (38), der in dem einen radialen Abstand von der Kopfplatte aufweisenden Ring (26) des äußeren Turbinengehäuses (28) befestigt ist, in die Kopfplatte eingreift, und daß die Wandungen des Treibgaskanals (50) lösbar dichtend von vorn her an den Schaufelhalterungen (22, 24) anliegen.

2. Eintrittsleitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kopfplatten (54) und dem Gehäuseflansch (40) ein Winkelring (42) aus verschleißfestem Werkstoff eingefügt ist und daß der Gehäuseflansch Radialbohrungen (48) zur Zufuhr von Kühlluft aufweist.

3. Eintrittsleitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß hi bekannter Weise der Kopf der Axialbolzen (72, 94, 98) eine Querbohrung (96, 102) aufweist, durch die ein zwei Bolzen miteinander sichernder, an semen Enden verdrillter Bindedraht (92) gesteckt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 589 542;
USA.-Patentschrift Nr. 2654 566.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen