DE1426885B2 - Leitschaufelkranz mit zwischenboden fuer turbinen - Google Patents
Leitschaufelkranz mit zwischenboden fuer turbinenInfo
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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
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)
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
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