DE1426335C - Befestigung fur Leitschaufelsegmente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigung für Leitschaufelsegmente von Gasturbinen mittels radialer Außen- und Innenflansche.

Eine derartige Befestigung ist aus der britischen Patentschrift 813 399 bekannt.

Zwischen der Brennkammer und dem Laufrad eines Gasturbinenaggregats ist üblicherweise ein ringförmiger Düsenzwischenboden angeordnet, um den unter hohem Druck stehenden Verbrennungsgasen eine bestimmte Richtung zu geben, in der sie die Beschaufelung des Laufrades anströmen. Der Düsenzwischenboden ist mitunter ein vollkommen geschlossenes, aus einem Stück bestehendes Ringbauteil, das als zusammenhängende Einheit hergestellt ist und in dem Turbinenaggregat gehalten wird. Da der Düsenzwischenboden gewöhnlich Temperaturen von etwa 980° C ausgesetzt ist, die bei modernen Hochleistungs-Gasturbinen-Aggregaten auch noch höher liegen können, hat man die Düsenzwischenboden auch schon in Leitschaufelsegmente unterteilt und diese, um Ausdehnungen und Kontraktionen auf Grund von Temperaturänderungen zu ermöglichen, in in Umfangsrichtung voneinander getrennter Lage in bzw. an dem Stator angebracht bzw. eingebaut. Obwohl das Unterteilen des Zwischenbodens in Leit-Schaufelsegmente zu einer bedeutenden Verringerung der Wärmebeanspruchungen führt, die bei großen Temperaturschwankungen auftreten würden, hat man festgestellt, daß in Bereichen starker Wärmezufuhr, insbesondere an den Anström- und Abströmkanten der in den Leitschaufelsegmenten sitzende Leitschaufeln noch beträchtliche Wärmebeanspruchungen auftreten. Diese Beanspruchungen können, sofern sie groß genug sind, eine Zerstörung des Düsenzwischenbodens zur Folge haben.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Düsenzwischenboden derart auszubilden, daß die Wärmebeanspruchungen, insbesondere in den An- und den Abströmkanten der Leitschaufeln, auf einem möglichst niedrigen Wert gehalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Außen- und Innenflansch in der gleichen Radialebene liegen und daß sich diese Radialebene im mittleren Bereich der konvexen Seite der Leitschaufeln befindet.

Durch diese Anordnung ist eine optimale Wärmeableitung aus den Leitschaufeln und die günstigste Ausdehnungsmöglichkeit für die Kanten der Leitschaufeln sowie für den Innen- und Außenring der Leitschaufelsegmente gegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen Axialschnitt durch einen Teil eines Gasturbinenaggregats im Bereich des Düsenzwischenbodens dar; aus ihr ist ersichtlich, daß im in Betracht kommenden Bereich das Gasturbinenaggregat ein äußeres zylindrisches Gehäuse 11 und eine Innenwand 17 aufweist. Zwischen diesen befindet sich ein ringförmiger, nur teilweise dargestellter Brennkammereinsatz 12, hinter welchem ein Düsenzwischenboden mit den Leitschaufeln 13 angeordnet ist, durch welchen die heißen Verbrennungsgase dem Laufschaufelkranz 14 zugeführt werden. Der Düsenzwischenboden besteht aus mehreren Leitschaufelsegmenten. An den Leitschaufelsegmenten befindet sich ein in radialer Ebene liegender, nach außen ragender, im wesentlichen im mittleren Bereich der konvexen Seite der Leitschaufeln 13 angeordneter Außenflansch 15. Ein entsprechender Innenflansch 16 ist nach innen gerichtet und fluchtet mit dem Außenflansch 15.

Es wurde festgestellt, daß in den Bereichen starker Wärmezufuhr erhebliche Wärmebeanspruchungen auftreten, was insbesondere für die Bereiche der Anström- und der Abströmkanten 13 der Leitschaufehl zutrifft.

Erfindungsgemäß sind die Flansche 15 bzw. 16 etwa in der Mitte zwischen den Anströmkanten und den Abströmkanten der Leitschaufeln 13 angeordnet. Folglich können sich die Anström- und die Abströmkanten, die diejenigen Teile der Leitschaufeln sind, « die insbesondere während des Startens und des Aus- * laufens nach dem Abstellen der Gasturbine durch die Verbrennungsgase am meisten beeinträchtigt werden, ausdehnen oder zusammenziehen, ohne dabei zum Bruch führende Spannungen auf die Flansche und mit diesen verbundenen Teilen auszuüben, wobei das Ausmaß der Beeinträchtigung gegenüber den bisher bekannten Konstruktionen, bei denen die Halte- bzw. Befestigungsflansche oder entsprechende Bauteile in der Nähe der Anström- oder der Abströmkanten der Leitschaufeln oder sowohl im Bereich der Anströmais auch der Abströmkanten angeordnet sind, das kleinstmögliche ist.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Flansche derart angeordnet sind, daß sich ihre Lage in etwa mit dem mittleren Bereich' der konvexen Seite der Leitschaufeln 13 deckt, wo sich etwa der engste Strömungsquerschnitt zwischen zwei einander benachbarten Leitschaufeln ergibt. Die Verbrennungsgase haben in Strömungsrichtung an dieser engsten Stelle einen hohen Druck, während sie, in Strömungsrichtung gesehen, hinter dieser Stelle einen verhältnis- (§· mäßig niedrigen Druck haben' Hieraus und im Zusammenhang mit dem Leitschaufelprofil ergeben sich die unterschiedlichen Wärmespannungen und -ausdehnungen, deren Folgen durch die erfindungsgemäße Anordnung der Flansche aufweinen vertretbaren Umfang beschränkt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Befestigung für Leitschaufelsegmente von Gasturbinen mittels radialer Außen- und Innenflansche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen- und Innenflansch (15, 16) in der gleichen Radialebene liegen und daß sich diese Radialebene im mittleren Bereich der konvexen Seite der Leitschaufeln (13) befindet.