DE2121707B2 - Leitschaufelkranz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leitschaufelkranz einer Axial-Gasturbine, der, in Segmente aufgeteilt, etwa in Richtung des Schaufeleintrittswinkels verlaufende abgedeckte Trennspalte aufweist, mit einem radial nach innen verlaufenden, ebenfalls unterteilten Befestigungsflansch, der über Schrauben in Axialrichtung am Gehäuse der Axial-Gasturbine befestigt ist, wobei eine der Schrauben eines jeden Segmentes eine Paßverbindung aufweist, die die Segmente in Umfangsrichtung im Gehäuse festlegt. Ein derartiger Leitschaufelkranz ist aus der USA.-Patentschrift 3 142 475 bekannt.

Bei dem bekannten Leitschaufelkranz sind die einzelnen Segmente mit je drei Schrauben am Gehäuse befestigt, wobei jeweils eine Schraube als Paßschraube ausgebildet ist. Die Trennspalte zwischen den Segmenten sind dabei zur Verminderung von Treibgas-Leckverlusten durch an den Segmenten angebrachte einzelne Überlappungsstreifen überdeckt. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, daß für die Befestigung der Segmente unterschiedliche Schrauben erforderlich sind, daß die Trennspalte in axialer Richtung nicht vollständig abgedeckt sind und daß die Segmente durch die Verbindung mit der ringförmigen Brennkammer in der freien Ausdehnung in radialer Richtung behindert sind.

Es ist auch ein Leitschaufelkranz bekannt, der aus einzelnen Schaufeln zusammengesetzt ist. Hierbei sind zwischen jedem Schaufelfuß und einem Haltering konstruktivbedingt Spalte vorhanden, welche Treibgas-Leckverluste verursachen. Zur Abdichtung dieser Spalte ist ein mit Draht umflochtener elastischer Dichtring mit kreisförmigem Querschnitt zwischen dem Haltering und einem Dichtungsträgerring angeordnet. Es ist jedoch sehr problematisch, an dieser Stelle elastische Dichtungen anzuordnen, da wegen der hohen Dauertemperatur die Standzeit des Dichtringes gering ist.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen in Segmente aufgeteilten Leitschaufelkranz zu schaffen, bei dem unter Verwendung von gleichen Schrauben eine weitgehende Abdichtung der Trennspalte zwischen den einzelnen Segmenten erzielt wird, ohne die Wärmeausdehnung des Leitschaufelkranzes zu behindern.

Diese Aufgabe wird bei einem Leitschaufelkranz der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merlanale:

a) Der Befestigungsflansch eines jeden Segmentes ist über zwei Schrauben am Gehäuse so befestigt, daß eine Schraube von einer im Gehäuse und Befestigungsflansch eingepaßten Hülse mit Abstand umgeben ist, während die Bohrung im Befestigungsflansch für die andere Schraube diese mit Abstand umgibt;

b) die Abdeckung der Trennspalte erfolgt über einen radial innerhalb der Segmente eingepaßten ungeteilten Abdeckring, dessen in Axialrichtung weisender Umfangsflansch an der inneren Umfangsfläche der Segmente und dessen in Radialrichtung nach innen weisender Umfangsflansch an einer radial nach außen weisenden Umfangsfläche des Gehäuses eingepaßt ist, wobei der Abdeckring in Axialrichtung durch die Schrauben festgelegt ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die äußeren Trennspalte durch einen äußeren Abdeckring abgedichtet, der mit einer axialen Anlagefläche für den äußeren Mantelteil der Segmente ausgestattet ist und in kaltem Zustand, wie an sich bekannt, den zusammengesetzten Leitschaufelkranz axial zur Anlagefläche hin radial mit Spalt umgibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im äußeren Mantelteil eines jeden Segmentes bei jedem zweiten Schaufelkanal je ein Entlastungsschlitz angeordnet, der etwa in Richtung des Schaufeleintrittswinkels verläuft.

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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auch bei hohen, wechselnden thermischen Belastungen eine problemlose Befestigung der Leitschaufeln für Abgasturbolader geschaffen wurde, daß mit Hilfe der Abdeckringe trolz der notwendigerweise vorhandenen Trennspalte keine Leckverluste auftreten können und daß außerdem die wirtschaftliche Herstellung der Leitschaufelsegmente möglich wird.

Ein Ausfühnmgsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschniu durch Axial-Gasturbine und Leitschaufelkranz gemäß Linie I-I in F i g. 2,

F i g. 2 eine Vorderansicht eines einzelnen Leitschaufelsegmentes,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Entlastungsschlitz im äußeren Mantelteil eines Leitschaufelsegmentes gemäß Pfeilrichtung III in F i g. 2.

Am Gehäuse 16 eines Abgastuiaoladers ist ein in Segmente 11 aufgeteilter Leitschaufelkranz 17 an einem sich radial nach innen erstreckenden Befestigungsflansch 18 mittels eines ungeteilten inneren Abdeckringes 12, der die inneren Trennspalte gegen Gasverluste abdichtet, und sind zwei Schrauben 15 befestigt.

Die radiale Zentrierung der Segmente 11 übernimmt der innere Abdeckring 12 mit zwei Zentriersitzen 19, 20. Die Festlegung der Segmente 11 in Umfangsrichiung erfolgt durch je eire in einer Schraubenbohrung 21 angeordnete Zentrierhülse 14. die Befestigungsflansch 18 und Gehäuse 16 jeweils miteinander verbindet und die Schraube 15 mit Spalt umgibt.

Um die Wärmedehnung des Befestigungsriansches 18 in Umfangsrichtung von der Zentrierhülse 14 als Festpunkt aus nicht zu behindern, ist die Bohrung 22 für die jeweils andere Schraube als ausreichend

ίο großes Durchgangiloch ausgeführt.

Im äußeren Mantelteil 23 eines jeden Segmentes 11 ist bei jedem zweiten Schaufelkanal je ein Entlastungsschlitz 24 angeordnet, der etwa in Richtung des Schaufeleintrittswinkels verläuft. Damit wird eine Biegebeanspruchung der Leitradschaufeln infolge der größeren Wärmedehnung des äußeren Mantelteils 23 gegenüber dem kürzeren inneren Mantelteil 25 wirksam vermieden.

Ein äußerer Abdeckung 13, der die äußeren Trennspalte zwischen den Segmenten 11 und die Entlastungsschlitze 24 gegen Gasverluste abdichtet, ist mit einer axialen Anlagefläche 26 für den äußeren Mantelteil 23 der Segmente 11 ausgestattet und umgibt in kaltem Zustand den zusammengesetzten Leit-

schaufelkranz 17 axial zur Anlagefläche 26 hin radial mit Spalt, womit auch in radialer und axialer Richtung die Wärmedehnung der Segmente 11 unbehindert erfolgen kann, ohne daß irgendwelche Zwangskräfte auftreten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leitschaufelkranz einer Axial-Gasturbine, der, in Segmente aufgeteilt, etwa in Richtung des Schaufeleintrittswinkels verlaufende abgedeckte Trennspalte aufweist, mit einem radial nach innen verlaufenden, ebenfalls unterteilten Befestigungsfiansch. der über Schrauben in Axialrichtung am Gehäuse der Axial-Gasturbinc be- ίο festigt ist, wobei eine der Schrauben eines jeden Segmentes eine Paßverbindung aufweist, die die Segmente in Umfangsrichtung im Gehäuse festlegt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Der Befestigungsflansch (18) eines jeden Segment=- (11) ist über zwei Schrauben (15) am Gehäuse (16) so befestigt, daß eine Schraube (15) von einer im Gehäuse (16) und Befestigungsflansch (18) eingepaßten Hülse (14) mit Abstand umgeben ist, während die Bohrung (22) im Befestigungsflansch (18) für die andere Schraube (15) diese mit Abstand umgibt;

b) die Abdeckung der Trennspalte erfolgt über einen radial innerhalb der Segmente (11) eingepaßten ungeteilten Abdeckring (12), dessen in ^xialrichtung weisender Umfangsflansch an der inneren T ^Tmfangsfläche (19) der Segmente (11) und dessen in Radialrichtung nach innen weis nder Umfangsflansch an einer radial nach außen weisenden Umfangsfläche (20) des Gehäuses (16) eingepaßt ist, wobei der Abdeckring (12) in Axialrichtung durch die Schrauben (15) festgelegt ist

2. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Abdeckring (13), der die Trennspalte am äußeren Umfang des Leitschaufelkranzes (17) abdichtet, mit einer axialen Anlagefläche (26) für den äußeren Mantel teil (23) der Segmente (11) ausgestattet ist und in kaltem Zustand, wie an sich bekannt, den zusammengesetzten Leitschaufelkranz (17) axial zur Anlagefläche (26) hin radial mit Spalt umgibt.

3. Leitschaufelkranz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Mantelteil (23) eines jeden Segmentes (11) bei jedem zweiten Schaufelkanal je ein Entlastungsschlitz (24) angeordnet ist, der etwa in Richtung des Schaufeleintrittswinkels verläuft.

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