DE1126194B

DE1126194B - Guide vane ring for axial flow machines

Info

Publication number: DE1126194B
Application number: DER25717A
Authority: DE
Inventors: Nigel Edward Payne
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1959-06-10
Filing date: 1959-06-10
Publication date: 1962-03-22

Description

Leitschaufelkranz für Axialströmungsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitschaufelkranz für Axialströmungsmaschinen, wie Gasturbinen und Verdichter, dessen Schaufeln mit ihrem Fußstück an einem Tragring und mit ihrem Kopfstück an einem am Umfang geteilten Kopfring befestigt sind, dessen radial nach innen offener U-förmiger Querschnitt durch einen mit Läuferteilen labyrinthartig zusammenwirkenden, ebenfalls am Umfang geteilten Dichtungsring mittels Nut-Feder-Verbindung abgeschlossen ist.Guide vane ring for axial flow machines The invention relates on a guide vane ring for axial flow machines such as gas turbines and Compressor, the blades of which with their base on a support ring and with their Head piece are attached to a head ring divided on the circumference, whose radially after Inside open U-shaped cross section through a labyrinthine with rotor parts cooperating sealing ring, also divided on the circumference, by means of a tongue and groove connection is completed.

Bei einem bekannten Leitschaufelkranz dieser Art sind die Spalte zwischen den Enden der Kopfringteile nicht überdeckt, so daß das Strömungsmittel durch sie hindurchfließen kann.In a known guide vane ring of this type, the gaps are between the ends of the head ring parts not covered so that the fluid flows through them can flow through.

Der erfindungsgemäße Leitschaufelkranz ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dichtungsringteil mit mindestens zwei Kopfringteilen verbunden ist und radial stehende Lappen trägt, welche die Spalte zwischen den Enden der Kopfringteile überdecken.In contrast, the guide vane ring according to the invention is characterized in that that each sealing ring part is connected to at least two head ring parts and carries radially standing tabs, which the gaps between the ends of the head ring parts cover.

Durch die Erfindung werden also die Spalte abgedeckt, und zwar ohne zusätzliche Abdeckorgane, nämlich unter Verwendung bereits vorhandener Teile.The invention therefore covers the gaps, without additional cover elements, namely using parts that are already available.

Vorzugsweise ist in Ausbildung der Erfindung als Sicherung gegen gegenseitige Verschiebung der Ringteile in Umfangsrichtung an einem Dichtungsringteil eine Platte befestigt, welche Vorsprünge trägt, die in Ausnehmungen der radial stehenden Schenkel der Kopfringteile eingreifen.Preferably, in the embodiment of the invention as a safeguard against mutual Displacement of the ring parts in the circumferential direction on a sealing ring part of a plate attached, which carries projections in the recesses of the radially standing legs the head ring parts engage.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Figuren. Es stellt dar Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil eines in axialer Richtung durchströmten mehrstufigen Verdichters, wie er bei Gasturbinen-Anlagen zur Anwendung kommt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 und 4 eine vergrößerte Detailansicht, und zwar Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 4 und Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 4 der Fig. 3. Further features of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the figures. 1 shows an axial section through part of a multistage compressor through which there is flow in the axial direction, as is used in gas turbine systems, FIG. 2 shows a section along line 2-2 of FIG. 1, FIGS. 3 and 4 a An enlarged detailed view, namely FIG. 3 a section along line 3-3 in FIG. 4 and FIG. 4 a view in the direction of arrow 4 in FIG. 3.

Man erkennt in den Figuren zwei aufeinanderfolgende Kränze von Laufschaufeln 10, 11 und zwei aufeinanderfolgende Kränze von Leitschaufeln 13, 14. Die Laufschaufeln wechseln dabei mit den Leitschaufeln ab.In the figures, two successive rings of rotor blades 10, 11 and two successive rings of guide blades 13, 14 can be seen. The rotor blades alternate with the guide blades.

Die Laufschaufeln eines jeden Laufschaufelkranzes 10, 11 sind am Umfang einer Läuferscheibe 15 be- festigt. Die einzelnen Läuferscheiben sind in axialem Abstand voneinander gehalten, und zwar an ihrem Umfang durch aneinander anstoßende Axialflansche 16. The rotor blades of each rotor blade ring 10, 11 are attached to the circumference of a rotor disk 15 . The individual carriers are held at an axial distance from one another, specifically on their circumference by abutting axial flanges 16.

Die Leitschaufeln 13, 14 sind an ihren radial äußeren Enden mit Fußplatten 17 versehen. Es gehören jeweils mehrere Leitschaufeln zu einer Gruppe zusammen. So können z. B. sechs Leitschaufeln in eine Gruppe zusammengefaßt sein. Die Leitschaufeln sind an dem Statorgehäuse durch die Platten 17 befestigt. Diese haben zu diesem Zweck beispielsweise axiale Vorsprünge 17a, welche in Befestigungsringe 28 mit entsprechenden Ausnehmungen eingreifen. Die Befestigungsringe 28 sind durch Befestigungsschrauben 29 an dem Statorgehäuse 30 befestigt.The guide vanes 13, 14 are provided with foot plates 17 at their radially outer ends. Several guide vanes belong together in a group. So z. B. six guide vanes can be combined in a group. The guide vanes are attached to the stator housing by the plates 17 . For this purpose, these have, for example, axial projections 17a which engage in fastening rings 28 with corresponding recesses. The fastening rings 28 are fastened to the stator housing 30 by fastening screws 29.

Jede Gruppe von Leitschaufeln trägt einen Abschlußring von U-förmigem Querschnitt. Dieser U-förmige Querschnitt setzt sich zusammen aus einem Joch 19 und zwei radial stehenden Längsschenkeln 20 an den beiden Begrenzungskanten des Querschenkels 19. Die Abschlußringe sind aus Teilringen zusammengesetzt.Each group of guide vanes carries an end ring of U-shaped cross-section. This U-shaped cross section is composed of a yoke 19 and two radially standing longitudinal legs 20 on the two delimiting edges of the transverse leg 19. The end rings are composed of partial rings.

Die inneren Enden der Leitschaufeln 13, 14 sind mit dem ihnen zugehörigen Abschlußring 19, 20 dadurch vereinigt, daß an dem inneren Ende einer jeden Leitschaufel eine Kopfplatte 21 angebracht ist, welche in einen Querschlitz des Querschenkels 19 des Abschlußringes eingreift und dort etwa durch Verlötung oder Verschweißung befestigt ist.The inner ends of the guide vanes 13, 14 are combined with their associated end ring 19, 20 in that a head plate 21 is attached to the inner end of each guide vane, which engages in a transverse slot of the transverse leg 19 of the end ring and there for example by soldering or Weld is attached.

Die Leitschaufeln 13, 14 sind ferner mit Dichtungsringen ausgerüstet, welche zusammen mit Teilen des Läufers eine Labyrinthdichtung ergeben.The guide vanes 13, 14 are also equipped with sealing rings which, together with parts of the rotor, form a labyrinth seal.

Jeder Dichtungsring ist wiederum aus Teilringen 22 zusammengesetzt; jeder solche, Teilring 22 erstreckt sich über einen Winkel, der der Winkelausdehnung mehrerer Gruppen von Leitschaufeln entspricht. So kann z. B. ein Dichtungsring insgesamt aus drei Teilringen 22 zusammengestzt sein. Jeder solche Teilring entspricht fünf Gruppen von Leitschaufeln und erstreckt sich über einen Winkel von 120' um die Läuferachse. Die Teilringe 22 des Dichtungsringes sind maschinell bearbeitet.Each sealing ring is in turn composed of partial rings 22; each such partial ring 22 extends over an angle that is the angular extent corresponds to several groups of guide vanes. So can e.g. B. a Sealing ring to be assembled from a total of three partial rings 22. Any such Partial ring corresponds to five groups of guide vanes and extends over one 120 'angle around the rotor axis. The partial rings 22 of the sealing ring are mechanical processed.

Jeder Teilring 22 des Dichtungsringes ist an den freien Kanten der Längsschenkel 20 des Abschlußringes durch eine Feder-Nut-Verbindung befestigt.Each partial ring 22 of the sealing ring is at the free edges of the Longitudinal leg 20 of the locking ring attached by a tongue and groove connection.

Nach den Fig. 3 und 4 sind an den Längsschenkeln 20 kurze axial vorstehende Flansche 23 angesetzt; diese bilden die Federn. Die Teilringe 22 des Dichtungsringes sind mit radialen Verstärkungen an ihren Rändern 22a versehen. In diese Verstärkungen sind aufeinander zugerichtete Ringnuten eingelassen, in welche die Flansche 23 eingreifen und dadurch die radiale Festlegung der Teilringe 22 des Dichtungsringes sicherstellen.According to FIGS. 3 and 4, short axially protruding flanges 23 are attached to the longitudinal legs 20; these form the feathers. The partial rings 22 of the sealing ring are provided with radial reinforcements at their edges 22a. In these reinforcements, annular grooves that are aligned towards one another are embedded, in which the flanges 23 engage and thereby ensure the radial fixing of the partial rings 22 of the sealing ring.

Die Teilringe des Dichtungsringes verhindern, daß Luft um die Schaufelenden herumströmt. Sie stehen zu diesem Zwecke in Wechselwirkung mit radial abstehenden Rippen 24 des Läufers (s. Fig. 1). The partial rings of the sealing ring prevent air from flowing around the blade ends. For this purpose, they interact with radially protruding ribs 24 of the rotor (see FIG. 1).

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind an den Teilringen 22 des Dichtungsringes an einer Kante radial nach außen abstehende Fahnen 25 angebracht, welche über die schmalen Spalten 26 zwischen den aneinanderstoßenden Längsschenkeln 20 der Abschlußringe 19, 20 zu liegen kommen. Man erkennt in der dargestellten Ausführungsform vier solche- Fahnen 25 zwischen den Enden eines Teilringes 22. Außerdem ist an einem Ende des Teilringes eine weitere Fahne 25a vorgesehen, welche -über dieses Ende in Umfangsrichtung 20 vorsteht; diese Fahne deckt einen Spalt zwischen zwei Teilringen des Abschlußringes ab, welcher mit der Stoßstelle zweier Teilringe des Dichtungsringes zusammenfällt.As can be seen from Fig. 2, on the partial rings 22 of the sealing ring at one edge radially outwardly projecting flags 25 are attached, which come to lie over the narrow gaps 26 between the abutting longitudinal legs 20 of the end rings 19, 20. In the embodiment shown, four such flags 25 can be seen between the ends of a partial ring 22. In addition, a further flag 25a is provided at one end of the partial ring, which protrudes beyond this end in the circumferential direction 20; this flag covers a gap between two partial rings of the end ring, which coincides with the joint between two partial rings of the sealing ring.

Schließlich sind Maßnahmen getroffen, um zu verhindern, daß die Teilringe 22 des Dichtungsringes in Umfangsrichtung gegenüber den Teilringen des Abschlußringes wandern. Wie aus den Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich ist, ist eine Sicherungsplatte 27 an einem Ende der Teilringe 22 des Dichtungsringes angepunktet. Diese Sicherungsplatte weist Ohren 27a auf, welche in Einschnitte der freien Kanten der Längsschenkel 20 sowohl als auch in Kerben der radialen Verstärkungen 22 a eingreifen.Finally, measures are taken to prevent the partial rings 22 of the sealing ring from migrating in the circumferential direction with respect to the partial rings of the end ring. As is apparent from FIGS. 2, 3 and 4, a backup plate 27 is spot-welded at one end of the ring portions 22 of the sealing ring. This securing plate has ears 27a which engage in incisions in the free edges of the longitudinal legs 20 as well as in notches in the radial reinforcements 22a.

Die im vorstehenden beschriebene Ausbildung des gt es mit sich, daß genaue Spalt-Dichtungsringes bring weiten zwischen den Teilringen 22 des Dichtungsringes und den Rippen 24 eingehalten werden können.The above-described training of the gt with it that exact gap sealing ring bring wide between the partial rings 22 of the sealing ring and the ribs 24 can be adhered to.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Guide vane ring for axial flow machines, such as gas turbines and compressors, the blades of which are fastened with their base on a support ring and with their head on a head ring divided on the circumference, the radially inwardly open U-shaped cross section of which cooperates in a labyrinth-like manner with rotor parts, The sealing ring, which is also divided on the circumference, is closed by means of a tongue and groove connection, characterized in that each sealing ring part (22) is connected to at least two head ring parts (19, 20) and carries radially standing tabs (25, 25a) which the gaps (26 ) cover between the ends of the head ring parts.

2. Guide vane ring according to spoke 1, characterized in that a plate (27) is fastened to a sealing ring part (22) as a safeguard against mutual displacement of the ring parts in the circumferential direction, which plate (27) carries projections (27a) which are in recesses in the radially standing legs (20 ) engage the head ring parts (19, 20). Documents considered: French Patent No. 998 220; British Patent Specification No. 797,445. U.S. Patent Nos. 2,766,963, 2,614,870.