DE2152365A1 - Mehrstufige Axialturbomaschine - Google Patents

Description

• Mehrstufige Axialtubomaschine Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Axialturbomaschine mit einem in jeder Stufe vorgesehenen Leitschaufelgehäuse, in dem die äußeren Enden der sich in einer bogenförmigen Reihe radial einwärts erstreckenden Leitschaufeln befestigt sind.
• Bei einigen Arten mehrstufiger Axialturbomaschinen -sind die Leitschaufeln mit dem an ihren äußeren Enden vorgesehenen Zapfen im Leitschaufelgehäuse befestigt. Bei hochtourigen Maschinen sind die Leitschaufeln beachtlich großen Kräften unterworfen, die dazu neigen, Schwingungen in den Schauen zu erzeugen. Um diese Schwingungen zu reduzieren, sind innere Mantelringe mit den inneren Enden der Schaufeln verbunden, wie dies beispielsweise aus der USA Patentschrift 3 269 701 hervorgeht.
• Bei Turbomaschinen für gewisse Anwendungsgebiete ist es erwünscht, wenigstens eine Reihe der Leitschaufeln um ihre Längsachse verdrehbar anzuordnen. Um übermäßige Schwingungen in den verstellbaren Schaufeln auszuschalten, ist es notwendig, einen verhältnismäßig engen Laufsitz zwischen den Schaufellagerzapfen und dem Leitschaufelgehäuse sowie dem inneren Mantelring vorzusehen. Beim Zusammenbau der drehbar gelagerten Leitschaufeln treten Probleme bei der Herstellung-und der Montage des inneren Mantelringes mit den Schaufeln auf,und zwar hinsichtlich der ordnungsgemäßen Lagerung und der freien Verstenbarkeit der Schaufeln unter Betriebsbedingungen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus mehreren Sektoren bestehenden inneren Mantelring zu schaffen, dessen Sektoren einteilig ausgebildet sind. Der Ring soll einfach in der Konstruktion, wirtschaftlich herstellbar und schnell und bequem auf den inneren Enden der bpnförmigen Reihe von Leitschaufeln anbringbar sein.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Brfindung dadurch gelöst, daß ein aus mehreren bogenförmigen Sektoren bestehender Ummantel-ungsring vorgesehen ist, der entsprechend den Winkelteilungen der Leitschaufeln angeordnete, sich radial erstreckende Bohrungen aufweist, die zur Lösbaren Aufnahme von Lagerringen dienen, in die an den inneren Enden der Leitschaufeln vorgesehene LagerzatEn eingreifen.
• Gemäß der Erfindung können die Ummantelungsringsektoren einteilig ausgebildet sein. wodurch die Herstellung außerordentlich vereinfacht wird.
• In vorteilhafter Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß zwei halbkreisfözntge Ummantelungsringsektoren vorgesehen sind.
• Das Verfahren zum Zusammenbau der im Leitschaufelgehäuse angeordneten Leitschaufeln mit in Ummantelungsringsektoren zeichnet sich dadurch aus, d6 auf dem Ummantelungsringsektor eine einwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird, die keine bleibende Deformation bewirkt, jedoch ausreicht, um den Ringsektor soweit zusammenzuziehen, daß ein Spielraum gegenüber den Lagerzapfen der Leitschaufeln entsteht, daß dann der zusammengezogene Ringsektor so in die Reihe der Leitschaufeln eingeführt wird, daß die Bohrungen des Ringsektors mit wenigstens einem der Leitschafelenden fluchtet, worauf die einwärts gerichtete Kraft vermindert wird, so daß sich der Ringsektor ausdehnen und in Eingriff mit den übrigen Leitschaufelenden kommen kann.
• Durch das Zusammenziehen der Enden des Usmantelungsringsektors wird dessen Durchmesser soweit verkleinert, daß angefangen an einem Ende der am inneren Ende der LeitchaufeIn vorgesehene Zapfen in die im Ummantelungsrillgsekto-r vorgesehenen Bohrungen ei.nfíillrbar ist, worauf dann unter Nachlassen der Spannung und Vergrößerung des Durchmessers nacheinander alle Endzapfen der Leitschaufein in die Bohrungen des Ummgntelungsringes eingeführt werden können. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise eine außerordentlich einfache Montage ermöglicht wird, wobei auch die Herstellung der Ummantelungsringsektoren wesentlich vereinfacht wird, da diese einteilig mit den durchgehenden Bohrungen ausgebildet sein können, so daß die bisher übliche Teilung der Ummantelungsringe in einer radialen, durch die Mitte der Bohrungen gehenden Ebene nicht mehr erforderlich ist.
• Bin Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung soll nunmehr anhand der beigefügten Zei.chnungen beschrieben werden. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Leitschaufeln einer Stufe der Maschine in einer bogenfrmigen Reihe im Leitschaufelgehäuse angeordnet sind, wobei der innere Ummantelungsring in zusammengezogener Form dargestellt i und eine Stellung gegenüber der Leitschaufelreihe zum Einsetzen einnimmt; Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, in der jedoch der innere Ummantelungsring weiter in die Reihe der Leitschaufeln eingeführt ist; Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt nach Linie III-TII der Fig 2; und Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt des in Fig. 3 gezeigten inneren Ummantelungsringes und die Leitschaufellagerung.
• Es wird zunächst auf den in Fig. 3 gezeigten Teilschnitt Bezug genommen. Auf der Welle 10 der Turbomaschine sind mehrere axial angeordnete Scheiben II befestigt. Jede Scheibe ii trägt eine kreisförmige Reihe von Rotorschaufeln 42, wobei eine Scheibe und eine Schaufelreihe 12 für jede Stufe der Maschine vorgesehen ist. Die Schaufeln 12 sind von einem Leitschaufe gehäuse 13 umgeben, das üblicherweise aus zwei halbkreisförmigen Sektoren besteh-t, die seitliche, zusammengesdraiI> te Flansche 15 haben (siehe £i1ig. 1 und 2).
• Eine kreisförmige Reihe von Leitschaufeln 17 ist zwischen jeder Reihe der Abstand zueinander aufweisenden Rotorschaufeln 12 angeordnet. Die Leitschaufeln 17 sind an ihren äußeren Enden mit Vorsprüngen in Form von Zapfen 20 versehen, die sich nach außen durch im Leitschaufelgehäuse 13 vorgesehene Bohrungen erstrecken.
• Die inneren Enden der Leitschaufeln 17 sind mit Lagerzapfen versehen, die entweder einteilig mit den Schaufeln ausgebildet sein können oder, wie in Fig. 4 gezeigt, können sie aus Ringen 25 bestehen, die auf einen Zapfen 27 aufgesetzt sind, dessen äußeres Ende, wie bei 28 gezeigt, einen Nietkopf aufweist, um die Ringe 25 an den Schaufeln 7 zu befestigen. Vazugsweise sind die Lagerringe 25 mit radialen Flanschen 26 versehen, die an den inneren Enden der Schaufeln anliegen.
• Ein in der bevorzugten Ausführungsform gezeigter einteiliger Ummantelungsringsektor 30 in Halbkreisform st mit einer Reihe von Bohrungen 37 versehen, die in Umfangibständen angeordnet sind, die den inneren Enden der Schaufeln 17 entsprechen. Diese Bohrungen haben einen etwas größeren Durchmesser als die ninge 25, wie dies in Fig. 4 durch den ringförmigen Raum 35 angedeutet ist, der den Umfang der Ringe 25 umgibt. Diese Bohrungen sind so bemessen, daß bei der Ausübung einer nach innen gerichteten, an den Enden des Ringes 30.angreifenden Kraft, wie z.B. durch die Stangen 37 und das Spannschloß 40 (siehe Fig. 1 und 2) der Ring zusammengezogen wird, um das Sehnenmaß innerhalb der elastischen Grenze ausreichend zusammenzuziehen und den zusammengezogenen Ring in die kreisförmige Reihe der Schaufeln 17, die in der Hälfte des Leitschaufelgehäuses 13 angeordnet sind, einzuführen.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird die Bohrung nahe einem Z des zusammengezogenen Ringes 30 über den Lagerzapfen der Leitschaufel 17 am entsprechenden Ende der Schaufelreihe geschoben. Der Ring wird dann abwärts bewegt, so daß die Lagerzapfen der Schaufeln nacheinander in die Bohrungen des Ringes eintreten. In Fig. 2 ist der Ring 30 in eine Stellung abwärts bewegt, in der die Lagerzapfen der Leitschaufeln in der Mitte der Reihe bereit sind, in die entprechenden Bohrungen des Ringes einzutreten. Das Spannschloß 40 wird dann gelöst, so daß sich der Ring auf seine Normalform ausdehnen kann, wobei die Lagerzapfen der übrigen Leitschaufeln 17 in die Reihe der.verbleibenden Bohrungen des Ringes eintreten. Der ausgedehnte Ring tt durch die gestrichelten Linien 41 in Fig. 2 gezeigt.
• Lagerringe 50 werden dann in den Raum zwischen dem Umfang eines jeden Ringes 25 und der Bohrung 3 eingefügt.
• Die Lagerringe 50 haben ei.nen engen Sitz in der Bohrung 33 und einen engen Laufsitz mit den Ringen 25 I)ie Bohrungen 33 sind mit Ringnuten versehen, die zur Aufnahme von Federringen dienen (siehe Fig. 4). Druckacheiben 53 sind zwischen den Federringen und den Lageringen 50 angeordnet.
• Bei dieser Anordnung aind die Lagerringe lösbar mit den Ringen 30 verbunden, wobei eine Axiallagerung für die drehbar gelagerten Leitschaufeln 17 vorgesehen ist. Infolge der Konstruktion und der beschriebenen Zusammenbauweise sind die inneren Ummantelungsringsektoren 30 wirtschaftlich durch einen Drehvorgang herstellbar und werden durch Bohren und Nuteneinschneiden der Radialbohrungen 33 fertiggestellt. Die Ringe können kreisförmig ausgebildet und nachträglich geschlitzt werden, um die beiden einteiligen, halbkreisförmigen Sektoren zu bilden wie sie in jeder Stufe der Maschine gebraucht werden. Diese einteilige Ausbildung der Ummantelungsringsektoren bedeutet eine erhebliche Einsparung von Zeit und Mühe beim Zusammenbau der Ummantelungsringe in der Maschine.
• Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Leitschaufelgehäuse 13 kann der halbe Abschnitt des Gehäuses sein, der der Bodanhälfte des Maschinengehäuses zugeordnet ist. Nachdem die Leitschaufeln 17 in den Leitschaufelgehäusen für Jede Stufe zusammengebaut sind und der Ummantelungsring 30 mit den inneren Enden der Schaufeln verbunden ist, wird der zusammengebaute Rotor in die Maschine abgesenkt.
• Die obere Hälfte des Maschinengehäuses wird dann mit den Leitschaufeln zugeführt, wobei die Ummantelungsringe 30 in gleicher Weise mit diesen Schaufeln verbunden sind. Diese Baueinheit wird dann umgekehrt und auf die untere Hälfte des Gehäuses gesetzt und damit befestigt. Es ist ersichtlich, daß die Erfindung eine ausreichende Abstützung für die drehbar gelagerten Leitschaufeln bildet, und daß die Zeit und Kosten des Zusammenbaus der Maschine wesentlich reduziert werden.
• Es ist ersichtlich, daß die Ummantelungsringeinheit gemäß der Erfindung aus zwei halbkreisförmigen Sektoren bestehen kann, die mit geringen Kosten herstellbar und leicht und schnell in die Maschine einbaubar sind. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Konstruktion verläßlicher ist als die frühere Ummantelungsringkonstruktion, die beispielsweise aus zwei zusammengeschraubten Abschnitten bestanden, mit denen die nach innen vorstehenden Enden der Leitschaufeln an den gegenüberliegenden Seiten zusammengeklemmt wurden, wie dies in der USA-Patentschrift 3 269 701 gezeigt ist.
• Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt sein soll, da Änderungen im Sinne der Ansprüche möglich sind.

Claims (4)

1. Patentansrüche:

   Mehrstufige Axialturbomaschine mit einem in jeder Stufe vorgesehenen Leitschaufelgehäuse, in dem die äußeren Enden der sich in einer bogenförmigen Reihe radial einwärts erstreckenden Leitrhaufeln befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mehreren bogenförmigen Sektoren bestehender Ummantelungsring (30) vorgesehen ist, der-entsprechend den Winkelteilungen der Leitschaufeln (17) angeordnete, sich radii erstreckende Bohrungen (33) aufweist, die zur lösbaren Aufnahme von Lagerringen (50) dienen, in die an den inneren Enden der Leitschaufeln (17) vorgesehene Lagerzapfen (25) eingreifen.
2. 2. Axialturbomaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelungsringsektoren (30) einteilig ausgebildet sind.
3. 3. Axialturbomaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei halbkreisförmige Ummantelungsringæktoren vorgesehen sind.
4. 4. Verfahren zum Zusammenbau der im Leitschaufelgehäuse angeordneten Leitschaufeln den Ummantelungsringsektoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ummantelungsringsektoren eine einwärts gerichtete Kraft ausgeübt wird, die keine bleibende Deformation bewirkt, jedoch ausreicht, um den Ringsektor soweit zusammenzuziehen, daß ein Spielraum gegenüber den Lagerzapfen der Leitschaufeln eniteht, daß dann der zusammengezogene Ring sektor so in die Reihe der Leitschaufeln eingeführt wird, daß die Bohrungen des Ringsketors mit wenigstens einem der Leitschaufelenden fluchtet, worauf die einwärts gerichtete Kraft vermindert wird, so daß sich der Ringsektor ausdehnen und in Eingriff mit den übrigen Leitschaufelenden kommen kann.