DE1239889B - Eintrittsleitschaufelkranz fuer Axialturbinen, insbesondere Axialgasturbinen, mit radial federnd angedrueckten Ringsegmenten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02c

Deutsche KL: 46f-9

1239 889
L 45236 I a/46 £
28.Juni 1963
3. Mai 1967

Im Turbinenbau sind Bauarten bekanntgeworden, bei denen im Zusammenhang mit Leitschaufeln radial federnde Ringsegmente verwendet werden, wobei z.B. die mit diesen verbundenen Leitschaufeln an ihrem Ende mit der Rotoroberfläche Labyrinthdichtungen bilden. Dabei besteht ein Laufspiel zwischen den Leitschaufeln und dem Rotor.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Eintrittsleitschaufelkranz für Axialturbinen, insbesondere Axialgasturbinen, mit radial federnd angedrückten, an oder in einem Gehäuseteil gleitbar dichtend geführten Ringsegmenten.

Der Radialspaltverlust des Eintrittsleitschaufelkranzes einer nur wenige Stufen aufweisenden Axialturbine geht sehr stark in den Wirkungsgrad der Türbine ein. Die Beseitigung dieses Radialspaltverlustes ist eine schwer lösbare Aufgabe wegen der verschiedenartigen Wärme-Radialdehnungen der Leitschaufeln des genannten Kranzes, des Leitschaufelträgers, in dem diese Leitschaufeln mit ihren radial außenliegenden Enden festsitzen, und weiterer in der Nähe dieser Leitschaufeln befindlicher feststehender Teile, unter anderem auch des den Leitschaufeln strömungsmäßig vorgeschalteten Einströmkanals. Insbesondere ist die Lösung der genannten Aufgabe bei großen Axialturbinen schwierig, bei Axialturbinen, besonders Axialgasturbinen, mit Längen genannter Leitschaufeln von über 500 mm und einem zugehörigen Eintrittsleitschaufelkranz-Außendurchmesser von über 2500 mm. Bei so großen Abmessungen sind die Wärme-Radialdehnungen sehr groß. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solch große Axialturbinen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß bei einem genannten Eintrittsleitschaufelkranz die Ringsegmente radial nach außen gegen die freien Enden der Leitschaufeln durch Federn gedrückt und in der Gehäusestirnwand geführt werden. Die Segmente können auch an einen diese Enden der Leitschaufeln verbindenden Ring, an ein derartiges Deckband od. dgl. gedrückt sein. Die Segmente sind also am Eintrittsleitschaufelkranz-Innenumfang zentriert. Im Gebiet der Turbinenwellendurchführung durch die Gehäusestirnwand ist eine Wellendichtung vorgesehen. Der vor der einströmseitigen Läuferstirnfläche befindliche Raum steht praktisch nur mit dem zwischen dem Eintrittsleitschaufelkranz und dem zugehörigen Laufschaufelkranz befindlichen Strömungsraum in Verbindung. Diese Verbindung kann noch durch eine Dichtung od. dgl. auf ein Minimum beschränkt sein. Der Radialspalt zwischen den Ringsegmenten und dem Eintritts-Eintrittsleitschaufelkranz für Axialturbinen,
insbesondere Axialgasturbinen, mit radial federnd angedrückten Ringsegmenten

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Manfred Seiche, Essen

leitschaufelkranz ist praktisch gleich Null, und zwar bei jedem Betriebszustand der Turbine, unabhängig von Wärme-Radialdehnungen. Der betreffende Radialspaltverlust ist praktisch beseitigt. Ohne Anwendung der Erfindung müßte der Radialspalt bei genannten großen Turbinen 6 bis 8 mm betragen. Abgesehen von dem dadurch bedingten großen Radialspaltverlust würde auch die genannte Läuferstirnfläche von dem durch den Radialspalt geströmten heißen Lecktreibmittelstrom getroffen und zumindest örtlich übererhitzt. Dies tritt bei Anwendung der Erfindung nicht ein. Der Federdruck kann sehr groß sein, da die Ringsegmente und der Eintrittsleitschaufelkranz feststehen und daher keine Reibung zwischen den Ringsegmenten und diesem Kranz auftritt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäß der Erfindung im Turbinenlängsschnitt bei einer einstufigen Entspannungsgasturbine dargestellt, die einen Leitschaufelkranz-Außendurchmesser von etwa 3500 mm aufweist.

Das Treibmittel strömt in Richtung des Pfeils 10 durch einen Einströmkanal 11 in die Stufe 21 der Turbine. Es sind, was nicht dargestellt ist, mehrere Einströmkanäle 11 auf dem gesamten Umfang verteilt angeordnet. Die Stufe 21 ist bei Vollast auf dem gesamten Umfang beaufschlagt. Die Einströmkanäle 11 erhalten ihr Treibmittel von Gasturbinen nicht dargestellter Brennkammern einschließender Gasturbinentriebwerke (Flugtriebwerke). Die die Einströmkanäle 11 bildenden Wände 12 sitzen in einem Außengehäuse 13 der Turbine, in dem auch ein Leitschaufelträger 14 mit Eintrittsleitschaufeln 15 radial wärmebeweglich sitzt. Die Enden 31 der Wände 12 sind nicht an feststehenden Teilen der Turbine befestigt. Der Turbinenläufer setzt sich aus einer Turbinenwelle 16 und einem Laufrad 17 einstückig zu-

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sammen. Das Laufrad 17 besteht aus einer Laufradscheibe 18 und einem aus Laufschaufeln 32 bestehenden Laufschaufelkranz.

Das Treibmittel im Raum 19 steht unter einer Temperatur und einem Druck, die auch im Raum 20 herrsehen. Die Eintrittsleitschaufeln 15 dehnen sich bei Erwärmung nach radial innen frei und ungehindert, wobei gleichzeitig Radialspaltverluste im Gebiet ihrer freien Enden 27 praktisch nicht auftreten, und zwar auch dann nicht, wenn sich die radiale Länge der Leitschaufeln 15 bei Abkühlung wieder verkleinert. Dies alles wird durch im dargestellten Schnitt T-Form aufweisende Segmente 22 erzielt, die in jedem Betriebszustand der Turbine von radial innen durch Blattfedern 23 an die freien Enden 27 gedrückt sind und in einer äußeren Ringnut 24 einer Stirnwand 25 radial geführt sind. Der Sitz der Führung ist so fein, daß praktisch kein Gas aus dem Raum 26 in den Raum 19, 20 dringt. Zwischen den Segmenten 22 und den Enden 27 strömt ebenfalls praktisch kein Gas aus dem Einströmkanal 11 in den Raum 19,20. Die Turbine ist stirnseitig abgeschlossen durch eine Stirnwand 28, die um die Turbinenwelle 16 herum eine Wellendichtung 29 aufweist. Die Laufradscheibenstirnfläche 30 und somit die Laufradscheibe 18 und auch die radial inneren Teile der Laufschaufeln 32 sind vor der hohen Temperatur und dem hohen Druck des im Einströmkanal 11 zur Stufe 21 strömenden Treibmittels geschützt. Die Segmente 22 sind auf dem gesamten Umfang verfolgt angeordnet, z.B. acht bis zwölf Segmente 22. Jeweils zwischen zwei Segmenten ist eine nachgiebige Dichtung vorgesehen, um dort ein Strömen aus dem Raum 26 in den Raum 19,20 zu verhindern.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Eintrittsleitschaufelkranz für Axialturbinen, insbesondere Axialgasturbinen, mit radial federnd angedrückten, an oder in einem Gehäuseteil gleitbar dichtend geführten Ringsegmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (22) radial nach außen gegen die freien Enden (27) der Leitschaufeln (15) durch Federn (23) gedruckt und in der Gehäusestirnwand (25) geführt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 826 673;
   deutsche Auslegeschriften Nr. 1087138,
   685, 1126 194,1140 945;

   schweizerische Patentschrift Nr. 360 074.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 578/78 4.67 © Bundesdruckerei Berlin