DE1426885B2 - Leitschaufelkranz mit zwischenboden fuer turbinen - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitschaufel- b) Nut und Feder einander entsprechend geformt

kranz mit Zwischenboden für Turbinen, wobei der sind und jeder Keil ein in einander ergänzenden,

Leitschaufelkranz aus Segmenten zusammengesetzt radial verlaufenden Nuten des Zwischenbodens

und der nur vom Leitschaufelkranz gehaltene und jedes inneren Segmentfußes genau sitzender

Zwischenboden mit jedem der Segmente durch eine 5 Führungskeil ist und

Nut- und Federverbindung radial verschiebbar ver- c) die Segmente mit Schwalbenschwanzverbindung

bunden und in Umfangsrichtung durch je einen Keil an einem äußeren Haltering befestigt sind, der

gesichert ist. seinerseits mit radialem Dehnungsspiel am

Ein derartiger Leitschaufelkranz ist aus der Turbinengehäuse gehalten ist.
britischen Patentschrift 831 412 bekannt. io

Der bekannte Leitschaufelkranz setzt sich aus Ein geteilter Ring ist zwar bei einer bekannten

Segmenten zusammen, die direkt in das Turbinen- Turbine vorgesehen, jedoch handelt es sich dabei

gehäuse eingesetzt und in diesem gesichert sind und nicht um einen Zwischenboden allein, sondern um

die einen Zwischenboden tragen, der durch eine einen geteilten Leitschaufelkranz mit angebautem Nut- und Federverbindung radial verschiebbar ver- 15 Zwischenboden. Die Hälften solcher Ringe sind

bunden und in der Umfangsrichtung durch einen durch Flanschverschraubungen in der Teilungsebene

Keil gesichert ist. Durch den Eingriff der Segmente miteinander zu einer Einheit verbunden und wirken

des Leitschaufelkranzes mit besonders ausgebildeten daher wie geschlossene Ringe. Die Verschraubung

Flanschen an der Innenseite des Gehäuses und durch solcher geteilter Ringe erschwert den Ausbau und

den Eingriff von in axialer Richtung durch die Nut 20 Wiedereinbau zu Zwecken des Auswechselns schad-

und Feder der Verbindung der Segmente mit dem hafter Teile.

einteiligen Zwischenboden hindurchgesteckten Keilen Es ist ferner bekannt, einen vollen Leitschaufelwird ein Trennen der Gehäuseteile, selbst wenn das kranz aus einem äußeren und einem inneren Mittel-Gehäuse mehrteilig ausgeführt wäre, ohne Heraus- streifen und dazwischen eingesetzten Leitschaufeln ziehen der einzelnen Leitschaufelkränze und daran 25 mit Schwalbenschwanzringen zu verbinden, die in befestigten Zwischenböden in der Achsrichtung aus entsprechende Schwalbenschwanznuten eingesetzt dem Gehäuse nicht möglich, und beim Auswechseln werden, deren Hälften in den beiden Hälften eines eines bestimmten schadhaften Segmentes eines Leit- in Radialebene geteilten Halteringes bzw. Zwischenschaufelkranzes müssen erst sämtliche in der Achs- bodens gebildet sind. Diese Maßnahme wurde jedoch richtung vor dem Leitschaufelkranz liegende Leit- 30 keineswegs im Hinblick auf plötzliche hohe Wärmeschaufelkränze mit ihren Zwischenböden heraus- dehnungen getroffen, denn zum Unterschied von gezogen werden, bevor das schadhafte Segment er- Nut- und Federverbindungen mit planparallelen Bereichbar ist. Dabei müssen die sämtlichen Befestigun- grenzungsflächen an Mantelflächen von Ringen gegen der unversehrten Leitschaufelkränze an dem Ge- statten Schwalbenschwanzverbindungen keine Rehäuse ebenfalls gelöst werden. 35 lativbewegung zwischen den so verbundenen Teilen

Die Befestigungsmittel, beispielsweise die Keile in radialer Richtung.

der Verbindungen zwischen den Leitschaufelkranz- Es zählt zu den Vorteilen der beschriebenen Aussegmenten und dem Gehäuse einerseits und zwischen bildung eines Leitschaufelkranzes mit Zwischendiesen und dem Zwischenboden andererseits, sind boden, daß nach Abheben des Gehäusedeckels und im wesentlichen locker, d. h., sie gestatten Relativ- 40 nach Lösen einer einzigen Verschraubung zwischen bewegungen zwischen den durch sie verbundenen zwei Halteringhälften jeder beliebige Leitschaufel-Teilen in begrenztem Maß in sämtlichen Richtungen, kranz entnommen und gegebenenfalls ausgewechselt also radial, axial und in der Umfangsrichtung. Diese werden kann. Durch die Verwendung von einander Art der Befestigung ist nachteilig, denn bei etwaigen entsprechend geformten Nuten und Federn zur Ver-Relativbewegungen zwischen zwei in dieser Weise 45 bindung der Segmentfüße und Zwischenbodenteile miteinander verbundenen Teilen infolge einer wird mit Sicherheit eine axiale Relativbewegung Temperaturänderung sind diese Teile bei der rück- ausgeschlossen, Relativbewegungen zum Ausgleich läufigen Temperaturänderung nicht gezwungen, in unterschiedlicher Wärmedehnungen sind an sich in ihre ursprüngliche Relativstellung zurückzukehren. der Umfangsrichtung möglich.

Es kann dabei die Folge eintreten, daß bei wieder- 50 Vorteilhafterweise kann auch der äußere Halte-

holten Wärmedehnungen und -Schrumpfungen die ring in seiner Radialebene geteilt sein, wobei die

beiden Teile eine Relativstellung an der Grenze beiden Hälften die Nut der Schwalbenschwanz-

ihrer Relativbeweglichkeit einnehmen, wodurch die verbindung begrenzen.

Funktionsfähigkeit der getroffenen Maßnahmen zur Jedoch ist auch hier von Vorteil, die Verbindung spannungsfreien Aufnahme von Wärmedehnungen 55 nicht vollständig starr zu gestalten, und nach einer beeinträchtigt werden könnte. vorteilhaften Ausbildung kann in dem an die Es liegt die Aufgabe vor, einen Leitschaufelkranz Schwalbenschwanzverbindung angrenzenden Bereich mit Zwischenboden zu schaffen, bei dem diese Nach- zwischen den Segmenten und dem äußeren Halteteile vermieden sind und der eine geringe Anzahl ring ein radiales Dehnungsspiel vorgesehen sein, von einfachen und leicht herstellbaren sowie leicht 60 Dieses kann dazu dienen, örtliche Wärmedehnungen montierbaren Teilen enthält. auch an dieser Stelle aufzunehmen.

Diese Aufgabe wird bei einem Leitschaufelkranz In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß da- Erfindung dargestellt. Es zeigt

durch gelöst, daß F i g. 1 eine Vorderansicht eines Leitschaufel-

65 kranzes mit dem von ihm gehaltenen Zwischenboden

a) der Zwischenboden in einer Axialebene geteilt und dem Haltering;

ausgeführt ist, wobei die Teile gegen Ver- Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch den

schieben in der Teilungsebene gesichert sind, Gegenstand der F i g. 1 entlang der Linie 2-2,

in der der Turbinenläufer strichtpunktiert angedeutet ist;

F i g. 3 ist ein Teilschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;

F i g. 4 ist ein Schnitt durch die Nut- und Federverbindung zwischen einem Segmentfuß und dem zugeordneten Teil des Zwischenbodens.

Die in den Zeichnungen dargestellte Düsenplatte besitzt einen Haltering 10 und einen dazu konzentrischen Zwischenboden 12, die beide längs einer gemeinsamen Horizontalebene in Halteringhälften 14 und 16 bzw. in Teile 18 und 20 des Zwischenbodens geteilt sind. Die Halteringhälften 14 und 16 sind mit Innensechskantschrauben 22 zusammengeschraubt, die in geeignete Aussparungen 28 eingesetzt sind. Der Leitschaufelkranz besteht aus Segmenten 30, die zwischen die Innenfläche des Halteringes 10 und die Außenfläche des Zwischenbodens 12 eingesetzt sind. Jedes Segment 30 weist einen kreisbogenförmigen inneren Segmentfuß 32, einen gekrümmten äußeren Mantelteil 34 und mehrere Leitschaufeln 36 von geeigneter Form auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind je fünf Leitschaufeln 36 zu einem solchen Segment zusammengefaßt.

Zwischen den Segmentfüßen 32 benachbarter Segmente 30 ist ein Zwischenraum 33 zur Aufnahme von Wärmedehnungen in der Umfangsrichtung der Segmente vorgesehen. Die Mantelteile 34 der Segmente sind mit schwalbenschwanzförmigen Vorsprüngen 38 (F i g. 2) versehen, die in entsprechend ausgebildete, in der Umfangsrichtung verlaufende, einseitig radial offene Nuten 40 in den Innenflächen der Halteringhälften 14 und 16 eingreifen und in diesen Nuten mittels eines ebenfalls geteilten Befestigungsringes 44 gesichert sind, der mittels Schrauben 46 an den Halteringhälften 14, 16 angeschraubt ist. Auf diese Weise sind die äußeren Umfangsteile der Schaufelkranzsegmente im Bereich der schwalbenschwanzförmigen Vorsprünge gegen Bewegung sowohl in der Achsrichtung als auch in radialer Richtung gesichert. An der zylindrischen Trennfuge der Schwalbenschwanzverbindung 38, 40 sind die einander ergänzenden Teile von Bohrungen 51 und 53 in den Halteringhälften 14 und 16 bzw. in den schwalbenschwanzförmigen Vorsprüngen 38 gebildet (F i g. 3). Durch in diese Bohrungen 51, 53 eingesetzte Stifte 49 werden Bewegungen der Leitschaufelsegmente 30 in der Umfangsrichtung in den Schwalbenschwanznuten 40 der Halteringhälften 14, 16 verhindert. Ein Spiel 57 (F i g. 3) zwischen den äußeren Schultern der Mantelteile 34 und der Halteringhälften 14,16 nimmt eine mögliche Ausdehnung der Mantelteile gegenüber den Halteringhälften an dieser Stelle auf. Eine Zentrierfläche 52, die an dem Befestigungsring in festgelegter räumlicher Lage in bezug auf die Leitschaufeln 36 gebildet ist, bestimmt im Verein mit einer entsprechenden Ausbildung am Turbinengehäuse (nicht dargestellt) die Einbaustellung der aus dem Haltering 10, dem Zwischenboden 12 und den Leitschaufelsegmenten 30 bestehenden Einheit.

Die Teile 18 und 20 des Zwischenbodens 12 berühren einander in der Teilungsebene und sind durch in dieser vorgesehene, einander ergänzende Bohrungen und entsprechende Stifte 60 ausgerichtet gehalten (F i g. 1).

Jeder Teil 18, 20 des Zwischenbodens 12 ist mit einer radial nach außen gerichteten, in der Umfangsrichtung verlaufenden Feder 64 ausgestattet, die mit radialem Spiel 68 in eine entsprechend ausgebildete Nut 66 eingreift (F i g. 4). Die Segmentfüße 32 sind an ihren inneren Enden bei 70 auf die Dicke der zugehörigen Hälften des Zwischenbodens 12 bearbeitet.

In den benachbarten Flächen der Teile 18 und 20 des Zwischenbodens 12 und der Segmentfüße 32 sind fluchtende Radialnuten vorgesehen, in die Keile 72 eingelegt sind. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedem Segmentfuß 32 ein einziger solcher Keil 72 zugeordnet.

Die Keile 72 sind durch Schrauben 74 gesichert und erstrecken sich in die fluchtende Nut 76 des Segmentfußes 32 mit leichtem Spiel zwischen ihren radial äußeren Enden und den zugeordneten Nutenenden.

Diese Maßnahmen ermöglichen eine gegenseitige radiale Führung des Zwischenbodens relativ zu den Segmentfüßen bei auftretenden Wärmedehnungen. Im Interesse eines genauen Fluchtens der Nuten in den Zwischenbodenteilen 18, 20 und den Segmentfüßen 32 werden diese Nuten im zusammengebauten Zustand dieser Teile gefräst.

Dabei bereitet das Auswechseln eines oder mehrerer Leitschaufelkranzsegmente 30 keine wesentliche Schwierigkeit, denn es genügt, das Turbinengehäuse so weit zu demontieren, daß die betreffenden Teile des Halteringes 10 und des Befestigungsringes 44 zugänglich werden, diese Teile durch Lösen der Schrauben 22 zu entfernen und nach Auswechseln des betreffenden Segmentes wieder anzubringen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leitschaufelkranz mit Zwischenboden für Turbinen, wobei der Leitschaufelkranz aus Segmenten zusammengesetzt und der nur vom Leitschaufelkranz gehaltene Zwischenboden mit jedem der Segmente durch eine Nut- und Federverbindung radial verschiebbar verbunden und in Umfangsrichtung durch je einen Keil gesichert ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Der Zwischenboden (12) ist in einer Axialebene geteilt ausgeführt, wobei die Teile (18, 20) gegen Verschieben in der Teilungsebene gesichert sind;

b) Nut (66) und Feder (64) sind einander entsprechend geformt, und jeder Keil (72) ist ein in einander ergänzenden, radial verlaufenden Nuten des Zwischenbodens (12) und jedes inneren Segmentfußes (32) genau sitzender Führungskeil;

c) die Segmente (30) sind mit Schwalbenschwanzverbindung an einem äußeren Haltering (10) befestigt, der seinerseits mit radialem Dehnungsspiel am Turbinengehäuse gehalten ist.

2. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Haltering (10) in seiner Radialebene geteilt ist, wobei die beiden Hälften die Nut (40) der Schwalbenschwanzverbindung (40, 38) begrenzen.

3. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem an die Schwalbenschwanzverbindung (40, 38) angrenzenden Bereich zwischen den Segmenten (30) und dem äußeren Haltering (10) ein Dehnungsspiel (57) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen