DE19950108A1 - Hitzeschild für eine Gasturbine - Google Patents
Hitzeschild für eine GasturbineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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- F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
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Abstract
Bei einem Hitzeschild (10) für eine Gasturbine, welches Hitzeschild (10) einen Kranz von Laufschaufeln ringförmig umgibt und aus einer Mehrzahl von gleichartigen Hitzeschildsegmenten (12-15) zusammengesetzt ist, die in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind und mittels seitlich in die Hitzeschildsegmente (12-15) haltend eingreifender Klammersegmente (16-18) an einem das Hitzeschild (10) konzentrisch umgebenden, ringförmigen Träger (11) befestigt sind, wird eine vereinfachte und weniger aufwendige Montage bei gleichzeitiger Verringerung der Kühlluftleckage dadurch erreicht, dass jedes der Klammersegmente (16-18) gleichzeitig mehrere der Hitzeschildsegmente (12-15) hält.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik der Gasturbi
nen. Sie betrifft ein Hitzeschild für eine Gasturbine, welches Hitzeschild einen
Kranz von Laufschaufeln ringförmig umgibt und aus einer Mehrzahl von gleicharti
gen Hitzeschildsegmenten zusammengesetzt ist, die in Umfangsrichtung hinter
einander angeordnet sind und mittels seitlich in die Hitzeschildsegmente haltend
eingreifender Klammersegmente an einem das Hitzeschild konzentrisch umge
benden, ringförmigen Träger befestigt sind.
Hitzeschilde für Gasturbinen, welche die Laufschaufeln einer Turbinenstufe ring
förmig umgeben und einerseits den Heissgaskanal nach aussen begrenzen und
anderseits den Spalt zwischen der Aussenwand des Heissgaskanals und den En
den der Laufschaufeln aus Gründen des Wirkungsgrades möglichst klein halten,
ohne bei wechselnden Temperaturen eine schleifende Berührung hervorzurufen,
sind seit langem bekannt. Derartige Hitzeschilde bestehen üblicherweise aus einer
Vielzahl von kreissegmentförmig gekrümmten Hitzeschildsegmenten, die in Um
fangsrichtung hintereinander angeordnet einen geschlossenen Ring bilden. Ein
beispielhaftes Hitzeschildsegment ist in Fig. 3 der US-A-5,071,313 dargestellt.
Die Halterung der einzelnen Hitzeschildsegmente in der Gasturbine kann auf un
terschiedliche Weise erfolgen. Aus der US-A-4,551,064 ist es beispielsweise be
kannt, die Hitzeschildsegmente ohne weitere Hilfsmittel direkt in einem Trägerring
("carrier ring") zu halten, der mit entsprechend ausgebildeten ringförmigen Zungen
in seitlich angeordnete Nuten der Hitzeschildsegmente eingreift. Die Hitzeschild
segmente müssen bei der Montage in Umfangsrichtung in die Aussparungen des
Trägerrings eingeschoben werden. Damit dies möglich ist, ist der Trägerring in
eine Anzahl von Segmenten unterteilt. Nachteilig ist dabei der geteilte Trägerring,
der aufgrund der separaten Befestigung der einzelnen Trägerringsegmente eine
präzise Positionierung des Trägerringes und damit auch des Hitzeschildes zur
Turbinenachse erschwert. Nachteilig ist weiterhin, das die Hitzeschildsegmente
nur "lose" in die Trägerringsegmente eingeschoben sind und daher selbst bei prä
zise eingebautem Trägerring ein erhebliches Spiel haben. Schliesslich ist es von
Nachteil, dass wegen der Art der Montage die Stösse zwischen den Träger
ringsegmenten mit Stössen zwischen den Hitzeschildsegmenten fluchten (Fig. 2
der US-A-4,551,064), wodurch sich eine erhöhte Kühlluftleckage ergibt.
Eine andere bekannte Art der Montage ist im Querschnitt in Fig. 2 dargestellt. Das
Hitzeschild 10 besteht auch hier aus einzelnen in Umfangsrichtung hintereinander
angeordneten Hitzeschildsegmenten 13, die - ähnlich wie bei den Segmenten aus
der US-A-5,071,313 - seitlich in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 19, 20 auf
weisen. Die Hitzeschildsegmente 13 sind in diesem Fall mittels separaten Klam
mersegmenten 16, 18 an einem das Hitzeschild konzentrisch umgebenden, ein
stückigen, ringförmigen Träger befestigt. Dazu sind die Klammersegmente 16, 18,
auf der Unterseite hakenförmig nach innen gebogen und greifen so von aussen in
die Nuten 19, 20 der Hitzeschildsegmente 13 ein. Die Klammersegmente 16, 18
sind mit dem Träger 11 verschraubt. Hierdurch kann das Hitzeschild 10 mit präzi
ser Ausrichtung montiert werden. Weiterhin ist es möglich, auf einfache Weise
einzelne Hitzeschildsegmente auszuwechseln. Jedem der Hitzeschildsegmente 13
ist dabei ein eigenes Paar von Klammersegmenten 16, 18 zugeordnet, mittels
dessen es am Träger 11 befestigt ist. Die Einzelbefestigung der Hitzeschildseg
mente hat jedoch auch Nachteile: Sie ist einerseits aufwendig in der Montage, weil
jedes Hitzeschildsegment mit den zugehörigen Klammersegmenten einzeln am
Träger festgeschraubt werden muss. Sie ist aber auch aufwendig und teuer, weil
für jedes der Hitzeschildsegmente die entsprechenden Befestigungselemente her
gestellt werden müssen. Schliesslich lässt die Einzelbefestigung Spalte zwischen
den Segmenten frei, durch die in erhöhten Masse Kühiluft entweichen kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Hitzeschild der in Fig. 2 dargestellten Art
derart weiterzuentwickeln, dass die o. g. Nachteile vermieden werden, und insbe
sondere ein Hitzeschild geschaffen wird, das sich schneller montieren lässt, gün
stiger in der Herstellung ist, und sich durch eine verringerte Kühlluftleckage aus
zeichnet.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, jeweils für mehrere der Hitzeschildsegmente
zur Befestigung ein gemeinsames Klammersegment vorzusehen. Dadurch wird
bei verbesserter Montagefreundlichkeit die Anzahl der Befestigungselemente er
heblich verringert. Gleichzeitig werden bei den zu einem Klammersegment gehö
renden Hitzeschildsegmenten die Fugen zwischen den Segmenten durch das ge
meinsame Klammersegment zusätzlich abgedichtet.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des Hitzeschildes nach der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung zwischen den Klammersegmenten
gegenüber der Teilung zwischen den Hitzeschildsegmenten in Umfangsrichtung
versetzt angeordnet ist, wobei der Versatz vorzugsweise die Hälfte der Länge ei
nes Hitzeschildsegmentes in Umfangsrichtung beträgt. Hierdurch ist gewährleistet,
dass alle Fugen zwischen den Hitzeschildsegmenten durch eines der Klammer
segmente abgedeckt werden.
Besonders günstig ist es in der Praxis, wenn gemäss einer anderen Ausfüh
rungsform des erfindungsgemässen Hitzeschildes jedes der Klammersegmente im
Mittel drei der Hitzeschildsegmente hält.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam
menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 im Längsschnitt in der Ebene I-I in Fig. 2 ein bevorzugtes Ausfüh
rungsbeispiel eines Hitzeschildes nach der Erfindung;
Fig. 2 im Querschnitt in der Ebene II-II in Fig. 1 die generelle Art der
Befestigung, wie sie beim Hitzeschild gemäss Fig. 1 zur Anwen
dung kommt.
Fig. 1 zeigt in einem Ausschnitt den Längsschnitt durch ein Hitzeschild gemäss
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hitzeschild 10 um
fasst eine Mehrzahl von einzelnen Hitzeschildsegmenten 12, . . ., 15 mit dem in Fig. 2
dargestellten Querschnittsprofil. Die Hitzeschildsegmente 12, . . ., 15 sind in Um
fangsrichtung der Gasturbine hintereinander angeordnet und bilden so einen
(weitgehend) geschlossenen Ring. Die einzelnen Hitzeschildsegmente 12, . . ., 15
werden an einem durchgehenden ringförmigen Träger 11 befestigt, der sich kon
zentrisch um das Hitzeschild herum erstreckt. Zur Befestigung dienen Klammer
segmente 16, 17 und 18, die oben am Träger 11 angeschraubt sind und mit ihren
unteren, hakenförmig nach innen gebogenen Enden in entsprechende Nuten 19,
20 an den Seiten der Hitzeschildsegmente 12, . . ., 15 eingreifen.
Die Klammersegmente 16, . . ., 18 sind in ihrer Länge (in Umfangsrichtung) so ge
wählt, dass sie sich (im Mittel) über drei aufeinanderfolgende Hitzeschildsegmente
erstrecken. Da die Teilung der Klammersegmente 16, . . ., 18 gegenüber der Teilung
der Hitzeschildsegmente 12, . . ., 15 um die halbe Länge eines Hitzeschildsegmentes
versetzt ist, erstreckt sich z. B. das Klammersegment 16 im Beispiel der Fig. 1 über
das halbe Hitzesegment 12, über die beiden Hitzeschildsegmente 13 und 14, so
wie über das halbe Hitzeschildsegment 15. Auf der verbleibenden Hälfte des Hit
zeschildsegmentes 12 greift dann das benachbarte Klammersegment 17 ein. Ent
sprechendes gilt für die verbleibende Hälfte des Hitzeschildsegmentes 15 (das
anschliessende Klammersegment ist hier nicht eingezeichnet).
Man erkennt sofort, dass bei dieser Art der Befestigung nicht nur die Zahl der Be
festigungsteile auf ein Drittel und die Montagezeit entsprechend reduziert wird,
sondern dass auch jeder der Spalte zwischen benachbarten Hitzeschildsegmen
ten durch ein Klammersegment abgedeckt ist.
10
Hitzeschild
11
Träger (ringförmig)
12-15
Hitzeschildsegment
16-18
Klammersegment
19
,
20
Nut
Claims (5)
1. Hitzeschild (10) für eine Gasturbine, welches Hitzeschild (10) einen
Kranz von Laufschaufeln ringförmig umgibt und aus einer Mehrzahl von gleicharti
gen Hitzeschildsegmenten (12-15) zusammengesetzt ist, die in Umfangsrichtung
hintereinander angeordnet sind und mittels seitlich in die Hitzeschildsegmente (12-15)
haltend eingreifender Klammersegmente (16-18) an einem das Hitzeschild
(10) konzentrisch umgebenden, ringförmigen Träger (11) befestigt sind, dadurch
gekennzeichnet, dass jedes der Klammersegmente (16-18) gleichzeitig mehrere
der Hitzeschildsegmente (12-15) hält.
2. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung
zwischen den Klammersegmenten (16-18) gegenüber der Teilung zwischen den
Hitzeschildsegmenten (12-15) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist.
3. Hitzeschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz
die Hälfte der Länge eines Hitzeschildsegmentes (12-15) in Umfangsrichtung be
trägt.
4. Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass jedes der Klammersegmente (16-18) im Mittel drei der Hitzeschildsegmente
(12-15) hält.
5. Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Hitzeschildsegmente (12-15) an den seitlichen Rändern mit in Umfangs
richtung sich erstreckenden Nuten (19, 20) versehen sind, und dass die Klammer
segmente (16-18) mit hakenförmig nach innen gebogenen Kanten in die Nuten
(19, 20) der Hitzeschildsegmente (12-15) eingreifen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999150108 DE19950108A1 (de) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Hitzeschild für eine Gasturbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999150108 DE19950108A1 (de) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Hitzeschild für eine Gasturbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19950108A1 true DE19950108A1 (de) | 2001-04-19 |
Family
ID=7926018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999150108 Withdrawn DE19950108A1 (de) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | Hitzeschild für eine Gasturbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19950108A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2644833A1 (de) | 2012-03-26 | 2013-10-02 | Alstom Technology Ltd | Trägerring |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0924387A2 (de) * | 1997-12-19 | 1999-06-23 | Rolls-Royce Plc | Turbinenmantelring |
-
1999
- 1999-10-18 DE DE1999150108 patent/DE19950108A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0924387A2 (de) * | 1997-12-19 | 1999-06-23 | Rolls-Royce Plc | Turbinenmantelring |
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CN104220703A (zh) * | 2012-03-26 | 2014-12-17 | 阿尔斯通技术有限公司 | 承载环 |
CN104220703B (zh) * | 2012-03-26 | 2016-04-13 | 阿尔斯通技术有限公司 | 承载环 |
US10012094B2 (en) | 2012-03-26 | 2018-07-03 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Carrier ring |
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